Приглашаем посетить сайт
ТОКСИНЫ
ТОКСИНЫ. Понятие «токсин» вошло в иммунобиологию в конце 19 в., когда были обнаружены у животных и растений, а также у бактерий вещества, обладающие следующими основными свойствами: 1) При введении в организм животного вызывают симптомы отравления и иногда гибель животных. 2) При повторном введении, начиная с несмертельных доз, вызывают появление в организме животного антитоксинов, способных обезвредить их ядовитое действие. 3) Обнаруживают строгую специфичность, соединяясь только со своим антитоксином. Т. найдены у животных, растений и у бактерий. Представителями Т. животного происхождения являются змеиный яд, яд скорпиона и некоторых. пауков (например Theraphcsa) тропических стран. Представителями растительных Т. являются рицин, аб-рин, кротйн. Эти яды могут быть характеризованы как нервные и кровяные яды. Эрлихом (Ehrlieh), изучавшим их, были получены к ним сыворотки, способные нейтрализовать их ядовитое действие. Еще большее значение имеют бактерийныеТ. Из патогенных бактерий при выращивании их на искусственных питательных средах были получены вещества, действуюшие ядовито в малых дозах. Особенностями первых полученных из микробов Т. (дифтерийного и столбнячного) было то, что они подобно самим микробам вызывали характерные симптомы заболевания после определенного скрытого (инкубационного) периода действия. Инкубационный период отличает Т. от простых хим. ядов. Имеются две основные гипотезы для объяснения образования бактерийных Т.: 1) токсин образуется в микробах внутриклеточно, 2) Т. образуется впеклеточно в окружающей микроба среде. Первая гипотеза в свою очередь разделяется на два мнения, по которым: 1) Т. сепернируется живой бактерийной клеткой, 2) Т. появляется в среде после умирания клетки и ее разрушения. Гипотеза, об экстрацелю-лярном образовании Т. (теория Walbum'a) некоторое время господствовала в иммунобиологии. Согласно этой теории предполагалось, что Т. находится в клетке в виде «протоксина» (неядовитого вещества). В таком виде он поступает в окружающую микроб среду, где, соединяясь с продуктами расщепления белка, гл. обр. с альбумозами среды, приобретает свою ядовитость. Доводы Вальбума были следующие: 1) для токсинообразования необходимо присутствие альбумоз и пептонов в среде, 2) от искусственного прибавления к Т. этих веществ действие его усиливается. Однако опыты Вальбума не были подтверждены Пригге (Prigge), доказывавшим, что колебания в силе действия Т. зависят от индивидуальности животного. Присутствие альбумоз и пептонов в среде для получения Т. оказывает влияние на улучшение жизнедеятельности микробов, что и способствует получению сильного Т. Альбумозы и другие сравнительно крупные обломки расщепленного белка не у всех видов микробов ведут к получению сильных Т. Так напр. столбнячная палочка требует для усиления токсинообразования более глубокого расщепления этих веществ. Т. о. наиболее вероятным является предположение, что Т. образуются внутри микробной клетки и затем при жизни или после смерти клетки переходят в среду. Большая величина молекулы Т., с трудом проходящей при диализе через животную перепонку, заставляет думать, что при жизни микроба переход Т. в среду затруднен. Следя за токсино-образовависм у различных патогенных микробов при росте их на жидких питательных средах, можно наблюдать, что одни виды дают значительную концентрацию Т. в среде, другие же довольно прочно удерживают эти токсические вещества в теле клетки, причем в среду они поступают в незначительных количествах. На основании этого, а также основываясь на различных свойствах токсинов Пфейфер дал классификацию, по к-рой Т. делятся на экзо- и эндотоксины. На основании изучения открытого Ру и Исрсеном (Roux, Yersin) и изученного Берингом и Эрлихом дифтерийного, а Китазато (Kitasato) столбнячного Т. была дана 5S1 следующая характеристика экзотоксинов, называемых иначе истинными токсинами. 1. Токсин действует в ничтожно малых количествах. 2. Он действует не сразу, а спустя нек-рый инкубационный период, к-рый заметно сокращается при увеличении дозы. 3. Т. эти являются весьма лябильными при действии на них повышенной t°, света и других физ.-хим. факторов. 4. Они являются активными антигенами, вызывая образование высоко активной сыворотки, обезвреживающей Т. Эрлих полагал, что соединение Т. с антитоксином подчиняется закону кратных отношений, подобно соединениям сильной к-ты с основанием. Борде (Border,) и его последователи это оспаривают (см. Иммунитет). В противоположность «истинным» токсинам эндотоксины, тесно связанные с телом микроба, являются термостабильными, слабо ядовитыми и мало антигенными. Типичными представителями микробов, вырабатывающих эндотоксины, считались брюшнотифозный микроб, холерный вибрион, палочка Пфейфера, менингококк, бацила Борде-Жап-гу, гонококк и др. Расширение знаний о природе и свойствах Т. заставило усомниться в правильности разделения их па две противоположные группы: экзо- и эндотоксины. Так, среди бактерийных ядов, относимых к группе экзотоксинов, были обнаружены такие, которые или не соответствовали свойствам истинных токсинов или же убивали животных без заметного инкубационного периода. Что касается антигенных свойств этих представителей, то при иммунизации ими животных были получены активные сыворотки. Эндотоксины, по мере усовершенствования способов их получения, оказываются все более и более активными и антигенными. Прогресс в этом отношении можно иллюстрировать напр. тем, что дифтерийный токсин в свое время убивал животных лишь в дозе ОД см3, в наст. же время он убивает в дозах 0,001-0,0005 см3. Отсюда очевидно, что старое положение Пфейфера о различиях между экзо- и эндотоксинами не отражает действительности. Доказательством этому являются сообщения различных авторов о получении свободных растворимых Т. из микробов, к-рые относились к группе образующих лишь эндотоксины. С другой стороны, путем получения экстрактов из микробных тел удается доказать тождество экзо- и эндотоксинов у микробов, к-рые считались способными продуцировать лишь экзотоксины, как напр. у дифтерийных (Prigge), дизентерийных (Kolle, Eisler), столбнячных и ботулинуса (Kovacs). Способы получения экзо- и эндотоксинов различны. Экзотоксины получаются путем выращивания микробов в жидкой среде в течение 1--8 дней и последующего освобождения этой среды от микробных тел фильтровав нием через бумажный фильтр (микробы, растущие пленками), или через инфузорную землю, или тальковый фильтр до полной прозрачности с последующим добавлением консервирующих веществ. Для полной стерилизации Т. фильтруются через свечи Шамберлана и Бер-кефельда, что однако значительно ослабляет их титры. Полученные фильтраты в практике и называются Т. Они применяются для иммунизации лошадей и людей. Для получения Т. высокого качества необходимо соблюдать определенные условия, подбирая их индивидуально, применительно к данному виду микроба. Подбор касается штамма, среды, ее рН, про- должительности роста, температурных условий' и т. д. Не все штаммы данного вида микробов: обладают способностью продуцировать сильный Т. Так, для дифтерийного токсина повсеместно пользуются дифтерийной культурой Парк-Вильямса, для скарлатинозного-штаммом стрептококка Dochez и т. д. Одни микробы вырабатывают наиболее активный Т., если среда содержит крупные дериваты белка (альбу-' мозы, пептоны), другие-при содержании в среде продуктов более глубокого расщепления белка (аминокислоты). Температурные условия также не безразличны для токсинообразовання.. Большинство микробов энергично продуцируют Т. при 37°, в то время как например дифтерийный Т. получается наиболее активным при 33-35° (Madsen, Park и Williams). Водородное число является очень ваяшым фактором при токсинообразовании.Так, рН = 7,6 является наиболее оптимальным для одних микробов, напр. дифтерийных, для других же (менингококк) необходим более низкий рН = 6,8-7,0.. Далее имеет значение и метод стерилизации среды, т. к. от него зависит большее или меньшее расщепление дериватов белка, что уменьшает питательность среды. Для получения эндотоксинов пользуются различными приемами экстрагирования токсических веществ из микробной клетки: 1) ауто-лиз; продолжительное выращивание в термостате; 2) экстракция из тел бактерий дест. водой и физиол. раствором; 3) экстракция пргг повышенной t° и встряхивании; 4) воздействие щелочей и к-т, антиформалин; 5) .размалывание бактерий в агатовой ступке и последующая экстракция (Безредка); 6) замораживание и оттаивание; 7) растворение ферментами (пепсин, трипсин, лизоцим, бактериофаг). Выбирая тот или другой метод, необходимо иметь в виду, что при применении всех вышеуказанных веществ, разрушающих клетку, может разру-" шаться и Т., а потому наиболее рекомендуемыми являются замораживание и оттаивание и механическое повреждение клетки с последующей экстракцией физиол. раствором. Еще Эрлих, наблюдая взаимодействие Т. и сывороток, отметил сложность структуры Т. Он обнаружил, что Т. при старении, а также под. влиянием нек-рых хим. веществ, напр. формалина, йога, делается менее ядовитым, сохраняя антигенную функцию. Добавлением формалина и воздействием повышенной t° широко пользуются в наст, время для получения неядовитого антигена (анатоксин Ramon'a). Изучая различные серии Т., Эрлих обнаружил, что некоторые Т., равные по своему действию на животных (токсическая функция), обладают разными связывающими антигенными свойствами. Эти наблюдения привели Эрлиха к предположению о двух составных частях Т.-гапто-форной, или связывающей, и токсофорной (ядовитой). Гаптофорная-более устойчивая, ток-софорная-лябильная часть Т. Кроме того Эрлих отметил, что Т. не является стабильным, а в нем при хранении происходит целый ряд, изменений, отражающихся пасгосвойствах.Эрлих назвал эти дериваты Т. токсоидами, токсо-нами и т. д. «Токсон» является модификацией Т., при к-рой токсическое действие ослаблено и выражается в некрозах и поздних параличах (через 2-4 месяца). Сродство к антитоксину по сравнению с Т. у токсона понижено. «Токсо-ид ом» был назван Т., потерявший токсическую. способность при сохранении антигенных свойств. 60S токсины Этой мозаикой содержащихся в фильтратах ядовитых веществ Эрлих объяснял не всегда одинаковые соотношения между Lt и минимальной смертельной дозой (Dim) в разных сериях Т. Позднейшие исследователи подтвердили сложность структуры Т. и различную устойчивость его отдельных фракций. Неизмененный Т. является полноценным антигеном. В наст. время полноценные антигены разложспы на т. н. «гаптены» и «полугаптены». Гаптснами называют часть антигена, несущую специфические свойства, вступающую в реакции иммунитета, но не обладающую антигенным действием (полисахариды-Landsteiner, Avery и Heidol-berger). Гемигаптеном (Sachs, Klopstok), или полугаптеном, называется часть гаптена, вступающая в специфические реакции с антителами без видимой фазы реакции. Их .можно обнаружить только по отсутствию специфической реакции при последующем добавлении к смеси ге-мигаптеиа с сывороткой полноценных антигенов. Американскими исследователями (Avery, Goebel) дается модель структуры антигена, причем ими показано, что антигенные свойства гаптены приобретают при присоединении их к белку. Этот вопрос однако является еще не окончательно выясненным, работа Зозайа, (Zo-zaya) показала возможность иммунизировать пневмококковым гаптеном мышей и защитить их в отношении живой культуры ппевмоАокка, употребив чрезвычайно малые дозы гаптена- полисахариды. Он показал, что гаптен обладает антигенными свойствами. Автор считает, что неудачи Эвери и Гейдельбергера (Avery, Heidelberger) при иммунизации животных большими дозами были обусловлены тем, что гаптены в этих дозах ведут себя, как аггрессины (см.). Т. являются веществами, легко разрушаемыми при воздействии различных физ. и хим. факторов. Так, повышение t° до 60° действует губительно на дифтерийный и столбнячный Т.; но существует целый ряд термостабильиых Т., выдерживающих и более высокую t°. На чувствительность к t° оказывает влияние окружающая среда; этим объясняется нек-рая разноречивость в результатах опытов, изучавших влияние физ. и хим. агентов на Т. Замораживание и оттаивание Т. не влияет заметно иа его силу. Высушенные Т. хорошо сохраняются,чем пользуются для сохранения многих стандартных Т. ((столбнячный и др.). При изменении рН Т. происходит изменение его силы. При рН ниже 5,5 и выше 10 полностью уничтожается токсичность. Наилучшее сохранение Т., его стабилизация, происходит при рН=7,2-7,6. Ру и Hep-сон показали, что ослабление токсичности при воздействии к-т может быть снова восстановлено при подщелачивании. Это подтверждают Дернби (Dernby) и Вальбум, но восстановление это однако пе является полным. По наблюдениям Бронфенбреннера и Шлезингера (Вгоп-i'enbrenner, Schlesinger), Т. ботулиыуса, наоборот, при подкислении приобретает большую токсичность. Протеолитические ферменты (пепсин, трипсин) ведут к разрушению Т.; возможно, что здесь действует не сам фермент, а к-та и щелочь, которые требуются для проявления их ферментативного действия. Величина молекулы Т. измеряется путем диализа его через различные перепонки, причем выяснено, что Т. медленно диффундируют через пергамент и по проходят через коллодииные мембраны. Солнечный свет разрушает Т., рассеянный дневной ослабляет его значительно медленнее. Особен- но активными являются ультрафиолетовые лучи. Лучи Рентгена по данным нек-рых авторов разрушают Т., по другим это действие не является сильным. Радий не является активным в отношении Т. Окислители чрезвычайно влияют на Т. Пропускание озона, КМп04, вызывает сильное его разрушение. Продолжительное пропускание атмосферного воздуха не оказывает на него заметного действия. Металлы (медь, серебро) производят in vitro разрушение не только токсофорной, но и гаптофорной группы Т. (in vivo металлы являются недеятельными). Лучшими консервирующими веществами являются карболовая к-та и хлороформ. Хим. природа бактерийных Т. еще мало изучена. Прежнее представление, что Т. является белковым телом, в наст, время все более и более колеблется. Целому ряду исследователей удается получить Т. в таком очищенном состоянии, что его растворы не дают более белковых реакций. Сторонники белковой природы Т. объясняют невозможность открыть белок в этих растворах ограниченной чувствительностью хим. реакций и приводят в доказательство присутствия белка возможность вызвать с очищениым Т. анафилаксию. Однако имеются несомненные доказательства того, что анафилаксия может быть вызвана небелковыми веществами, напр. полисахаридами, совершенно лишенными азота. Попытки очистить Т. ведут к ослаблению гл. обр. токсической его функции, и в этом отношении Т. сравниваются с ферментами. По характеру же токсического действия имеется большое сходство их с алкалоидами. Госойя и Мийата (Hosoya, Miyata) предложили метод очистки, позволяющий получать Т. в свободном от белка состоянии, напр. дифтерийный, столбнячный, ботулинический и дизентерийный. Препараты ими химически еще не изучены. Они обладают токсическими и антигенными свойствами при отсутствии способности давать реакции преципитации и связывания комплемента. Иммунизацией детей авторам .удалось перевести реакцию Шика в отрицательную в 98 % ел. Кроме того скарлатинозный, рожистый и менингококковый токсины получены в безбелковом состоянии Крестовниковой и Ряхиной, причем были изучены как химические, так и иммунобиологические их свойства. В состав Т. входит карбогидратное ядро со связанной редуцирующей группой и азотсодержащая группа с аминогруппой. С карбогидратной группой связаны специфические свойства, как это вытекает и из наблюдений американских авторов. При смешении Т. с сывороткой происходят реакции, проявляющиеся в нейтрализации Т., видимой фазой чего является выпадение осадков (преципитация, флокуляция). Характер взаимодействия их еще не изучен, в этом отношении были высказаны различные гипотезы: химическая-Эрлиха, физико-химическая-Аррениуса (Arrhenius), адсорпциопная-Борде и т. д. (см. Иммунитет). Последняя гипотеза основана на наблюдениях об обратимости реакции между Т. и антитоксином. В наст, время известно, Что смесь Т. и антитоксина может быть разложена лишь в первое время, в дальнейшем происходит стойкое их соединение. Т. вызывают у животных и человека явления общей интоксикации, причем они иногда воспроизводят характерные симптомы. Интоксикация выражается в общей слабости, головокружении, мозговых явлениях (рвота, судороги, параличи), явлениях со стороны кишечника. 5 fill При определенной дозе наступает смерть. При применении подкожно небольших доз образуется инфильтрат, переходящий в некроз с образованием язвы и последующим рубцеванием. Незначительные дозы Т. вызывают у чувствительных животных и людей преходящие реакции, выражающиеся в небольшом покраснении на месте введения. Такой реакцией пользуются для определения степени чувствительности людей к данной инфекции (реакции Шика, Дика и др.). Из сказанного выявляется то значение, к-рое имеют Т. в инфекционном процессе. Многие инфекции протекают как интоксикации (дифтерия, столбняк, ботулинус), но и при остальных удельный вес токсинов в патогенезе заболевания очень велик. С другой стороны, все явления интоксикации при инфекциях не могут быть сведены к действию бактериальных Т.: большое значение имеют и токсические продукты, возникающие в теле самого организма в процессе нарушения тканевого обмена. О роли Т. в пищевых отравлениях-см. Пищевые отравления, инфекции. Ботулизм.-Свойством Т. вызывать образование антител в организме животного и человека широко пользуются в борьбе с заразными б-нями. Антитоксические лечебные сыворотки применяются с успехом с лечебной и профилактической целью при многих инфекциях (см. Сыворотки). Кроме того существуют еще диагностические сыворотки, позволяющие определить вид выделяемого микроба. Бактериальные Т. и их препараты служат для активной иммунизации животных и людей при дифтерии, скарлатине и пр. Отдельные представители бактерийных токсинов. Дифтерийный Т. получается при росте штамма Парк-Вильяме № 8 на Мартеновском бульоне при рН=7,6. Темп. выращивания 35-36° в течение 7-8 дней. Испытание готовности Т. производится ориентировочно на свинке: доза 0,005 см3 должна вызывать смерть животного в течение суток. Антигенные свойства определяются методом Района (флокуляция) и методом Крауса (на связывающую силу).'Dim получаемых Т.'--0,001- 0,0005 ем3. Т. ослабляется при 50° и разрушается быстро при 80°. Чувствителен к действию света. После некоторого периода снижения токсичности он стабилизируется. В качестве стандартного Т. берется Т. не менее 6-месячной давности изготовления. Т. консервируется фенолом. Для получения анатоксина к Т. добавляется формалин.--С то л бн я ч н ы й Т. получается путем выращивания в течение 6 -7 дней на Мартеновском бульоне при переваривании пептона при 45°.'Бульон наливается высоким слоем, перед засевом бульон прогревается, рН=7,2. Т. лябилен, хранится для целей стандартизации сывороток в сухом виде. Т. разрушается при 60° в течение 20 мин., при 65°-в 5 минут. Т. сильно ядовит для животных, минимальная смертельная доза для морской свинки в 250 з веса 0,000001-0,0000001 г. Интоксикация выражается в характерных судорогах, к-рые тождественны с картиной заболевания столбняком.-Токсин Вас. b о t u 1 i -n i был впервые обнаружен в мясных консервах и является одной из причин отравлений мясом и рыбой. В наст, время доказано, что он может находиться и в овощных консервах. Яд этот весьма деятелен, убивает белую мыть в дозе 0,0001. Т. довольна устойчив к разного рода воздействиям. Так, t° в 60-80° его разрушает, а Т. типа С разрушаются лишь при кипячении в течение 1'часа. Токсин ядовит при приеме per os. Дизентерийный Т. получают на среде с пептоном «Шапото», выращивание в течение 15 дней при 37°. Т. этот более термоустойчив, разрушается лишь при78-80°втечение1часа.- Стрептококковый Т. получается путем выращивания токсигенных штаммов на Мартеновском бульоне при рН = 7,6 в течение 6-7 суток. Т. измеряется в кожных человеческих дозах, т. к. животные к нему весьма мало чувствительны. В наст, время сила Т. исчисляется в 100 000-120 000 кожных доз. Т. этот термоустойчив, инактивируется лишь кипячением в течение 1 часа.-Т ифозный Т. получается путем выращивания токсических штаммов на селезеночном (Деркач) или па Мартеновском бульоне при р 11=7,6 (Е. Б. Гинзбург) в течение 6--7 суток. Действие на животных выражается в нарастающих явлениях общей интоксикации.-Паратифозный Т. является более активным. Смертельная доза для мышей 0,5- 1 см3, для кролика 3-5 см3. Т. представляется чрезвычайно устойчивым, разрушается лишь в автоклаве при 120°.-М енинго кокковый Т. получается выращиванием на гормональном бульоне с 2%пептона при pH=6,rf в течение 6-7 суток (Ferry, Norton и Steele) или на Мартеновском бульоне, рН=6,8-7,0, при переваривании пептона при 45° (Крестовникова, Белкина, Доссер). Только лишь специально подобранные токсические штаммы способны к токси-нообразованию в среде. Т. довольно стабильный, инактивируется при кипячении в течение 17а часа. Действие его на животных выражается в нарастающей общей интоксикации, диарее. Смертельная доза для мышей 1-2 см3, для кролика 3--5 см3 на 1 кг веса.-Т о к с и н бацилы Пфейфера (инфлуенца). Токсин получается на телячьем бульоне с прибавлением 5% дефибринированной кроличьей сыворотки, выращиванием в течение 18--24 часов при 37° (Parker) или на пляцентарном бульоне при рН=7,6 с добавлением 21/2% дефибринированной бараньей крови, выращиванием в течение 7-8 дней. Бульон после добавления крови доводится до кипячения в течение 5 мин., затем стерильно фильтруется через складчатый фильтр и проверяется па стерильность (Л. И. Фалькович). Т. лябильный разрушается при 60° в течение 1 часа или при 10-мия. кипячении. Действие на животных наступает быстро вслед за введением его в вену. Характеризуется учащенным дыханием, опистотонусом, парезом конечностей и быстро развивающейся диареей. Перед смертью появляется сильное возбуждение, судороги. Смерть наступает или через 1- 172 часа или в течение ближайших дней. Смертельная доза для кролика 3-8 ем3. Стандартизация токсинов -ем. Стандартизация, стандартизация бактерийных препаратов.
Лит.: Гамалея Н., Основы иммунологии, М.-Л., 1928; о Ei же, Учение об инфекции, М.-Л., 1930; Злато г о р о в С, Учение об инфекции и иммунитете, Харьков, 1928; Н а 1 1 a u e г С, Zur Chemie der bakteriellen Toxine, В., 1925; Kellenberger К., Zur Chemie der bakteriellen Toxine, В., 1926; WillumL., Toxine und Antitoxine (Hndb. d. pathogenen Mikroorganismen, hrsg. v. W. Kolle, R. Kraus u. P. Unle ninth, B. II, T. 1, Jena-В.-Wien, 1928, лит.). См. также лит. к ст. Иммунитет.
В. Креетояникояа.