肝炎后综合征内毒素知识介绍

2021年2月23日发(作者：广州第458医院)
内毒素知识介绍

(2010-
01-16 10:00:17)

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抗体

细胞因子

蛋白

酶

试剂盒

信号转导

凋亡

生化

试剂

干细胞

生物

ips



细菌内毒素，英文称作
Enolotoxin
，是
G
-< br>菌细胞壁个层上的特有结构，内毒素为外源性致热原，它可
激活中性粒细胞等，使之释放出一种内 源性热原质，作用于体温调节中枢引起发热。内毒素的主要化学成
分为脂多糖中的类脂
A

细菌内毒素这个概念在
1890
年的时候就已被提了出来，
它 是在研究发热物质过程所引成的，
1933
年
Boivin
最先由小鼠伤寒杆 菌提取出来，进行化学免疫学方面的研究，到
1940
年时候，
Morgan
使用志贺氏痢疾菌
阐明了细菌内毒素是由多糖脂质及蛋白质三部分所组成的复合体，到了
195 0
年以后，随着生物学，物理化
学，免疫学以及遗传学等的进步发展，细菌内毒素的研究工作， 尤其是其化学结构组成及各种生物活性间
的关系也更加明确起来。


细菌英文叫
Bacteria
：为原核生物中的一类单细胞微生物由二分裂法繁殖。若按革兰 氏染色法可将细菌
分为
G
+
菌和
G
-
菌两大类。这 两类细菌细胞壁的结构和化学组成存在很大差异。唯有肽聚糖为其共同成分，
但其含量的多少和肽链的性 质有所不同，见下表：

细胞壁结构

厚度

肽聚糖含量

脂类含量

磷壁酸

外膜

脂蛋白

脂多糖

革蓝氏阳性菌

厚，
15
—
50

多，占胞壁干重
50
—
80%

少，约
1
—
4%

有

无

无

无

革蓝氏阴性菌

薄，
10
—
15

少，占胞壁干重
10%
左右

多，约
11
—
22%

无

有

有

有

关于细菌细胞壁结构，尤其
G
+
/G
-
菌不同之处见下图所示：


由以上结构模式图可 以发现，
G
+
菌与
G
-
菌有不同之处，其中对于
G
-
菌来说：


细胞壁较薄，厚约
10
－
15nm
，结构也较复杂。肽聚糖含量低，仅占细胞干生
10
％左右，层薄又较疏松 ，
因肽聚糖之间仅四肽侧链直接联结，缺乏五肽桥；肽聚糖居于细胞最内层，外面由内向外还有脂蛋白， 外
膜和脂多糖的三层聚合物。


（
1
）脂蛋白（
lipoprotein
）

由 类脂和蛋白质构成，联结在外膜与肽聚糖层之间，类脂一端经非共价键联结
到外膜的磷脂上，
另 一端由共价键联结到肽聚糖肽链中的二氧基庚二酸

残基上，
使外膜和肽聚糖层构成一
个整体。


（
2
）外膜（
outer membrane
）
是革兰氏阴性菌细胞壁的重要结构，位于肽聚糖的外侧，其结构类似细胞
膜，为液态的磷脂双层，其 中镶嵌一些特异蛋白质，穿透外膜的内外双层，呈液态镶嵌体。外膜中间有微
小孔道，容许水溶性的小分 子通过，以进行细胞内外的物质运输和交换。除此之外，外膜还能防止胰蛋白
酶和溶菌酶等进入，起到保 护性屏障作用。（
3
）脂多糖（
lipopolysaccharide,LPS）

由多糖
O
抗原、核心
多糖和类脂
A(lipid A)
组成（图
1-8
），位于最外层。多糖
O
抗原向外，由若干个低 聚糖的重复单位组成的
多糖链，即革兰氏阴性菌的菌体抗原（
O
抗原），有特异性。核 心多糖由庚糖、半乳糖、
2-
酮基
-3-
脱氧辛
酸（
2-k eto-3-deoxyoctonic acid, KDO
）等组成，所有革兰氏阴性细菌都有 此结构。类脂
A
是以脂化的葡萄
胺二糖为单位，通过焦磷酸酯键组成的一种独特的糖脂 化合物，具有致热作用，是革兰氏阴性细菌内毒素
的毒性成分。


细菌内毒素即：许多病原性细菌所产生的毒素。


一般细菌毒素可 分为两类，一类为外毒素（
Exotoxin
）；它是一种毒性蛋白质，是细菌在生长过程中分
泌到菌体外的毒性物质。产生外毒素的细菌主要是革兰氏阳性菌。如白喉杆菌、破伤风杆菌、肉毒杆菌、
金黄色葡萄球菌以及少数革兰氏阴性菌。加一类为内毒素（
Endotoxin
）。是 革兰氏阴性菌的细胞壁外壁层
上的特有结构。
细菌在生活状态时不释放出来，
只有当细 菌死亡自溶或粘附在其它细胞时，
才表现其毒性，
内毒素的主要化学成分是脂多糖中的类脂A
成分。


细菌外毒素与内毒素性质的比较


外毒素（
Exotoxin
）

几乎无发热性

细菌的代谢产物

毒性作用强

很强的免疫原性，
制成抗毒素能中和抗
原毒素

单纯蛋白质，易被分解破坏

对热不稳定，无透析性

福尔马林可使其转化为类毒素

对肿瘤细胞几乎无影响

菌毒素，溶血性链球菌毒素等

内毒素（
Exotoxin
）

很强的发热性

细菌外壁层上的特有结构细胞破裂后游
离出来

毒性作用比较弱

抗原性弱

核酸多糖的高分子聚合物，不易被分解
破坏

耐热性，无透析性

福尔马林不能使毒性消失

破坏肿瘤细胞

菌等

白喉毒素，
肉毒毒素，
破伤 风毒素厌氧
大肠菌，霍乱绿脓菌，沙门氏菌，赤痢
（
1
）外毒素（
e xotoxin
）

有些细菌在其生命活动过程中产生毒素能释放到周围环境中， 称为外毒素。产
生外毒素的细菌主要是革兰氏阳性菌。如白喉杆菌、破伤风杆菌、肉毒杆菌、金黄色葡萄 球菌以及少数革
兰氏阴性菌。如痢疾杆菌、霍乱弧菌等。细菌外毒素有以下特点：

① 毒性强，如纯化肉毒杆菌外毒素结晶
1mg
可杀死
2,000
万只小白鼠，对 人的最小致死量约为
10
-4
mg
，破
伤风毒素对小白鼠的致死量为
10
-6
mg
，
白喉毒素对豚鼠的致死量为
10
- 3
mg
。
②对机体组织有选择性的毒性，
如白喉杆菌外毒素主要抑制蛋白质合 成，特别是影响肽链延长，引发心肌炎、肾上腺出血及神经麻痹等；
破伤风外毒素主要毒害脊髓前角运动 神经细胞，引起所属肌肉的痉挛强直。


③具有抗原性，外毒素的化学成分为蛋白 质，有抗原性，即以外毒素刺激机体可产生大量的抗毒素，抗毒
素能中和外毒素使其无毒。外毒素用甲醛 处理后，脱毒变成类毒素，但仍保持抗原性。


（
2
）内毒素（
exotoxin
）

是革兰 氏阴性菌的细胞壁成分，细菌在生活状态时不释放出来，只有当细菌死
亡自溶或粘附在其它细胞时，才表 现其毒性。内毒素的主要化学成分是脂多糖中的类脂
A
成分。



内毒素的致病作用无特异性，即各种革兰氏阴性菌对人类引起基本相同的反应。少量内毒素可引起机体< br>发热反应；大量内毒素进入血液，可使血管透性改变，局部出血，颗粒性白细胞增多或减少和体重下降，< br>严惩毒时能导致内毒素性休克。内毒素毒性比外毒素小得多。



内毒素是外源性致热原，它可能激活中性粒细胞等，使之释放出一种内源性热原质，作用于体温调节中< br>枢引起发热。


细菌内毒素化学结构及化学组份


到目前为止，
我们知道细菌内毒素作为
G
－
菌细胞壁外表层结构的一 部分脂多糖
（
lipopolysacch aride,LPS
）
主要是 由多糖
O
抗原，核心多糖和类脂
A(Lipid A)
三部分组成。见图所示：


类脂
A
位于最多层。多 糖抗原向外由若干个低聚糖的重复单位组成的多糖链，具有特异性，核心多糖分为
内核心及外核心，外核 心由数种已糖，包括葡萄糖，半乳糖，乙酰氨基葡萄糖等组成。内核心含有庚糖及
特殊的
KDO (3-
脱氧
-D-
甘露糖
-
辛酮糖
)
。
K DO
以不耐酸的酮糖键与类脂
A
的氨基葡萄糖连接。所有
G
-
菌
都有此结构。类脂
A
是以脂化的葡萄糖胺二糖为单位。通过焦磷酸酯键组成的一种 独特的糖脂化合物。具
有致热作用。是革兰氏阴性细菌内毒素的毒性成分。


细菌内毒素生物活性

类脂
A
作为内毒素生物活性的主要部分。也是 近年来研究报道最多的。由氨基葡萄糖，磷酸，
10-18
碳的
长链脂肪酸组成，它与 可溶性的
O-
特异性链及核心分离后。即有难溶于水的特性。游离后的类脂
A
。可自
身凝聚成高分子的复合体，其分子量大小不等。同时它也含有疏水性的中心及亲水性的边沿。是一 种双相
分子，又是酸碱两性分子，因此类脂
A
的独特结构使细菌内毒素具有多种的生物 活性。

细菌内毒素不同水平上的生物活性

A.
机体水平



发热性



致死毒性



体重减少


Shwartzman
反应



骨髓反应（
bone marrow
reaction
）


B.
细胞水平



巨噬细胞的活性化
（
TNF,-6
产生）



阻止巨噬细胞游走



淋巴球


olony formation stimulation


前列腺素的产生


白血球减少（
lEUcopenia
）




抗肿瘤坏死作用


血小板减少

（
thrombocytopenia
）

C.
分子水平




非特异的感染防御

补体活化性

（
nonspecific resitance
）



Hageman
因子活化性


耐受性（
tolerant
）




纤维蛋白溶酶原活性化


辅药作用（
adjuvant
）




鲎细胞溶解物凝集


寒颤
（血压低下，
血管内凝
固）


细菌内毒素的耐热性

我们知道细菌内毒素除了具有各种生物活性外，
还具很 强的耐热性，
一般的高压灭菌不能使其灭活，
需
250
℃
30
分钟以上的干热灭菌才能使其灭活，目前我国药典热原检查法和细菌内毒素检查法中关于玻璃用具的灭
菌处理为
180
℃
2
小时或
250
℃
30
分钟以上，而日本药局方第十三改正为
250
℃
1
小时以上。其它各国药典< br>也大都如此，据国外文献报导，当对细菌内毒素的稀水溶液，在不同温度下保温处理后进行检测，发现其< br>内毒素活性在
200
℃
1
小时时还能检测出来。而只有当加热到
250
℃
1
小时才能完全灭活，国内细菌内毒素
标准品的耐热情况虽然未能 考察，
但可以认为对细菌内毒素检查法中玻璃用具等的除菌最好采用
250
℃
1
小
时以上的干烤处理。



细菌内毒素的除去方法


由于细菌内毒素具有很强的耐热性，因此 对于它的去除采用一般的灭菌方法是无法达到的，尤其是制药
行业注射剂中内毒素的除去，对于临床用药 的安全性意义重大，因此对于药品中内毒素去除可以使用过滤
及高压灭菌方法，而对于一般水溶液，则普 通采用薄膜过滤后高压法，对于实验中所用器具可使用干热或
射线给予灭活，其它也可使用酸、碱破坏的 方法。对于细菌内毒素检查法中所用实验用具的外源性内毒素
除去方法，最好采用
250
℃
2hr
以上的干热灭菌方法。



各种外界因素对细菌内毒素活性的影响


细菌内毒素的生物活性随 外界因素的影响变化很大。目前已经知道。一些金属离子、超声波以及温度等
都会对细菌内毒素的生物活 性产生很大影响，据国外文献报导，铁离子、铝离子和镓离子等会引起细菌内
毒素活性的降低。因此在试 验过程中最好使用玻璃用具，以必免这些因素，另外温度的高低对细菌内毒素
水溶液活性影响很大，根据 国内外文献的报道：内毒素水溶液活性随着环境温度的升高而降低，因此对于
内毒素水溶液一定要在低温 处保存，而且对已经稀释好的内毒素水溶液，要尽可能的在
2
小时内用完。以
免活性降 低。


细菌内毒素致病机理

（
1
）致热性



内毒素可使人体和动物致热， 人体对内毒素致热原敏感。在正常情况下，人体内内毒素的正常阈值保
持在
0.001-0.0 5ng/ml
之间，一旦人体免疫力下降或遭受某种致病菌侵袭时，细菌便在机体内繁殖崩解，释
放出大量的内毒素，当体内内毒素的浓度高于这个阈值时，即可启动内外源致热原引起机体发热。