6.2.2内毒素

一般情况下，不同的细菌内毒素具有特异性的类脂A结构。脂多糖对宿主是有毒性的，而类脂A又是脂多糖的主要毒性组分，位于三部分的最内层，连接LPS分子和外细胞膜，由两个分别连有磷酰基的D-葡萄糖胺组成，磷酰基上又可以连接磷酸盐、乙醇胺、乙醇胺磷酸等基团(图6-1)。糖基的酰化程度和脂肪酸的分布决定了类脂A的三维结构，这与其生物活性相关。

图6-1 LPS的结构示意图及脂质A的结构(GIcN : D-葡萄糖胺；

Hep: L-甘油基-D-甘露醇庚糖；Kdo: 2-酮-3-脱氧-D-甘露醇辛酮糖酸；P:磷酸盐)

LPS具有生物活性，能活化凝血系统，使纤维蛋白的合成增加，从而使其降解减少，人体内的这些成分变化会造成患者弥漫性血管内凝血。LPS还能诱导生物体内的巨噬细胞等效应靶细胞产生多种活性因子。LPS作用于机体后可以刺激机体产生肿瘤坏死因子、白细胞介素-1、白细胞介素-6、干扰素等多种细胞因子和活性氧，引起机体内毒素血症、脓毒症等疾病。LPS引起毒性的机制是：LPS在细菌周围形成一层保护屏障，这样能逃避抗生素的作用；LPs作用于寄主细胞，诱导肿瘤坏死因子、白细胞介素等细胞因子的释放，从而使机体内环境处干紊乱状态，严重时可导致脓毒症性休克。内毒素血症及脓毒症是临床上两种由革兰阴性菌引起的综合征。

内毒素血症是受到创伤或感染时肠黏膜或其他组织器官受损，导致功能性破坏，致使肠黏膜通透性增加，肠道吸收的过多的内毒素进入人体血液循环；通过组织器官直接进入血液循环的称为外源性内毒素。进入人体血液后，通过与内毒素结合蛋白作用，使细胞活化，产生大量细胞因子。内毒素血症能引发人体产生发热反应、促使血管释放活性物质、引起白细胞和血小板减少以及直接或间接损坏肝脏。内毒素还能引发多种炎症介质参与的全身炎性反应，导致机体无法自我调整，可能会发展成严重脓毒症和脓毒症性休克。

6.2.3大肠杆菌耐热肠毒素

大肠杆菌是生活在人和动物肠道中的埃希氏属细菌(escherichia colt)，该菌外形呈杆状，细胞壁外层有鞭毛，在初生儿或动物出生数小时后就会进入肠道。世界卫生组织资料显示，正常情况下，绝大多数大肠杆菌都对人和动物没有伤害，不仅如此，它还能竞争性抵御致病菌的进攻，与人体互利共生。但是有些菌株却能产生肠毒素，使人得肠胃炎，比如产肠毒素大肠杆菌，这是致病性大肠杆菌之一，在人体中普遍存在，它可以通过污染的水和食物进入肠道，通过产生肠毒素导致腹泻。这些肠毒素包括不耐热肠毒素(heat labile enterotoxin, LT)和耐热肠毒素(heat stable enterotoxin, ST)，其中耐热肠毒素有两个亚型，即STI和STII。STI能溶于甲醇，可在乳鼠和乳猪小肠中引起肠积水；STII不溶于甲醇，在乳鼠小肠内没有表现出生物活性，而是在断奶乳猪及家兔小肠内引起肠积水。

依据DNA杂交试验将ST工分为STIp(亦或STap或STp，猪源与牛源菌株)和STIh(抑或STah或STh，人源菌株)。STIp和STIh分别为18肚和19肤，对蛋白酶水解有一定的抵抗力，毒性强，能够引起肠道细胞分泌电解质。STIp和STIh的氨基酸序列如图6-2所示，在分子内部形成3个位置相同的二硫键，分别对应于STIp分子的5和10、6和14以及9和17位氨基酸；对应于STIh分子的6和11、7和15以及9和17位氨基酸。

目前人们普遍认为ST工会导致回肠上皮细胞内的环磷酸鸟苷(cGMP)增多，从而引起肠液储留，进而导致腹泻。这种致病性具有组织特异性，对其他组织器官没有生物活性，这可能与受体分布有关。而 ST的致泻作用可能的机理为：cGMP能使氯离子的转运蛋白磷酸化，导致氯离子的主动转运受到抑制，进而肠腔内电解质与水储留引起腹泻，水和Na^＋等短时间内大量流失造成脱水、代谢性酸中毒、高血钾等症状，最后导致心力衰竭。

图6-2 STIp和STIh的氨基酸序列(“∩”表示二硫键)

近年来人们发现腹泻的断奶仔猪中STⅡ具有非常高的检出率，表明STⅡ与断奶仔猪腹泻密切相关。STⅡ前体是由71个氨基酸组成的单肽，成熟的STⅡ为48个氨基酸，其中有4个半耽氨酸残基，可形成两个分子内二硫键，即10与48位氨基酸和21与36位氨基酸；10与22位氨基酸之间、38与44位氨基酸之间存在α-螺旋。STⅡ(图6-3)对热稳定，100℃下加热30min仍可保持生物活性。

图6-3 STⅡ氨基酸序列(“∩”表示a-螺旋)

STⅡ的致病机理与STI不同，主要是因为在黏膜组织和肠腔液中均未发现STⅡ导致的CAMP水平变化。一方面，STⅡ能需要激活GTP结合调节蛋白，该蛋白又能激活位于细胞膜中的一种Ca²⁺通道，使细胞内部Ca²⁺浓度升高，这又会激活钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ，进而调控小肠中某些离子的转运；另一方面，细胞内部Ca²⁺浓度会调节磷脂酶A2和磷脂酶C的水平，继而催化膜脂释放花生四烯酸，从而合成前列腺素E2，进而激活肠神经系统，引发动物腹泻。

相关链接：细菌毒素概述

文章来源：《食品安全中的化学危害物》

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