سم شيغا

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
مخطط شريطي لسم شيغا (Stx) من بكتيريا شيغا الزحارية . من بنك بيانات البروتين : 1R4Q .

سموم شيغا هي عائلة من السموم المتشابهة ، تضم مجموعتين رئيسيتين هما Stx1 وStx2، تُنتَج بواسطة جينات تُعتبر جزءًا من جينوم العاثيات اللمبدية . [ 1 ] سُميت هذه السموم نسبةً إلى كيوشي شيغا ، الذي وصف لأول مرة الأصل البكتيري للزحار الناجم عن بكتيريا الشيغيلا الزحارية . [ 2 ] يُعدّ مصطلح "سم شبيه بشيغا" ( SLT ) مصطلحًا تاريخيًا يُطلق على السموم المشابهة أو المطابقة التي تُنتجها بكتيريا الإشريكية القولونية . [ 3 ] من أكثر مصادر سم شيغا شيوعًا بكتيريا الشيغيلا الزحارية وبعض الأنماط المصلية من الإشريكية القولونية (المُنتجة لسم شيغا أو STEC)، والتي تشمل النمطين المصليين O157:H7 و O104:H4 . [ 4 ] [ 5 ]

التسمية

يستخدم علماء الأحياء الدقيقة مصطلحات عديدة لوصف سم شيغا والتمييز بين أكثر من شكل فريد منه. ويُستخدم العديد من هذه المصطلحات بشكل متبادل .

  1. يُعدّ سمّ شيغا من النوع الأول والنوع الثاني (Stx-1 وStx-2) من سموم شيغا التي تنتجها بعض سلالات الإشريكية القولونية . يتطابق Stx-1 مع سمّ شيغا الخاص بأنواع الشيغيلا أو يختلف عنه في حمض أميني واحد فقط. [ 6 ] يتشارك Stx-2 مع Stx-1 في 55% من تسلسل الأحماض الأمينية. [ 7 ]
  2. تُستخدم السموم الخلوية - وهي تسمية قديمة لـ Stx - بمعنى واسع .
  3. السموم الخلوية الفيروسية/السموم الفيروسية - وهو مصطلح نادر الاستخدام للسموم الشبيهة بسموم شيغا - ناتج عن فرط حساسية خلايا فيرو للسموم الشبيهة بسموم شيغا. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
  4. يُعد مصطلح "السموم الشبيهة بسموم شيغا" مصطلحاً قديماً آخر ظهر قبل فهم أن سموم شيغا والسموم الشبيهة بسموم شيغا متطابقة. [ 11 ]

تاريخ

سُمّي هذا السم نسبةً إلى كيوشي شيغا ، مكتشف بكتيريا الشيغيلا الزحارية عام 1897. [ 2 ] في عام 1977، اكتشف باحثون في أوتاوا، أونتاريو، سمّ شيغا الذي تُنتجه عادةً بكتيريا الشيغيلا الزحارية في سلالة من بكتيريا الإشريكية القولونية . [ 12 ] سُمّي هذا السم في الإشريكية القولونية "فيروتوكسين" لقدرته على قتل خلايا فيرو ( خلايا كلى قردة الفرفت الأفريقية ) في المزارع الخلوية. بعد ذلك بوقت قصير، أُطلق على الفيروتوكسين اسم "سمّ شبيه بسم شيغا" لتشابهه مع سمّ شيغا.

اقترح بعض الباحثين أن الجين المسؤول عن ترميز سم شبيه بسم شيغا يأتي من عاثية بكتيرية لامبدية محولة للسموم ، مثل H-19B أو 933W، والتي تم إدخالها في كروموسوم البكتيريا عبر النقل الجيني . [ 13 ] تشير الدراسات التطورية لتنوع الإشريكية القولونية إلى أنه ربما كان من السهل نسبيًا على سم شيغا الانتقال إلى سلالات معينة من الإشريكية القولونية ، لأن الشيغيلا نفسها جنس فرعي من الإشريكية ؛ في الواقع، تنتمي بعض السلالات التي تُصنف تقليديًا على أنها إشريكية قولونية (بما في ذلك تلك التي تُنتج هذا السم) إلى هذا السلالة. ولأنها أقرب صلةً بالشيغيلا الزحارية منها بالإشريكية القولونية النموذجية ، فليس من المستغرب على الإطلاق أن تُنتج هذه السلالات سمومًا مشابهة لسموم الشيغيلا الزحارية . مع تقدم علم الأحياء الدقيقة، يتلاشى التباين التاريخي في التسمية (الذي نشأ نتيجة التقدم التدريجي للعلوم في أماكن متعددة) تدريجيًا لصالح الاعتراف بجميع هذه الجزيئات على أنها "أشكال مختلفة من السم نفسه" بدلاً من "سموم مختلفة". [ 14 ] : 2-3

الانتقال

عادةً ما يُتناول سم شيغا مع الطعام أو الماء الملوث . [ 15 ] يتطلب هذا السم مستقبلات شديدة التخصص على سطح الخلايا لكي يلتصق بها ويدخلها ؛ وقد تحمل أنواعٌ مثل الأبقار والخنازير والغزلان ، التي لا تحمل هذه المستقبلات ، بكتيريا مُنتجة للسموم دون أي آثار ضارة، وتُفرزها في برازها ، ومن ثمّ قد تنتقل إلى الإنسان. [ 16 ]

الأهمية السريرية

تشمل أعراض التسمم بسم شيغا ألمًا في البطن وإسهالًا مائيًا. وقد يُلاحظ إسهال دموي. [ 17 ] وتتميز الحالات الشديدة التي تُهدد الحياة بالتهاب القولون النزفي . [ 18 ]

يرتبط هذا السم بمتلازمة انحلال الدم اليوريمي . في المقابل، قد تنتج أنواع الشيغيلا أيضًا سمومًا معوية شيغيلية ، وهي السبب في الإصابة بالزحار .

يُعدّ السم فعالاً ضد الأوعية الدموية الصغيرة، مثل تلك الموجودة في الجهاز الهضمي والكلى والرئتين ، ولكنه غير فعال ضد الأوعية الكبيرة كالشرايين والأوردة الرئيسية . ويبدو أن البطانة الوعائية للكبيبة هي هدف محدد لهذا السم ، وهي البنية المسؤولة عن الترشيح والتي تُعدّ أساسية لوظيفة الكلى. ويؤدي تدمير هذه البنى إلى الفشل الكلوي وتطور متلازمة انحلال الدم اليوريمي، وهي متلازمة غالباً ما تكون مميتة ومُنهكة. كما أن التسمم الغذائي بسم شيغا غالباً ما يُؤثر على الرئتين والجهاز العصبي .

البنية والآليات

SLT2 من الإشريكية القولونية O157:H7 . الوحدة الفرعية A موضحة أعلاه (باللون الأخضر الفاتح)، والوحدة الفرعية B الخماسية موضحة أدناه (متعددة الألوان). من PDB : 1R4P .

الآلية

ترتبط الوحدات الفرعية B للسم بمكون من غشاء الخلية يُعرف باسم جليكوليبيد غلوبوتريوزيل سيراميد (Gb3). يؤدي ارتباط الوحدة الفرعية B بـ Gb3 إلى تحفيز انغمادات غشائية أنبوبية ضيقة، مما يدفع إلى تكوين أنابيب غشائية داخلية لامتصاص معقد السم-المستقبل [ 19 ] داخل الخلية. تُعد هذه الأنابيب ضرورية لامتصاص السم داخل الخلية المضيفة. [ 20 ] ينتقل سم شيغا (وهو سم غير مُكوِّن للمسام) إلى السيتوسول عبر شبكة غولجي والشبكة الإندوبلازمية . ومن غولجي، يُنقل السم إلى الشبكة الإندوبلازمية، حيث يُعالَج من خلال انقسامه بواسطة بروتياز شبيه بالفورين لفصل الوحدة الفرعية A1. تشير بعض التقارير إلى أن بعض معقدات السم-المستقبل تتجاوز هذه الخطوات وتُنقل إلى النواة بدلاً من السيتوسول، مع تأثيرات غير معروفة. [ 19 ]

تعمل سموم شيغا على تثبيط تخليق البروتين داخل الخلايا المستهدفة بآلية مشابهة لآلية سم الريسين النباتي . [ 21 ] [ 22 ] بعد دخولها الخلية عبر الماكروبينوسوم ، [ 23 ] تقوم الحمولة (الوحدة الفرعية A) بفصل قاعدة أدينين محددة من الحمض النووي الريبوزي 28S للوحدة الفرعية 60S من الريبوسوم ، مما يؤدي إلى توقف تخليق البروتين. [ 24 ] ولأنها تؤثر بشكل رئيسي على بطانة الأوعية الدموية ، أي البطانة الوعائية، يحدث في النهاية تمزق في هذه البطانة ونزيف.

يمكن استخدام سم شيغا البكتيري في العلاج الموجه لسرطان المعدة، لأن هذا النوع من الأورام يُظهر مستقبلات سم شيغا. ولتحقيق هذا الغرض، يتم ربط دواء كيميائي غير متخصص بالوحدة الفرعية B من السم لجعله متخصصًا. وبهذه الطريقة، يتم تدمير الخلايا السرطانية فقط، دون الخلايا السليمة، أثناء العلاج. [ 25 ]

بناء

يتكون السم من وحدتين فرعيتين، تُسميان A ( الوزن الجزيئي 32000 دالتون ) وB (الوزن الجزيئي 7700 دالتون)، وهو أحد سموم AB5 . الوحدة الفرعية B خماسية ترتبط بجزيئات دهنية سكرية محددة على سطح الخلية المضيفة، وتحديدًا غلوبوتريوزيل سيراميد (Gb3). [ 26 ] [ 27 ] بعد ذلك، تُستوعب الوحدة الفرعية A وتُفصل إلى جزأين. ثم يرتبط المكون A1 بالريبوسوم، مما يُعطل عملية تخليق البروتين. وقد وُجد أن سمية Stx-2 أعلى بحوالي 400 مرة (كما تم قياسها بواسطة الجرعة المميتة الوسطية LD50 في الفئران) من سم Stx-1.

يتواجد Gb3، لأسباب غير معروفة، بكميات أكبر في الأنسجة الظهارية الكلوية، وهو ما قد يُعزى إليه السمية الكلوية لسم شيغا. كما يوجد Gb3 في خلايا الجهاز العصبي المركزي والخلايا البطانية، مما قد يؤدي إلى سمية عصبية . [ 28 ] ومن المعروف أيضًا أن Stx-2 يزيد من التعبير عن مستقبلاته GB3 ويسبب خللًا في وظائف الخلايا العصبية. [ 29 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فريدمان د؛ كورت د (2001). "العاثية لامدا: حية وبصحة جيدة وما زالت تؤدي وظيفتها". الرأي الحالي في علم الأحياء الدقيقة . 4 (2): 201-207 . doi : 10.1016/S1369-5274(00)00189-2 . PMID 11282477 . 
  2. 1 2 تروفا، أندرو ف.؛ أوينو أولسن، هانا؛ أويوا، رويكو؛ يوشيكاوا ، ماسانوسوكي (1999/11/01). "دكتور كيوشي شيجا: مكتشف عصية الزحار" . الأمراض المعدية السريرية . 29 (5): 1303-1306 . دوى : 10.1086/313437 . ردمك 1058-4838 . بميد 10524979 .  
  3. ↑ تشو كيو؛ لي إل؛ غو زد؛ يانغ آر (يونيو 2002). "تحديد سم شبيه بسم شيغا في بكتيريا الإشريكية القولونية المعزولة من أطفال مصابين بالإسهال باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل" . المجلة الطبية الصينية 115 ( 6): 815-818 . PMID 12123543 . 
  4. ↑ بيوتين، ل. (2006). "ظهور الإشريكية القولونية النزفية المعوية، أسباب وآثار صعودها كممرض بشري". مجلة الطب البيطري، السلسلة ب . 53 (7): 299-305 . doi : 10.1111/j.1439-0450.2006.00968.x . PMID 16930272 . 
  5. ↑ سبيرز كيه جيه، رو إيه جيه، جالي دي إل (2006). "مقارنة بين إمراضية الإشريكية القولونية المسببة للأمراض المعوية والإشريكية القولونية المسببة للنزف المعوي" . رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS . 255 (2): 187-202 . doi : 10.1111/j.1574-6968.2006.00119.x . PMID 16448495 . 
  6. ↑ كابر جيه بي، أوبراين إيه دي (2014). سبيرانديو في ، هوفد سي جيه (محرران). "نظرة عامة ومنظورات تاريخية" . ميكروبيولوجي سبيكتروم . 2 (6) 2.6.16. doi : 10.1128/microbiolspec.EHEC-0028-2014 . PMC 4290666. PMID 25590020 .  
  7. ↑ كابر، جيمس ب.؛ ناتارو، جيمس ب.؛ موبلي، هاري ل. ت. (فبراير 2004). "الإشريكية القولونية الممرضة". مجلة نيتشر ريفيوز مايكروبيولوجي . 2 (2): 123-140 . doi : 10.1038/nrmicro818 . PMID 15040260 . 
  8. ↑ بيوتين إل؛ جير دي؛ شتاينروك إتش؛ زيمرمان إس؛ شوتز إف (سبتمبر 1993). "انتشار بعض خصائص الإشريكية القولونية المنتجة لسم فيروتوكسين (سم شبيه بسم شيغا) في سبعة أنواع مختلفة من الحيوانات الأليفة السليمة" . مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية . 31 (9): 2483-2488 . doi : 10.1128/JCM.31.9.2483-2488.1993 . PMC 265781. PMID 8408571 .  
  9. ↑ بيتزان م؛ ريتشاردسون س؛ هوانغ س؛ بويد ب؛ بيتريك م؛ كارمالي م أ (أغسطس 1994). "دليل على أن السموم المعوية (سموم شبيهة بسموم شيغا) من الإشريكية القولونية ترتبط بمستضدات فصيلة الدم P لكريات الدم الحمراء البشرية في المختبر" . العدوى والمناعة . 62 (8): 3337-47 . doi : 10.1128/IAI.62.8.3337-3347.1994 . PMC 302964. PMID 8039905 .  
  10. ↑ جيرالدي ر؛ جوث ب.إ؛ ترابولسي ل.ر (يونيو 1990). "إنتاج سم شبيه بسم شيغا بين سلالات الإشريكية القولونية وبكتيريا أخرى معزولة من حالات الإسهال في ساو باولو، البرازيل" . مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية . 28 (6): 1460-1462 . doi : 10.1128/JCM.28.6.1460-1462.1990 . PMC 267957. PMID 2199511 .  
  11. ↑ شوتز إف، تيل إل دي، بيوتين إل، بييرارد دي، بوفنز جي، كارتش إتش، ميلمان إيه، كابريولي إيه، توزولي آر، مورابيتو إس، ستروكباين إن إيه، ميلتون-سيلسا إيه آر، سانشيز إم، بيرسون إس، أوبراين إيه دي (سبتمبر 2012). "تقييم متعدد المراكز لبروتوكول قائم على التسلسل لتصنيف سموم شيغا الفرعية وتوحيد تسمية Stx" . مجلة علم الأحياء الدقيقة السريرية . 50 (9): 2951-63 . doi : 10.1128/JCM.00860-12 . PMC 3421821. PMID 22760050 .  
  12. ↑ كونوالتشوك ج، سبيرز جي آي، ستافريك س (ديسمبر 1977). " استجابة فيرو لسم خلوي من الإشريكية القولونية" . العدوى والمناعة . 18 (3): 775-779 . doi : 10.1128/IAI.18.3.775-779.1977 . PMC 421302. PMID 338490 .  
  13. ↑ ميزوتاني إس، ناكازونو إن، سوغينو واي (أبريل 1999). "إن ما يسمى بجينات السموم الفيروسية الكروموسومية محمولة في الواقع بواسطة طليعة فيروسية معيبة" . أبحاث الحمض النووي . 6 (2): 141-143 . doi : 10.1093/dnares/6.2.141 . PMID 10382973 . 
  14. ↑ سيلفا سي جيه، براندون دي إل، سكينر سي بي، هي إكس، وآخرون (2017)، "الفصل 3: بنية سموم شيغا وسموم AB5 الأخرى" ، سموم شيغا: مراجعة للبنية والآلية والكشف ، سبرينغر، ISBN  978-3-319-50580-0.
  15. ↑ جون، جين وو؛ جيري، سيب سانكار؛ كيم، هيون جونغ؛ يون، ساي كيل؛ تشي، تشنغ؛ تشاي، جي يونغ؛ لي، بيونغ تشون؛ بارك، سي تشانغ (14 مارس 2016). "تطبيق العاثيات البكتيرية للسيطرة على المياه الملوثة ببكتيريا الشيغيلا" . التقارير العلمية . 6 (1) 22636. doi : 10.1038/srep22636 . PMC 4789750. PMID 26971572 .  
  16. ↑ أساكورا، هـ.؛ ماكينو، س.إ.؛ كوبوري، هـ.؛ واتاراي، م.؛ شيراهاتا، ت.؛ إيكيدا، ت.؛ تاكيشي، ك. (أبريل 2001). "التنوع الوراثي والتشابه في المواقع النشطة لسم شيغا (Stx) في عزلات الإشريكية القولونية المنتجة لسم شيغا (STEC) من البشر والحيوانات" . علم الأوبئة والعدوى . 127 (1): 27-36 . doi : 10.1017/ s0950268801005635 . PMC 2869726. PMID 11561972 .  
  17. ↑ لامبا، كاثرين؛ نيلسون، جينيفر أ.؛ كيمورا، أكيكو س.؛ بو، أليسا؛ كولينز، جوان؛ كاو، آني س.؛ كروز، لورا؛ إينامي، غريغوري؛ فايشامبايان، جولي؛ غارزا، ألفارو؛ تشاتورفيدي، فيشنو؛ فوجيا، دوك ج. (16 أبريل 2016). "عدوى الشيغيلا سوناي المنتجة لسم شيغا 1، كاليفورنيا، الولايات المتحدة، 2014-2015" . الأمراض المعدية الناشئة . 22 (4): 679-686 . doi : 10.3201/eid2204.151825 . PMC 4806944. PMID 26982255 .  
  18. ↑ بيوتين، لوثار؛ ميكو، أنجليكا؛ كراوس، جلاديس؛ بريس، كارين؛ هابي، سابين؛ ستيج، كاتيا؛ ألبريشت، نادين (أغسطس 2007). "تحديد سلالات الإشريكية القولونية المنتجة لسم شيغا والممرضة للإنسان من الأغذية باستخدام مزيج من التنميط المصلي والتنميط الجزيئي لجينات سم شيغا" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 73 (15): 4769-4775 . Bibcode : 2007ApEnM..73.4769B . doi : 10.1128/AEM.00873-07 . PMC 1951031. PMID 17557838 .  
  19. 1 2 أوبرايغ تي جي (2010). " آليات عمل سم شيغا لبكتيريا الإشريكية القولونية في أمراض الكلى " . السموم . 2 (12): 2769-2794 . doi : 10.3390/toxins2122769 . PMC 3032420. PMID 21297888 .  
  20. ^ رومر دبليو، بيرلاند إل، شامبون الخامس، غاوس ك، ويندشيغل ب، تينزا د، علي مر، فرايسير الخامس، فلورنت جي سي، بيريس د، لاماز سي، رابوسو جي، ستاينم سي، سينس بي، باسيراو بي، يوهانس إل (نوفمبر 2007). "يحفز سموم شيجا غزوات الغشاء الأنبوبي من أجل امتصاصه في الخلايا". طبيعة . 450 (7170): 670– 5. بيب كود : 2007Natur.450..670R . دوى : 10.1038 / طبيعة05996 . بميد 18046403 . S2CID 4410673 .  
  21. ↑ ساندفيج ك، فان ديورس ب (نوفمبر 2000). "دخول الريسين وسم شيغا إلى الخلايا: الآليات الجزيئية والآفاق الطبية" . مجلة EMBO . 19 (22): 5943-5950 . doi : 10.1093/emboj/19.22.5943 . PMC 305844. PMID 11080141 .  
  22. ↑ ميركاتيلي د، بورتولوتي م، جيورجي إف إم (أغسطس 2020). "استنتاج الشبكة النسخية وتحليل المنظم الرئيسي للاستجابة للبروتينات المعطلة للريبوسوم في خلايا سرطان الدم". علم السموم . 441 152531. Bibcode : 2020Toxgy.44152531M . doi : 10.1016/j.tox.2020.152531 . PMID 32593706. S2CID 220255474 .  
  23. ↑ لوكيانينكو ف، ماليوكوفا إ، هوبارد أ، ديلانوي م، بويديكر إ، تشو س، سيبوتارو ل، كوفباسنيوك أ (نوفمبر 2011). "عدوى الإشريكية القولونية النزفية المعوية تحفز عملية البلعمة الكبيرة والنقل الخلوي لسم شيغا 1 عبر الخلايا الظهارية المعوية" . المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الخلايا . 301 ( 5): C1140-9. doi : 10.1152/ajpcell.00036.2011 . PMC 3213915. PMID 21832249 .  
  24. ↑ دونوهيو-رولف أ، أتشيسون د.و، كويش ج.ت (2010). "سم شيغا: التنقية، والبنية، والوظيفة". مراجعات الأمراض المعدية . 13 ملحق 4 (7): ص293-7. doi : 10.1016/j.toxicon.2009.11.021 . PMID 2047652 . 
  25. ↑ تُظهر الأورام الغدية السرطانية المعدية تعبيرًا عن الغليكوسفينغوليبيد Gb3/CD77: استهداف خلايا سرطان المعدة بالوحدة الفرعية B من سم شيغا
  26. ↑ شتاين، ب. إي.، بودو، أ.، تيريل، ج. ج.، برونتون، ج. ل.، ريد، ر. ج. (فبراير 1992). "البنية البلورية لجزيء الأوليغومر B المرتبط بالخلايا من سم فيروتوكسين-1 من الإشريكية القولونية". مجلة نيتشر . 355 (6362): 748-750 . رمز Bibcode : 1992Natur.355..748S . doi : 10.1038/355748a0 . PMID: 1741063. S2CID : 4274763 .  
  27. ↑ كابر جيه بي، ناتارو جيه بي، موبلي إتش إل (فبراير 2004). " الإشريكية القولونية الممرضة". مراجعات الطبيعة. علم الأحياء الدقيقة . 2 (2): 123-140 . doi : 10.1038/nrmicro818 . PMID 15040260. S2CID 3343088 .  
  28. ↑ أوباتا ف، توهاما ك، بونيف أ.د، كولينغ ج.ل، كيبرز ت.ر، غروس ل.ك، نيلسون م.ت، ساتو س، أوبرايغ ت.ج (نوفمبر 2008). "يؤثر سم شيغا 2 على الجهاز العصبي المركزي من خلال مستقبل غلوبوتريوزيل سيراميد الموجود في الخلايا العصبية" . مجلة الأمراض المعدية . 198 (9): 1398-1406 . doi : 10.1086/591911 . PMC 2684825. PMID 18754742 .  
  29. ↑ تيروني-فاريناتي سي، لويدل سي إف، بوكولي جيه، بارما واي، فرنانديز-مياكاوا إم إي، غولدشتاين جيه (مايو 2010). "يزيد سم شيغا 2 داخل البطين الدماغي من التعبير عن مستقبلاته غلوبوتريوزيل سيراميد ويسبب تشوهات في التغصنات العصبية". مجلة علم المناعة العصبية . 222 ( 1-2 ): 48-61 . doi : 10.1016/j.jneuroim.2010.03.001 . hdl : 11336/16303 . PMID 20347160. S2CID 11910897 .