Patogenes
Clostridium tetani producerar två exotoxiner, tetanolysin och tetanospasmin.10,70,71 Tetanolysin är ett syrekänsligt hemolysin som är besläktat med streptolysin och θ-toxin från Clostridium perfringens. Det kan spela en roll för att etablera infektion på inokulationsstället, men har ingen annan känd roll i sjukdomens patogenes.85 Tetanospasmin, som kallas tetanustoxin, är det neurotoxin som orsakar manifestationerna av stelkramp. Toxinet är ett protein som produceras intracellulärt under den logaritmiska fasen av bakterietillväxten och frigörs vid autolys. Generna för tetanustoxin och dess transkriptionsregulator finns på en plasmid.86-88 Observerade skillnader i C. tetani-referensstammens toxigenicitet är relaterade till heterogenitet i de kloner som stammarna består av. Lägre toxigenicitet uppstår när det finns blandningar av organismer med och utan plasmid.89
Tetanustoxin har en ungefärlig molekylvikt på 150 000 kDa och syntetiseras som en enda polypeptid prototoxinkedja. När prototoxinet frigörs genom celldöd klyvs det av bakterie- eller vävnadsproteaser till sin aktiva form, som består av en 50 000 kDa lätt kedja, den toxiska domänen, och en 100 000 kDa tung kedja med två domäner som är relaterade till membranbindning och translokation. De lätta och tunga kedjorna hålls samman av en enda disulfidbindning; en andra disulfidbindning förbinder två platser i den tunga kedjan.90-92 Toxinets tre olika domäner är relaterade till de separata stegen för neuronreceptorbindning, internalisering, intraaxonal transport, membrantranslokation och enzymatisk aktivitet i målet. Den tunga kedjans karboxyterminala ände (HC, eller fragment C) binder till receptorplatser och krävs för internalisering genom endocytos,93 den tunga kedjans aminoterminala ände (HN) förmedlar intraaxonal transport och, i centrala interneuroner, translokation av toxinmolekylen till neuronens cytosol,92,94,95 Den lätta kedjan är ett endopeptidas som ansvarar för tetanospasmens specifika toxiska egenskaper (diskuteras senare).92,96
Tetanustoxin är ett av de mest potenta kända gifterna på viktbasis på grund av dess absoluta neurospecificitet och enzymatiska funktion på verkningsstället.96 Så lite som 1 ng/kg dödar en mus och 0,3 ng/kg dödar ett marsvin.97 Den uppskattade lägsta dödliga dosen för människor är mindre än 2,5 ng/kg.97 Olika arter är olika känsliga för toxinet: katter, hundar, fåglar och poikilothermer är relativt motståndskraftiga mot dess effekter, medan möss, marsvin, apor, får, getter och särskilt hästar är känsliga. Humeau och medarbetare beskrev bevis för att dessa skillnader är ett resultat av specifika skillnader i toxinbindning och neurotransmittorblockerande aktivitet.98
Infektion börjar vanligen med inokulering av sporer i sår, tillsammans med vävnadsskada, nekros och de anaeroba förhållanden som är nödvändiga för sporgroddning och bakteriell replikation. Joniskt kalcium tycks öka den lokala nekrosen och sannolikheten för C. tetani-infektion; närvaron av kalcium i jord som kontaminerar sår kan öka sporgroddningen och den bakteriella replikationen.99
Transporten av toxin från det infekterade stället till CNS är komplex (figur 33-2). Efter extracellulär frisättning diffunderar toxinet till neuromuskulära korsningar av α-motoriska neuroner i angränsande muskelvävnad eller till lymfsystemet, som transporterar toxinet till blodomloppet, vilket leder till systemisk spridning och utbrett upptag10,100 . Toxinet tar sig in i α-motoriska neuroner via en sekventiell bindningsprocess med dubbla receptorer som involverar specifika polysialgangliosider, och eventuellt glykoproteiner, i mikrodomäner med lipidflottar, följt av internalisering genom klatrinmedierad endocytos.95,101-107 När toxinet väl har internaliserats transporteras det av ett specifikt retrograd axonalt transportsystem till cellkroppen i motorneuronet med en hastighet av 3 till 13 mm/timme.96,106,108-111 Mekanismen för dess frisättning i angränsande synaptiska korsningar är oklar.96,102,106 Inträdet i angränsande inhiberande internuroner i CNS sker via synaptiskt vesikelåterupptag (återvinning), varvid toxinet binder till synaptiska vesikelmembranprotein SV2 och endocytoseras i den synaptiska vesikelns lumen.106,108,112,113
När den lätta kedjan befinner sig i en hämmande neuron överförs den till den neuronala cytosolen genom membrantranslokation genom en kanal som skapats i vesikelmembranet av den aminoterminala delen av HC-delen av toxinmolekylen. I cytosolen bryts disulfidbindningen mellan den tunga och den lätta kedjan, vilket frigör den lätta kedjan så att den kan påbörja sin toxiska enzymatiska aktivitet.96,102,113 Den lätta kedjan är ett zinkendoproteas som klyver peptidbindningar i synaptobrevin, ett synaptiskt vesikelprotein som är nödvändigt för vesikelfusionen med plasmamembranet. Utan intakt synaptobrevin ackumuleras synaptiska vesiklar vid nervändan och kan inte frigöra sitt innehåll av de hämmande neurotransmittorerna glycin eller γ-aminosmörsyra (GABA).83,96,114-116 När inhiberingen är blockerad leder en ökad basal avfyrningsfrekvens hos excitatoriska neuroner till muskelstelhet, följt av en multiplikation av okontrollerade excitatoriska reflexer som orsakar karakteristiska tetaniska spasmer och, mer sällan på cerebral nivå, konvulsioner.1,10,92,117-119
Tetanustoxin passerar inte blod-hjärnbarriären100; neuronal transport är det enda sättet att ta sig in i CNS.10,120-122 Transynaptisk transport av intakt toxin gör det möjligt att överföra det till hämmande neuroner i ryggmärgen och ge en större spridning i CNS. Återhämtning kan bero på nya funktionella kopplingar eller nedbrytning av toxinet.123-125
Tetanospasmin kan verka vid perifera neuromuskulära korsningar, ryggmärgen, hjärnan och det sympatiska nervsystemet.10,29-32,95,118,119 Vid lokal stelkramp sker transporten av toxinet från den drabbade muskelns neuromuskulära korsning utan hematogen spridning; den dominerande effekten är på spinala glycinergiska hämmande neuroner.1,126 Vid generaliserad stelkramp möjliggör hematogen spridning av toxinet ett mer utbrett upptag vid neuromuskulära korsningar; den dominerande effekten är på de GABAergiska supraspinala hämmande neuronerna.1,126 Det kliniska syndromet verkar nästan identiskt med strykninförgiftning, som verkar genom att konkurrerande binda till postsynaptiska glycinreceptorer vid motorneuronerna.127 Tetanospasmin har också visat sig störa frisättningen av en rad andra neurotransmittorer, inklusive acetylkolin i perifera somatiska och autonoma nerver.98,113 Detta förklarar autonom dysfunktion i fall av allvarlig sjukdom, slapp kranialnervspalasi vid cefalisk tetanus och perifer muskelsvaghet, som ofta maskeras av de mer dramatiska manifestationerna av den centrala inhibitoriska blockaden. Mer detaljerad information om tetanustoxin finns i nyligen publicerade översikter.92,96,98,102,106,128
.