Koleratoksin

Toksin kolere (...V IZDELAVI...)

Toksin kolere izdeluje in izloča bakterija Vibrio cholerae. Vibriji kolere so neinvazivni, po okužbi kolonizirajo sluznico tankega črevesa. Njihova patogenost je odvisna od izdelovanja enterotoksina, ki deluje v epitelijskih celicah sluznice tankega črevesa (enterocitih). Zaradi spremenjene prepustnosti membrane enterocitov se povečata koncentracija ionov in količina vode v črevesni svetlini. Močna driska, povezana s čezmerno izgubo tekočine in elektrolitov, lahko v najhujših primerih povzroči hipovolemični šok in smrt.

Toksin kolere je po zgradbi podoben davičnemu toksinu. Pomembna razlika je v tem, da je sestavljen iz ene podenote A in petih enakih podenot B. Podenote B tvorijo prstan, v katerem je vpeta podenota A. Podenota A ima odseka A1 in A2, ki ju povezuje disulfidna vez.

Toksin kolere je zapisan v operonu ctxAB (cholera toxin), ki ima dva gena (ctxA in ctxB) in je del genoma bakteriofaga, ki se je vgradil v bakterijski kromosom. Gen ctxB se učinkoviteje prepisuje kot ctxA, zato nastaja več molekul podenote B.

Sestavljanje toksina poteka v periplazemskem prostoru med citoplazemsko membrano in zunanjo membrano vibrija kolere. Podenote se v razmerju 1 A : 5 B združijo v kompleten toksin, ki se skozi zunanjo membrano izloči v okolje.

Izločeni toksin kolere se veže na gangliozidni receptor GM1, ki je v celični membrani enterocitov. Pri tem se pet podenot B pripne na pet molekul GM1. Prehod toksina v celico še ni raziskan. Domnevajo, da se podenote B ugreznejo v citoplazemsko membrano in oblikujejo transmembranski kanalček, skozi katerega vstopi v celico podenota A. Ni pa mogoče izključiti niti možnosti vstopa z endocitozo. Podenoto A, ki je na prvi ali drugi način prišla v citoplazmo, glutation z redukcijo disulfidne vezi razgradi v odsek A1 in odsek A2.

Odsek A1 je aktiven encimski del toksina kolere. Deluje tako, da ADP-ribozilira beljakovino Gs, ki uravnava dejavnost adenilatciklaze in s tem sintezo cikličnega AMP (c-AMP) v celici.

Spodbujevalna beljakovina Gs je v fizioloških okoliščinah v dveh oblikah. V aktivni obliki je nanjo vezan GTP, v neaktivni pa GDP. Preklop aktivne v neaktivno obliko poteka tako, da beljakovina Gs, ki je GTP-aza, pretvori (hidrolizira) GTP v GDP. Skupek Gs-GTP spodbuja adenilatciklazo v membrani enterocitov in poveča koncentracijo c-AMP. Skupek Gs-GDP ne vpliva na adenilatciklazo, zato se koncentracija c-AMP zmanjša.

V prisotnosti toksina kolere ADP-ribozilirana beljakovina Gs ne more hidrolizirati GTP, posledica česar je trajna aktivacija adenilatciklaze in čezmerno izdelovanje c-AMP.

Povečana raven c-AMP v enterocitih povzroči spremenjeno dejavnost ionskih črpalk v membrani enterocitov. Posledica tega je zaviranje vstopa ionov Na+ in Cl- v enterocite in spodbujanje izstopa ionov Cl- in HCO3- iz enterocitov. Protiabsorptivni in hipersekrecijski učinek v sluznici tankega črevesa je vzrok za veliko izgubo vode in elektrolitov. Podobno kot toksin kolere delujejo enterotoksini, ki jih imajo nekatere druge črevesne bakterije npr. ešerihije.