ÚVOD

Popisy myonekrózy (plynové gangrény) se v historii objevují již od středověku. Bottinimu se v roce 1871 podařilo jasně prokázat bakteriální původ tohoto onemocnění, avšak nepodařilo se mu izolovat původce (Bottini, 1871). První z těchto organismů identifikovali v roce 1877 Pasteur a Joubert a dali mu název Vibrion septique (Pasteur a Joubert, 1877). Dnes je tento organismus, nyní známý jako Clostridium septicum, jedním ze šesti histotoxických klostridií, která jsou schopna u člověka iniciovat plynovou gangrénu (klostridiovou myonekrózu) (MacLennan, 1962). Zatímco většina histotoxických klostridií způsobuje gangrénu především po kontaminaci rány nebo poranění sporami nebo vegetativními buňkami, C. septicum je hlavní příčinou netraumatické plynové gangrény a nekrotizující enterokolitidy u osob, které mají rakovinu tlustého střeva, neutropenii, diabetes, leukémii a různé další predispoziční stavy. Vzhledem k tomu, že k zahájení tohoto onemocnění není nutné žádné vnější trauma, předpokládá se, že infekce vzniká z endogenního zdroje, pravděpodobně z tlustého střeva.

C. septicum produkuje různé toxiny a faktory virulence, které pravděpodobně přispívají k onemocnění. První z nich byl objeven a částečně purifikován v roce 1944 Bernheimerem a dostal název alfa toxin (AT) (Bernheimer, 1944). Zatímco letální a hemolytická aktivita C. septicum byly purifikovány společně Bernheimerem, skutečnost, že AT je zodpovědný za obě tyto aktivity, byla potvrzena až po purifikaci AT do homogenity téměř o 50 let později Ballardem (Ballard et al., 1992). AT je vylučován C. septicum a vykazuje typickou strukturu vylučovaného proteinu typu II se signálním peptidem o 31 reziduích na aminoterminálu. Vylučovaný AT vykazuje hmotnost 46 550 D a je produkován jako neaktivní protoxin. Jak je popsáno níže, aktivace AT vyžaduje odštěpení aminoterminálního propeptidu o 45 aminokyselinách. AT je jediným smrtícím faktorem vylučovaným C. septicum s udávanou LD50 10 μg kg-1 u myší (Ballard et al., 1992). Po injekci purifikovaného AT prodělávají myši šok a umírají, což je stejný průběh jako u lidských pacientů s netraumatickou plynovou gangrénou (Ballard et al., 1992). Zdá se tedy, že AT je hlavní příčinou příznaků podobných šoku, které se objevují při netraumatické plynové gangréně způsobené C. septicum.

Ačkoli mnoho klostridiových druhů produkuje toxiny, AT je zatím mezi klostridii jedinečný. Předpokládalo se, že AT má podobnost s toxiny C. chauvei a C. histolyicum; ani jeden z těchto organismů však neprodukuje toxiny, které by zkříženě reagovaly s protilátkami proti AT (Ballard et al., 1992). AT je pórotvorný toxin, který na buněčných membránách tvoří homooligomerní komplexy složené z pěti až sedmi monomerů. Díky tomu je svým účinkem podobný několika neklostridiovým bakteriálním toxinům, včetně alfa hemolyzinu Staphylococcus aureus (Gouaux et al., 1997), cytotoxinu z Pseudomonas aeruginosa (Xiong et al..), 1994), ochranná antigenní složka antraxového toxinu (Benson et al., 1998), enterolobin z brazilského stromu Enterolobium contortisiliquum (Fontes et al., 1997) a aerolysin z Aeromonas hydrophila (Howard a Buckley, 1985). Primární struktura AT (Imagawa et al., 1994; Ballard et al., 1995) vykazovala nápadnou sekvenční podobnost s aerolysinem (72% podobnost, 27% identita) (Ballard et al., 1995).

Na základě podobnosti primární struktury a funkční charakteristiky s aerolysinem patří nyní AT do malé a neobvyklé třídy cytolytických toxinů podobných aerolysinu. Rodina cytolytických toxinů podobných aerolysinu je nová mezi všemi rodinami pórotvorných toxinů v tom, že obsahuje členy z grampozitivní bakterie (AT z C. septicum), gramnegativní bakterie (aerolysin z Aeromonas hydrophila) a eukaryotického organismu (enterolobin ze semen brazilského stromu. contortisiliquum). Nedávné řešení krystalové struktury toxinu C. perfringens epsilon navíc naznačuje, že se jedná o nejnovějšího člena této rodiny toxinů (Cole et al., 2004; kapitola 35, tento svazek). K dnešnímu dni je tato rodina toxinů fylogeneticky nejrozmanitější rodinou pórotvorných toxinů. Členové této rodiny vykazují vysoký stupeň sekvenční podobnosti s aerolysinem (27 % s AT, 36 % s enterolobinem); mezi AT a enterolobinem nebo epsilon toxinem však není významná sekvenční homologie. Podobnost struktury a funkce mezi AT a aerolysinem poskytla důležitý zdroj pro studium struktury a mechanismu této rodiny toxinů

.