Механизм токсического действия

Ботулотоксин оказывает повреждающее действие на различные струк­ -турно-анатомические образования периферической нервной системы: нервно-мышечный синапс, нервные окончания преганглионарных ней­ронов и парасимпатических постганглионарных нейронов.

В опытах in vitro и in vivo, выполненных за рубежом (Пирс и соавт., 1997), установлено, что действие ботулотоксина приводит к угнетению как спонтанного, так и вызванного возбуждением нервного волокна вы­броса нейромедиатора в нервных окончаниях. Чувствительность постси­наптических рецепторов к ацетилхолину не изменяется. Блокада переда­чи сигнала не сопровождается изменением характеристик процессов синтеза и хранения ацетилхолина. При исследованиях in vitro установле­но, что после добавления в инкубационную среду токсина в концентра­ции 10-8 М спонтанная и вызванная активность концевой пластинки мо­тонейрона снижается на 90% в течение 60-90 мин. По расчетам, для блокады одного синапса достаточно 10 молекул яда. В экспериментах также установлено, что чем выше нервная активность, тем быстрее разви­вается блок проведения импульса в синапсах.

Действие вещества продолжительно, до нескольких недель, и потому характер взаимодействия токсина с пресинаптическими структурами-ми­шенями можно рассматривать как необратимое. Полагают, что восста­новление нормальной иннервации мышц происходит в результате фор­мирования новых синаптических контактов. Морфологические изменения в пораженных синапсах не выявляются методами световой и электронной микроскопии. Молекулярный механизм действия токсина окончательно не выяснен.Доказанными являются следующие представления.

Как указывалось ранее, периоду клинических проявлений предшест­вует скрытый период, во время которого происходит взаимодействие ток­сиканта с нервными окончаниями.

- связывание его с плазматической мембраной холинергических нервных окончаний;

- интернализация токсина путем эндоцитоза внутрь нервного окончания;

- высвобождение действующей части белковой молекулы токсина и проникновение ее в цитозоль пресинаптического окончания при участии pH-зависимой транслоказы;

- проявление действующей частью токсина свойств металл-зависи­мых эндопротеаз и разрушение специфических белков, участвую­щих в процессе выделения ацетилхолина из нервного окончания.

За процесс связывания с рецептором (акцептором) нервного оконча­ния ответственна прежде всего тяжелая субъединица сложной молекулы токсина. Аффинность окончаний различных холинергических нейронов к молекулам ботулотоксина неодинакова. Наивысшим сродством облада­ют окончания мотонейронов, иннервирующих произвольную мускулату­ру. у различных серологических типов ботулотоксина сродство к акцеп­торам неодинаково.

Интернализация связавшегося с рецепторами токсина осуществляется путем эндоцитоза. В результате токсин оказывается внутри нервного окон­чания заключенным в мембранные везикулы, называемые эндосомами.

После проникновения внутрь нервного волокна высокомолекулярная субъединица токсина образует пору в мембране эндосомы, которая дей­ствует как канал, через который легкая цепь проникает в цитозоль преси­наптического окончания.

Теперь, свободно передвигаясь в нервном окончании, легкая цепь токсина оказывает воздействие на субстратные белки.

Биохимические исследования показали, что нейротоксины обладают uинк-зависимой эндопептидазной активностью и энзиматически рас­щепляют ряд белков нервных окончаний, важных для нормального вы­свобождения нейротрансмиттеров. Ботулотоксины А и Е расщепляют бе­лок SNAP-25, ботулотоксин С - HPC-l (синтаксин), токсины D и F расщепляют изоформу VAMP-l (синаптобревин-l), токсин В - УАМР-2 (синаптобревин-2) и т. д. Протеолитическое расщепление этих специфи­ческих белков в нервных окончаниях приводит к угнетению нормального высвобождения ацетилхолина и в конечном счете к появлению основных признаков ботулизма.