Patogeneze
Clostridium tetani produkuje dva exotoxiny, tetanolysin a tetanospasmin.10,70,71 Tetanolysin je hemolysin citlivý na kyslík, příbuzný streptolysinu a θ-toxinu Clostridium perfringens. Může se podílet na vzniku infekce v místě inokulace, ale jinou známou roli v patogenezi onemocnění nemá.85 Tetanospasmin, označovaný jako tetanový toxin, je neurotoxin, který způsobuje projevy tetanu. Toxin je protein produkovaný intracelulárně během logaritmické fáze růstu bakterií a uvolňovaný při autolýze. Geny pro tetanový toxin a jeho transkripční regulátor jsou přítomny na plazmidu.86-88 Pozorované rozdíly v toxigenitě referenčních kmenů C. tetani souvisejí s heterogenitou klonů, z nichž se kmeny skládají; nižší toxigenita je výsledkem směsí organismů s plazmidem a bez něj.89
Tetanový toxin má přibližnou molekulovou hmotnost 150 000 kDa a je syntetizován jako jediný polypeptidový prototoxinový řetězec. Při uvolnění v důsledku buněčné smrti je prototoxin štěpen bakteriálními nebo tkáňovými proteázami na aktivní formu, která se skládá z lehkého řetězce o velikosti 50 000 kDa, toxické domény, a těžkého řetězce o velikosti 100 000 kDa se dvěma doménami souvisejícími s vazbou na membránu a translokací. Lehký a těžký řetězec drží pohromadě jedna disulfidová vazba; druhá disulfidová vazba spojuje dvě místa těžkého řetězce.90-92 Tři odlišné domény toxinu souvisejí s jednotlivými kroky vazby na neuronální receptor, internalizace, intraaxiálního transportu, membránové translokace a cílové enzymatické aktivity. Karboxykoncový konec těžkého řetězce (HC nebo fragment C) se váže na místa receptorů a je nutný pro internalizaci endocytózou;93 aminokoncový konec (HN) těžkého řetězce zprostředkovává intraaxiální transport a u centrálních interneuronů translokaci molekuly toxinu do neuronálního cytosolu.92,94,95 Lehký řetězec je endopeptidáza, která je zodpovědná za specifické toxické vlastnosti tetanospasmu (o nich bude pojednáno později).92,96
Tetanus toxin je jedním z nejsilnějších známých jedů na hmotnostní bázi díky své absolutní neurospecifičnosti a enzymatické funkci v místě působení.96 Již 1 ng/kg usmrtí myš; 0,3 ng/kg usmrtí morče.97 Odhadovaná minimální smrtelná dávka pro člověka je méně než 2,5 ng/kg.97 Různé druhy zvířat mají různou míru citlivosti na tento toxin: kočky, psi, ptáci a poikilotermní zvířata jsou vůči jeho účinkům relativně odolná; myši, morčata, opice, ovce, kozy a zejména koně jsou citliví. Humeau a jeho spolupracovníci popsali důkazy, že tyto rozdíly jsou výsledkem specifických rozdílů ve vazbě toxinu a blokování neurotransmiterů.98
Infekce obvykle začíná inokulací spor do rány, kterou doprovází poranění tkáně, nekróza a anaerobní podmínky nezbytné pro klíčení spor a replikaci bakterií. Zdá se, že iontový vápník zvyšuje lokální nekrózu a pravděpodobnost infekce C. tetani; jeho přítomnost v půdě kontaminující rány může zvýšit klíčení spor a replikaci bakterií.99
Transport toxinu z infikovaného místa do CNS je složitý (obrázek 33-2). Po extracelulárním uvolnění toxin difunduje do neuromuskulárních spojů α-motorických neuronů v přilehlé svalové tkáni nebo do lymfatického systému, který toxin transportuje do krevního oběhu, což vede k systémovému šíření a rozsáhlému vstřebávání.10,100 Toxin se dostává do α-motorických neuronů prostřednictvím dvojreceptorového sekvenčního vazebného procesu zahrnujícího specifické polysialgangliosidy a případně glykoproteiny v mikrodoménách lipidových raftů, po němž následuje internalizace klathrinem zprostředkovanou endocytózou.95,101-107 Po internalizaci je toxin transportován specifickým retrográdním axonálním transportním systémem do buněčného těla motorického neuronu rychlostí 3 až 13 mm/h.96,106,108-111 Mechanismus jeho uvolňování do přilehlých synaptických spojů je nejasný.96,102,106 Ke vstupu do přilehlých inhibičních interneuronů v CNS dochází prostřednictvím zpětného vychytávání (recyklace) synaptických váčků, kdy se toxin váže na membránový protein synaptických váčků SV2 a je endocytózován v lumen synaptických váčků.106,108,112,113
Po vstupu do inhibičního neuronu je lehký řetězec přenesen do neuronálního cytosolu membránovou translokací kanálem vytvořeným v membráně vezikul amino-terminálem HC části molekuly toxinu. V cytosolu se disulfidová vazba mezi těžkým a lehkým řetězcem přeruší, čímž se uvolní lehký řetězec, aby mohl zahájit svou toxickou enzymatickou aktivitu.96,102,113 Lehký řetězec je zinková endoproteáza, která štěpí peptidové vazby v synaptobrevinu, proteinu synaptických vezikul, který je nezbytný pro splynutí vezikul s plazmatickou membránou. Bez neporušeného synaptobrevinu se synaptické vezikuly hromadí na nervovém zakončení a nejsou schopny uvolnit obsah inhibičních neurotransmiterů glycinu nebo kyseliny γ-aminomáselné (GABA).83,96,114-116 Při zablokované inhibici vede zvýšená základní frekvence vypalování excitačních neuronů ke svalové rigiditě, po níž následuje zmnožení nekontrolovaných excitačních reflexů, které způsobují charakteristické tetanické křeče a méně často na mozkové úrovni křeče.1,10,92,117-119
Tetanový toxin nepřekračuje hematoencefalickou bariéru100; jediným způsobem vstupu do CNS je neuronální transport.10,120-122 Transynaptický transport intaktního toxinu umožňuje přenos na inhibiční neurony v míše a širší šíření v CNS. Zotavení může záviset na nových funkčních spojeních nebo na degradaci toxinu.123-125
Tetanospasmin může působit na periferních nervosvalových spojích, v míše, mozku a sympatickém nervovém systému.10,29-32,95,118,119 Při lokálním tetanu probíhá transport toxinu z nervosvalového spojení postiženého svalu bez hematogenního šíření; převažuje účinek na spinální glycinergní inhibiční neurony.1,126 Při generalizovaném tetanu umožňuje hematogenní šíření toxinu rozsáhlejší vychytávání v nervosvalových spojeních; převažuje účinek na GABAergní supraspinální inhibiční neurony.1 Klinický syndrom se zdá být téměř totožný s otravou strychninem, který působí kompetitivní vazbou na postsynaptické glycinové receptory na motorických neuronech.127 Bylo prokázáno, že tetanospasmin narušuje také uvolňování řady dalších neurotransmiterů, včetně acetylcholinu v periferních somatických a autonomních nervech.98,113 To vysvětluje autonomní dysfunkci v případech těžkého onemocnění, ochablou obrnu lebečních nervů při cefalickém tetanu a periferní svalovou slabost, která je často maskována dramatičtějšími projevy centrální inhibiční blokády. Podrobnější informace o tetanovém toxinu lze nalézt v nedávných přehledech.92,96,98,102,106,128
.