Toksyna botulinowa (zwana również jadem kiełbasianym) zaliczana jest do neurotoksyn wytwarzanych przez bakterie Clostridium botulinum.
Toksynę botulinową uzyskujemy na drodze laboratoryjnej fermentacji kultur bakterii Clostridium botulinum. Otrzymany kompleks neurotoksyny w kolejnym etapie jest oczyszczany poprzez szereg precypitacji, aż do momentu uzyskania krystalicznego, aktywnego kompleksu. Oczyszczona botulina rozcieńczana jest z albuminą surowicy ludzkiej, liofilizowana i w ten sposób przechowywana.
Znanych jest ponad sto dwadzieścia szczepów Bakterii Clostridium botulinum, Gram (+) jednak dotychczas zastosowanie medyczne znalazła toksyna typu A (BTX-A), występująca w postaci aktywnej, jako cząsteczka zbudowana z 2 łańcuchów polipeptydowych: H (ciężkiego) i L (lekkiego).
Pod względem budowy toksyna botulinowa jest białkiem składającym się z dwóch łańcuchów:
- ciężkiego HC (100 kDa)
- lekkiego LC (50 kDa)
Łańcuch lekki jest aktywną częścią toksyny, bez którego łańcuch ciężki nie będzie miał żadnego efektu.
Łańcuchy połączone są mostkiem disiarczkowym, na dodatek podjednostka lekka posiada właściwości proteolityczne. Za pomocą łańcucha ciężkiego (H) toksyna łączy się ze specyficznym białkiem części presynaptycznej płytki nerwowo-mięśniowej zwanym synaptogaminą. Dochodzi do utworzenia się endosomu, w którym następuje rozpad wiązania dwusiarczkowego. W tym samym czasie łańcuch lekki (L) za pomocą kanału jonowego współtworzonego przez łańcuch H, zostaje uwolniony do cytoplazmy części presynaptycznej.
Działanie toksyny botulinowej w komórkach
Każdy typ toksyny botulinowej charakteryzuje taki sam mechanizm działania w organizmie. Dzieli się na 3 główne etapy:
1. wiązanie neurotoksyny z błoną presynaptyczną neuronu: mechanizm ten zachodzi poprzez specyficzne oddziaływania pomiędzy domeną wiążącą łańcucha ciężkiego a receptorami obecnymi na powierzchni komórki.
2. przenikanie toksyny do wnętrza zatrutej komórki: w komórce tworzy się pęcherzyk synaptyczny, a następnie cząsteczka toksyny wchłaniana jest do wnętrza neurony na drodze endocytozy. W następnych etapach toksyna opuszcza pęcherzyk (endosom), przedostając się do wnętrza komórki,i w wyniku działania pomp protonowych obecnych w błonie endosomu, dochodzi do obniżenia pH. Według badań,przy pH ok. 5,5 dochodzi do zmian konformacji toksyny w wyniku, czego osadza się ona na membranie synaptycznej.
3. redukcja mostka disiarczkowego łączącego łańcuch ciężki i lekki: łańcuch lekki staje się metaloproteazą, działającą na białka transbłonowe znane, jako SNARE. Białka te odpowiedzialne są za fuzję pęcherzyka synaptycznego wypełnionego neuromediatorem z błoną neuronu. Dezaktywacja któregokolwiek z białek SNARE uniemożliwia połączenie pęcherzyka synaptycznego z błoną presynaptyczną, uwolnienie acetylocholiny do przestrzeni presynaptycznej, a co za tym idzie skurczu włókien mięśniowych. Konsekwencją tego etapu jest porażenie i zwiotczenie mięśni.
