Токсины

Токсины (от греческого toxikоn — яд), вещества бактериального, растительного или животного происхождения, способные угнетать физиологические функции, что приводит к заболеванию или гибели животных и человека. По химической природе все Т. — белки или полипептиды. В отличие от др. органических и неорганических ядовитых веществ, Т. при попадании в организм вызывают образование антител. (Молекулярная масса Т. свыше 4—5 тыс.; низкомолекулярные вещества не иммуногенны.) Т. входят в состав ядов змей, скорпионов, пауков и др. ядовитых животных, ряда ядовитых растений.

Наиболее распространённые и изученные бактериальные Т. (их известно несколько сотен) подразделяются на экзотоксины и эндотоксины. Экзотоксины выделяются бактериями в процессе их жизнедеятельности в окружающую среду и обладают специфическим действием на организм (к таким Т. относятся нейротоксины, цитотоксины). Некоторые микроорганизмы выделяют очень сильные Т., вызывающие ботулизм, столбняк, дифтерию, пищевые токсикоинфекции и др. Эндотоксины высвобождаются после гибели бактерий и представляют собой нормальные продукты их метаболизма (например, ферменты). Такие Т. нарушают у животных и человека обмен аминов биогенных. Действие эндотоксинов не специфично. Т. бактерий были открыты в 1888 французским учёным Э. Ру и швейцарским учёным А. Йерсеном, получившими Т. дифтерийной палочки. Этим открытием они создали предпосылки для разработки методов обезвреживания Т., а не уничтожения продуцирующих их микроорганизмов. Успешная попытка применения антитоксинов (антител) была предпринята немецким бактериологом Э. Берингом в 1890, установившим, что сыворотка крови животных, иммунизированных сублетальными дозами Т., обладает профилактическими и лечебными свойствами. В 1924 французский учёный Г. Рамон предложил обезвреживать Т. (с сохранением их иммунных свойств) обработкой формалином, в результате чего образуется неядовитое производное Т. — анатоксин, который при введении в организм способствует выработке иммунитета к соответствующему Т. В конце 50-х гг. 20 в. с развитием химии белков и методов их очистки и идентификации появилась возможность не только избирательно химически модифицировать Т., но и отделять полученные анатоксины от не прореагировавших исходных Т.

Т. различают и по типу действия на организм. Нейротоксины действуют на различные этапы передачи нервного импульса. Так, некоторые бактериальные Т. нарушают проводимость нервных волокон. Тайпотоксин и b-бунгаротоксин действуют на пресинаптическую мембрану (см. Синапсы), подавляя выделение медиатора ацетилхолина. Кобротоксин и др. Т. этого класса (их известно несколько десятков; для 30 из них установлена аминокислотная последовательность) блокируют ацетилхолиновый рецептор постсинаптической мембраны. Цитотоксины обладают высокой поверхностной активностью и разрушают биологические мембраны. Такие Т. часто встречаются в ядах змей; по химическому строению они близки нейротоксинам змей, но отличаются от них функционально важными аминокислотами. Цитотоксины могут вызывать лизис (разрушение) клеток крови. Т.-ингибиторы подавляют активность определённых ферментов и нарушают таким образом процессы обмена веществ (см. Ингибиторы). Т.-ферменты (протеазы, нуклеазы, гиалуронидазы, фосфолипазы и др.) разрушают (гидролизуют) важные компоненты организма — белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и др.

Применение Т. ограничено получением из них анатоксинов; нейротоксины используют в качестве избирательно действующих агентов при электрофизиологических и клинических исследованиях механизмов передачи возбуждения в нервной системе.

Часто термин "Т." неправильно распространяют на природные небелковые вещества, нарушающие те или иные функции организма.

Важнейшие токсины Название токсина Источник

Молекуляр- ная масса

Дозы, вызывающие гибель 50% подопытных животных

мг/кг

ммоль/кг

Ботулинический ток- син А Ботулинический ток- син Б Тетанический токсин

Рицин

Тайпоксин

b-бунгаротоксин

Кобротоксин

Токсин II

Палочка ботулизма Палочка ботулизма Палочка столбняка

Семена клещевины

Яд австралийского тайпана

Яд крайта

Яд кобры

Яд скорпиона

150000

167000

140000

65000

42000

 

28500

6782

7249

2,6 ´ 10-8

1,0 ´ 10-8

2,8 ´ 10-8

2,8 ´ 10-3

2,0 ´ 10-3

 

2,5 ´ 10-2

5,0 ´ 10-2

0,9 ´ 10-2

1,7 ´ 10-13

0,6 ´ 10-13

2,0 ´ 10-13

4,3 ´ 10-8

4,8 ´ 10-8

 

8,8 ´ 10-7

7,4 ´ 10-6

1,2 ´ 10-6

Лит.: Токсины-анатоксины и антитоксические сыворотки, М., 1966; Яды пчел и змей в биологии и медицине. Сб. ст., Горький, 1967; Venomous and poisonous animals and noxious plants of the Pacific region, Oxf., 1963; Venomous animals and their venoms, v. 1—3, N. Y.—L., 1968—71; Microbial toxins. A comprehensive treatise, v. I — Bacterial protein toxins, N. Y., 1970; Karls-s on Е., Chemistry of some potent animal toxins, "Experientia", 1973, v. 29, № 11, p. 1319—27; Ziotkin F., Chemistry of animal venoms, там же, № 12, p. 1453—66.

Е. Я. Демьягикин.