السموم الخارجية

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
يوضح هذا الشكل أن السموم الخارجية تُفرزها الخلايا البكتيرية، مثل المطثية الوشيقية ، وهي سامة للخلايا الجسدية. تحتوي الخلايا الجسدية على أجسام مضادة على جدارها الخلوي تستهدف السموم الخارجية وترتبط بها، مانعةً بذلك غزو الخلايا الجسدية. يُشكل ارتباط السم الخارجي بالجسم المضاد تفاعلًا بين المستضد والجسم المضاد، فتستهدف السموم الخارجية لتدميرها بواسطة الجهاز المناعي. إذا لم يحدث هذا التفاعل، ترتبط السموم الخارجية بمستقبلات السموم الخارجية الموجودة على سطح الخلية، مما يؤدي إلى موت الخلية المضيفة عن طريق تثبيط تخليق البروتين. كما يوضح هذا الشكل أن تعريض السموم الخارجية للحرارة أو المواد الكيميائية يُمكن أن يُؤدي إلى تعطيلها. تُسمى السموم الخارجية المُعطلة بالذيفانات، وهي غير ضارة بالخلايا الجسدية.

الذيفان الخارجي هو سم تفرزه البكتيريا . [ 1 ] يمكن أن يُلحق الذيفان الخارجي الضرر بالعائل عن طريق تدمير الخلايا أو تعطيل عمليات الأيض الخلوي الطبيعية . وهو شديد الفعالية ويمكن أن يُسبب أضرارًا جسيمة للعائل. قد تُفرز الذيفانات الخارجية، أو، على غرار الذيفانات الداخلية ، قد تُطلق أثناء تحلل الخلية. قد تُفرز مسببات الأمراض سالبة الغرام حويصلات غشائية خارجية تحتوي على ذيفان داخلي من عديد السكاريد الدهني وبعض بروتينات الضراوة في الغشاء المحيط، بالإضافة إلى بعض السموم الأخرى كمحتويات داخلية للحويصلات، مما يُضيف بُعدًا غير متوقع سابقًا لعملية نقل الحويصلات الغشائية المعروفة في حقيقيات النوى ، والتي تُعد نشطة للغاية عند التفاعل بين العائل ومسبب المرض .

قد تُحدث هذه السموم الخارجية تأثيرًا موضعيًا أو تُسبب آثارًا جهازية. ومن أشهرها: سم البوتولينوم الذي تُنتجه بكتيريا كلوستريديوم بوتولينوم ، وسم كورينيباكتيريوم دفتيريا الذي يُنتج أثناء ظهور أعراض الخناق المُهددة للحياة ، وسم الكزاز الذي تُنتجه بكتيريا كلوستريديوم تيتاني . يُمكن تعطيل الخصائص السامة لمعظم هذه السموم الخارجية بالحرارة أو المعالجة الكيميائية لإنتاج مُضاد السموم . يحتفظ هذا المُضاد بخصائصه المُستضدية، ويُمكن استخدامه لإنتاج مضادات السموم ، وفي حالة مُضادات سموم الخناق والكزاز، يُستخدم كلقاحات.

تكون السموم الخارجية عرضة للأجسام المضادة التي ينتجها الجهاز المناعي ، ولكن بعض السموم الخارجية شديدة السمية لدرجة أنها قد تكون قاتلة للمضيف قبل أن تتاح للجهاز المناعي فرصة تكوين دفاعات ضدها. في مثل هذه الحالات، يمكن أحيانًا حقن مضاد السموم، وهو مصل مضاد يحتوي على أجسام مضادة، لتوفير مناعة سلبية .

الأنواع

تم تصنيف العديد من السموم الخارجية. [ 2 ] [ 3 ] هذا التصنيف، على الرغم من شموليته، ليس النظام الوحيد المستخدم. تشمل الأنظمة الأخرى لتصنيف السموم أو تحديدها ما يلي:

  • عن طريق الكائن الحي الذي ينتج السم
  • عن طريق الكائنات الحية المعرضة للسم
  • بواسطة نظام الإفراز المستخدم لإطلاق السم (على سبيل المثال، المؤثرات السامة لنظام الإفراز من النوع السادس )
  • حسب نوع النسيج المستهدف المعرض للسم ( تؤثر السموم العصبية على الجهاز العصبي، وتؤثر السموم القلبية على القلب، وما إلى ذلك).
  • حسب التركيب (على سبيل المثال، سم AB5 )
  • حسب بنية نطاق السم (على سبيل المثال، السموم متعددة الأشكال )
  • من خلال قدرة السم على البقاء في بيئات قاسية، كالحرارة والجفاف والإشعاع والملوحة. في هذا السياق، تشير كلمة "غير مستقر" إلى القابلية للتأثر، بينما تشير كلمة "مستقر" إلى عدم القابلية للتأثر.
  • باستخدام حرف، مثل "أ" أو "ب" أو "ج"، للإشارة إلى الترتيب الذي تم التعرف عليهم به.

قد يكون للسم الخارجي نفسه أسماء مختلفة، وذلك تبعاً لمجال البحث.

النوع الأول: نشط على سطح الخلية

ترتبط السموم من النوع الأول بمستقبلات على سطح الخلية وتحفز مسارات الإشارات داخل الخلايا. فيما يلي مثالان على ذلك.

المستضدات الفائقة

تُنتج العديد من البكتيريا المستضدات الفائقة . ومن أكثر المستضدات الفائقة دراسةً تلك التي تُنتجها سلالات المكورات العنقودية الذهبية والمكورات العقدية المقيحة المسببة لمتلازمة الصدمة التسممية . تربط المستضدات الفائقة بروتين معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الثانية على الخلايا العارضة للمستضد بمستقبلات الخلايا التائية على سطحها، وذلك عبر سلسلة Vβ محددة. ونتيجةً لذلك، يتم تنشيط ما يصل إلى 50% من جميع الخلايا التائية، مما يؤدي إلى إفراز كميات هائلة من السيتوكينات الالتهابية ، التي تُسبب أعراض الصدمة التسممية.

السموم المعوية المقاومة للحرارة

تُنتج بعض سلالات الإشريكية القولونية سمومًا معوية مقاومة للحرارة (ST)، وهي ببتيدات صغيرة قادرة على تحمل المعالجة الحرارية عند 100  درجة مئوية. تتعرف أنواع مختلفة من هذه السموم على مستقبلات متميزة على سطح الخلية، مما يؤثر بالتالي على مسارات إشارات خلوية داخلية مختلفة. على سبيل المثال، ترتبط سموم STa المعوية بإنزيم غوانيلات سيكلاز المرتبط بالغشاء وتُفعّله، مما يؤدي إلى تراكم غوانوزين أحادي الفوسفات الحلقي (cGMP) داخل الخلية ، وما يتبعه من تأثيرات على العديد من مسارات الإشارات. وتؤدي هذه الأحداث إلى فقدان الإلكتروليتات والماء من خلايا الأمعاء.

النوع الثاني: تلف الغشاء

تُظهر السموم المُتلفة للأغشية نشاطًا مُحللًا للدم أو مُحللًا للخلايا في المختبر . مع ذلك، قد لا يكون تحفيز تحلل الخلايا الوظيفة الأساسية لهذه السموم أثناء العدوى. عند التركيزات المنخفضة للسموم، قد تُلاحظ تأثيرات أكثر دقة، مثل تعديل نقل الإشارات في الخلية المضيفة، في غياب تحلل الخلايا. يُمكن تقسيم السموم المُتلفة للأغشية إلى فئتين: السموم المُكوِّنة للقنوات، والسموم التي تعمل كإنزيمات تُؤثر على الغشاء.

السموم المُشكِّلة للقنوات

يمكن تصنيف معظم السموم المكونة للقنوات ، والتي تشكل مسامًا في غشاء الخلية المستهدفة، إلى عائلتين: السموم المعتمدة على الكوليسترول وسموم RTX.

  • السيتوليسينات المعتمدة على الكوليسترول

يتطلب تكوين المسام بواسطة السيتوليسينات المعتمدة على الكوليسترول (CDC) وجود الكوليسترول في الخلية المستهدفة. وتتميز المسام التي تُكوّنها أفراد هذه العائلة بحجمها الكبير للغاية،  إذ يتراوح قطرها بين 25 و30 نانومترًا. تُفرز جميع السيتوليسينات المعتمدة على الكوليسترول بواسطة نظام الإفراز من النوع الثاني ؛ [ 4 ] باستثناء البنيوموليسين ، الذي يُفرز من سيتوبلازم بكتيريا المكورات الرئوية عند تحللها.

تُسبب مُثبطات المناعة المُعتمدة على المُستضدات (CDCs) مثل مُثبطات المناعة المُعتمدة على المُستضدات (Streptococcus pneumoniae Pneumolysin)، ومُثبطات المناعة المُعتمدة على المُستضدات (Clostridium perfringens perfringolysin O) ، ومُثبطات المناعة المُعتمدة على المُستضدات (Listeria monocytogenes listeriolysin O) تعديلات مُحددة على الهيستونات في نواة الخلية المُضيفة ، مما يؤدي إلى تثبيط العديد من الجينات التي تُشفّر البروتينات المُشاركة في الاستجابة الالتهابية . [ 5 ] لا يتضمن تعديل الهيستون نشاط تكوين المسام لمُثبطات المناعة المُعتمدة على المُستضدات.

  • سموم RTX

يمكن التعرف على سموم RTX من خلال وجود تسلسل محدد من تسعة أحماض أمينية متكررة بشكل متسلسل في البروتين. يُعدّ الهيموليسين A (HlyA) من الإشريكية القولونية العضو النموذجي لعائلة سموم RTX . كما يوجد RTX أيضًا في الليجيونيلا الرئوية . [ 6 ]

السموم النشطة إنزيميًا

أحد الأمثلة على ذلك هو سم ألفا الخاص ببكتيريا كلوستريديوم بيرفرنجنز ، والذي يسبب الغرغرينا الغازية ؛ سم ألفا له نشاط فوسفوليباز .

النوع الثالث: داخل الخلايا

يمكن تصنيف السموم الخارجية من النوع الثالث حسب طريقة دخولها إلى الخلية، أو حسب آلية عملها بمجرد دخولها.

حسب طريقة الدخول

يجب أن تكون السموم داخل الخلايا قادرة على الوصول إلى سيتوبلازم الخلية المستهدفة لممارسة تأثيراتها.

  • تقوم بعض البكتيريا بنقل السموم مباشرة من سيتوبلازمها إلى سيتوبلازم الخلية المستهدفة عبر تركيب يشبه الإبرة. ومن الأمثلة على ذلك البروتينات المؤثرة التي يحقنها جهاز الإفراز من النوع الثالث في بكتيريا يرسينيا داخل الخلايا المستهدفة.
  • تُعدّ سموم AB مجموعة أخرى من السموم داخل الخلايا . ترتبط الوحدة الفرعية "B" ( الرابطة ) بمناطق مستهدفة على أغشية الخلايا، بينما تدخل الوحدة الفرعية "A" (النشطة ) عبر الغشاء وتمتلك وظيفة إنزيمية تؤثر على الآليات الحيوية الخلوية الداخلية. ومن الأمثلة الشائعة على نشاط الوحدة الفرعية A عملية إضافة مجموعة ADP-ribose، حيث تحفز هذه الوحدة إضافة مجموعة ADP-ribose إلى بقايا محددة على البروتين. يسمح تركيب هذه السموم بتطوير لقاحات وعلاجات محددة. يمكن ربط بعض المركبات بالوحدة B، وهي غير ضارة عمومًا، ويتعلم الجسم التعرف عليها، مما يُثير استجابة مناعية . وهذا يسمح للجسم باكتشاف السم الضار في حال مواجهته لاحقًا، والتخلص منه قبل أن يُلحق الضرر بالجسم. تشمل السموم من هذا النوع سم الكوليرا ، وسم السعال الديكي ، وسم شيغا ، وسم معوي غير مستقر حرارياً من الإشريكية القولونية .

عن طريق الآلية

بمجرد دخولها إلى الخلية، تعمل العديد من السموم الخارجية على الريبوسومات حقيقية النواة (وخاصة الوحدة الفرعية 60S )، كمثبطات لتخليق البروتين .

  • تعمل بعض السموم الخارجية مباشرة على الريبوسوم لتثبيط تخليق البروتين. ومن الأمثلة على ذلك سم شيغا .
  • تؤثر سموم أخرى على عامل الاستطالة 2. ففي حالة سم الخناق ، يخضع عامل الاستطالة 2 لعملية إضافة مجموعة ADP-ribose، مما يجعله غير قادر على المشاركة في استطالة البروتين، وبالتالي تموت الخلية. ولسم الزائفة تأثير مشابه.

لا تعمل السموم الأخرى داخل الخلايا على تثبيط تخليق البروتين بشكل مباشر.

  • على سبيل المثال، يقوم سم الكوليرا بربط ADP-ribosylation، وبالتالي تنشيط أدينيلات سيكلاز الأنسجة لزيادة تركيز cAMP، مما يتسبب في حركة كميات هائلة من السوائل والكهارل من بطانة الأمعاء الدقيقة ويؤدي إلى إسهال يهدد الحياة.
  • مثال آخر هو سم السعال الديكي .

تلف المصفوفة خارج الخلوية

تسمح هذه "السموم" بانتشار البكتيريا بشكل أكبر، وبالتالي، بالتهابات الأنسجة العميقة. ومن أمثلتها إنزيم الهيالورونيداز وإنزيم الكولاجيناز . مع ذلك، فإن هذه الجزيئات عبارة عن إنزيمات تفرزها مجموعة متنوعة من الكائنات الحية، ولا تُعتبر عادةً سمومًا. وغالبًا ما يُشار إليها بعوامل الضراوة ، لأنها تسمح للكائنات الحية بالتغلغل أعمق في أنسجة العائل. [ 7 ]

التطبيقات الطبية

التطعيمات

استُخدمت السموم الخارجية في إنتاج اللقاحات. تتضمن هذه العملية تعطيل السم، مما ينتج عنه لقاح مضاد للسم لا يُسبب أمراضًا مرتبطة بالسم ويتحمله الجسم جيدًا. [ 8 ] يُعد لقاح DPT من اللقاحات المضادة للسم شائعة الاستخدام ، ويُعطى عادةً على جرعات متعددة خلال مرحلة الطفولة مع مواد مساعدة وجرعات مُعززة لتوفير مناعة طويلة الأمد. [ 8 ] يحمي لقاح DPT من عدوى السعال الديكي والكزاز والخناق ، التي تُسببها على التوالي بكتيريا البورديتيلا الشاهوقية ، والمطثية الكزازية ، والوتدية الخناقية المُنتجة للسموم الخارجية . [ 9 ] يُحفز التطعيم بهذه اللقاحات المضادة للسم إنتاج أجسام مضادة ضد السموم الخارجية، مما يُشكل ذاكرة مناعية تُوفر الحماية ضد العدوى اللاحقة. [ 8 ] [ 10 ] قد يُسبب لقاح DPT آثارًا جانبية ضارة، مثل التورم والاحمرار والحمى، ويُمنع استخدامه في بعض الفئات السكانية. [ ٨ ] ساهمت برامج التطعيم الفعّالة في خفض معدلات الوفيات المرتبطة بالسعال الديكي والكزاز والخناق، ولكن لم تُجرَ تجارب سريرية رسمية مضبوطة لاختبار فعالية اللقاح. [ ٨ ] إضافةً إلى ذلك، لا يزال السعال الديكي متوطنًا [ ٩ ] وهو أحد أكثر أسباب الوفيات شيوعًا التي يمكن الوقاية منها باللقاحات. [ ١٠ ]

علاج السرطان

نظراً لفعالية السموم الخارجية العالية، فقد شهد استخدامها في علاج السرطان تطوراً ملحوظاً. إذ يُمكن القضاء على الخلايا السرطانية دون تدمير الخلايا السليمة كما في العلاج الكيميائي أو الإشعاعي، وذلك عن طريق ربط جسم مضاد أو ربيطة مستقبلية بالسم الخارجي، مما يُنتج سماً مُعاد التركيب يستهدف خلايا مُحددة. [ 11 ] تُقتل الخلية السرطانية بمجرد دخول السم إلى الخلية؛ [ 11 ] فعلى سبيل المثال، يُعطّل سم الزائفة الزنجارية الخارجي عملية تخليق البروتين بعد امتصاصه من قِبل الخلية. [ 12 ] وقد دخلت نسخ متعددة من السم الخارجي المُعاد التركيب A، الذي تُفرزه بكتيريا الزائفة الزنجارية ، في تجارب سريرية لمكافحة نمو الأورام، ولكنها لم تحصل بعد على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA). [ 12 ] وقد وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على سم الخناق الخارجي المُعاد تركيبه لعلاج سرطان الغدد الليمفاوية التائية الجلدية ، وهو نوع من سرطان الجهاز المناعي. [ 12 ] لا تزال الاختبارات الإضافية جارية لتحسين الفعالية السريرية للعلاج باستخدام السموم الخارجية المؤتلفة. [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ رايان، كينيث جيه؛ راي، سي. جورج، محرران. (2010). شيريس في علم الأحياء الدقيقة الطبية (  الطبعة الخامسة). نيويورك: ماكجرو هيل الطبية. ISBN 978-0-07-160402-4.
  2. ↑ موسوعة علم الأحياء الدقيقة المكتبية . أمستردام: دار النشر الأكاديمية إلسيفير. 2004. ص 428. ISBN  978-0-12-621361-4.
  3. ↑ "الإمراض البكتيري: العوامل البكتيرية التي تُلحق الضرر بالمضيف - إنتاج السموم الخارجية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-07-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-12-2008 .
  4. ↑ تويتن ، آر. كيه. (أكتوبر 2005). "السموم المحللة للخلايا المعتمدة على الكوليسترول، عائلة من السموم متعددة الاستخدامات المُكوِّنة للمسام" . العدوى والمناعة . 73 (10): 6199-209 . doi : 10.1128/IAI.73.10.6199-6209.2005 . PMC 1230961. PMID 16177291 .  
  5. ↑ هامون، إم. أ.، باتشي، إي.، رينو، ب.، ثام، تي. إن.، سيفو، إس.، موشاردت، سي.، كوسارت، ب. (أغسطس 2007). " تعديلات الهيستون الناتجة عن عائلة من السموم البكتيرية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 104 (33): 13467-13472 . Bibcode : 2007PNAS..10413467H . doi : 10.1073/pnas.0702729104 . PMC 1948930. PMID 17675409 .  
  6. ↑ D'Auria G, Jiménez N, Peris-Bondia F, Pelaz C, Latorre A, Moya A (يناير 2008). "عامل الضراوة rtx في بكتيريا الليجيونيلا الرئوية، أدلة تشير إلى أنه بروتين متعدد الوظائف ذو بنية معيارية" . BMC Genomics . 9 14. doi : 10.1186/1471-2164-9-14 . PMC 2257941. PMID 18194518 .  
  7. ↑ ماتشونيس-ماسوكا إي، باومان آر دبليو، تيزارد آي آر (2004). علم الأحياء الدقيقة . سان فرانسيسكو: بيرسون/بنجامين كامينغز. ISBN 978-0-8053-7590-9.
  8. 1 2 3 4 5 سكوت إل جيه، ماكورماك بي إل (فبراير 2013). "لقاح مُخفَّض المستضد، مُركَّب ضد الخناق والكزاز والسعال الديكي اللاخلوي، مُمتز (بوستريكس®): دليل لاستخدامه كجرعة مُعزِّزة واحدة ضد السعال الديكي". BioDrugs . 27 (1): 75–81 . doi : 10.1007/s40259-012-0009- y . PMID 23329401. S2CID 18873223 .  
  9. 1 2 زاري إس، جدي طهراني إم، أخوندي إم إم، زراتي إتش، بورهيداري إف، أوستادكارامبور إم، تافانجار بي، شكري إف (يونيو 2009). "التحصين الأولي بلقاح السعال الديكي الثلاثي الخناق والكزاز والخلايا الكاملة عند الرضع الإيرانيين: تحليل استجابة الأجسام المضادة" . المجلة الإيرانية للحساسية والربو والمناعة . 8 (2): 85-93 . بميد 19671937 . 
  10. 1 2 تيري-كارستنسن ب، جوردان ك، أوهلفينج هـ هـ، دالبي ت، سورنسن س، جنسن أ م، هيلمان س (أغسطس 2012). "دراسة سريرية عشوائية مزدوجة التعمية لتقييم عدم الدونية، حول سلامة وفعالية لقاح الكزاز والخناق والسعال الديكي أحادي المكون (TdaP) مقارنةً بلقاح الكزاز والخناق (Td) عند إعطائه كجرعات معززة للبالغين الأصحاء". مجلة اللقاحات . 30 (37): 5464-71 . doi : 10.1016/j.vaccine.2012.06.073 . PMID 22776216 . 
  11. 1 2 3 كريتمان آر جيه (أكتوبر 1999). "السموم المناعية في علاج السرطان". الرأي الحالي في علم المناعة . 11 (5): 570-8 . doi : 10.1016/s0952-7915(99)00005-9 . PMID 10508704 . 
  12. ويلدون ، جيه إي، وباستن ، آي (ديسمبر 2011). "دليل لترويض السموم - السموم المناعية المؤتلفة المصنعة من ذيفان الزائفة الخارجية أ لعلاج السرطان" . مجلة FEBS . 278 (23): 4683-4700 . doi : 10.1111/j.1742-4658.2011.08182.x . PMC 3179548. PMID 21585657 .