Proteopedia - User contributions [en]

Botulinum neurotoxin type A (Hebrew)

2016-06-26T06:02:48Z

Ehud Zadok:

=<div style="text-align:right;direction:rtl;">רעלן הבוטולינום</div>=
<div align="right">__TOC__</div>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מקור הרעלן ודרכי הידבקות</div>==
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום הוא חלבון המיוצר ע"י חיידק הנקנקת ([https://he.wikipedia.org/wiki/Clostridium_botulinum Clostridium botulinum]). רעלן זה הוא הקטלני ביותר לאדם הידוע כיום, וגורם למוות כבר בריכוז של 1 ננוגרם (מיליארדית הגרם) לק"ג משקל גוף. הרעלות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%96%D7%9D נקנקת] מתרחשות גם בימינו ומדי פעם ניתן למצוא כתבות בעיתונים על [http://www.mako.co.il/news-israel/health/Article-f779ce843824641004.htm מקרי הרעלה].</p>
<p dir="rtl">
החיידק הנקנקת הוא [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9C-%D7%90%D7%95%D7%95%D7%99%D7%A8%D7%A0%D7%99 חיידק אל אווירני] המצוי בקרקע. לחיידק זה יכולת יצירת [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%91%D7%92 נבגים] העמידים גם בתנאי סביבה קשים. החיידק מתפתח במכלי מזון ללא אוויר כגון קופסאות שימורים ונקניקים שלא טופלו כראוי. הרעלות בד"כ נגרמות עקב אכילת מזון שלא טופל כנדרש ומכיל נבגים של החיידק. הנבגים מתפתחים במעיים לחיידקים ושם מפרישים את הרעלן. במקרים אחרים יכולה להיגרם הרעלה כאשר החיידק נכנס לפצע עמוק המספק סביבה אל אווירנית לחיידק ומתפתח שם.
</p>
<p dir="rtl">
הרעלות של חיידק הנקנקת הובילו, כנראה, ליצירתה של האגדה, לפיה ערבוב של [http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/life_sci/%D7%94%D7%90%D7%9D-%D7%A2%D7%A8%D7%91%D7%95%D7%91-%D7%A9%D7%9C-%D7%A9%D7%95%D7%9D-%D7%95%D7%A9%D7%9E%D7%9F-%D7%96%D7%99%D7%AA-%D7%99%D7%95%D7%A6%D7%A8-%D7%A8%D7%A2%D7%9C%D7%9F-%D7%9E%D7%A1%D7%95%D7%9B%D7%9F-%D7%90%D7%A8%D7%A0%D7%95%D7%9F שום ושמן זית] יוצר רעל מסוכן. למעשה, בכל פעם שירק או פרי לא נשטפים או לא מבושלים היטב, ולאחר מכן מוכנסים לסביבה אל אווירנית (למשל, שמן, או קופסת שימורים) יש סיכוי שהחיידקים על המזון יתפתחו וייווצר הרעלן. תינוקות הם רגישים יותר לרעלן ובדיוק מסיבה זו קיימת ההמלצה לא לתת דבש לתינוקות עד גיל שנה מכיוון שדבש מכיל מעט נבגים של חיידק הנקנקת<ref>האכלת התינוק בשנה הראשונה, משרד הבריאות [Internet]. [צוטט ב- 23 מאי 2016] מתוך: http://www.health.gov.il/Subjects/infants/feeding/Pages/feeding_babies_first_year.aspx</ref>.
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">תסמינים קליניים ושימוש רפואי</div>==
<p dir="rtl">
הנקנקת (הבוטוליזם) היא מחלת שיתוק שרירים הנגרמת ע"י הרעלן של חיידק הנקנקת. הרעלן, בוטולינום, גורם למוות ע"י שיתוק השרירים ובהם שרירי מערכת הנשימה. תסמיני המחלה הם: תוך מספר שעות, קשיים בראיה ועפעפיים שמוטים, שיתוק בשרירי הפנים והגרון, קשיים בדיבור ובבליעה ובהמשך, חולשת שרירים כללית, אובדן קואורדינציה בשרירי השלד, קשיי נשימה ואפילו מוות<ref>CDC | Facts About Botulism [Internet]. [cited 2016 May 23]. Available from: http://emergency.cdc.gov/agent/botulism/factsheet.asp</ref>. הטיפול בחולים הוא ע"י מתן [https://he.wiktionary.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%98%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A7%D7%A1%D7%99%D7%9F אנטיטוקסין] לרעלן ותמיכה נשימתית. הטיפול באמצעות האנטיטוקסין יעיל מאוד אם הוא ניתן בשלב מוקדם של התפתחות המחלה, אצל רוב החולים ההתאוששות חלה לאחר מספר שבועות או חודשים של טיפול תומך.
</p>
<p dir="rtl">
בוטולינום הוא רעל, אולם במינונים נמוכים ובשימוש מדויק יש לו גם שימושים רפואיים. בכמויות זעירות ביותר יכול הרעלן להחליש את פעילותם של שרירים וכך לעזור לאנשים עם בעיות הנובעות מפעילות יתר של שרירים שונים בגוף, כגון בעיות בהטלת שתן ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%A1%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%AA_%D7%94%D7%A9%D7%9C%D7%A4%D7%95%D7%97%D7%99%D7%AA_%D7%94%D7%A8%D7%92%D7%99%D7%96%D7%94 תסמונת השלפוחית הרגיזה]), הזעת יתר, מיגרנות ופזילה.
</p>
<p dir="rtl">
כמו כן משמש הרעלן לטיפול קוסמטי בקמטי הבעה שנובעים מפעילות יתר של השרירים. התכשיר הנפוץ ביותר המכיל את הרעלן הוא [http://www.clalit.co.il/he/Clalit_Aesthetics/Pages/injections_and_fillers.aspx בוטוקס]. לאנשים הפונים לטיפול זה מוזרק הרעלן בהזרקה מקומית מתחת לעור, ומרפה למשך משפר חודשים את השרירים הגורמים לקמטים.
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה</div>==
<Structure load='3BTA' size='350' frame='true' align='right' caption='רעלן הבוטולינום לפני החיתוך לתת היחידות שלו' scene='72/728334/I_am_bonta/3' />
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום מתורגם, ברוב החיידקים הנושאים את הגן לחלבון, לשרשרת אחת ארוכה בת <scene name='72/728334/Secondary_structure/1'>1,296 חומצות אמינו</scene> (כל סוג חומצת אמינו מסומן בצבע שונה) <ref name="ncbi">חלבון רעלן הבוטולינום באתר NCBI, מתוך: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/P10845</ref> במשקל של כ- 150 kDa. המבנה המצורף מדגים את מבנה החלבון לפני שלב החיתוך <ref name="pdb">מבנה החלבון רעלן הבוטולינום באתר PDB, מתוך: http://www.uniprot.org/uniprot/P10845</ref>. לאחר התירגום, החלבון נקטע על ידי פרוטאז (אנזים מפרק) לשתי תת יחידות.
במודל המצורף, מסומן באדום האזור שיהיה <scene name='72/728334/Hc_bonta/2'>השרשרת הכבדה</scene> לאחר חיתוך החלבון לשתי שרשראות. לעומתו, מסומן בכחול האזור שיהיה <scene name='72/728334/Lc_bonta/2'>השרשרת הקלה</scene> לאחר החיתוך.
</p>
<p dir="rtl">
כתוצאה מהחיתוך, מתקבל חלבון מעט קצר יותר, בן 1285 חומצות אמינו. השרשרת הכבדה בחלבון זה הינה שרשרת בת 848 חומצות אמינו שמשקלה הוא כ- 100 kDa. בשרשרת זו ניתן להבחין בשני אזורים:
<ol style="direction:rtl;text-align:right;margin-right:50px;">
<li><scene name='72/728334/Recept_bonta/3'>אזור הקישור</scene> (מסומן באדום)- מוביל לקישור החלבון [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%9C%D7%98%D7%9F לקולטנים] מתאימים על גבי ממברנת תא העצב.</li>
<li><scene name='72/728334/Trans_bonta/3'>אזור ההתקה- טרנסלוקציה</scene> (מסומן בירוק)- גורם לממברנת התא לקלוט את החלבון ולהעביר אותו מהתווך החוץ תאי אל תוך הציטופלזמה.</li>
</ol>
</p>
<p dir="rtl">
אזור הקישור מורכב ממספר רב של <scene name='72/728334/Receptor_betasheet/3'>משטחי בטא</scene> (מסומנים באדום) והוא המאפשר לחלבון להיצמד לאתרים ייחודיים בממברנות תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A6%D7%98%D7%99%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F אצטיל-כולין]. אזור ההתקה בנוי מ<scene name='72/728334/Transloc_helix/2'>שני זוגות מרכזיים של סלילי אלפא</scene> וכולל גם <scene name='72/728334/Transloc_belt/3'>לולאה בת 50 שיירים</scene>, המסתירה באופן חלקי את האזור הפעיל בשרשרת הקצרה (הלולאה מסומנת בירוק ואילו האתר הפעיל מסומן באדום). אזור ההתקה תורם, בין השאר, לתנועת החלבון ממערכת העיכול (או הנשימה) דרך התווך הבין תאי אל מערכת הדם ואל מערכת העצבים ההיקפית<ref name="simpson">PMID:14744243</ref><ref name="lacy">PMID:9783750</ref>.</p>
<p dir="rtl">
השרשרת הקלה בחלבון הרעלן הינה שרשרת של 448 חומצות אמינו (במשקל של כ- 50 kDa). ניתן לראות כי היא בעלת <scene name='72/728334/Catlyt_struct/3'>מבנה משולב של סלילי אלפא ומשטחי בטא</scene> (באדום מסומן האתר הפעיל של החלבון). שרשרת זו היא הפרוטאז החותך את חלבוני תא העצב, כלומר האתר הפעיל בחלבון, והיא הגורמת לתסמיני ההרעלה <ref name="lacy" />. במרכזה ניתן להבחין ב<scene name='72/728334/Catlytic_bonta/3'>קבוצה של חומצות אמינו</scene>. קבוצה זו הינה קבוצה שמורה בין רעלנים דומים, ביניהם רעלן [http://www.health.gov.il/Subjects/pregnancy/Childbirth/Vaccination_of_infants/Pages/tetanus.aspx הטטנוס]. בחלבונים מוטנטיים, הכוללים שינוי בחומצות אמינו אלו, ניתן להבחין בחוסר פעילות או פעילות מופחתת של האנזים. אל שתי חומצות ההיסטידין בקבוצה זו, נקשר יון אבץ (מסומן בתכלת), שנוכחתו חיונית לצורך פעולת החיתוך שמבצעת השרשרת הקלה.<ref name=li">PMID:10694409</ref><ref name="fu">PMID:9548758</ref><ref name="schiavo">PMID:1429690</ref></p>
<p dir="rtl">
בחלבון הרעלן, שתי השרשראות (הכבדה והקלה) נשארות מקושרות זו לזו באמצעות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A9%D7%A8_%D7%93%D7%99%D7%A1%D7%95%D7%9C%D7%A4%D7%99%D7%93%D7%99 קשרים דיסולפידיים]. גם במבנה הנוכחי, לפני שלב החיתוך לשתי השרשראות, ניתן להבחין בסמיכות של חומצות האמינו מסוג ציסטאין המאפשרות <scene name='72/728334/Disulfide_bonta/3'>קשר דיסולפידי</scene> זה (חומצות האמינו ציסטאין מסומנות בירוק ואילו אטומי הגופרית בצהוב). לעומת זאת, ניתן להבחין בחלבון גם בקיומן של <scene name='72/728334/Cys_bonta/3'>חומצות האמינו ציסטאין</scene>, שאינן מקיימות קשרים דיסולפידיים- בצבעי ירוק כהה מסומנות חומצות האמינו שאינן מקיימות קשרים אלו.
</p>
<p dir="rtl">
בחיידק, הרעלן מופרש ביחד עם חלבונים לא רעילים אחרים שעוטפים אותו ותורמים להישרדותו בתנאי ה- pH הקשים של מערכת העיכול. כתוצאה מכך, הרעלן מסוכן גם כאשר הוא חודר לגוף דרך מערכת העיכול, למרות שהשפעתו הרעילה (נקנקת) באה לידי ביטוי רק לאחר שהוא נדד אל מערכת העצבים. נקנקת, אם כן, עשויה להופיע לאחר אכילה, שאיפה או חדירה לכלי הדם של הרעלן.<ref name="simpson" /></p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">אופן פעולה</div>==
<p dir="rtl">
כאשר הרעלן חודר לגוף דרך מערכת העיכול, או דרך מערכת הנשימה, הוא עובר בין תאי האפיתל של המערכת עד אשר הוא מגיע למחזור הדם. לאחר מכן, הרעלן חודר בין תאי צינורות הדם אל התווך הבין תאי ואל אזורים המכילים תאי עצב היקפיים. מרגע שהחלבון נדד והגיע למערכת העצבים ההיקפית, אזור הקישור בשרשרת הכבדה מאפשר לחלבון להיקשר לרצפטורים על גבי הקרום של תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A6%D7%98%D7%99%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F אצטיל-כולין]. לאחר הקישור החלבון חודר אל תוך תא העצב באמצעות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%93%D7%95%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%96%D7%94 אנדוציטוזה] המתאפשרת הודות לפעילות של איזור ההתקה בשרשרת הכבדה. <ref name="simpson" /><ref name="lacy" /></p>
<p dir="rtl">
בעת חדירת החלבון, מתנתקים הקשרים הדיסולפידיים בין השרשרת הכבדה לקלה, והשרשרת הקלה חודרת לבדה אל תוך תא העצב. בשלב זה, כאשר הרעלן מגיע לנוזל הציטופלזמה של תא העצב, הוא מתפקד כפרוטאז וחותך חלבוני SNARE. חלבוני SNARE הינם חלבונים קריטיים לתהליך [http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A0%D7%92%D7%A0%D7%95%D7%A0%D7%99-%D7%94%D7%A4%D7%A8%D7%A9%D7%AA-%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%A0%D7%99%D7%9D-%D7%9E%D7%94%D7%AA%D7%90 האקסוציטוזה]. כתוצאה מחיתוך זה, של חלבוני SNARE, התא הכולינרגי אינו מסוגל להפריש את החלבון אצטיל כולין והתוצאה היא נקנקת. <ref name="lacy" /></p>
<p dir="rtl">
ניתן לצפות בתהליך החדירה והפעולה של חלבון זה בסרטון האנימציה [https://www.youtube.com/watch?v=NZZ9fI3U4k0 הבא].
</p>
=<div style="text-align:right;direction:rtl;">דף עבודה</div>=
<p dir="rtl">
דף עבודה בנושא [http://proteopedia.org/wiki/images/0/00/%D7%93%D7%A3_%D7%A2%D7%91%D7%95%D7%93%D7%94-_%D7%A8%D7%A2%D7%9C%D7%9F_%D7%94%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%A0%D7%95%D7%9D2.pdf רעלן הבוטולינום]
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;"> מקורות מידע</div>==
<references/>

Botulinum neurotoxin type A (Hebrew)

2016-06-26T06:01:56Z

Ehud Zadok:

=<div style="text-align:right;direction:rtl;">רעלן הבוטולינום</div>=
<div align="right">__TOC__</div>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מקור הרעלן ודרכי הידבקות</div>==
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום הוא חלבון המיוצר ע"י חיידק הנקנקת ([https://he.wikipedia.org/wiki/Clostridium_botulinum Clostridium botulinum]). רעלן זה הוא הקטלני ביותר לאדם הידוע כיום, וגורם למוות כבר בריכוז של 1 ננוגרם (מיליארדית הגרם) לק"ג משקל גוף. הרעלות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%96%D7%9D נקנקת] מתרחשות גם בימינו ומדי פעם ניתן למצוא כתבות בעיתונים על [http://www.mako.co.il/news-israel/health/Article-f779ce843824641004.htm מקרי הרעלה].</p>
<p dir="rtl">
החיידק הנקנקת הוא [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9C-%D7%90%D7%95%D7%95%D7%99%D7%A8%D7%A0%D7%99 חיידק אל אווירני] המצוי בקרקע. לחיידק זה יכולת יצירת [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%91%D7%92 נבגים] העמידים גם בתנאי סביבה קשים. החיידק מתפתח במכלי מזון ללא אוויר כגון קופסאות שימורים ונקניקים שלא טופלו כראוי. הרעלות בד"כ נגרמות עקב אכילת מזון שלא טופל כנדרש ומכיל נבגים של החיידק. הנבגים מתפתחים במעיים לחיידקים ושם מפרישים את הרעלן. במקרים אחרים יכולה להיגרם הרעלה כאשר החיידק נכנס לפצע עמוק המספק סביבה אל אווירנית לחיידק ומתפתח שם.
</p>
<p dir="rtl">
הרעלות של חיידק הנקנקת הובילו, כנראה, ליצירתה של האגדה, לפיה ערבוב של [http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/life_sci/%D7%94%D7%90%D7%9D-%D7%A2%D7%A8%D7%91%D7%95%D7%91-%D7%A9%D7%9C-%D7%A9%D7%95%D7%9D-%D7%95%D7%A9%D7%9E%D7%9F-%D7%96%D7%99%D7%AA-%D7%99%D7%95%D7%A6%D7%A8-%D7%A8%D7%A2%D7%9C%D7%9F-%D7%9E%D7%A1%D7%95%D7%9B%D7%9F-%D7%90%D7%A8%D7%A0%D7%95%D7%9F שום ושמן זית] יוצר רעל מסוכן. למעשה, בכל פעם שירק או פרי לא נשטפים או לא מבושלים היטב, ולאחר מכן מוכנסים לסביבה אל אווירנית (למשל, שמן, או קופסת שימורים) יש סיכוי שהחיידקים על המזון יתפתחו וייווצר הרעלן. תינוקות הם רגישים יותר לרעלן ובדיוק מסיבה זו קיימת ההמלצה לא לתת דבש לתינוקות עד גיל שנה מכיוון שדבש מכיל מעט נבגים של חיידק הנקנקת<ref>האכלת התינוק בשנה הראשונה, משרד הבריאות [Internet]. [צוטט ב- 23 מאי 2016] מתוך: http://www.health.gov.il/Subjects/infants/feeding/Pages/feeding_babies_first_year.aspx</ref>.
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">תסמינים קליניים ושימוש רפואי</div>==
<p dir="rtl">
הנקנקת (הבוטוליזם) היא מחלת שיתוק שרירים הנגרמת ע"י הרעלן של חיידק הנקנקת. הרעלן, בוטולינום, גורם למוות ע"י שיתוק השרירים ובהם שרירי מערכת הנשימה. תסמיני המחלה הם: תוך מספר שעות, קשיים בראיה ועפעפיים שמוטים, שיתוק בשרירי הפנים והגרון, קשיים בדיבור ובבליעה ובהמשך, חולשת שרירים כללית, אובדן קואורדינציה בשרירי השלד, קשיי נשימה ואפילו מוות<ref>CDC | Facts About Botulism [Internet]. [cited 2016 May 23]. Available from: http://emergency.cdc.gov/agent/botulism/factsheet.asp</ref>. הטיפול בחולים הוא ע"י מתן [https://he.wiktionary.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%98%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A7%D7%A1%D7%99%D7%9F אנטיטוקסין] לרעלן ותמיכה נשימתית. הטיפול באמצעות האנטיטוקסין יעיל מאוד אם הוא ניתן בשלב מוקדם של התפתחות המחלה, אצל רוב החולים ההתאוששות חלה לאחר מספר שבועות או חודשים של טיפול תומך.
</p>
<p dir="rtl">
בוטולינום הוא רעל, אולם במינונים נמוכים ובשימוש מדויק יש לו גם שימושים רפואיים. בכמויות זעירות ביותר יכול הרעלן להחליש את פעילותם של שרירים וכך לעזור לאנשים עם בעיות הנובעות מפעילות יתר של שרירים שונים בגוף, כגון בעיות בהטלת שתן ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%A1%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%AA_%D7%94%D7%A9%D7%9C%D7%A4%D7%95%D7%97%D7%99%D7%AA_%D7%94%D7%A8%D7%92%D7%99%D7%96%D7%94 תסמונת השלפוחית הרגיזה]), הזעת יתר, מיגרנות ופזילה.
</p>
<p dir="rtl">
כמו כן משמש הרעלן לטיפול קוסמטי בקמטי הבעה שנובעים מפעילות יתר של השרירים. התכשיר הנפוץ ביותר המכיל את הרעלן הוא [http://www.clalit.co.il/he/Clalit_Aesthetics/Pages/injections_and_fillers.aspx בוטוקס]. לאנשים הפונים לטיפול זה מוזרק הרעלן בהזרקה מקומית מתחת לעור, ומרפה למשך משפר חודשים את השרירים הגורמים לקמטים.
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה</div>==
<Structure load='3BTA' size='350' frame='true' align='right' caption='רעלן הבוטולינום לפני החיתוך לתת היחידות שלו' scene='72/728334/I_am_bonta/3' />
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום מתורגם, ברוב החיידקים הנושאים את הגן לחלבון, לשרשרת אחת ארוכה בת <scene name='72/728334/Secondary_structure/1'>1,296 חומצות אמינו</scene> (כל סוג חומצת אמינו מסומן בצבע שונה) <ref name="ncbi">חלבון רעלן הבוטולינום באתר NCBI, מתוך: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/P10845</ref> במשקל של כ- 150 kDa. המבנה המצורף מדגים את מבנה החלבון לפני שלב החיתוך <ref name="pdb">מבנה החלבון רעלן הבוטולינום באתר PDB, מתוך: http://www.uniprot.org/uniprot/P10845</ref>. לאחר התירגום, החלבון נקטע על ידי פרוטאז (אנזים מפרק) לשתי תת יחידות.
במודל המצורף, מסומן באדום האזור שיהיה <scene name='72/728334/Hc_bonta/2'>השרשרת הכבדה</scene> לאחר חיתוך החלבון לשתי שרשראות. לעומתו, מסומן בכחול האזור שיהיה <scene name='72/728334/Lc_bonta/2'>השרשרת הקלה</scene> לאחר החיתוך.
</p>
<p dir="rtl">
כתוצאה מהחיתוך, מתקבל חלבון מעט קצר יותר, בן 1285 חומצות אמינו. השרשרת הכבדה בחלבון זה הינה שרשרת בת 848 חומצות אמינו שמשקלה הוא כ- 100 kDa. בשרשרת זו ניתן להבחין בשני אזורים:
<ol style="direction:rtl;text-align:right;margin-right:50px;">
<li><scene name='72/728334/Recept_bonta/3'>אזור הקישור</scene> (מסומן באדום)- מוביל לקישור החלבון [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%9C%D7%98%D7%9F לקולטנים] מתאימים על גבי ממברנת תא העצב.</li>
<li><scene name='72/728334/Trans_bonta/3'>אזור ההתקה- טרנסלוקציה</scene> (מסומן בירוק)- גורם לממברנת התא לקלוט את החלבון ולהעביר אותו מהתווך החוץ תאי אל תוך הציטופלזמה.</li>
</ol>
</p>
<p dir="rtl">
אזור הקישור מורכב ממספר רב של <scene name='72/728334/Receptor_betasheet/3'>משטחי בטא</scene> (מסומנים באדום) והוא המאפשר לחלבון להיצמד לאתרים ייחודיים בממברנות תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A6%D7%98%D7%99%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F אצטיל-כולין]. אזור ההתקה בנוי מ<scene name='72/728334/Transloc_helix/2'>שני זוגות מרכזיים של סלילי אלפא</scene> וכולל גם <scene name='72/728334/Transloc_belt/3'>לולאה בת 50 שיירים</scene>, המסתירה באופן חלקי את האזור הפעיל בשרשרת הקצרה (הלולאה מסומנת בירוק ואילו האתר הפעיל מסומן באדום). אזור ההתקה תורם, בין השאר, לתנועת החלבון ממערכת העיכול (או הנשימה) דרך התווך הבין תאי אל מערכת הדם ואל מערכת העצבים ההיקפית<ref name="simpson">PMID:14744243</ref><ref name="lacy">PMID:9783750</ref>.</p>
<p dir="rtl">
השרשרת הקלה בחלבון הרעלן הינה שרשרת של 448 חומצות אמינו (במשקל של כ- 50 kDa). ניתן לראות כי היא בעלת <scene name='72/728334/Catlyt_struct/3'>מבנה משולב של סלילי אלפא ומשטחי בטא</scene> (באדום מסומן האתר הפעיל של החלבון). שרשרת זו היא הפרוטאז החותך את חלבוני תא העצב, כלומר האתר הפעיל בחלבון, והיא הגורמת לתסמיני ההרעלה <ref name="lacy" />. במרכזה ניתן להבחין ב<scene name='72/728334/Catlytic_bonta/5'>קבוצה של חומצות אמינו</scene>. קבוצה זו הינה קבוצה שמורה בין רעלנים דומים, ביניהם רעלן [http://www.health.gov.il/Subjects/pregnancy/Childbirth/Vaccination_of_infants/Pages/tetanus.aspx הטטנוס]. בחלבונים מוטנטיים, הכוללים שינוי בחומצות אמינו אלו, ניתן להבחין בחוסר פעילות או פעילות מופחתת של האנזים. אל שתי חומצות ההיסטידין בקבוצה זו, נקשר יון אבץ (מסומן בתכלת), שנוכחתו חיונית לצורך פעולת החיתוך שמבצעת השרשרת הקלה.<ref name=li">PMID:10694409</ref><ref name="fu">PMID:9548758</ref><ref name="schiavo">PMID:1429690</ref></p>
<p dir="rtl">
בחלבון הרעלן, שתי השרשראות (הכבדה והקלה) נשארות מקושרות זו לזו באמצעות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A9%D7%A8_%D7%93%D7%99%D7%A1%D7%95%D7%9C%D7%A4%D7%99%D7%93%D7%99 קשרים דיסולפידיים]. גם במבנה הנוכחי, לפני שלב החיתוך לשתי השרשראות, ניתן להבחין בסמיכות של חומצות האמינו מסוג ציסטאין המאפשרות <scene name='72/728334/Disulfide_bonta/3'>קשר דיסולפידי</scene> זה (חומצות האמינו ציסטאין מסומנות בירוק ואילו אטומי הגופרית בצהוב). לעומת זאת, ניתן להבחין בחלבון גם בקיומן של <scene name='72/728334/Cys_bonta/3'>חומצות האמינו ציסטאין</scene>, שאינן מקיימות קשרים דיסולפידיים- בצבעי ירוק כהה מסומנות חומצות האמינו שאינן מקיימות קשרים אלו.
</p>
<p dir="rtl">
בחיידק, הרעלן מופרש ביחד עם חלבונים לא רעילים אחרים שעוטפים אותו ותורמים להישרדותו בתנאי ה- pH הקשים של מערכת העיכול. כתוצאה מכך, הרעלן מסוכן גם כאשר הוא חודר לגוף דרך מערכת העיכול, למרות שהשפעתו הרעילה (נקנקת) באה לידי ביטוי רק לאחר שהוא נדד אל מערכת העצבים. נקנקת, אם כן, עשויה להופיע לאחר אכילה, שאיפה או חדירה לכלי הדם של הרעלן.<ref name="simpson" /></p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">אופן פעולה</div>==
<p dir="rtl">
כאשר הרעלן חודר לגוף דרך מערכת העיכול, או דרך מערכת הנשימה, הוא עובר בין תאי האפיתל של המערכת עד אשר הוא מגיע למחזור הדם. לאחר מכן, הרעלן חודר בין תאי צינורות הדם אל התווך הבין תאי ואל אזורים המכילים תאי עצב היקפיים. מרגע שהחלבון נדד והגיע למערכת העצבים ההיקפית, אזור הקישור בשרשרת הכבדה מאפשר לחלבון להיקשר לרצפטורים על גבי הקרום של תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A6%D7%98%D7%99%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F אצטיל-כולין]. לאחר הקישור החלבון חודר אל תוך תא העצב באמצעות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%93%D7%95%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%96%D7%94 אנדוציטוזה] המתאפשרת הודות לפעילות של איזור ההתקה בשרשרת הכבדה. <ref name="simpson" /><ref name="lacy" /></p>
<p dir="rtl">
בעת חדירת החלבון, מתנתקים הקשרים הדיסולפידיים בין השרשרת הכבדה לקלה, והשרשרת הקלה חודרת לבדה אל תוך תא העצב. בשלב זה, כאשר הרעלן מגיע לנוזל הציטופלזמה של תא העצב, הוא מתפקד כפרוטאז וחותך חלבוני SNARE. חלבוני SNARE הינם חלבונים קריטיים לתהליך [http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A0%D7%92%D7%A0%D7%95%D7%A0%D7%99-%D7%94%D7%A4%D7%A8%D7%A9%D7%AA-%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%A0%D7%99%D7%9D-%D7%9E%D7%94%D7%AA%D7%90 האקסוציטוזה]. כתוצאה מחיתוך זה, של חלבוני SNARE, התא הכולינרגי אינו מסוגל להפריש את החלבון אצטיל כולין והתוצאה היא נקנקת. <ref name="lacy" /></p>
<p dir="rtl">
ניתן לצפות בתהליך החדירה והפעולה של חלבון זה בסרטון האנימציה [https://www.youtube.com/watch?v=NZZ9fI3U4k0 הבא].
</p>
=<div style="text-align:right;direction:rtl;">דף עבודה</div>=
<p dir="rtl">
דף עבודה בנושא [http://proteopedia.org/wiki/images/0/00/%D7%93%D7%A3_%D7%A2%D7%91%D7%95%D7%93%D7%94-_%D7%A8%D7%A2%D7%9C%D7%9F_%D7%94%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%A0%D7%95%D7%9D2.pdf רעלן הבוטולינום]
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;"> מקורות מידע</div>==
<references/>

Botulinum neurotoxin type A (Hebrew)

2016-06-26T05:55:12Z

Ehud Zadok:

=<div style="text-align:right;direction:rtl;">רעלן הבוטולינום</div>=
<div align="right">__TOC__</div>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מקור הרעלן ודרכי הידבקות</div>==
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום הוא חלבון המיוצר ע"י חיידק הנקנקת ([https://he.wikipedia.org/wiki/Clostridium_botulinum Clostridium botulinum]). רעלן זה הוא הקטלני ביותר לאדם הידוע כיום, וגורם למוות כבר בריכוז של 1 ננוגרם (מיליארדית הגרם) לק"ג משקל גוף. הרעלות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%96%D7%9D נקנקת] מתרחשות גם בימינו ומדי פעם ניתן למצוא כתבות בעיתונים על [http://www.mako.co.il/news-israel/health/Article-f779ce843824641004.htm מקרי הרעלה].</p>
<p dir="rtl">
החיידק הנקנקת הוא [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9C-%D7%90%D7%95%D7%95%D7%99%D7%A8%D7%A0%D7%99 חיידק אל אווירני] המצוי בקרקע. לחיידק זה יכולת יצירת [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%91%D7%92 נבגים] העמידים גם בתנאי סביבה קשים. החיידק מתפתח במכלי מזון ללא אוויר כגון קופסאות שימורים ונקניקים שלא טופלו כראוי. הרעלות בד"כ נגרמות עקב אכילת מזון שלא טופל כנדרש ומכיל נבגים של החיידק. הנבגים מתפתחים במעיים לחיידקים ושם מפרישים את הרעלן. במקרים אחרים יכולה להיגרם הרעלה כאשר החיידק נכנס לפצע עמוק המספק סביבה אל אווירנית לחיידק ומתפתח שם.
</p>
<p dir="rtl">
הרעלות של חיידק הנקנקת הובילו, כנראה, ליצירתה של האגדה, לפיה ערבוב של [http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/life_sci/%D7%94%D7%90%D7%9D-%D7%A2%D7%A8%D7%91%D7%95%D7%91-%D7%A9%D7%9C-%D7%A9%D7%95%D7%9D-%D7%95%D7%A9%D7%9E%D7%9F-%D7%96%D7%99%D7%AA-%D7%99%D7%95%D7%A6%D7%A8-%D7%A8%D7%A2%D7%9C%D7%9F-%D7%9E%D7%A1%D7%95%D7%9B%D7%9F-%D7%90%D7%A8%D7%A0%D7%95%D7%9F שום ושמן זית] יוצר רעל מסוכן. למעשה, בכל פעם שירק או פרי לא נשטפים או לא מבושלים היטב, ולאחר מכן מוכנסים לסביבה אל אווירנית (למשל, שמן, או קופסת שימורים) יש סיכוי שהחיידקים על המזון יתפתחו וייווצר הרעלן. תינוקות הם רגישים יותר לרעלן ובדיוק מסיבה זו קיימת ההמלצה לא לתת דבש לתינוקות עד גיל שנה מכיוון שדבש מכיל מעט נבגים של חיידק הנקנקת<ref>האכלת התינוק בשנה הראשונה, משרד הבריאות [Internet]. [צוטט ב- 23 מאי 2016] מתוך: http://www.health.gov.il/Subjects/infants/feeding/Pages/feeding_babies_first_year.aspx</ref>.
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">תסמינים קליניים ושימוש רפואי</div>==
<p dir="rtl">
הנקנקת (הבוטוליזם) היא מחלת שיתוק שרירים הנגרמת ע"י הרעלן של חיידק הנקנקת. הרעלן, בוטולינום, גורם למוות ע"י שיתוק השרירים ובהם שרירי מערכת הנשימה. תסמיני המחלה הם: תוך מספר שעות, קשיים בראיה ועפעפיים שמוטים, שיתוק בשרירי הפנים והגרון, קשיים בדיבור ובבליעה ובהמשך, חולשת שרירים כללית, אובדן קואורדינציה בשרירי השלד, קשיי נשימה ואפילו מוות<ref>CDC | Facts About Botulism [Internet]. [cited 2016 May 23]. Available from: http://emergency.cdc.gov/agent/botulism/factsheet.asp</ref>. הטיפול בחולים הוא ע"י מתן [https://he.wiktionary.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%98%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A7%D7%A1%D7%99%D7%9F אנטיטוקסין] לרעלן ותמיכה נשימתית. הטיפול באמצעות האנטיטוקסין יעיל מאוד אם הוא ניתן בשלב מוקדם של התפתחות המחלה, אצל רוב החולים ההתאוששות חלה לאחר מספר שבועות או חודשים של טיפול תומך.
</p>
<p dir="rtl">
בוטולינום הוא רעל, אולם במינונים נמוכים ובשימוש מדויק יש לו גם שימושים רפואיים. בכמויות זעירות ביותר יכול הרעלן להחליש את פעילותם של שרירים וכך לעזור לאנשים עם בעיות הנובעות מפעילות יתר של שרירים שונים בגוף, כגון בעיות בהטלת שתן ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%A1%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%AA_%D7%94%D7%A9%D7%9C%D7%A4%D7%95%D7%97%D7%99%D7%AA_%D7%94%D7%A8%D7%92%D7%99%D7%96%D7%94 תסמונת השלפוחית הרגיזה]), הזעת יתר, מיגרנות ופזילה.
</p>
<p dir="rtl">
כמו כן משמש הרעלן לטיפול קוסמטי בקמטי הבעה שנובעים מפעילות יתר של השרירים. התכשיר הנפוץ ביותר המכיל את הרעלן הוא [http://www.clalit.co.il/he/Clalit_Aesthetics/Pages/injections_and_fillers.aspx בוטוקס]. לאנשים הפונים לטיפול זה מוזרק הרעלן בהזרקה מקומית מתחת לעור, ומרפה למשך משפר חודשים את השרירים הגורמים לקמטים.
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה</div>==
<Structure load='3BTA' size='350' frame='true' align='right' caption='רעלן הבוטולינום לפני החיתוך לתת היחידות שלו' scene='72/728334/I_am_bonta/3' />
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום מתורגם, ברוב החיידקים הנושאים את הגן לחלבון, לשרשרת אחת ארוכה בת <scene name='72/728334/Secondary_structure/1'>1,296 חומצות אמינו</scene> (כל סוג חומצת אמינו מסומן בצבע שונה) <ref name="ncbi">חלבון רעלן הבוטולינום באתר NCBI, מתוך: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/P10845</ref> במשקל של כ- 150 kDa. המבנה המצורף מדגים את מבנה החלבון לפני שלב החיתוך <ref name="pdb">מבנה החלבון רעלן הבוטולינום באתר PDB, מתוך: http://www.uniprot.org/uniprot/P10845</ref>. לאחר התירגום, החלבון נקטע על ידי פרוטאז (אנזים מפרק) לשתי תת יחידות.
במודל המצורף, מסומן באדום האזור שיהיה <scene name='72/728334/Hc_bonta/2'>השרשרת הכבדה</scene> לאחר חיתוך החלבון לשתי שרשראות. לעומתו, מסומן בכחול האזור שיהיה <scene name='72/728334/Lc_bonta/2'>השרשרת הקלה</scene> לאחר החיתוך.
</p>
<p dir="rtl">
כתוצאה מהחיתוך, מתקבל חלבון מעט קצר יותר, בן 1285 חומצות אמינו. השרשרת הכבדה בחלבון זה הינה שרשרת בת 848 חומצות אמינו שמשקלה הוא כ- 100 kDa. בשרשרת זו ניתן להבחין בשני אזורים:
<ol style="direction:rtl;text-align:right;margin-right:50px;">
<li><scene name='72/728334/Recept_bonta/3'>אזור הקישור</scene> (מסומן באדום)- מוביל לקישור החלבון [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%9C%D7%98%D7%9F לקולטנים] מתאימים על גבי ממברנת תא העצב.</li>
<li><scene name='72/728334/Trans_bonta/3'>אזור ההתקה- טרנסלוקציה</scene> (מסומן בירוק)- גורם לממברנת התא לקלוט את החלבון ולהעביר אותו מהתווך החוץ תאי אל תוך הציטופלזמה.</li>
</ol>
</p>
<p dir="rtl">
אזור הקישור מורכב ממספר רב של <scene name='72/728334/Receptor_betasheet/3'>משטחי בטא</scene> (מסומנים באדום) והוא המאפשר לחלבון להיצמד לאתרים ייחודיים בממברנות תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A6%D7%98%D7%99%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F אצטיל-כולין]. אזור ההתקה בנוי מ<scene name='72/728334/Transloc_helix/2'>שני זוגות מרכזיים של סלילי אלפא</scene> וכולל גם <scene name='72/728334/Transloc_belt/3'>לולאה בת 50 שיירים</scene>, המסתירה באופן חלקי את האזור הפעיל בשרשרת הקצרה (הלולאה מסומנת בירוק ואילו האתר הפעיל מסומן באדום). אזור ההתקה תורם, בין השאר, לתנועת החלבון ממערכת העיכול (או הנשימה) דרך התווך הבין תאי אל מערכת הדם ואל מערכת העצבים ההיקפית<ref name="simpson">PMID:14744243</ref><ref name="lacy">PMID:9783750</ref>.</p>
<p dir="rtl">
השרשרת הקלה בחלבון הרעלן הינה שרשרת של 448 חומצות אמינו (במשקל של כ- 50 kDa). ניתן לראות כי היא בעלת <scene name='72/728334/Catlyt_struct/3'>מבנה משולב של סלילי אלפא ומשטחי בטא</scene> (באדום מסומן האתר הפעיל של החלבון). שרשרת זו היא הפרוטאז החותך את חלבוני תא העצב, כלומר האתר הפעיל בחלבון, והיא הגורמת לתסמיני ההרעלה <ref name="lacy" />. במרכזה ניתן להבחין ב<scene name='72/728334/Catlytic_bonta/4'>קבוצה של חומצות אמינו</scene>. קבוצה זו הינה קבוצה שמורה בין רעלנים דומים, ביניהם רעלן [http://www.health.gov.il/Subjects/pregnancy/Childbirth/Vaccination_of_infants/Pages/tetanus.aspx הטטנוס]. בחלבונים מוטנטיים, הכוללים שינוי בחומצות אמינו אלו, ניתן להבחין בחוסר פעילות או פעילות מופחתת של האנזים. אל שתי חומצות ההיסטידין בקבוצה זו, נקשר יון אבץ (מסומן בתכלת), שנוכחתו חיונית לצורך פעולת החיתוך שמבצעת השרשרת הקלה.<ref name=li">PMID:10694409</ref><ref name="fu">PMID:9548758</ref><ref name="schiavo">PMID:1429690</ref></p>
<p dir="rtl">
בחלבון הרעלן, שתי השרשראות (הכבדה והקלה) נשארות מקושרות זו לזו באמצעות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A9%D7%A8_%D7%93%D7%99%D7%A1%D7%95%D7%9C%D7%A4%D7%99%D7%93%D7%99 קשרים דיסולפידיים]. גם במבנה הנוכחי, לפני שלב החיתוך לשתי השרשראות, ניתן להבחין בסמיכות של חומצות האמינו מסוג ציסטאין המאפשרות <scene name='72/728334/Disulfide_bonta/3'>קשר דיסולפידי</scene> זה (חומצות האמינו ציסטאין מסומנות בירוק ואילו אטומי הגופרית בצהוב). לעומת זאת, ניתן להבחין בחלבון גם בקיומן של <scene name='72/728334/Cys_bonta/3'>חומצות האמינו ציסטאין</scene>, שאינן מקיימות קשרים דיסולפידיים- בצבעי ירוק כהה מסומנות חומצות האמינו שאינן מקיימות קשרים אלו.
</p>
<p dir="rtl">
בחיידק, הרעלן מופרש ביחד עם חלבונים לא רעילים אחרים שעוטפים אותו ותורמים להישרדותו בתנאי ה- pH הקשים של מערכת העיכול. כתוצאה מכך, הרעלן מסוכן גם כאשר הוא חודר לגוף דרך מערכת העיכול, למרות שהשפעתו הרעילה (נקנקת) באה לידי ביטוי רק לאחר שהוא נדד אל מערכת העצבים. נקנקת, אם כן, עשויה להופיע לאחר אכילה, שאיפה או חדירה לכלי הדם של הרעלן.<ref name="simpson" /></p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">אופן פעולה</div>==
<p dir="rtl">
כאשר הרעלן חודר לגוף דרך מערכת העיכול, או דרך מערכת הנשימה, הוא עובר בין תאי האפיתל של המערכת עד אשר הוא מגיע למחזור הדם. לאחר מכן, הרעלן חודר בין תאי צינורות הדם אל התווך הבין תאי ואל אזורים המכילים תאי עצב היקפיים. מרגע שהחלבון נדד והגיע למערכת העצבים ההיקפית, אזור הקישור בשרשרת הכבדה מאפשר לחלבון להיקשר לרצפטורים על גבי הקרום של תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A6%D7%98%D7%99%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F אצטיל-כולין]. לאחר הקישור החלבון חודר אל תוך תא העצב באמצעות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%93%D7%95%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%96%D7%94 אנדוציטוזה] המתאפשרת הודות לפעילות של איזור ההתקה בשרשרת הכבדה. <ref name="simpson" /><ref name="lacy" /></p>
<p dir="rtl">
בעת חדירת החלבון, מתנתקים הקשרים הדיסולפידיים בין השרשרת הכבדה לקלה, והשרשרת הקלה חודרת לבדה אל תוך תא העצב. בשלב זה, כאשר הרעלן מגיע לנוזל הציטופלזמה של תא העצב, הוא מתפקד כפרוטאז וחותך חלבוני SNARE. חלבוני SNARE הינם חלבונים קריטיים לתהליך [http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A0%D7%92%D7%A0%D7%95%D7%A0%D7%99-%D7%94%D7%A4%D7%A8%D7%A9%D7%AA-%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%A0%D7%99%D7%9D-%D7%9E%D7%94%D7%AA%D7%90 האקסוציטוזה]. כתוצאה מחיתוך זה, של חלבוני SNARE, התא הכולינרגי אינו מסוגל להפריש את החלבון אצטיל כולין והתוצאה היא נקנקת. <ref name="lacy" /></p>
<p dir="rtl">
ניתן לצפות בתהליך החדירה והפעולה של חלבון זה בסרטון האנימציה [https://www.youtube.com/watch?v=NZZ9fI3U4k0 הבא].
</p>
=<div style="text-align:right;direction:rtl;">דף עבודה</div>=
<p dir="rtl">
דף עבודה בנושא [http://proteopedia.org/wiki/images/0/00/%D7%93%D7%A3_%D7%A2%D7%91%D7%95%D7%93%D7%94-_%D7%A8%D7%A2%D7%9C%D7%9F_%D7%94%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%A0%D7%95%D7%9D2.pdf רעלן הבוטולינום]
</p>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;"> מקורות מידע</div>==
<references/>

Botulinum neurotoxin type A (Hebrew)

2016-05-24T10:44:53Z

Ehud Zadok:

<Structure load='3BTA' size='350' frame='true' align='right' caption='Insert caption here' scene='Insert optional scene name here' />
==מקור הרעלן ודרכי הידבקות==
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום (מבנה מרחבי) הוא חלבון המיוצר ע"י חיידק הנקנקת[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%95%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%96%D7%9D link title] האנארובי [https://he.wikipedia.org/wiki/Clostridium_botulinum Clostridium botulinum]. רעלן זה הוא הקטלני ביותר לאדם הידוע כיום, וגורם למוות כבר בריכוז של 1 ננוגרם (מיליארדית הגרם) לק"ג משקל גוף. הרעלות נקנקת מתרחשות גם בימינו ומדי פעם ניתן למצוא כתבות בעיתונים על מקרי הרעלה. </p>
<p dir="rtl">
הרעלן בוטולינום גורם למוות ע"י שיתוק השרירים ובהם שרירי מערכת הנשימה. חיידק הנקנקת הוא חיידק אל אווירני המצוי בקרקע. לחיידק זה יכולת יצירת נבגים העמידים גם בתנאי סביבה קשים. החיידק מתפתח במכלי מזון ללא אוויר כגון קופסאות שימורים ונקניקים שלא טופלו כראוי.
</p>
<p dir="rtl">
הרעלות בד"כ נגרמות עקב אכילת מזון שלא טופל כנדרש ומכיל נבגים של החיידק. הנבגים מתפתחים במעיים לחיידקים ושם מפרישים את הרעלן. תינוקות הם רגישים יותר לרעלן ובדיוק מסיבה זו קיימת ההמלצה לא לתת דבש לתינוקות עד גיל שנה מכיוון שדבש מכיל מעט נבגים של חיידק הנקנקת[1]. במקרים אחרים יכולה להיגרם הרעלה כאשר החיידק נכנס לפצע עמוק המספק סביבה אל אווירנית לחיידק ומתפתח שם.
</p>
<p dir="rtl">
הרעלות של חיידק הנקנקת הובילו, כנראה, ליצירתה של האגדה, לפיה ערבוב של שום ושמן זית יוצר רעל מסוכן. למעשה, בכל פעם שירק או פרי לא נשטפים לא מבושלים היטב, ולאחר מכן מוכנסים לסביבה אל אווירנית (למשל, שמן, או קופסת שימורים) יש סיכוי שהחיידקים על המזון יתפתחו וייווצר הרעלן.
</p>
==תסמינים קליניים ושימוש רפואי==
<p dir="rtl">
הנקנקת (הבוטוליזם) היא מחלת שיתוק שרירים הנגרמת ע"י הרעלן של חיידק הנקנקת. תסמיני המחלה הם: תוך מספר שעות, קשיים בראיה ועפעפיים שמוטים, שיתוק בשרירי הפנים והגרון, קשיים בדיבור ובבליעה ובהמשך,חולשת שרירים כללית, אובדן קואורדינציה בשרירי השלד, קשיי נשימה ואפילו מוות[2]. הטיפול בחולים הוא ע"י מתן אנטיטוקסין לרעלן ותמיכה נשימתית. הטיפול באמצעות האנטיטוקסין יעיל מאוד אם הוא ניתן בשלב מוקדם של התפתחות המחלה, אצל רוב החולים ההתאוששות חלה לאחר מספר שבועות או חודשים של טיפול תומך.
</p>
<p dir="rtl">
בולטולינום הוא רעל, אולם במינונים נמוכים ובשימוש מדויק יש לו גם שימושים רפואיים. בכמויות זעירות ביותר יכול הרעלן להחליש את פעילותם של שרירים וכך לעזור לאנשים עם בעיות הנובעות מפעילות יתר של שרירים שונים בגוף, כגון בעיות בהטלת שתן (תסמונת השלפוחית הרגיזה),הזעת יתר, מיגרנות ופזילה.
</p>
<p dir="rtl">
כמו כן משמש הרעלן לטיפול קוסמטי בקמטי הבעה שנובעים מפעילות יתר של השרירים. התכשיר הנפוץ ביותר המכיל את הרעלן הוא בוטוקס (BOTOX) של חברת אלרגן. לאנשים הפונים לטיפול זה מוזרק הרעלן בהזרקה מקומית מתחת לעור, ומרפה את השרירים הגורמים לקמטים למשך מספר חודשים.
</p>
==מבנה==
<p dir="rtl">
רעלן הבוטולינום הינו חלבון גדול המורכב מ- 1296 חומצות אמינו (המבנה השניוני) ומשקלו המולקולרי הוא כ- 150 kDa. החלבון משועתק ברוב היצורים כשרשרת אחת ארוכה, אולם הוא נקטע על ידי פרוטאז (אנזים מפרק) לשתי תת יחידות: השרשרת הכבדה והשרשרת הקלה. לאחר הפירוק, שתי השרשראות נשארות מקושרות זו לזו באמצעות קשרים דיסולפידיים.
</p>
<p dir="rtl">
השרשרת הכבדה הינה שרשרת בת 848 חומצות אמינו שמשקלה הוא כ- 100 kDa. בשרשרת זו ניתן להבחין בשני אזורים:
<ol style="direction:rtl;text-align:right">
<li>אזור הקישור- מוביל לקישור החלבון לקולטנים מתאימים על גבי ממברנת תא העצב.</li>
<li>אזור ההתקה- גורם לממברנת התא לקלוט את החלבון ולהעביר אותו מהתווך החוץ תאי אל תוך הציטופלזמה.</li>
</ol>
</p>
אזור הקישור מורכב ממספר רב של משטחי בטא והוא המאפשר לחלבון להיצמד לאתרים ייחודיים בממברנות תאי העצב. אזור ההתקה בנוי משני זוגות מרכזיים של סלילי אלפא וכולל גם לולאה בת 50 שיירים, המסתירה באופן חלקי את האזור הפעיל בשרשרת הקצרה. אזור ההתקה תורם, בין השאר, לתנועת החלבון ממערכת העיכול (או הנשימה) דרך התווך הבין תאי אל מערכת הדם ואל מערכת העצבים ההיקפית[3,4].
השרשרת הקלה הינה שרשרת של 448 חומצות אמינו (במשקל של כ- 50 kDa). ניתן לראות כי היא בעלת מבנה משולב של סלילי אלפא ומשטחי בטא. שרשרת זו היא הפרוטאז החותך את חלבוני תא העצב והיא הגורמת לתסמיני ההרעלה [4]. במרכזה ניתן להבחין בקבוצה של חומצות אמינו (היסטידין-חומצה גלוטמית-לאוצין-איזולאוצין-היסטידין). קבוצה זו הינה קבוצה שמורה בין רעלנים דומים, ביניהם רעלן הטטנוס. בחלבונים מוטנטיים, הכוללים שינוי בחומצות אמינו אלו, ניתן להבחין בחוסר פעילות או פעילות מופחתת של האנזים. אל שתי חומצות ההיסטידין בקבוצה זו, נקשר יון אבץ, שנוכחתו חיונית לצורך פעולת החיתוך שמבצעת השרשרת הקלה[5–7].
בחיידק, הרעלן מופרש ביחד עם חלבונים לא רעילים אחרים שעוטפים אותו ותורמים להישרדותו בתנאי ה- pH הקשים של מערכת העיכול. כתוצאה מכך, הרעלן מסוכן גם כאשר הוא חודר לגוף דרך מערכת העיכול, למרות שהשפעתו הרעילה (נקקת) באה לידי ביטוי רק לאחר שהוא נדד אל מערכת העצבים. נקנקת, אם כן, עשויה להופיע לאחר אכילה, שאיפה או חדירה לכלי הדם של הרעלן[3].
אופן פעולה
כאשר הרעלן חודר לגוף דרך מערכת העיכול, או דרך מערכת הנשימה הוא עובר בין תאי האפיתל של המערכת עד אשר הוא מגיע למחזור דם. לאחר מכן, הרעלן חודר בין תאי צינורות הדם אל התווך הבין תאי ואל אזורים המכילים תאי עצב היקפיים. מרגע שהחלבון נדד והגיע למערכת העצבים ההיקפית, אזור הקישור בשרשרת הכבדה מאפשר לחלבון להיקשר לרצפטורים על גבי הקרום של תאי עצב כולינרגיים- תאי עצב המפרישים אצטיל-כולין. לאחר הקישור החלבון חודר אל תוך תא העצב באמצעות אנדוציטוזה המתאפשרת הודות לפעילות של איזור ההתקה בשרשרת הכבדה[3,4].
בעת חדירת החלבון, מתנתקים הקשרים הדיסולפידיים בין השרשרת הכבדה לקלה, והשרשרת הקלה חודרת לבדה אל תוך תא העצב. בשלב זה, כאשר הרעלן מגיע לנוזל הציטופלזמה של תא העצב, הוא מתפקד כפרוטאז וחותך חלבוני SNARE. חלבוני SNARE הינם חלבונים קריטיים לתהליך האקסוציטוזה. כתוצאה מחיתוך זה, של חלבוני SNARE, התא הכולינרגי אינו מסוגל להפריש את החלבון אצטיל כולין והתוצאה היא נקנקת [3].
ניתן לצפות בתהליך החדירה והפעולה של חלבון זה בסרטון האנימציה הבא. שימו לב לחדירה של שתי השרשאות אל תוך התא, באמצעות השרשרת הכבדה (חום), לניתוק של שתי השרשראות זו מזו, ולפעילות של השרשרת הקטנה (ירוק) בחיתוך חלבוני SNARE.
</p>
== References ==
האכלת התינוק בשנה הראשונה, משרד הבריאות [Internet]. [צוטט ב- 23 מאי 2016] מתוך: http://www.health.gov.il/Subjects/infants/feeding/Pages/feeding_babies_first_year.aspx
CDC | Facts About Botulism [Internet]. [cited 2016 May 23]. Available from: http://emergency.cdc.gov/agent/botulism/factsheet.asp
Simpson LL. Identification of the major steps in botulinum toxin action. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2004;44:167–93.
Lacy DB, Borden Lacy D, William T, Cohen AC, DasGupta BR, Stevens RC. Crystal structure of botulinum neurotoxin type A and implications for toxicity. Nat. Struct. Biol. 1998;5:898–902.
Li, Li, Thomas B, Heiner N, Singh BR. Probing the Mechanistic Role of Glutamate Residue in the Zinc-Binding Motif of Type A Botulinum Neurotoxin Light Chain †. Biochemistry. 2000;39:2399–405.
Fu FN, Lomneth RB, Cai S, Singh BR. Role of zinc in the structure and toxic activity of botulinum neurotoxin. Biochemistry. 1998;37:5267–78.
Schiavo G, Rossetto O, Santucci A, DasGupta BR, Montecucco C. Botulinum neurotoxins are zinc proteins. J. Biol. Chem. 1992;267:23479–83.
<references/>