Διαφορά μεταξύ ενδοτοξίνης Εντεροτοξίνης και εξωτοξίνης

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενδοτοξίνης, εντεροτοξίνης και εξωτοξίνης είναι ότι η ενδοτοξίνη είναι λιποπολυσακχαρίτης  που βρίσκεται στην εξωτερική μεμβράνη των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων. Όμως, η εξωτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη που εκκρίνεται κυρίως από θετικά κατά Gram βακτήρια. Μέση ενώ, η εντεροτοξίνη είναι ένας τύπος εξωτοξίνης που είναι αποτελεσματικός στα έντερα. Επιπλέον, οι ενδοτοξίνες και οι εντεροτοξίνες είναι θερμοσταθερές, αλλά οι εξωτοξίνες καταστρέφονται γρήγορα στους 60 °C. Επιπλέον, οι ενδοτοξίνες είναι ασθενείς τοξικές ουσίες, παράγοντας γενικά συμπτώματα, ενώ οι εντεροτοξίνες προκαλούν διάρροια και τροφική δηλητηρίαση. Όμως, οι εξωτοξίνες είναι εξαιρετικά τοξικές και συχνά θανατηφόρες.

Συνοπτικά, η ενδοτοξίνη, η εντεροτοξίνη και η εξωτοξίνη είναι τρεις τύποι τοξινών που παράγονται από παθογόνα βακτήρια. Και, μπορεί να είναι είτε μικρά είτε μεγάλα βιομόρια ικανά να προκαλέσουν δομικές βλάβες ή ασθένειες όταν έρχονται σε επαφή ή απορροφώνται από τους ιστούς.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι η Ενδοτοξίνη
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Εφέ
2. Τι είναι η Εξωτοξίνη
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Εφέ
3. Τι είναι η Εντεροτοξίνη
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Εφέ
4. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της ενδοτοξίνης εντεροτοξίνης και της εξωτοξίνης
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
5. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ενδοτοξίνης Εντεροτοξίνης και της εξωτοξίνης
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Ενδοτοξίνη, Εντεροτοξίνη, Εξωτοξίνη, Παθογόνα Βακτήρια, Τοξοειδές

Τι είναι η Ενδοτοξίνη 

Μια ενδοτοξίνη είναι ένας λιποπολυσακχαρίτης (LPS), ο οποίος είναι ένα είδος μεγάλου μορίου που αποτελείται από λιπίδιο και πολυσακχαρίτη. Κυρίως, εμφανίζεται στην εξωτερική μεμβράνη αρνητικών κατά Gram βακτηρίων. Επίσης, οι λιποολιγοσακχαρίτες (LOS) είναι ένας τύπος χαμηλού μοριακού βάρους μορφής LPS. Επιπλέον, στη βακτηριακή κυτταρική μεμβράνη, οι ενδοτοξίνες συμβάλλουν σημαντικά στη δομική ακεραιότητα, προστατεύοντας τη μεμβράνη από χημική επίθεση. Επιπλέον, αυξάνουν το αρνητικό φορτίο της κυτταρικής μεμβράνης, σταθεροποιώντας τη δομή της μεμβράνης.

Εικόνα 1:Ενδοτοξίνες στην κυτταρική μεμβράνη των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων 

Επιπλέον, οι ενδοτοξίνες αποτελούνται από τρία μέρη. Ο-αντιγόνο/Ο-πολυσακχαρίτης, ολιγοσακχαρίτης πυρήνα και λιπίδιο Α. Από αυτά, το Ο-αντιγόνο είναι ένα επαναλαμβανόμενο πολυμερές γλυκάνης, το οποίο προσκολλάται στον πυρήνα ολιγοσακχαρίτη, για να σχηματίσει την εξωκυτταρική περιοχή της ενδοτοξίνης. Εν τω μεταξύ, ο πυρήνας περιλαμβάνει είτε ένα συστατικό ολιγοσακχαρίτη είτε μη υδατάνθρακα, που συνδέεται απευθείας με το λιπίδιο Α. Και, το λιπίδιο Α είναι συνήθως ένας φωσφορυλιωμένος δισακχαρίτης γλυκοζαμίνης διακοσμημένος με πολλά λιπαρά οξέα. Βασικά, συνδέει την ενδοτοξίνη στη βακτηριακή μεμβράνη μέσω των αλυσίδων υδρόφοβων λιπαρών οξέων του λιπιδίου Α. 

Τι είναι η Εξωτοξίνη 

Η εξωτοξίνη είναι ένας τύπος εκκριτικής πρωτεΐνης θετικών κατά Gram βακτηρίων και ορισμένων αρνητικών κατά Gram βακτηρίων. Μπορεί να προκαλέσει ζημία στα κύτταρα-ξενιστές διαταράσσοντας τον φυσιολογικό μεταβολισμό του κυττάρου ή καταστρέφοντας άμεσα τα κύτταρα. Ως εκ τούτου, είναι εξαιρετικά τοξικά και ανοσογόνα. Επίσης, τα συμπτώματά τους είναι θανατηφόρα. Μερικά παραδείγματα εξωτοξινών περιλαμβάνουν την τοξίνη αλλαντίασης που παράγεται από το Clostridium botulinum, τοξίνη διφθερίτιδας που παράγεται από Corynebacterium diphtheriae τοξίνη και τετανοσπασμίνη που παράγεται από το Clostridium tetani . Και, και οι τρεις τοξίνες είναι νευροτοξίνες.

Εικόνα 2:Ανοσολογική Απόκριση στις Εξωτοξίνες

Επιπλέον, οι εξωτοξίνες είναι θερμικές και επομένως μπορούν να καταστραφούν από τη θερμότητα. Επίσης, η παραγωγή τοξοειδούς μέσω χημικής επεξεργασίας είναι μια άλλη μέθοδος καταστροφής. Σε αυτή τη μέθοδο, το τοξοειδές είναι η χημικά τροποποιημένη μορφή της τοξίνης, που δεν είναι πλέον τοξική, αλλά εξακολουθεί να είναι αντιγονική. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό ως εμβόλιο στην ενεργό ανοσία. Επιπλέον, οι εξωτοξίνες είναι ευαίσθητες στα αντισώματα και ως εκ τούτου, το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος μπορεί να δημιουργήσει μια ανοσολογική απόκριση εναντίον τους. Έτσι, στην παθητική ανοσία, μπορεί να γίνει ένεση αντιτοξίνης ή αντιορού με αντισώματα.

Τι είναι η Εντεροτοξίνη 

Η εντεροτοξίνη είναι επίσης ένας τύπος εξωτοξίνης. Ειδικά, στοχεύει τα έντερα. Επίσης, οι εντεροτοξίνες μπορούν να κωδικοποιηθούν είτε χρωμοσωμικά είτε σε πλασμίδια. Επιπλέον, είναι σταθερά στη θερμότητα και εκκρίνονται στο εξωτερικό πολλών βακτηρίων, συμπεριλαμβανομένου του Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, και Vibrio cholera . Επιπλέον, έχουν χαμηλό μοριακό βάρος και είναι υδατοδιαλυτά. Είναι σημαντικό ότι οι εντεροτοξίνες είναι κυτταροτοξικές και, ως εκ τούτου, σκοτώνουν τα επιθηλιακά κύτταρα στο εντερικό τοίχωμα αλλάζοντας τη διαπερατότητα της κορυφαίας μεμβράνης. Ως εκ τούτου, είναι ως επί το πλείστον τοξίνες που σχηματίζουν πόρους (κυρίως πόρους χλωρίου), οι οποίες συγκεντρώνονται για να σχηματίσουν πόρους στις κυτταρικές μεμβράνες, προκαλώντας κυτταρικό θάνατο.

Επιπλέον, αυτός ο σχηματισμός πόρων αυξάνει τη διαπερατότητα των χλωριδίων, διαρρέοντας ιόντα χλωρίου στον αυλό του εντέρου. Κατά συνέπεια, αυτό αυξάνει την κίνηση των ιόντων νατρίου και του νερού στον αυλό, οδηγώντας σε εκκριτική διάρροια μέσα σε λίγες ώρες από την πρόσληψη εντεροτοξινών. Για παράδειγμα,  τροφική δηλητηρίαση από σταφυλόκοκκο και Βάκιλλος cereus Η διαρροϊκή νόσος είναι δύο κοινές μορφές ασθενειών που προκαλούνται από εντεροτοξίνες. Εκτός από αυτά, οι κράμπες στην κοιλιά, η διάρροια, ο έμετος, η απώλεια όρεξης, ο πυρετός και η ναυτία είναι τα συμπτώματα της τροφικής δηλητηρίασης και αυτά τα συμπτώματα μπορεί να είναι απειλητικά για τη ζωή εάν δεν αντιμετωπιστούν.

Ομοιότητες μεταξύ Endotoxin Enterotoxin and Exotoxin 

• Η ενδοτοξίνη, η εντεροτοξίνη και η εξωτοξίνη είναι τρεις τύπους τοξινών που παράγουν τα παθογόνα βακτήρια.
• Είναι παράγοντες λοιμογόνου δράσης, οι οποίοι βοηθούν την παθογένεια των βακτηρίων προκαλώντας βλάβη στο κύτταρο ξενιστή.

Διαφορά μεταξύ Εντεροτοξίνης Εντεροτοξίνης και Εξωτοξίνης 

Ορισμός 

Η ενδοτοξίνη αναφέρεται σε μια τοξίνη που υπάρχει μέσα σε ένα βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνεται όταν αποσυντίθεται. Εν τω μεταξύ, η εντεροτοξίνη αναφέρεται σε μια τοξίνη που παράγεται ή επηρεάζει τα έντερα, όπως αυτές που προκαλούν τροφική δηλητηρίαση ή χολέρα, και η εξωτοξίνη αναφέρεται σε μια τοξίνη που απελευθερώνεται από ένα ζωντανό βακτηριακό κύτταρο στο περιβάλλον του.

Τύπος βιομορίων 

Η ενδοτοξίνη είναι ένας λιποπολυσακχαρίτης και η εντεροτοξίνη είναι ένας τύπος εξωτοξίνης, ενώ η εξωτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη.

Μοριακό βάρος 

Το μοριακό βάρος των ενδοτοξινών είναι περίπου 50-1000 kDa και το μοριακό βάρος των εντεροτοξινών είναι 25-30 kDa, ενώ το μοριακό βάρος των εξωτοξινών είναι περίπου 10 kDa.

Δομή 

Οι ενδοτοξίνες αποτελούνται από τρία μέρη. Ο-αντιγόνο/Ο-πολυσακχαρίτης, πυρήνας ολιγοσακχαρίτης και λιπίδιο Α. Εν τω μεταξύ, οι εντεροτοξίνες και οι εξωτοξίνες αποτελούνται από δύο μέρη. Υπομονάδα με καταλυτική δράση και Β υπομονάδα για σύνδεση με κατάλληλο κυτταρικό υποδοχέα.

Παραγωγή 

Οι ενδοτοξίνες εμφανίζονται στην εξωτερική μεμβράνη των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων, αλλά κυρίως, τα θετικά κατά Gram βακτήρια παράγουν εντεροτοξίνες και εξωτοξίνες.

Εμφάνιση 

Οι ενδοτοξίνες αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης, αλλά οι εντεροτοξίνες και οι εξωτοξίνες είναι ένας τύπος εκκριτικών πρωτεϊνών στο περιβάλλον.

Σταθερότητα θερμότητας 

Οι ενδοτοξίνες και οι εντεροτοξίνες είναι θερμοσταθερές, αλλά οι εξωτοξίνες καταστρέφονται γρήγορα στους 60 °C.

Ανοσογονικότητα 

Οι ενδοτοξίνες είναι ασθενώς ανοσογόνες, αλλά οι εντεροτοξίνες και οι εξωτοξίνες είναι εξαιρετικά αντιγονικές.

Τοξικότητα 

Οι ενδοτοξίνες είναι μέτρια τοξικές, αλλά οι εντεροτοξίνες μπορεί να είναι σοβαρές και πιθανώς θανατηφόρες, ενώ οι εξωτοξίνες μπορεί να είναι θανατηφόρες.

Συμπτώματα 

Οι ενδοτοξίνες είναι πυρετογόνες. Οι εντεροτοξίνες προκαλούν διάρροια και τροφική δηλητηρίαση. Εν τω μεταξύ, οι εξωτοξίνες προκαλούν συμπτώματα απειλητικά για τη ζωή.

Ειδικότητα 

Οι ενδοτοξίνες δεν έχουν συγκεκριμένους υποδοχείς, αλλά οι εντεροτοξίνες και οι εξωτοξίνες έχουν συγκεκριμένους υποδοχείς.

Παραγωγή τοξοειδών 

Δεν μπορεί να παραχθεί τοξοειδές για ενδοτοξίνες, αλλά τοξοειδή μπορούν να παραχθούν τόσο για τις εντεροτοξίνες όσο και για τις εξωτοξίνες.

Παραδείγματα 

Neisseria spp. και Haemophilus spp. παράγουν ενδοτοξίνες. Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, και Vibrio cholera παράγουν εντεροτοξίνες. Εν τω μεταξύ, Clostridium botulinum; Corynebacterium diphtheriae και Clostridium tetani παράγουν εξωτοξίνες.

Ασθένειες 

Οι ενδοτοξίνες προκαλούν σηπτικό σοκ, σκλήρυνση κατά πλάκας κ.λπ. Οι εντεροτοξίνες προκαλούν τροφική δηλητηρίαση και διάρροια. Εν τω μεταξύ, οι εξωτοξίνες προκαλούν τέτανο, διφθερίτιδα και αλλαντίαση.

Συμπέρασμα 

Η ενδοτοξίνη είναι ένας λιποπολυσακχαρίτης που εμφανίζεται στην εξωτερική μεμβράνη παθογόνων βακτηρίων. Αν και θερμικά σταθερά, είναι ασθενώς ανοσογόνα και μέτρια τοξικά. Επίσης, είναι πυρετογόνα. Εν τω μεταξύ, οι εντεροτοξίνες είναι ένας τύπος εξωτοξινών αποτελεσματικών στο έντερο και προκαλούν τροφική δηλητηρίαση και διάρροια. Είναι επίσης θερμικά σταθερά. Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες των οποίων τα παθογόνα βακτήρια εκκρίνουν στο περιβάλλον τους. Και, είναι εξαιρετικά αντιγονικά και εξαιρετικά τοξικά. Ως εκ τούτου, μπορούν να προκαλέσουν απειλητικά για τη ζωή συμπτώματα όπως τέτανο, διφθερίτιδα και αλλαντίαση. Για το λόγο αυτό, η κύρια διαφορά μεταξύ ενδοτοξίνης, εντεροτοξίνης και εξωτοξίνης είναι η εμφάνιση, η ανοσογονικότητα και η τοξικότητά τους.

Αναφορές:

1. Todar, Kenneth. «Βακτηριακή Ενδοτοξίνη». TODAR'S ONLINE TEXTBOOK OF BACTERIOLOGY, Διαθέσιμο εδώ.
2. Pinchuk, Irina V et al. «Σταφυλοκοκκικές εντεροτοξίνες». Toxins τομ. 2,8 (2010):2177-97. doi:10.3390/toxins2082177
3. Ράο, Σριντάρ. «Εξωτοξίνες». Microbiology Notes, Ιούνιος 2006, Διαθέσιμα εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Gram αρνητικό κυτταρικό τοίχωμα" Από τον Jeff Dahl – Δικό έργο (CC BY-SA 4.0) μέσω του Commons Wikimedia   
2. "Immune Response to Exotoxins" από Ali1195 και Pokéfan95 (CC BY-SA 4.0) μέσω του Commons Wikimedia