سموم المطثية العسيرة من النوع ب

سمّ كلوستريديويدس ديفيسيل ب ( TcdB ) هو سمّ خلوي تنتجه بكتيريا كلوستريديويدس ديفيسيل . وهو أحد نوعين رئيسيين من السموم التي تنتجها هذه البكتيريا ، والآخر هو سمّ معوي ذو صلة ( السمّ أ ). وكلاهما شديد الفعالية وقاتل. [ 2 ] [ 3 ]

بناء

السم B (TcdB) هو سم خلوي يبلغ وزنه الجزيئي 270 كيلو دالتون ، ونقطة تعادله الكهربائي (pI) 4.1. [ 4 ] يتكون السم B من أربعة نطاقات بنيوية مختلفة: النطاق التحفيزي ، ونطاق بروتياز السيستين ، ونطاق النقل ، ونطاق ارتباط المستقبل . [ 5 ] يشمل النطاق التحفيزي لإنزيم غلوكوزيل ترانسفيراز في الطرف الأميني الأحماض الأمينية من 1 إلى 544، بينما يشمل نطاق بروتياز السيستين الأحماض الأمينية من 545 إلى 801. بالإضافة إلى ذلك، يضم نطاق النقل الأحماض الأمينية من 802 إلى 1664، بينما يقع نطاق ارتباط المستقبل في الطرف الكربوكسيلي، ويشمل الأحماض الأمينية من 1665 إلى 2366. [ 5 ]

صورة تخطيطية لتسلسل بروتين TcdB. المنطقة التحفيزية الموضحة باللون الأزرق تحتوي على البقايا من 1 إلى 543، ومنطقة بروتياز السيستين الموضحة باللون الأسود تحتوي على البقايا من 544 إلى 801، ومنطقة الانتقال الموضحة باللون الأحمر تحتوي على البقايا من 802 إلى 1664، ومنطقة ارتباط المستقبل الموضحة باللون الأخضر تحتوي على البقايا من 1665 إلى 2366.

يحدث نشاط الغلكزة لسم B في المنطقة التحفيزية الطرفية N (بقايا الأحماض الأمينية 1-544). تقوم هذه المنطقة بغلكزة الركائز بشكل مستقل عن أي نشاط سام للخلايا. [ 6 ] ومع ذلك، فإن حذف جزء صغير من منطقة ارتباط المستقبل يؤدي إلى إضعاف نشاط سم B. [ 6 ] تحتوي منطقة الانتقال على بنية كارهة للماء تشبه الساق، والتي قد تساعد بقايا الأحماض الأمينية 958-1130 في تكوين مسام عابرة للغشاء . [ 5 ] تزيد منطقة ارتباط المستقبل، التي تشمل المنطقة المتكررة الطرفية C (CRR)، من تفاعل TcdB مع الغشاء ولكنها لا تشارك في تكوين المسام. [ 7 ] بالإضافة إلى ذلك، فإن كلًا من منطقة بروتياز السيستين ومنطقة الانتقال لهما بنى معقدة تلعب دورًا وظيفيًا مهمًا في الانتقال وارتباط المستقبل. [ 8 ] ومع ذلك، فإن حذف منطقة انتقال الأحماض الأمينية يقلل من النشاط السام للخلايا بمقدار أربعة أضعاف. تحتوي كل من بروتيازات السيستين ومعظم مناطق النقل على بروتينات كارهة للماء ، والتي تسمح بالوصول إلى TcdB والسموم الأخرى التي تعبر أغشية الخلايا . [ 8 ]

نطاق ربط المستقبل

يحتوي الطرف الكربوكسيلي لبروتين TcdB (المنطقة الخضراء في الشكل 2) على منطقة تُعرف باسم الببتيدات المتكررة المدمجة (CROPs)، والتي تضم الأحماض الأمينية من 1831 إلى 2366. [ 9 ] تتكون هذه الببتيدات من 19 إلى 24 تكرارًا قصيرًا (SRs) من الأحماض الأمينية، وحوالي 31 تكرارًا طويلًا (LRs) من الأحماض الأمينية، بالإضافة إلى السم A والسم B. [ 9 ] [ 10 ] تتكون منطقة CROPs في بروتين TcdB من 19 تكرارًا قصيرًا و4 تكرارات طويلة. تسمح هذه المنطقة بتكوين أنماط ارتباط بجدار الخلية، مما يساعد على ربط جزيئات السكر على أسطح الخلايا. [ 9 ]

طهارة

لتنقية سمّ B من مزارع خلايا المطثية العسيرة ، يُستخدم مرق مستخلص القلب والدماغ لأنه يُحفز تخليق سمّ B. [ 11 ] تُسهّل طريقة الترشيح تنقية سمّ B من الراشح العلوي للمطثية العسيرة . يتناسب تركيز السمّ في الراشح العلوي طرديًا مع عدد خلايا الكائن الحي. وقد أشارت العديد من الدراسات إلى أن معظم السموم تُفرز إما في المرحلة اللوغاريتمية المتأخرة أو المرحلة الثابتة المبكرة ، وبالتالي، يُفرز سمّ B باستمرار من قِبل الخلايا. [ 2 ] على الرغم من وجود العديد من الطرق المُستخدمة في الدراسات المختلفة لتنقية سمّ B، إلا أن معظم الدراسات تستخدم طرقًا تتضمن تركيزات كبريتات الأمونيوم فائقة الترشيح أو الترسيب ، بدلاً من الترشيح الهلامي أو كروماتوغرافيا التبادل الأيوني . بالإضافة إلى ذلك، تُساعد فعالية طريقة كروماتوغرافيا التبادل الأيوني في التمييز بين سمّي TcdA وTcdB.

وظيفة

عندما يُعطّل بقايا الثريونين المحفزة في إنزيم غلوكوزيل ترانسفيراز عائلة من البروتينات الصغيرة الرابطة لـ GTP ، مثل عائلة Rho ؛ فإن Rac و Cdc42 داخل الخلايا المستهدفة تُخلّ بآليات نقل الإشارة ، مما يؤدي إلى خلل في الهيكل الخلوي للأكتين ، والوصلات بين الخلايا ، وموت الخلايا المبرمج (الشكل 5). [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] يحفز Rho نشاط ألياف الإجهاد الأكتينية . تتحكم بروتينات Rac في نشاط تموج الغشاء ونشاط NADPH- أوكسيداز في العدلات . ينظم Cdc42 تكوين خيوط F-أكتين في الأرجل الخيطية .

السمية الخلوية

الشكل 3: يُغير السم B ديناميكية بنية الخلية. صور المجهر الإلكتروني الماسح: أ) خلايا ضابطة، ب) خلايا مُعالجة بسم TcdB لمدة 18 ساعة. يشير السهم الأسود إلى موضع انتفاخ سطح الخلية.

أظهرت العديد من الدراسات أن وجود سم TcdB في خلايا الثدييات يؤدي إلى تغيرات سريعة في مورفولوجيا الخلية وإشاراتها . ففي غضون فترة وجيزة، تظهر على الخلايا لويحات عند تعرضها لجرعات صغيرة من سم TcdB وTcdA. إضافةً إلى ذلك، يُعد موت الخلايا أحد الآثار الرئيسية لهذه السموم بعد تسممها . وقد أشارت دراسة أجراها دونتا وآخرون إلى أن سم TcdB له تأثيرات خطيرة على خلايا ثدييات أخرى، مثل خلايا مبيض الهامستر الصيني ، وخلايا ظهارة عنق الرحم البشري ، وخلايا الغدة الكظرية للفئران ، وخلايا الكبد والخلايا النجمية للفئران (الشكل 3). [ 15 ] [ 16 ]

يعتمد النشاط السام للخلايا على نوع الخلية، وقد يتراوح بين 4 أضعاف و200 ضعف. عمومًا، عند إصابة الخلايا بسم TcdB، لا تفقد فقط سلامتها الهيكلية، بل يقل أيضًا عدد خيوط الأكتين F. [ 17 ] لا يستغرق استدارة الخلايا بفعل TcdB أكثر من ساعتين (الشكل 4)، أما موت الخلايا فقد يستغرق حوالي 24 ساعة. [ 15 ] فيما يتعلق بالإسهال المرتبط ببكتيريا المطثية العسيرة (CDAD)، فإن تأثيرات السمية الخلوية أكثر أهمية من موت الخلايا نفسه، لأنه بمجرد أن تفقد الخلايا سلامة خيوط الأكتين في الهيكل الخلوي ، فإنها تفقد وظيفتها الطبيعية.

الشكل 4: تأثيرات السم B على الخلايا النجمية للفئران. هذا رسم توضيحي محتمل للخلايا النجمية للفئران التي تم تحضينها مع 100  نانوغرام/مل من السم B لمدة ساعتين عند 37  درجة مئوية.

التأثيرات على البروتينات الصغيرة الرابطة لـ GTP

يُعزى النشاط السام لسم TcdB داخل الخلية المضيفة بشكل رئيسي إلى عملية البلعمة الخلوية للمستقبلات . تسمح الجسيمات الداخلية الحمضية بدخول السم B إلى السيتوبلازم . وتحدث هذه الظاهرة عبر منطقة ارتباط في المستقبل ، مما يُمكّن السم من دخول الخلايا المضيفة . ومن خلال إمكانية وصول السم إلى سيتوبلازم الخلية المضيفة ، يُعطّل TcdB البروتينات الصغيرة الرابطة لـ GTP (الشكل 5)، مثل بروتينات Rho من عائلة Rac و Cdc42، وذلك عن طريق إضافة جزيء سكري إلى الثريونين 35 في Cdc42 وRac، والثريونين 37 في Rho. [ 18 ] [ 19 ] توجد بروتينات Rho GTPases هذه في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة، وهي مسؤولة عن تنظيم الهيكل الخلوي للأكتين، لأن السموم الموجودة في السيتوبلازم تُسبب تكثف خيوط الأكتين نتيجةً لاستدارة الخلية وظهور نتوءات على غشائها (الشكل 3)، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلية المبرمج . [ 20 ] [ 21 ] يُحدث TcdB تغييرات جوهرية في ديناميكية الخلية وشكلها . يُظهر الشكل 3 التأثير المحتمل للسم B على سطح الخلية؛ ظهور نتوءات على غشائها (الأسهم السوداء). [ 22 ] بالإضافة إلى ذلك، يُعطل TcdB بروتينات Rho GTPases. ونتيجةً لذلك، تتعطل الوصلات بين الخلايا، مما يزيد من نفاذية الظهارة للسم B وتراكم السوائل في التجويف. يُعد هذا أحد العوامل المسببة الرئيسية للإصابة بالإسهال المرتبط ببكتيريا المطثية العسيرة (CDAD) (الشكل 5). [ 23 ] [ 24 ]

الشكل 5: التعديلات داخل الخلوية بواسطة سم TcdB. أولًا، يرتبط سم B بسطح الخلية ويتم استيعابه عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات. ثانيًا، يؤدي تحمض الجسيم الداخلي إلى تكوين ثقب ينتقل من خلاله نطاق GTD. ثالثًا، يساعد امتصاصه بواسطة UDP-جلوكوز على الارتباط ببروتينات GTPases وإطلاقه في السيتوسول. أخيرًا، يقوم نطاق GTD بربط الجلوكوز ببروتينات GTPases من عائلة Rho على غشاء الخلية، ويتحكم في تنظيم النسخ، وفي النهاية يؤدي إلى موت الخلية المبرمج.

علاوة على ذلك، فإن معدل تحلل UDP-جلوكوز بواسطة TcdB يزيد بنحو خمسة أضعاف عن TcdA. [ 25 ] وقد أشارت عدة دراسات إلى أن Rho يخضع لتعديلات ما بعد الترجمة من خلال البرينيلية والكربوكسي ميثيلية، والتي تحدث في الجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما ، ومن ثمّ، يتم استبدال GTP بـ GDP . [ 26 ] عندما يرتبط TcdB بـ Rho وبروتينات GTPases الصغيرة الأخرى ، يتحلل GTP إلى GDP ، مما يؤدي إلى تحول البروتين المرتبط بـ GTP (النشط) إلى البروتين المرتبط بـ GDP (غير النشط) (الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم نشاط التبادل هذا بواسطة عوامل الجوانين في سيتوبلازم الخلية. [ 27 ]

اضطراب في مسارات الإشارة

يؤثر التنظيم الخلوي لبروتينات Rho و Rac و Cdc42 على مناطق خارج نطاق خيوط الأكتين في الهيكل الخلوي (الشكل 4)، [ 17 ] وتُدمج هذه البروتينات الصغيرة الرابطة لـ GTP في دورة الخلية التي تنظم الإشارات عبر كينازات البروتين المنشطة بالميتوجين (MAPKKs). [ 28 ] قد لا تتسبب بعض الأجزاء الفسيولوجية للخلايا، غير المشاركة في خيوط الأكتين ، في استدارة الخلية أو موتها مباشرةً، ولكن من خلال نشاط المسار اللاحق، قد تؤدي إلى تدهور خيوط الأكتين ، وفي النهاية، موت الخلية . [ 17 ]

في عام 1993، أظهرت دراسة أجراها شوشان وآخرون أن الخلايا الحاملة لـ TcdB تُغير نشاط فوسفوليباز A2 . وكان هذا حدثًا مستقلًا عن تعطيل الهيكل الخلوي للأكتين . [ 29 ] كما أظهر شوشان وآخرون أن TcdB يثبط نشاط إشارات المستقبلات عن طريق تعطيل بروتينات Rho عبر فوسفوليباز D. [ 29 ]

تكوين المسام

يدخل سم TcdB إلى داخل الخلية عبر عملية البلعمة الخلوية المعتمدة على الكلاثرين ، [ 30 ] عندما يكون السم B جزءًا من السيتوسول ، يمر إنزيم غلوكوزيل ترانسفيراز عبر غشاء الإندوسوم ، مما يُخفض درجة الحموضة، ويُحفز عملية الانتقال ، ويؤدي في النهاية إلى تغييرات مورفولوجية في بقايا منطقة الانتقال (958-1130). [ 31 ] تندمج المناطق الكارهة للماء في غشاء الخلية المضيفة لتُشكل مسامًا تسمح بمرور نطاقات غلوكوزيل ترانسفيراز . [ 31 ] عندما تُصاب الخلايا بسم TcdB في بيئة حمضية، فإنه يُضعف السموم ويُسبب إعادة ترتيب في الشكل (الشكل 6). [ 31 ] نتيجةً لدرجة الحموضة المنخفضة، يُظهر سم TcdB اختلافات واضحة في الفلورة الأصلية للتريبتوفان ، وحساسيته للبروتيازات ، وأسطحه الكارهة للماء . [ 31 ] أظهرت مجموعة أخرى أن التحمض يؤدي إلى تغييرات في بنية السم، والأهم من ذلك، أنه يساعد على تكوين المسام. [ 7 ] تتكون منطقة النقل المفترضة (الشكل 2) من حوالي 801-1400 حمض أميني، منها الأحماض الأمينية من 958 إلى 1130 كارهة للماء ومسؤولة عن تكوين المسام عبر الغشاء. [ 20 ] استخدمت غالبية الدراسات سلالة TcdB 630 لإظهار نشاط تكوين المسام لسموم المطثية العسيرة . [ 31 ]

يحفزه الرقم الهيدروجيني

لتقييم ما إذا كانت تأثيرات التحلل البروتيني لسم TcdB تحدث على سطح الخلية أم في الجسيمات الداخلية الحمضية ، استخدمت الدراسات بافيلوميسين A1 ، المعروف بقدرته على تثبيط مضخات البروتونات من النوع v في الجسيمات الداخلية، مما يقلل من حموضتها. [ 31 ] يمنع مسار الامتصاص الفيزيولوجي لسم TcdB نشاطه الممرض للخلايا. [ 31 ] عند تعريض الخلايا لظروف حمضية (الأس الهيدروجيني 4.0) لمدة 5 دقائق بعد ارتباط سم TcdB بسطحها عند درجة حرارة 37 درجة مئوية، لوحظ تغير في شكلها واستدارتها. مع ذلك، عند حضانة الخلايا المستديرة لمدة ساعة إضافية في وسط متعادل الأس الهيدروجيني (7.0) مع ظروف مماثلة، لم يُلاحظ أي استدارة. [ 15 ] [ 31 ] أظهرت كلتا الدراستين أن سم B يتميز بخاصية التحلل البروتيني ، وهي خاصية أساسية لوصوله إلى السيتوسول . [ 7 ] [ 15 ] [ 31 ] يؤدي وجود درجة حموضة منخفضة في الإندوسوم إلى تغييرات طوبولوجية في TcdB (الشكل 6). [ 7 ]

الشكل 6: نطاق تنظيم TcdB. يوضح الفرق بين درجة الحموضة المحايدة والحمضية (4).

علم الوراثة

يقع الجين المسؤول عن ترميز بروتين TcdB، والمسمى tcdB ، ضمن منطقة كروموسومية طولها 19.6 كيلوبايت . تُعرف هذه المنطقة باسم موضع الإمراضية أو PaLoc (الشكل 2). [ 32 ] [ 33 ] يبلغ طول الإطار المفتوح للقراءة (ORF) الخاص بـ tcdB 7098 نيوكليوتيدًا . [ 17 ] من المهم الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى جينات السموم الرئيسية في منطقة PaLoc، توجد ثلاثة جينات مساعدة أخرى تُرمَّز في هذه المنطقة: tcdR (يسار)، و tcdC (يمين)، و tcdE في المنتصف. تُساعد هذه الجينات في تنظيم التعبير عن TcdA وTcdB، كما تُساعد في إفراز السموم من الخلية. [ 17 ] إن الجين المشفر tcdE ، الواقع بين tcdB و tcdA، مماثل لبروتينات الهولين ، وبالتالي، يُقترح أن tcdE يعمل كجين مُسهِّل يُعزز إطلاق أو إفراز TcdA و TcdB، مما يزيد بالتالي من نفاذية غشاء الخلية المضيفة . [ 17 ]

الشكل 2: موضع الإمراضية النموذجي (PaLoc)، الذي يشفر السموم الكلوستريدية الكبيرة (LCTs) المشاركة في عدوى المطثية العسيرة (CDI).

الكشف عن السموم

توجد أحجام مختلفة للبلازميدات في بكتيريا المطثية العسيرة . تتراوح الأوزان الجزيئية المُكتشفة بين 2.7 × 10⁶ و 100 × 10⁶ ، ولكن لا توجد علاقة بين حجم البلازميد والسمية . للكشف عن مستوى السم B في المطثية العسيرة ، يستخدم الأطباء على نطاق واسع فحوصات زراعة الخلايا المُستخلصة من عينات براز المرضى المصابين بالتهاب القولون التقرحي المزمن . [ 2 ] [ 3 ] يُعتبر فحص زراعة الخلايا المعيار الذهبي للكشف عن سمية المطثية العسيرة، لأن كمية صغيرة من السم B قادرة على إحداث استدارة في الخلايا (الشكل 4)، وبالتالي، يُعدّ ذلك ميزة رئيسية للمختبرات السريرية لإجراء مقارنات مع التهاب القولون التقرحي الناجم عن السم B. [ 2 ] [ 3 ] على الرغم من وجود نشاط سام للخلايا لسموم المطثية الكبيرة (LCTs) في عينات براز مرضى التهاب القولون التقرحي المزمن، إلا أن نشاط السم B كان له تأثيرات سامة للخلايا أكثر ضررًا مقارنةً بالسم A. [ 2 ] لذلك، يتضاءل نشاط السم A عندما لا يتم عزله عن السم B. [ 2 ] [ 3 ] يُعد الكشف عن سمية المطثية العسيرة حساسًا للغاية، ومع ذلك، فإن استخدام فحص زراعة الخلايا يسمح للمختبرات السريرية بتجاوز هذا التحدي؛ إذ يكفي استخدام جرعات منخفضة تصل إلى 1 بيكوغرام/مل من السم B لإحداث استدارة في الخلايا. [ 2 ] [ 3 ] هذه هي الميزة الرئيسية لاستخدام فحص زراعة الأنسجة للكشف عن السمية لدى مرضى التهاب القولون التقرحي المزمن . [ ٢ ] على الرغم من محاولات المختبرات السريرية استخدام اختبار المقايسة المناعية الإنزيمية المرتبطة (ELISA) في أطباق المعايرة الدقيقة، وتقنيات أخرى للكشف عن النشاط السام للخلايا للسم B في براز مرضى التهاب السحايا والقولون ، إلا أن النتائج ليست دقيقة كتلك التي تم الحصول عليها باستخدام اختبارات زراعة الخلايا . [ ٢ ] [ ٣ ] [ ٣٤ ]

عامل الإنتاج

أظهرت الدراسات أن إضافة مضادات الميكروبات ، مثل الكليندامايسين ، إلى وسط نمو المزرعة، يزيد من النشاط السام للخلايا في مزارع المطثية العسيرة بمقدار 4-8 أضعاف. [ 35 ] [ 36 ] علاوة على ذلك، ونظرًا لمعرفة دور المضادات الحيوية في مسببات التهاب القولون التقرحي، ركزت العديد من الدراسات السابقة على تأثيرات مضادات الميكروبات في إنتاج السموم. ونتيجة لذلك، خلصت الدراسات إلى أن المستويات دون المثبطة للفانكومايسين والبنسلين تزيد من إنتاج السموم في مزارع المطثية العسيرة . [ 37 ] وارتبطت كميات إنتاج السموم باستخدام وسط النمو للكائنات الحية. وأوضحت دراسة أخرى أن المستويات العالية من إنتاج سم TcdB لوحظت في أوساط معقدة مثل مرق مستخلص الدماغ والقلب . [ 38 ] [ 39 ] وقد تم إنتاج مستويات عالية من السموم عند عزل سلالات شديدة الضراوة ، بينما تم إنتاج مستويات منخفضة من السموم عند عزل سلالات ضعيفة الضراوة . وهكذا، يُظهر ذلك أن إنتاج السموم كان مُنظَّمًا بشكل مشترك. ورغم أن الآلية الكامنة وراء دور البيئة في تعديل الإشارات المُعبِّرة عن السموم غير مفهومة، فقد أظهرت الدراسات المختبرية أن التعبير عن السموم يتعزز بفعل تثبيط الاستقلاب والإجهاد، مثل المضادات الحيوية . [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] كما أظهرت دراسة أخرى أن تقليل البيوتين في وسط مُحدد الخصائص يزيد من إنتاج TcdB بمقدار 64 ضعفًا وTcdA بمقدار 35 ضعفًا. وقد أُجريت هذه الدراسة على بكتيريا المطثية العسيرة (C. difficile) وبجرعات من البيوتين تصل إلى 0.05 نانومولار. [ 41 ] وقد جادلت العديد من الدراسات المبكرة الأخرى ضد نظرية أن إنتاج السموم له أي علاقة بالإجهاد أو تثبيط الاستقلاب لكل من سم TcdA وTcdB. [ 42 ] كما تقول العديد من الدراسات أن السبب الرئيسي للاختلافات بين الدراسات الأخرى يرجع إلى عدم حدوث إنتاج السموم مع جميع عزلات المطثية العسيرة .

الأهمية السريرية

أشارت العديد من الدراسات المبكرة إلى أن السم A (المعروف أيضًا باسم TcdA) هو البروتين السمي الرئيسي المسبب للإسهال المرتبط بالمضادات الحيوية ؛ ومع ذلك، أظهر الباحثون خلال العقد الماضي تقريبًا أن السم B (أو TcdB) يلعب دورًا أكثر أهمية في المرض مما كان متوقعًا. وبناءً على هذه المعرفة، تم تحديد السم B كعامل ضراوة رئيسي يُسبب فتح الوصلات المحكمة للخلايا الظهارية المعوية ، مما يُمكّن السم من زيادة نفاذية الأوعية الدموية وإحداث النزيف . وبالتالي، يُثبت أن عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) والإنترلوكينات الالتهابية هما العاملان المسببان الرئيسيان لالتهاب القولون الغشائي الكاذب والإسهال المرتبط بالمضادات الحيوية. [ 2 ] [ 3 ] [ 43 ]

يُعدّ وجود السمّ A، والأهمّ من ذلك السمّ B، العنصرَ الأساسيّ الذي يُحدّد المرض الذي تُسبّبه المطثّية العسيرة . وقد حدّدت المختبرات السريرية هذه السموم في براز المرضى بناءً على فحوصات الأجسام المضادة والسمية الخلوية . [ 44 ] وقد تبيّن أنّ هذه السموم البكتيرية مرتبطة بسمّ النزف (TcsH) والسمّ القاتل (TcsL) للمطثّية السورديلية ، وسمّ ألفا (Tcn α) للمطثّية النوفية ، ممّا يجعل هذه المجموعة تُشكّل عائلة السموم المطثّية الكبيرة. [ 17 ] ونظرًا لتشابه هذه السموم مع سموم أخرى، فقد صنّفها الباحثون ضمن عائلة السموم المطثّية الكبيرة (LCTs). [ 9 ]

آلية عمل بيزلوتوكسوماب مع TcdB

بيزلوتوكسوماب هو جسم مضاد أحادي النسيلة بشري مصمم للوقاية من تكرار عدوى المطثية العسيرة. من خلال دراسة التركيب البلوري بالأشعة السينية للطرف الأميني لسم TcdB، تبين أن السم يتكون من ثلاثة نطاقات: نطاق غلوكوزيل ترانسفيراز (GTD)، وبروتياز سيستين، ونطاق ببتيد متكرر مُركب (CROP). يرتبط بيزلوتوكسوماب على وجه التحديد بموقعين متماثلين ضمن نطاق CROP لسم TcdB. يشير التحليل البنيوي باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية إلى أن ارتباط الجسم المضاد يحجب جزئيًا جيوب ارتباط الكربوهيدرات المفترضة. وتماشيًا مع هذه الفكرة، يمنع بيزلوتوكسوماب ارتباط سم TcdB بالخلايا الثديية. [ 45 ]

دوره في التهاب القولون الغشائي الكاذب

في المراحل المبكرة من مرض التهاب القولون التقرحي ، أشارت العديد من الدراسات إلى أن سم TcdA أكثر فتكًا من سم TcdB. وقد استُنتج ذلك من تجارب أجريت على الحيوانات الحية، حيث كان إنتاج سم TcdA أشد من إنتاج سم TcdB في حالات التهاب الأعور المصاحب للمضادات الحيوية. [ 38 ] [ 46 ] لاحقًا، أظهرت عدة دراسات أن سم TcdB يلعب دورًا رئيسيًا في مرض التهاب القولون التقرحي والتهاب القولون التقرحي المصاحب للمضادات الحيوية. وأوضحت الدراسة أنه حتى في حال عدم إنتاج المطثية العسيرة لسم TcdA، فإنها لا تزال تُظهر أعراض المرض. [ 47 ] علاوة على ذلك، أظهرت دراسات لاحقة أن الشكل النقي من سم TcdB يُعد سمًا معويًا أكثر فتكًا مقارنةً بسم TcdA، كما أنه يُلحق ضررًا بالغًا بظهارة الأمعاء ويُسبب استجابة التهابية حادة. [ 48 ] مع فهم أفضل للسم، تمكن الباحثون من التأكيد على أن سم TcdB هو عامل الضراوة الرئيسي المُسبب لعدوى المطثية العسيرة، متفوقًا على سم TcdA. مع ذلك، عندما يتواجد سم TcdA في الأمعاء، فإنه يُسهّل نشاط سم TcdB، مما يُؤدي إلى تأثيرات أوسع نطاقًا، وبالتالي التأثير على أجهزة متعددة في الجسم. [ 49 ] إضافةً إلى ذلك، عند تطعيم الهامستر ضد سم TcdA، تبيّن أن الهامستر لم يكن محميًا تمامًا من عدوى المطثية العسيرة، وقد دفعت هذه النتائج الدراسات إلى استنتاج أن سم TcdB شديد الفتك والفعالية. [ 50 ] علاوةً على ذلك، أثبت حقن جرعة صغيرة من سم TcdA مع جرعة قاتلة من سم TcdB، سواءً عن طريق الوريد أو داخل الصفاق، أنه كافٍ للتسبب في نفوق الحيوان. لذلك، يعمل سم TcdA كمُسهّل لخروج سم TcdB من الأمعاء. [ 50 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. رينرت دي جيه، جانك تي، أكتوريس كيه، شولز جي إي (سبتمبر 2005). "الأساس البنيوي لوظيفة سم كلوستريديوم ديفيسيل ب". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 351 (5): 973-81 . doi : 10.1016/j.jmb.2005.06.071 . PMID 16054646 . 
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 لايرلي دي إم، كريفان إتش سي، ويلكينز تي دي (يناير 1988). " المطثية العسيرة : أمراضها وسمومها" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة السريرية . 1 (1): 1-18 . doi : 10.1128/cmr.1.1.1 . PMC 358025. PMID 3144429 .  
  3. 1 2 3 4 5 6 7 بارتليت، ج. ج. (1990). " المطثية العسيرة : اعتبارات سريرية". مراجعات الأمراض المعدية . 12 (ملحق 2): ص243-51. doi : 10.1093/clinids/12.Supplement_2.S243 . PMID 2406876 . 
  4. فون إيشل-سترايبر، سي (1997). "السم المعوي أ والسم الخلوي ب ( المطثية العسيرة )". في مونتيكوكو، سي، ورابولي، ر (محرران). دليل السموم البروتينية واستخدامها في بيولوجيا الخلية . أكسفورد [أكسفوردشاير]: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 72. ISBN  978-0-19-859954-8.
  5. 1 2 3 ألبيسا-جوفي د، بيرتراند ت، كاربنتر إي بي، سوين جي في، ليم ج، زانغ ج، هير إل إف، فاسيشت ن، براون ف، لانج أ، فون إيشل-سترايبر س، سفيرغون دي آي، فيرويذر إن إف، براون كيه إيه (مارس 2010). "أربعة نطاقات هيكلية متميزة في سم كلوستريديوم ديفيسيل ب تم تصويرها باستخدام تقنية تشتت الأشعة السينية بزوايا صغيرة". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 396 (5): 1260-1270 . doi : 10.1016/j.jmb.2010.01.012 . PMID 20070948 . 
  6. هوفمان ، ف . ، بوش، س.، بريبينز، أ.، جست، إ.، أكتوريس، ك. (أبريل 1997). "تحديد موقع نشاط غلوكوزيل ترانسفيراز لسم كلوستريديوم ديفيسيل ب في الجزء الطرفي الأميني من السم الكامل" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 272 ​​(17): 11074-11078 . doi : 10.1074/jbc.272.17.11074 . PMID 9111001 . 
  7. ١ ٢ ٣ ٤ بارث هـ، فايفر ج، هوفمان ف، ماير إي، بنز ر، أكتوريس ك (أبريل ٢٠٠١). "تكوين قنوات أيونية بفعل سمّ كلوستريديوم ديفيسيل ب في الخلايا المستهدفة نتيجة انخفاض الرقم الهيدروجيني" . مجلة الكيمياء البيولوجية . ٢٧٦ (١٤): ١٠٦٧٠-١٠٦٧٦ . doi : 10.1074/jbc.M009445200 . PMID 11152463 . 
  8. 1 2 جانك تي، أكتوريس ك (مايو 2008). "بنية وآلية عمل سموم الجلوكوزيل الكلوستريدية: نموذج ABCD". اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 16 (5): 222-229 . doi : 10.1016/j.tim.2008.01.011 . PMID 18394902 . 
  9. 1 2 3 4 فون إيشل-سترايبر سي، بوكيه بي، ساوربورن إم، ثيلستام إم (أكتوبر 1996). "السموم الخلوية الكبيرة للمطثيات - عائلة من ناقلات الغليكوزيل التي تُعدّل البروتينات الصغيرة الرابطة لـ GTP". اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 4 (10): 375-82 . doi : 10.1016/0966-842X(96)10061-5 . PMID 8899962 . 
  10. جانك تي، جيزمان تي، أكتوريس ك (أبريل 2007). "سموم كلوستريديوم ديفيسيل A وB المرتبطة بـ Rho-glucosylation: رؤى جديدة حول التركيب والوظيفة" . علم السكريات . 17 (4): 15R– 22R. doi : 10.1093/glycob/cwm004 . PMID 17237138 . 
  11. ميدور ج، تويتن آر كيه (يوليو 1988). "تنقية وتوصيف السم ب من المطثية العسيرة " . العدوى والمناعة . 56 (7): 1708-1714 . doi : 10.1128/iai.56.7.1708-1714.1988 . PMC 259466. PMID 3384474 .  
  12. أكتوريس ك، جست آي (ديسمبر 1995). "إضافة جزيء واحد من الجلوكوز إلى بروتينات رو المرتبطة بـ GTP ذات الكتلة الجزيئية المنخفضة بواسطة السموم الخلوية الكلوستريدية". اتجاهات في بيولوجيا الخلية . 5 (12): 441-443 . doi : 10.1016/S0962-8924(00)89107-2 . PMID 14732022 . 
  13. ديلون إس تي، روبين إي جيه، ياكوبوفيتش إم، بوثولاكيس سي، لامونت جيه تي، فيج إل إيه، جيلبرت آر جيه (أبريل 1995). " دور بروتينات رو المرتبطة بـ Ras في آليات عمل سموم المطثية العسيرة A وB" . العدوى والمناعة . 63 (4): 1421-1426 . doi : 10.1128/iai.63.4.1421-1426.1995 . PMC 173169. PMID 7890404 .  
  14. ويلكنز، تي دي، ولييرلي، دي إم (فبراير 1996). " سموم المطثية العسيرة تهاجم رو". اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 4 (2): 49-51 . doi : 10.1016/0966-842X(96)81508-3 . PMID 8820565 . 
  15. 1 2 3 4 فايفر جي، شيرمر جيه، ليمهاوس جيه، بوش سي، ماير دي كيه، أكتوريس كيه، بارث إتش (نوفمبر 2003). "الامتصاص الخلوي لسم كلوستريديوم ديفيسيل ب. انتقال النطاق التحفيزي الطرفي N إلى سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 278 (45): 44535-44541 . doi : 10.1074/jbc.M307540200 . PMID 12941936 . 
  16. دونتا إس تي، سوليفان إن، ويلكنز تي دي (يونيو 1982). "التأثيرات المتباينة لسموم المطثية العسيرة على الخلايا المزروعة نسيجياً" . مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية . 15 (6): 1157-1158 . doi : 10.1128/jcm.15.6.1157-1158.1982 . PMC 272271. PMID 7107845 .  
  17. 1 2 3 4 5 6 7 فوث دي إي، بالارد جيه دي (أبريل 2005). " سموم المطثية العسيرة : آلية العمل ودورها في المرض" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة السريرية . 18 (2): 247-263 . doi : 10.1128/CMR.18.2.247-263.2005 . PMC 1082799. PMID 15831824 .  
  18. جست، آي.، سيلزر، ج.، ويلم، م.، فون إيشل-سترايبر، س.، مان، م.، أكتوريس، ك. (يونيو 1995). "غلوكوزيلية بروتينات رو بواسطة سم كلوستريديوم ديفيسيل ب". نيتشر . 375 (6531): 500-503 . Bibcode : 1995Natur.375..500J . doi : 10.1038/375500a0 . PMID: 7777059. S2CID : 4334048 .  
  19. جست، آي.، ويلم، إم.، سيلزر، ج.، ريكس، ج.، فون إيشل-سترايبر، سي.، مان، إم.، أكتوريس، ك. (يونيو 1995). "السموم المعوية من المطثية العسيرة (ToxA) تُضيف جزيء غلوكوزيل واحد إلى بروتينات رو" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 270 (23): 13932-13936 . doi : 10.1074/jbc.270.23.13932 . PMID 7775453 . 
  20. 1 2 فون إيشل-سترايبر سي، وارفولوميو آي، كناوتز دي، ساوربورن إم، هادينغ يو (نوفمبر 1991). "التغيرات المورفولوجية في الخلايا الملتصقة الناتجة عن سموم المطثية العسيرة " (ملف PDF) . معاملات الجمعية الكيميائية الحيوية . 19 (4): 1154-1160 . doi : 10.1042/bst0191154 . PMID 1794484 . 
  21. ثيلستام م، تشافيز-أولارت إي (2000). "التأثيرات السامة لسموم المطثية العسيرة". المطثية العسيرة . المواضيع الحالية في علم الأحياء الدقيقة وعلم المناعة. المجلد 250. الصفحات 85-96 . doi : 10.1007/978-3-662-06272-2_4 . ISBN   978-3-642-08668-7PMID 10981358 
  22. ^ فيورنتيني سي، فابري أ، فالزانو إل، فاتوروسي أ، ماتاريسي بي، ريفابيني آر، دونيلي جي (يونيو 1998). " المطثية العسيرة التيفان B تحث على موت الخلايا المبرمج في الخلايا المعوية المزروعة" . العدوى والمناعة . 66 (6): 2660– 5. دوى : 10.1128/IAI.66.6.2660-2665.1998 . بمك 108253 . بميد 9596731 .  
  23. فيلتيس، ب. أ.، ويزنر، س. م.، كيم، أ. س.، إرلاندسن، س. ل.، لايرلي، د. ل.، ويلكينز، ت. د.، ويلز، س. ل. (ديسمبر 2000). " سموم المطثية العسيرة A وB قادرة على تغيير نفاذية الظهارة وتعزيز هجرة البكتيريا عبر الخلايا المعوية HT-29" . مجلة الصدمة . 14 (6): 629-34 . doi : 10.1097/00024382-200014060-00010 . PMID 11131913 . 
  24. جوهال إس إس، سولومون ك، دودسون إس، بوريلو إس بي، ماهيدا واي آر (يونيو 2004). "التأثيرات التفاضلية لتراكيز مختلفة من سموم المطثية العسيرة أ على وظيفة الحاجز الظهاري وتعبير السيتوكينات" . مجلة الأمراض المعدية . 189 (11): 2110-2119 . doi : 10.1086/386287 . PMID 15143480 . 
  25. سيسلا، دبليو بي، وبوباك، دي إيه (يونيو 1998). " سموم المطثية العسيرة A وB عبارة عن هيدرولازات جلوكوز UDP تعتمد على الكاتيونات ولها أنشطة تحفيزية مختلفة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 273 (26): 16021-16026 . doi : 10.1074/jbc.273.26.16021 . PMID 9632652 . 
  26. آدمسون، ب.، مارشال، س. ج.، هول، أ.، تيلبروك، ب. أ. (أكتوبر 1992). "التعديلات اللاحقة للترجمة لبروتينات p21rho" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 267 (28): 20033-20038 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)88661-1 . PMID 1400319 . 
  27. تشو ك، وانغ ي، غورسكي جيه إل، نومورا ن، كولارد جيه، بوكوش جي إم (يوليو 1998). "عوامل تبادل النيوكليوتيدات الغوانينية تنظم خصوصية الإشارات اللاحقة من Rac وCdc42" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 273 (27): 16782-16786 . doi : 10.1074/jbc.273.27.16782 . PMID 9642235 . 
  28. تشانغ ي ، دونغ سي (نوفمبر 2007). " الآليات التنظيمية لإشارات كيناز المنشط بالميتوجين" . علوم الحياة الخلوية والجزيئية . 64 (21): 2771-89 . doi : 10.1007/s00018-007-7012-3 . PMC 11136274. PMID 17726577. S2CID 21440134 .   
  29. 1 2 شوشان، م.س.، فلورين، إ.، ثيلستام، م. (مايو 1993). "تنشيط فوسفوليباز A2 الخلوي بواسطة سم كلوستريديوم ديفيسيل B " . مجلة الكيمياء الحيوية الخلوية . 52 (1): 116-24 . doi : 10.1002/jcb.240520115 . PMID 8320270. S2CID 2724637 .  
  30. باباثيودورو ب، زامبوغلو س، جينيسيويريك س، غوتنبرغ ج، أكتوريس ك (مايو 2010). "سموم كلوستريديوم المُغلْكَزة تدخل الخلايا عبر الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين" . PLOS ONE . 5 (5) e10673. Bibcode : 2010PLoSO...510673P . doi : 10.1371/journal.pone.0010673 . PMC 2871790. PMID 20498856 .  
  31. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 قادان م، سبايرز ل م، بالارد ج د (مايو 2000). "التغيرات التركيبية الناتجة عن تغير الرقم الهيدروجيني في سم كلوستريديوم ديفيسيل ب" . العدوى والمناعة . 68 (5): 2470-2474 . doi : 10.1128/IAI.68.5.2470-2474.2000 . PMC 97448. PMID 10768933 .  
  32. كارتر جي بي، رود جي آي، ليراس دي (يناير 2012). "دور السم أ والسم ب في ضراوة المطثية العسيرة ". اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 20 (1): 21-29 . doi : 10.1016/j.tim.2011.11.003 . PMID 22154163 . 
  33. براون ف، هوندسبيرجر ت، لوكيل ب، ساوربورن م، فون إيشل-سترايبر س (نوفمبر 1996). "تحديد موقع التكامل الوحيد لموقع الإمراضية في المطثية العسيرة ". جين . 181 ( 1-2 ): 29-38 . doi : 10.1016/S0378-1119(96)00398-8 . PMID 8973304 . 
  34. موشر دي إم، مانهاس إيه، جاين بي، نويلا إف، وقار إيه، لوغان إن، مارينو بي، جرافيس إي إيه (أغسطس 2007). " الكشف عن سموم المطثية العسيرة : مقارنة نتائج المقايسة المناعية الإنزيمية مع النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة مقايسة السمية الخلوية" . مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية . 45 (8): 2737-2739 . doi : 10.1128/JCM.00686-07 . PMC 1951241. PMID 17567791 .  
  35. ناكامورا إس، ميكاوا إم، تانابي إن، ياماكاوا كيه، نيشيدا إس (1982). "تأثير الكليندامايسين على إنتاج السموم الخلوية بواسطة المطثية العسيرة " . علم الأحياء الدقيقة والمناعة . 26 (11): 985-992 . doi : 10.1111/j.1348-0421.1982.tb00248.x . PMID 7167065 . 
  36. جورج آر إتش، جونسون إم، يونغز دي، بوردون دي دبليو (1980). "تحفيز سموم المطثية العسيرة بواسطة المضادات الحيوية". العلاج الكيميائي والأمراض المعدية الحالية . 2 (1): 955-56 .
  37. أونديردونك، أ.ب.، لوي، ب.ر.، بارتليت، ج.ج. (أكتوبر 1979). "تأثير الإجهاد البيئي على مستويات سموم المطثية العسيرة أثناء الاستزراع المستمر " . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 38 (4): 637-641 . Bibcode : 1979ApEnM..38..637O . doi : 10.1128/aem.38.4.637-641.1979 . PMC 243552. PMID 44176 .  
  38. 1 2 لايرلي دي إم، سوليفان إن إم، ويلكنز تي دي (يناير 1983). "اختبار المقايسة المناعية المرتبطة بالإنزيم لسموم المطثية العسيرة من النوع أ " . مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية . 17 (1): 72-8 . doi : 10.1128/jcm.17.1.72-78.1983 . PMC 272577. PMID 6338036 .  
  39. سوليفان، ن.م.، بيليت، س.، ويلكينز، ت.د. (مارس 1982). "تنقية وتوصيف السموم أ و ب من المطثية العسيرة " . العدوى والمناعة . 35 (3): 1032-1040 . doi : 10.1128/iai.35.3.1032-1040.1982 . PMC 351151. PMID 7068210 .  
  40. دوبوي ب، سوننشاين أ.ل. (يناير 1998). "التنظيم النسخي لجينات سموم المطثية العسيرة " . علم الأحياء الدقيقة الجزيئي . 27 (1): 107-20 . doi : 10.1046/j.1365-2958.1998.00663.x . PMID 9466260 . 
  41. 1 2 ياماكاوا ك، كاراساوا تي، إيكوما إس، ناكامورا إس (فبراير 1996). "تعزيز إنتاج سموم المطثية العسيرة في ظروف محدودة البيوتين". مجلة علم الأحياء الدقيقة الطبية . 44 (2): 111– 4. سايتسيركس 10.1.1.623.71 . دوى : 10.1099/00222615-44-2-111 . بميد 8642571 .  
  42. 1 2 ماني ن، دوبوي ب (مايو 2001). "تنظيم تخليق السموم في المطثية العسيرة بواسطة عامل سيجما بديل لبوليميراز الحمض النووي الريبي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 98 (10): 5844-9 . Bibcode : 2001PNAS...98.5844M . doi : 10.1073/pnas.101126598 . PMC 33301. PMID 11320220 .  
  43. بارتليت، ج. ج. (مايو 1994). " المطثية العسيرة : تاريخ دورها كعامل ممرض معوي والوضع الحالي للمعرفة حول هذا الكائن الحي". الأمراض المعدية السريرية . 18 (ملحق 4): ص 265-272. doi : 10.1093/clinids/18.Supplement_4.S265 . PMID 8086574 . 
  44. كارتر جي بي، رود جي آي، ليراس دي (يناير 2012). "دور السم أ والسم ب في ضراوة المطثية العسيرة ". اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 20 (1): 21-29 . doi : 10.1016/j.tim.2011.11.003 . PMID 22154163 . 
  45. أورث ب، شياو ل، هيرنانديز ل د، رايشرت ب، شيث ب ر، بومونت م، وآخرون . (يونيو 2014). "آلية عمل ومحددات المستضد للأجسام المضادة المُعادلة لسموم المطثية العسيرة من النوع ب، بيزلوتوكسوماب، كما كُشِف عنها بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 289 (26): 18008-21 . doi : 10.1074/jbc.m114.560748 . PMC 4140266. PMID 24821719 .   
  46. أرنون إس إس، ميلز دي سي، داي بي إيه، هنريكسون آر في، سوليفان إن إم، ويلكينز تي دي (يناير 1984). "الموت السريع لقرود الريسوس الرضيعة المحقونة بسموم المطثية العسيرة A وB: الأساس الفيزيولوجي والمرضي". مجلة طب الأطفال . 104 (1): 34-40 . doi : 10.1016/S0022-3476(84)80585-5 . PMID 6690674 . 
  47. درودي د، فانينغ س، كين ل (يناير 2007). "المطثية العسيرة سالبة السم أ، موجبة السم ب " . مجلة الأمراض المعدية . 11 (1): 5-10 . doi : 10.1016/j.ijid.2006.04.003 . PMID 16857405 . 
  48. سافيدج تي سي، بان دبليو إتش، نيومان بي، أوبراين إم، أنتون بي إم، بوثولاكيس سي (أغسطس 2003). " سموم كلوستريديوم ديفيسيل ب هي سموم معوية التهابية في الأمعاء البشرية". علم الجهاز الهضمي . 125 (2): 413-20 . doi : 10.1016/S0016-5085(03)00902-8 . PMID 12891543 . 
  49. دوبسون ج، هيكي س، تريندر ج (يونيو 2003). " التهاب القولون الناجم عن المطثية العسيرة المسبب لتضخم القولون السمي، والإنتان الشديد، ومتلازمة فشل الأعضاء المتعددة". طب العناية المركزة . 29 (6): 1030. doi : 10.1007/s00134-003-1754-7 . PMID 12734650. S2CID 33185625 .  
  50. 1 2 لايرلي، د.م.؛ روبرتس، م.د.؛ فيلبس، س.ج.؛ ويلكنز، ت.د. (يناير 1986). "تنقية وخصائص السموم أ و ب من المطثية العسيرة " . رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS . 33 (1): 31-35 . doi : 10.1111/j.1574-6968.1986.tb01206.x .