Физиологически активные вещества, нарушающие процессы экзоцитоза ГАМК.

 

К настоящему времени не известно ни одного экзогенного соединения, которое являлось бы селективным стимулятором экзоцитоза ГАМК.

Блокаторами экзоцитоза ГАМК являются столбнячный токсин (тетаносназмин) и дельта-аминолевулиновая кислота.

Дельта-аминолевулиновая кислота, являясь специфическим агонистом ГАМК-ауторецепторов. нарушает систему секреции медиатора, регулируемую по принципу обратной связи (см.2.4).

Тетаноспазмин является основным действующим фактором экзотоксинов столбнячной палочки (Clostridium tetani), 10 серологических штаммов которой широко распространены в природе, поскольку являются постоянными обитателями кишечника всех травоядных животных и с их фекалиями попадают в почву. Бактерии столбняка строгие анаэробы; в природных условиях трансформируются в споры. Споры столбнячных бактерий стабильны к солнечному свету, нагреванию (до 80°С), переохлаждению (до -80°С), влаге, протеолитическим ферментам, в том числе протеазам желудочно-кишечного тракта. В анаэробных условиях при 35-38°С и достаточной влажности споры столбняка прорастают в вегетативную бактериальную форму, а бактерии, размножаясь, выделяют экзотоксин, в состав которого входят: гематотропный тетанолизин (разрушающий мембраны эритроцитов) и нейротропный гетаноспазмин. вызывающий острые судорожные эффекты центрального генеза.

Тетаноспазмин представляет собой двудоменную глобулу с молекулярной массой 160 000 Дальтон, в составе которой имеется 1279 аминокислотных остатков. Каждый домен - линейный полипептид; их молекулярные массы: ά-домена — 107 000 Д, β-домена 53 000 Д; связь между доменами осуществляется посредством дисульфидного мостика:

При попадании тетаноспазмина в организм (или при его продуцировании в организме) поражение реализуется по следующей схеме: α-домен обеспечивает транспорт тетаноспазмина к биомишеням (синапсам медиаторов торможения -ГАМК или глицина), «узнавание» комплементарных ему участков пресинаптических мембран и рецепцию на этих участках. В нервных окончаниях выявлены специфические сайты связывания токсина. Эти структуры представляют собой ганглиозиды (или углеводные комплексы, близкие по строению ганглиозидам). Сиаловые кислоты являются важнейшим их компонентом. Структурно рецептор тетанотоксина напоминает рецептор тиреотропина (токсин способен связываться с препаратом мембран, приготовленных из ткани щитовидной железы).

При фиксации α-домена на пресинаптической мембране имеет место структурная перестройка мембранного блока с формированием специфичного к α-домену трансмембранного канала; одновременно восстанавливается дисульфидный мостик с высвобождением β-домена. Затем происходит трансмембранный переход –β-домена в нейроноплазму, где проявляется его токсофорная функция: ингибирование кальций-регулируемого взаимодействия мембран везикул с пресинаптической мембраной, в результате чего исключается возможность экзоцитоза тормозного медиатора в синаптическое пространство (рис.3.4.).

Рис. 3.4. Блокада экзоцитоза ГАМК тетаноспазмином ГАМК-реактивной мембраны

А. Функционирование постсинаптической мембраны.

Б. «Узнавание» тетаноспазмином специфического участка.

В. Рецепция тетаноспазмина, перестройка мембраны, формирование токсофора.

Г. Ингибирование экзоцитоза ГАМК (γ).

 

Ингибирование экзоцитоза медиаторов торможения является причиной нарушения нервной регуляции, что приводит к дисбалансу тормозных и возбуждающих процессов. В результате процессы возбуждения превалируют над процессами торможения с последующим перевозбуждением нервно-мышечной передачи, клинически проявляющемся в виде спазмов и генерализованных судорог.

Медианные летальные токсодозы тетаноспазмина составляют:

DL₅₀ = 5.10^-6 мг/кг(белые мыши, подкожно);

DL₅₀ = порядка 10^-4 мг/кг (обезьяны, внутримышечно);

DL₅₀ = 0.003-0.004 мг/кг (люди, орально).

При развитии генерализованной формы поражения следует учитывать наличие обязательного скрытого периода, продолжительность которого зависит от природы поражающего фактора (споры, вегетативные формы или их экзотоксин) и резистентности организма. В случае поражения спорами столбняка инкубационный период составляет 15-30 суток; в случае поражения бактериями - 5-14 суток; в случае отравления экзотоксином - до 4-х суток, в зависимости от величины поглощённой дозы.

Вслед за общими проявлениями недомогания (головная и мышечная боль, лихорадка, повышенная потливость, слабость, сонливость), развивается возбуждение, чувство страха, тризм жевательной мускулатуры, а затем приступы клонико-тонических судорог. Приступы судорог могут провоцироваться внешним звуковым и тактильным раздражением. Сознание, как правило, сохранено. Поэтому субъективно интоксикации переносится крайне тяжело. Стойкое сокращение дыхательных мышц, диафрагмы и мышц гортани может привести пострадавшего к смерти от асфиксии (летальность высокая: от 40 до 80%).

При благополучных исходах выздоровление наступает медленно. Возможны осложнения: разрывы мышц и сухожилий, переломы костей и вывихи, деформации позвоночника, пневмонии.

Диагностика столбняка основана на фиксации одновременно нескольких клинических признаков (обильное потоотделение, тризм, сардоническая улыбка, нисходящее распространение ригидности, рефлекторная возбудимость и гипертермия) и результатах иммунохимической реакции крови. Идентификация тетаноспазмина в различных пробах проводится иммунными методами; неспецифическая индикация возможна посредством классических аналитических реакций на белки.

Дезактивация тетаноспазмина осуществляется с использованием щелочей, растворов веществ окислительно-хлорирующего действия, высоких температур (при 80-100°С).

Лечение столбняка - комплексное (симптоматическая терапия сочетается с
использованием специфических анатоксинов). Наиболее эффективным
методом медицинской защиты является профилактическая иммунизация.

Высокая летальность, трудности ранней диагностики и сложность организации системы мероприятий по защите и противодействию, обусловливает возможность использования экзотоксинов столбняка в качестве смертоносных химических агентов, например, в средствах микстовых поражений.