Видовая чувствительность и резистентность к столбнячному токсину


Чувствительность животных к токсину обычно определяется на основании данных о величине минимальных доз токсина, необходимых для того, чтобы вызвать гибель абсолютного большинства или практически всех или 50% животных. В первом случае речь идет о гибели животных на 4-е сутки, во втором могут быть приняты и другие сроки; тогда эти сроки дополнительно указываются.

Установление чувствительности животных к токсину встречает известные трудности. Последние связаны со многими моментами. К ним относятся различные свойства разных токсинов, различия в колебаниях индивидуальной реактивности животных, влияние условий содержания животных, разные способы введения токсина, неодинаковые критерии оценки у разных авторов и пр.

Колебания внутривидовой реактивности к токсину могут быть различны, их причины не всегда ясны. Имеются указания о неодинаковой чувствительности к токсину, например различно пигментированных морских свинок. Еще Behring указывал на значение возраста животных в определении их чувствительности к токсину. Своеобразные отношения между чувствительностью к токсину, устойчивостью и клинической картиной отмечены у новорожденных животных. Различия особенно заметны при сопоставлении эффектов токсина у животных, рождающихся физиологически развитыми (морские свинки) и недоразвитыми (кролики, мыши и др.). Правда, Burton, и соавторы не нашли разницы в чувствительности к токсину у 7- и 30-дневных крысят.

Значительные индивидуальные и внутривидовые колебания чувствительности к токсину весьма выражены у кроликов. По-видимому, с этим связаны и значительные различия данных о видовой чувствительности кроликов к токсину. Согласно нашим наблюдениям, индивидуальные различия в чувствительности наименее выражены у мышей и у белых крыс, сравнительно небольшие колебания чувствительности наблюдаются у морских свинок и у низших обезьян и значительные колебания могут быть выражены у кроликов, кошек и собак.

Эти особенности в большой мере определяются степенью резистентности животных к токсину, и их весом, на единицу которого пересчитывается количество токсина, т. е. в конечном счете зависят от величины смертельной дозы: чем она больше, тем труднее ее точно установить и тем значительнее ее колебания. Анализ литературных данных также показывает, что наименее точно установлены смертельные дозы токсина для крупных и резистентных животных. Это связано также и с тем, что число крупных животных, используемых в опыте, обычно меньше, чем число мелких лабораторных животных. Между тем, по данным Ipsen, даже при использовании 20 мелких лабораторных животных ошибка может составить 10%.

Из внешних факторов, влияющих на реактивность животных, отмечена температура окружающей среды и сезонность. Мы также могли убедиться на протяжении многих лет наблюдений в наличии сезонных изменений чувствительности к столбнячному токсину: например, у крыс наиболее отчетливые изменения (повышение резистентности) наблюдаются в ранний весенний период. Значение этих и других факторов, определяющих особенности течения заболевания, становится понятным, если учесть возможное их влияние на эффективность барьерных механизмов, интенсивность поступления токсина в центральную нервную систему по невральному пути и другие патогенетические моменты, а также то, что критерием эффективности действия токсина является летальный исход. В этих случаях по существу определяют устойчивость животных к тем патологическим последствиям, которые возникли в результате действия столбнячного токсина, например к асфиксии, нарушению сердечной деятельности и другим моментам, которые являются непосредственной причиной смерти при столбняке. Поэтому, например, различный уровень и характер обмена веществ в разных условиях и в разные возрастные периоды могут играть роль в определении величины летальной дозы токсина. Мы могли отметить, что беременные крысы более устойчивы к действию столбнячного токсина. Это же отмечает Fedinec. Такая особенность связана, по-видимому, не только с непосредственным изменением гормонального баланса, но также и с тем, что при беременности повышается неспецифическая резистентность к различным патогенным факторам.

Что касается способа введения токсина, то значение его в определении величины DLM становится понятным, если учесть пути распространения столбнячного токсина в организме и их роль в поступлении токсина в центральную нервную систему. Особенно отчетливо сказывается разница в величинах смертельных доз токсина у кроликов, у которых летальные дозы токсина при внутривенном введении выше, чем при внутримышечном. Наш опыт также показывает, что при внутривенном введении токсина кроликам смертельная доза несколько больше, чем при внутримышечном. Примечательно, что у морских свинок различий в величине смертельных доз токсина при внутримышечном и внутривенном его введении не наблюдается или могут иметь место обратные соотношения: доза при внутримышечном введении больше, чем при внутривенном. Если судить о патогенном эффекте токсина по показателям смертности и срокам гибели животных, то он, по нашим данным, проявляется у белых крыс более отчетливо при внутривенном введении токсина. Аналогичные указания имеются и у других авторов. В связи с указанными различиями Hoven предложил в качестве стандартного периода наблюдения срок в 5 суток. При этом условии практически отсутствует разница в величине смертельной дозы при введении токсина под кожу, в мышцу и кровь. Это понятно, если учесть, что первоначальные значения разных путей по мере распространения токсина по организму нивелируются.

Примерно такой же ряд чувствительности к токсину приводит Zupnik. Сравнительно чувствительными, по мнению Zupnik, являются такие грызуны, как хомяки, садовые сони, белки. Согласно Sherrington, обезьяны (низшие) несколько более чувствительны к токсину, чем мыши (по минимальной дозе токсина, вызывающей смерть на 10-й день). Из млекопитающих наименее чувствительным к токсину оказывается еж: он в 10 000 раз резистентнее мыши.

Весьма резистентны к токсину птицы. По данным Behring, гусь в 1000, голубь в 4000, курица в 30 000 раз резистентнее мыши. Davies и др. считают, что голубь в 1000 раз резистентнее мыши. Особенности чувствительности различных холоднокровных животных отмечены выше. По данным Bowson, лягушки в 30 000 раз более резистентны к токсину, чем мыши. Важным фактором в определении заболевании и резистентности холоднокровных является температура, при которой они содержатся, поэтому данные о резистентности холоднокровных могут быть различными у разных авторов.

Чувствительность к токсину рыб остается неизвестной. Однако некоторые рыбы чувствительны к стрихнину, что позволяет думать о возможной чувствительности их к столбнячному токсину.

Беспозвоночные, например скорпионы, не чувствительны к токсину. Еще Gengou пришел к выводу, что простейшие абсолютно не чувствительны к токсину. Takenouchi . также нашел, что столбнячный токсин не действует на парамеций. Однако имеются данные, что Rotifer vulgaris гибнет при добавлении к среде больших количеств токсина. Как уже было указано выше, Roux и Serre установили, что очищенный столбнячный токсин в ацетатно-натриевом буфере в больших концентрациях действует на парамеций, вызывая сначала замедление движений и затем разрыв клетки.

О чувствительности человека к токсину можно судить лишь по случаям лабораторного столбняка, когда вследствие ранения в ткани попадает токсин. Поскольку даже чрезвычайно малые количества токсина в этих, условиях способны вызвать не только местный, но и общий столбняк, можно думать, что человеческий организм является самым чувствительным к токсину. Еще Bolton и Fisch высказали предположение, что чувствительность человека составляет 85% чувствительности морской свинки. Возможно, она еще выше.

Уже указывалось, что недостатком определения чувствительности животных к токсину является то, что данные критерии косвенные, так как они отражают скорее степень резистентности животных к тем патологическим процессам, которые возникают в результате действия столбнячного токсина. Для более углубленного понимания механизмов, определяющих чувствительность или резистентность к токсину, вводят дополнительные критерии: величину инкубационного периода, величину минимальных болезнетворных доз и др. Вводятся также понятия чувствительности, устойчивости и выносливости животных при отравлении токсином.

Мы провели количественное изучение эффектов столбнячного токсина у животных разных видов по трем показателям: по величине DLM в общепринятом значении, по величине минимальной смертельной дозы, вызывающей гибель животного от столбняка в течение наблюдения до 2 недель (обычно 10-12 дней), и по величине минимальной болезнетворной (или минимальной эффективной) дозы токсина, вызывающей у животного отчетливые признаки местного столбняка - DEM. Учет всех этих показателей и их соотношения дает более полное представление о реактивности и резистентности различных животных, а сочетание с данными о токсин-проводящих или барьерных свойствах неврального пути и особенностях распространения токсина по организму позволяет более приближенно судить о механизмах резистентности животных к токсину. Кроме того, учет указанных показателей позволяет сопоставить полученные данные с данными других авторов, в исследовании которых были приняты различные тест-периоды наблюдения. Естественно, что результаты наших исследований также не могут претендовать на значительную точность. Особенно это касается показателей у резистентных и крупных животных. Однако важно то, что опыты были проведены в относительно одинаковых условиях, в каждой серии было использовано от 10 до 30 и более животных, данные обобщены по результатам опытов с двумя сериями токсина.

До сих пор речь шла о барьерных механизмах вообще. При детальном рассмотрении вопроса это понятие оказывается весьма сложным, так как под барьерными механизмами подразумевают все то, что затрудняет распространение токсина и его специфическое действие.

Можно различать по крайней мере три барьерных этапа в невральном пути поступления токсина в центральную нервную систему: 1) периферический барьер, 2) внутриневральный барьер и 3) внутрицентральный барьер.

Периферический барьер, понятие которого было введено А. Д. Сперанским, локализован в начале истинного неврального пути, в мышце. Основную роль здесь, по мнению А. Д. Сперанского, играют осмотические процессы в области нервных окончаний в мышце. D Antona, стоящий ближе к аксональной теории транспорта токсина, предполагает, что токсин не может поступать в чувствительные нервы вследствие специальной организации капсульного аппарата чувствительных нервных окончаний, представляющих барьер для токсина.
 
Наличие барьеров внутри неврального пути, уже давно предполагавшееся многими авторами, становится очевидным после ознакомления с внутренней структурой нервного ствола, которая имеет видовые особенности.

Можно, например, предположить, что среди других образований барьерную функцию в отношении токсина выполняет и так называемый периневральный эпителий, играющий роль в обеспечении трофики и оптимальных условий для функционирования нерва. Показано, что токсин аккумулируется на этих элементах. Электронно-микроскопические исследования еще более подчеркивают сложность внутренней организации нерва и наличие различных тканевых образований, могущих играть роль барьерных механизмов. Особенно отличается в этом отношении седалищный нерв собаки, для которого характерно богатство соединительнотканными элементами. При введении в него столбнячного токсина, как правило, столбняк не возникает. Напротив, относительно легко можно вызвать заболевание путем введения токсина в нерв у кролика.

Значение периферического нервного барьера и барьерных механизмов внутри неврального пути поступления токсина в центральную нервную систему видно из данных о величине смертельных доз токсина у разных животных при введении им токсина в спинной мозг. Согласно этим данным, смертельные дозы составляют для собаки 6-9, для кошек 3-4, для обезьян 1-2. Даже минимальная доза может быть смертельной для 20-30% собак и кошек. Таким образом, при введении токсина в спинной мозг имеет место не только значительное снижение, но и сближение величин смертельных доз токсина для разных животных. Вместе с тем тот факт, что при введении токсина в спинной мозг сохраняются известные различия в дозах токсина, указывает на роль внутрицентральных барьеров.

Когда говорят о центральном нервном барьере, имеют в виду обычно гематоэнцефалический барьер. Следует заметить, что гематоэнцефалический барьер не является центральным нервным барьером в собственном смысле этого слова или по крайней мере не исключает наличие специальных внутриневральных барьеров. Исследования последнего времени с введением в спинной мозг при помощи электрофореза через многоканальные пипетки-электроды различных веществ дают основание для заключения о том, что, помимо гематоэнцефалического барьера, существует специальный  "внутренний диффузионный" барьер, обеспечивающий химическую изоляцию синаптических структур и различную степень проникновения в них разных фармакологических веществ. Наличие систем, идущих вдоль нервных волокон и заканчивающихся в области тела мотонейронов (не исключено, что эти системы могут составить истинный невральный путь поступления токсина в спинной мозг), также позволяет предположить существование специализированных барьерных механизмов в области тела нейронов и расположенных на нем синаптических структур.

У разных животных по-разному могут быть выражены барьерные свойства трех указанных звеньев неврального пути поступления токсина в центральную нервную систему, и резистентность животных будет определяться в конечном счете как производное от сочетания всех трех величин. Можно допустить также, что барьерные особенности разных звеньев неврального пути могут проявиться по-разному в зависимости от методов их исследования, что требует известной осторожности в их оценке в разных условиях опыта.

Помимо специальных барьерных механизмов, находящихся на путях распространения токсина в организме (указанные звенья неврального пути, гематоэнцефалический барьер, сосудистая стенка, лимфатические узлы и пр.), роль факторов, повышающих резистентность организма, могут играть и другие моменты, обеспечивающие уменьшение количества свободного токсина в организме. Их можно объединить в общую группу дополнительных факторов резистентности. К ним относится, например, депонирование токсина в различных тканях и его неспецифическая сорбция.

К факторам неспецифической резистентности может быть отнесено доброкачественно протекающее воспаление, так как при введении в воспалительный очаг токсина (в соответствующих дозах) столбняк не возникает.

Любопытно, что дополнительным фактором резистентности может быть связывание токсина самой мозговой тканью, если такое связывание не ведет к патологии. Это видно на примере введения токсина в головной мозг, при котором смертельные дозы токсина могут оказаться даже большими, чем при внутримышечном введении. Указанный факт, сначала казавшийся парадоксальным и толковавшийся как доказательство периферического действия токсина, может быть легко объяснен, если принять во внимание, что не все отделы центральной нервной системы, в частности головного мозга, поражаются токсином, хотя и связывают его. Возможно, что и в спинном мозгу могут иметь место аналогичные, хотя и значительно менее выраженные явления.

Судя по косвенным данным о чувствительности человека к токсину, особенностям клинического течения заболевания и по тем эффектам, которые описаны в случаях травматического попадания токсина в ткани человека при так называемом лабораторном столбняке, у человека не только барьерные механизмы неврального пути, но и дополнительные факторы резистентности выражены слабо.

Представляет интерес отношение столбнячного токсина к другим специализированным тканевым барьерам. Показано, что плацентарный барьер непроницаем для столбнячного токсина ни в направлении от матери к плоду, ни от плода к матери. В связи с изложенным выше примечательно, что у морских свинок в отличие от кроликов при введении матери очень больших доз токсина последний все же может быть обнаружен в незначительных количествах в крови у плода. Однако токсин проникает в кровь плода из полости матки или амниона, всасываясь через желточный мешок; из амниона он проникает и в полость матки. Holmdal и Thoren описали случай столбняка у женщины на третьем месяце беременности, которая впоследствии родила нормального ребенка. Они же представили из литературы 6 случаев столбняка у беременных; во всех случаях дети остались живыми. Из этого видно, что столбнячный токсин в обычных условиях заболевания не проходит через плаценту у человека.

Паренхима матки сама по себе обладает, по-видимому, барьерными свойствами по отношению к токсину, так как введение токсина в тело матки, даже в увеличенных дозах, оказывается менее эффективным, чем введение в другие ткани. Сравнительно трудно вызвать микробный столбняк при введении споровой культуры в матку с неповрежденной слизистой оболочкой.

Общепринятым считается, что при пероральном введении токсина заболевание не возникает. Однако, по мнению Lamanna, кишечный барьер не совершенен и мог бы пропускать токсин, если бы последний не разрушался в желудочно-кишечном тракте. По данным Lamanna, смертельные дозы токсина при введении мышам per os в сотни тысяч раз больше, чем при интраперитонеальном введении. Dumas и сотрудники вызывали общий столбняк у голодающих морских свинок путем введения им per os небольшого количества токсина. Примечательно, что кролики более резистентны, чем морские свинки, при таком способе введения токсина. По данным Fedinec, токсин не проходит через кишечник у новорожденных крысят.

Если сопоставить выраженность барьерных механизмов у животных разных видов, то создается впечатление о наличии некоторой принципиальной общности в степени выраженности разных барьеров у одного и того же вида животных. Так. например, у морской свинки барьерные факторы резистентности развиты слабее, чем у других животных. По-видимому, эта принципиальная общность лежит в основе и того, что у. большинства исследованных видов животных степень поступления токсина в невральный путь соответствует степени его поступления и в кровь. Это обстоятельство позволяет думать о какой-то общности барьерных механизмов и так называемых специализированных и неспециализированных барьеров. Вероятно, речь может идти о свойствах соединительнотканных элементов.

По-видимому, предположение о том, что чувствительность животных к токсину определяется высотой организации нервной системы, справедливо лишь в самом общем плане, когда речь идет о различиях в пределах классов животных или онтогенетических периодов развития организма. Когда же анализируются особенности видовой резистентности сформированных взрослых животных, в частности особенности резистентности различных видов млекопитающих, то здесь решающее значение приобретают уже другие факторы - барьерные механизмы, в частности барьерные свойства неврального пути и дополнительные механизмы резистентности. В противном случае следовало бы предположить, что лошадь или осел обладают более высокоразвитой нервной системой, чем обезьяна; морская свинка - более, чем собака и т. д.

Заканчивая изложение материала о резистентности и чувствительности животных к токсину, необходимо сделать одно принципиальное замечание. Нередко чувствительность животных представляют как величину, обратную резистентности: высокую резистентность отождествляют с низкой чувствительностью и, наоборот, высокую чувствительность с низкой резистентностью. Из всего изложенного очевидно, что такое представление не оправдано. То отношение животного к токсину, которое определяется как низкая чувствительность на основании величины смертельной дозы токсина, может быть связано и с наличием достаточно мощных барьерных механизмов, предотвращающих поступление токсина в центральную нервную систему, которая может быть чувствительна к токсину, и с нечувствительностью или малой чувствительностью самой нервной системы при отсутствии периферических барьерных механизмов. Например, черепахи считаются абсолютно нечувствительными к токсину, поскольку при обычном введении токсина они не заболевают столбняком. Однако они поражаются токсином при введении его в головной мозг. Из этих и других (см. выше) примеров видно, какую важную роль играют барьерные механизмы в определении резистентности указанных животных к токсину. Вместе с тем, по-видимому, нервная система черепах и лягушек относительно мало чувствительна к токсину, так как и при внутримозговом введении эффективная доза токсина остается сравнительно очень большой. Выше указывалось, что мозговое вещество лягушки плохо связывает столбнячный токсин, хотя в нем содержится ганглиозид. Мышечная ткань рептилий менее чувствительна к действию столбнячного токсина in vitro при испытании ее реактивности с помощью стрикционного метода Б. Н. Тарусова, чем мышечная ткань морской свинки, и in vivo она связывает меньше токсина.

Сказанное хорошо иллюстрируется сопоставлением чувствительности животных различных видов к столбнячному токсину и стрихнину. Фармакологические эффекты и механизмы действия обоих веществ на центральную нервную систему подобны, а между тем чувствительность животных к стрихнину не совпадает с таковой к столбнячному токсину. Это различие может быть связано с различным отношением обоих ядов к барьерным механизмам.

Таким образом, целесообразно различать фармакологическую чувствительность (или нечувствительность) и биологическую резистентность животных, понимая под первой способность тканей, в частности нервной системы, реагировать на столбнячный токсин и подвергаться его специфическому действию, под второй - функцию от мощности барьерных механизмов.



Ваше имя:
Защита от автоматических сообщений:
Защита от автоматических сообщений Символы на картинке: