ГЛАВА 5. ТОКСИНЫ И АНАТОКСИНЫ

Токсины (от греческого toxikоn - яд), вещества бактериального происхождения, способные угнетать физиологические функции, что приводит к заболеванию или гибели животных и человека. По химической природе все токсины - белки или полипептиды. В отличие от других органических и неорганических ядовитых веществ, токсины при попадании в организм вызывают образование антител.

При некоторых инфекционных заболеваниях (дифте­рия, скарлатина) для определения напряженности иммунитета и восприимчивости детей используются внутрикожные пробы с применением соответствующих разведенных токсинов. Положительная реакция (мест­ное воспаление кожи в области введения токсина) обусловливается ядовитым действием токсина на ткани кожи. Отрицательный результат реакции объясняется нейтрализацией введенного в кожу токсина соответст­вующим антитоксином, содержащимся в иммунном организме в достаточном для этого количестве.

Токсины получают из токсигенных штаммов микробов (дифтерийная палочка или скарлатинозный стрепто­кокк) методом посева на жидкую питательную среду (мартеновский бульон) с последующей фильтрацией через бактериальные фильтры. Из полученных токсинов готовят диагностические токсины Шика (дифтерийный) и Дика (скарлатинный). Токсины вводят внутрикожно, в количестве 0,2 мл (Шика) и 0,1 мл (Дика), в среднюю часть внутренней поверхности предплечья.

Анатоксины - фильтраты бульонных куль­тур токсигенных микроорганизмов, утратившие благода­ря специальной обработке токсичность, но сохранившие в значительной степени антигенные и иммуногенные свойства исходных токсинов.

При введении в организм человека или животных анатоксины вызывают образование антитоксического иммунитета, это свойство и позволяет применять их для профилактики тех инфекционных заболеваний, в основе которых лежит действие экзотоксинов, выделяемых воз­будителями, а также для гипериммунизации животных — продуцентов антитоксических сывороток.

Независимо от вида анатоксина его иммуногенность и антигенность определяются соответствующими свойст­вами исходного токсина. Поэтому в лабораториях, изго­тавливающих эти препараты, уделяется большое внима­ние созданию оптимальных условий для токсинообразования.

Для получения токсинов высокой силы необходимы штаммы, отличающиеся особенно выраженной способностью к токсинообразованию в искус­ственных условиях. Этими свойствами обладают далеко не все штаммы токсигенных бактерия. Для производст­венных целей пользуются штаммами, адаптированными к искусственным средам и стойко со­храняющими способность к токсинообразованию.

Культуры токсинообразователей сохраняются либо в высушенном состоянии, либо на средах оптимальных для данного вида бактерий. Перед употреблением для засева массовых партий штаммы пассируются на среде, используемой для получения токсина.

При прочих равных условиях сила токсинов определяется качеством питательной среды, поэтому лаборатории уделяют внимание приготовлению пита­тельных сред. Сырье, химикалии и другие ингредиенты, входящие в состав среды, подвергаются самому тщатель­ному контролю в биохимических лабораториях произ­водственных институтов.

Для токсинообразования применяются жидкие пита­тельные среды, в состав которых входят мясная вода и продукты пептического (бульон Мартена, среда Рамона) или триптического (среда Попе) переваривания мяса.

Процесс гидролиза мяса контролируется определени­ем общего и аминного азота и коэффициента расщепле­ния белка, который вычисляется из отношения аминного азота к общему. Используются также безмясные казеи­новые, полусинтетические среды.

В питательную среду, предназначенную для токсино­образования, добавляются углеводы (глюкоза, мальтоза или смесь их). При сбраживании углеводов освобожда­ется большое количество энергии, необходимой для процессов синтеза, происходящих в развивающейся культу­ре. Добавление углеводов резко повышает силу образую­щихся в среде токсинов.

Помимо углеводов для токсинообразования необходи­мы в минимальных дозах некоторые металлы. Токсинообразование дифтерийной палочки тормозится избытком железа в среде в равной мере как и отсутствием его. При наличии в среде оптимальных количеств железа токсинообразование резко усили­вается.

Токсинообразование осуществляется в полную меру при определенном рН среды. Между тем в процессе рос­та культуры значение рН изменяется и может достиг­нуть таких показателей, которые будут тормозить обра­зование токсина.

Для устранения этого в среды добавляются буфер­ные вещества, поддерживающие нужное значение рН. Одним из таких веществ, обладающих свойствами буфе­ра, является уксусно-кислый натр, который добавляется в бульон в количестве 0,5-0,75 %.

В зависимости от биологических особенностей микроба-токсинообразователя применяются разные условия выращивания и, в частности, регулируется аэрация сре­ды. Дифтерийная палочка образует токсин в условиях максимальной аэрации, наоборот, столбнячная палочка и другие токсигенные анаэробы в кислороде не нужда­ются. В соответствии с этим в первом случае культура выращивается в тонком слое среды с большой поверх­ностью соприкосновения с воздухом, во втором — среда наливается высоким слоем и в нее добавляются различ­ные адсорбенты кислорода (вата, сухие эритроциты).

Температура выращивания и длительность его варьи­руют для разных микробов. Общей для процесса токси­нообразования является необходимость безукоризненной регулировки температуры в термостате. Колебания тем­пературы отрицательно сказываются на силе токсина. Поэтому термостаты, в которых происходит токсинооб­разование, снабжаются точными терморегуляторами.

В каждом отдельном случае длительность выращивания культуры определяется интенсивностью токсинообра­зования на данной серии среды. Для решения вопроса о времени прекращения культивирования производят определение силы токсина и рН среды в разные сроки выращивания.

Когда сила токсина достигает максимума, произво­дят отделение его от микробных тел, это производится путем фильтрации через специальные бактериаль­ные фильтры (анаэробные микроорганизмы) или обычные бумажные (дифтерийная палочка).

Перевод токсических фильтратов в анатоксин осуще­ствляется путем длительного воздействия на них формалина при температуре 39-40 °С. Формалин соединяется свободными аминогруппами аминокислот, полипептидов и белков токсина, в связи с чем, утра­чивает свои ядовитые свойства. Переход токсина в ана­токсин происходит в течение 3-4-х недель. Для пра­вильного анатоксинообразования имеет значение рН токсина. Наиболее благоприятной является нейтральная или слабощелочная реакция среды.

Анатоксины характеризуются полной безвредностью для животных. Однако при неполном обезвреживании в них могут сохраняться остатки токсина, которые вызы­вают в чувствительном организме поздние повреждения. Поэтому при проверке безвредности анатоксинов наблю­дение за животными ведут в течение длительного време­ни. Безвредность анатоксинов необратима. Никакие воздействия не приводят к восстановлению утраченной токсичности.

Анатоксины сохраняют почти в полной мере антиген­ные свойства токсинов. Это может быть проверено раз­личными методами в пробирке (реакция флокуляции, реакция связы­вания анатоксина) и в опытах на животных, у которых введение анатоксина вызывает образование соответст­вующих антитоксинов и создание антитоксического им­мунитета.

Анатоксины отличаются стойкостью; они переносят повторное замораживание и оттаивание, противостоят действию высокой температуры и стабильны при дли­тельном хранении.

Анатоксины содержат помимо специфических белков также балластные вещества, от которых они могут быть освобождены разными методами. Они основаны на способности анатоксинов осаждаться при насыщении ней­тральными солями, солями тяжелых метал­лов, кислотами (соляной, трихлоруксусной, метафосфорной), а также в присутствии этилового и мети­лового спирта при низкой температуре. Эти методы используются в настоящее время для получения очищен­ных концентрированных анатоксинов.

Анатоксины адсорбируются на различных нераство­римых веществах (фосфорные соли, гидроокись алюми­ния), это используется для приготовления сорбированных анатоксинов, которые отличаются замедленной всасываемостью в организме, в результате чего можно получить более напряженный иммунитет.

Благодаря своей безвредности, высокой антигенности и иммуногенности, анатоксины являются ценнейшими средствами профилактики и терапии ряда заболеваний.

В настоящее время получены анатоксины: дифтерий­ный, столбнячный, ботулинический, стафилококковый, дизентерийный, из токсинов, продуцируемых возбудите­лями газовой гангрены, а также из змеиного яда.

Поиск по сайту: