Exotoxin

Kurs: Basvetenskap 6

Vad är det?

• Exotoxiner är proteiner som bakterier aktivt utsöndrar och som skadar värdceller på avstånd från bakterien själv.
• Till skillnad från Endotoxin (LPS) är de proteinmolekyler, mycket potenta, ofta värmelabila och kan inaktiveras till Toxoid för Vaccin.
• Produceras av både Grampositiva bakterier och Gramnegativa bakterier.
• Många exotoxingener bärs på mobila genetiska element — Bakteriofag, Plasmid eller Patogenicitetsö.

Indelning efter mekanism

• AB-toxiner: B-subenheten binder receptor, A-subenheten är enzymatiskt aktiv och tar sig in i cytosolen. Exempel: Difteritoxin, Koleratoxin, Pertussistoxin, Shigatoxin.
• Membranskadande toxiner (porbildande): Alfa-toxin hos Staphylococcus aureus, Streptolysin O, Listeriolysin O, Alfa-toxin (fosfolipas C) hos Clostridium perfringens.
• Superantigen: tvärbinder MHC klass II med T-cellsreceptorns Vbeta-kedja utanför antigenspringan och aktiverar upp till 20 % av alla T-celler → massiv cytokinfrisättning. Exempel: TSST-1 och Streptokockernas pyrogena exotoxin.
• Proteaser och superfamiljer: Botulinumtoxin och Tetanustoxin är zinkberoende metalloproteaser som klyver SNARE-proteiner.

Viktiga exempel

• Difteritoxin (Corynebacterium diphtheriae, fagkodat): ADP-ribosylerar EF-2 → stoppad Proteinsyntes, pseudomembran i svalget och Myokardit.
• Koleratoxin (Vibrio cholerae): ADP-ribosylerar Gs-alfa → konstant aktivt Adenylatcyklas → högt cAMP → massiv kloridsekretion via CFTR → risvattendiarré.
• Pertussistoxin (Bordetella pertussis): ADP-ribosylerar Gi-alfa → hämmad hämning → högt cAMP, Lymfocytos och Kikhosta.
• Shigatoxin (Shigella dysenteriae, EHEC): klyver 28S rRNA i 60S-subenheten → stoppad Proteinsyntes → blodig diarré och HUS.
• Tetanustoxin (Clostridium tetani): blockerar frisättning av GABA och Glycin från Renshawceller → spastisk paralys, Trismus, Opistotonus.
• Botulinumtoxin (Clostridium botulinum): blockerar Acetylkolin-frisättning i neuromuskulär synaps → slapp, deskenderande paralys.
• Toxin A och B hos Clostridioides difficile: glukosylerar Rho-GTPaser → cytoskelettkollaps och Pseudomembranös kolit.

Klinisk relevans

• Diagnostik sker ofta genom toxinpåvisning (EIA, PCR mot toxingener) snarare än odling — t.ex. vid Clostridioides difficile och EHEC.
• Behandling kan kräva Antitoxin/Immunglobulin eftersom antibiotika inte neutraliserar redan frisatt toxin (difteri, tetanus, botulism).
• Antibiotika kan till och med vara skadligt: vid EHEC ökar Kinoloner risken för HUS genom att inducera fagens lytiska cykel och toxinfrisättning.
• Klindamycin används vid toxinmedierad Streptokockinfektion och Nekrotiserande fasciit eftersom det hämmar Proteinsyntes och därmed toxinproduktionen (Eagle-effekten).
• Toxoidvacciner: Difterivaccin och Tetanusvaccin — formalinbehandlade toxiner som behåller antigenicitet men förlorat toxicitet.

Klinisk pärla

Många av de farligaste toxinerna är fagkodade: difteri, botulism, Shigatoxin hos EHEC och scarlatinatoxin. En harmlös bakteriestam blir alltså virulent först när den lysogeniseras av rätt Bakteriofag — därav uttrycket “ABCDE”: botulinum, cholera, diphtheria, erythrogenic toxin, shigatoxin.

Tenta-fokus

Kunna jämförelsetabellen exotoxin vs Endotoxin: protein vs lipid A, utsöndras vs frisätts vid lys, hög vs låg potens, specifika effekter vs Feber och Septisk chock, värmelabilt vs värmestabilt, toxoidvaccin möjligt vs inte möjligt.

Kopplingar

• Endotoxin — den viktigaste jämförelsen
• Superantigen — särskild exotoxinklass med T-cellsaktivering
• Toxoid — grunden för difteri- och tetanusvaccin
• Bakteriofag — bär många exotoxingener
• Virulensfaktorer — översiktsbegreppet