Endotoxin

Don Hochstein hält Röhrchen mit Endotoxin von Gram-negativen Bakterien.

Endotoxine (altgriechisch ἔνδον endon „innen“, „innerhalb“, τοξίνη toxíne „giftige Substanz“) sind eine Klasse in der Natur vorkommender chemischer Verbindungen. Sie sind Zerfallsprodukte von Bakterien, die im Menschen zahlreiche physiologische Reaktionen auslösen können.

Definition

Endotoxine sind Bestandteil der äußeren Zellmembran (OM = outer membrane) von gramnegativen Bakterien oder Cyanobakterien. Chemisch sind es Lipopolysaccharide (LPS), die aus einem hydrophilen Polysaccharid- und einem lipophilen Lipidanteil aufgebaut sind. Im Gegensatz zu den Bakterien, aus denen sie stammen, sind Endotoxine sehr hitzestabil und überstehen sogar die Sterilisation.

Wortherkunft

Der Begriff Endotoxin (im Gegensatz zum Ektotoxin oder Exotoxin) leitet sich vom griechischen endo = innen und toxin = Gift ab, weil ihr Entdecker Richard Pfeiffer irrtümlich annahm, sie würden aus dem Inneren der Bakterien freigesetzt werden.

Wirkungen

Endotoxine gehören zu den Pyrogenen, das heißt, sie können bei Kontakt mit Schleimhäuten und bei Übertritt ins Blut bei Menschen und manchen Tierarten Fieber erzeugen. Außerdem aktivieren sie eine Reihe von Signalwegen von immunkompetenten Zellen, die entweder zu einer Entzündung oder zu einem programmierten Zelltod (Apoptose) dieser Zellen führen können. Sie sind schon in niedrigsten Konzentrationen (unterer pg/ml-Bereich) biologisch wirksam. Der LD₅₀-Wert liegt bei Endotoxinen bei 200–400 µg pro Maus (im Vergleich dazu Exotoxine: LD₅₀-Wert von 25 pg). Endotoxine werden vorrangig bei der Zelllyse frei, aber im Gegensatz zu Enterotoxinen oder Exotoxinen nicht kontinuierlich von lebenden Bakterien ins umgebende Medium abgegeben.

Nachweis und Bestimmung

Die derzeit empfindlichste Methode zur Messung der Endotoxine funktioniert über die Aktivierung der Gerinnungskaskade im Lysat von Amöbozyten, die aus Pfeilschwanzkrebsen (Limulus polyphemus) isoliert wurden (sog. LAL-Test). Modernere Methoden verzichten inzwischen auf den Einsatz tierischer Komponenten und nutzen für die Endotoxinbestimmung rekombinant hergestellte Proteine, die fähig sind an die Endotoxine zu binden und gleichzeitig in der Lage sind durch Umsetzung eines Substrates ein Fluoreszenzsignal zu generieren.

Zerstörung von Endotoxinen

Hitzebeständige Geräte kann man mit 5 Stunden bei 200 °C von den Endotoxinen befreien, und nicht hitzebeständige Geräte mit 1-molarer Natronlauge, die 15 Stunden lang einwirken soll.

Weblinks

• Endotoxine – Wirkung und Nachweisverfahren