Preview

Нервно-мышечные болезни

Расширенный поиск

Ботулинический токсин: вчера, сегодня, завтра


https://doi.org/10.17650/2222-8721-2013-0-2-6-19

Полный текст:

Аннотация

Ботулинический токсин (БТ) – бактериальный нейротоксин, представленный 7 серотипами, тормозящий высвобождение нейромедиаторов из нервных окончаний. Серотипы БТ антигенно разнородны и действуют, используя разные, но взаимосвязанные механизмы и не являются взаимозаменяемыми. Механизм действия БТ связан с нарушением нейроэкзоцитоза, происходящим в несколько этапов: от связывания БТ на мембране на терминалях аксона со специфическим рецептором до протеолитического ферментного расщепления SNARE-субстрата. Считается, что действие БТ ограничено периферической нервной системой, но в последние годы показано, что БT, особенно в высоких дозах, влияет на состояние отдельных структур головного мозга. Кроме того, модулируя периферическую афферентацию, БТ может влиять на возбудимость центральных нейрональных структур как на спинальном, так и на корковом уровнях. В клинической практике и эстетической медицине используется БТ только серотипов А и В. Наибольшее распространение в качестве терапевтического средства получил БТ типа А – для лечения более 100 патологических состояний, проявляющихся мышечной гиперактивностью, гиперфункцией экзокринных желез и хронической болью. Действие препаратов БТ проявляется через 2–5 дней после инъекции, длится 3 мес или дольше и постепенно прекращается в результате фармакокинетических и внутриклеточных репаративных процессов. Достижения и возможности биотехнологии сегодня позволяют целенаправленно модифицировать белковую молекулярную структуру БТ, что расширяет сферу применения и повышает эффективность терапии с использованием нейротоксинов. Рекомбинатные технологии обеспечивают сочетание основных терапевтических свойств каждого из используемых серотипов БТ и расширяют показания для применения химерных рекомбинантных токсинов.

Об авторах

А. Р. Артеменко
ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
Россия


А. Л. Куренков
ФГБУ «Научный центр здоровья детей» РАМН, Москва
Россия


Список литературы

1. Бухарин О.В., Литвин В.Ю. Патогенные бактерии в природных экосистемах. Екатеринбург, 1997. 128 с.

2. Руководство по инфекционным болезням. Под ред. Ю.В. Лобзина. СПб., 2000. 932 с.

3. Антонов Н.С. Химическое оружие на рубеже двух столетий. М., 1994. 174 с.

4. Никифоров В.Н., Никифоров В.В. Ботулизм. Л., 1985. 200 с.

5. Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. М., 2000. 376 с.

6. Покровский В.И., Авербах М.М., Литвинов В.И. Приобретенный иммунитет и инфекционный процесс. М.: Медицина, 1979. 280 с.

7. Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества. М.: Воениздат, 1990. 271 с.

8. Chalk C., Benstead T.J., Keezer M. Medical treatment for botulism. Cochrane Database Syst Rev 2011;(3):CD008123. doi:10.1002/14651858. CD008123.pub 2. Review

9. Dolly J.O., Lawrence G.W., Meng J. et al. Neuro-exocytosis: botulinum toxins as inhibitory probes and versatile therapeutics. Curr Opin Pharmacol 2009;9:326–35.

10. Montal M. Botulinum neurotoxin: a marvel of protein design. Annu Rev Biochem 2010;79:591–617.

11. Lacy D.B., Tepp W., Cohen A.C. et al. Crystal structure of botulinum neurotoxin type A and implications for toxicity. Nat Struct Biol 1998;5(10):898–902.

12. Stenmark P., Dupuy J., Imamura A. et al. Crystal structure of botulinum neurotoxin type A in complex with the cell surface co-receptor GT1b-insight into the toxin-neuron interaction. PLoS Pathog 2008;4(8):e1000129.

13. Arnon S.S., Schechter R., Inglesby T.V. et al. Working Group on Civilian Biodefense. Botulinum toxin as a biological weapon. Medical and public health management. [Consensus statement] JAMA 2001;285(8):1059–70.

14. Aoki K.R., Smith L.A., Atassi M.Z. Mode of action of botulinum neurotoxins: current vaccination strategies and molecular immune recognition. Crit Rev Immunol 2010;30(2):167–87.

15. Lobet Y., Cieplak W.Jr., Smith S.G., Keith J.M. Effects of mutations on enzyme activity and immunoreactivity of the S1 subunit of pertussis toxin. Infect Immun 1989;57(11):3660–2.

16. Dong M., Yeh F., Tepp W.H. et al. SV2 is the protein receptor for botulinum neurotoxin A. Science 2006;312(5773):540–1.

17. Dong M., Richards D.A., Goodnough M.C. et al. Synaptotagmins I and II mediate entry of botulinum neurotoxin B into cells. J Cell Biol 2003;162:1293–303.

18. Stenmark P., Dong M., Dupuy J. et al. Crystal structure of the botulinum neurotoxin type G binding domain: insight into cell surface binding. J Mol Biol2010;397:1287–97.

19. Zhang P., Ray R., Singh B.R. et al. An efficient drug delivery vehicle for botulism countermeasure. BMC Pharmacology 2009;9:12.

20. Sutton R.B., Fasshauer D., Jahn R., Brunger A.T. Crystal structure of a SNARE complex involved in synaptic exocytosis at 2.4 A resolution. Nature 1998;395:347–53.

21. Dolly J.O., Black J., Williams R.S., Melling J. Acceptors for botulinum neurotoxin reside on motor nerve erminals and mediate its internalization. Nature 1984; 307:457–60.

22. Meng J., Ovsepian S.V., Wang J. et al. Activation of TRPV1 mediates calcitonin generelated peptide release, which excites trigeminal sensory neurons and is attenuated by a retargeted botulinum toxin with anti-nociceptive potential. J Neurosci 2009;29:4981–92.

23. Kumaran D., Eswaramoorthy S., Furey W. et al. Domain organization in Clostridium botulinum neurotoxin type E is unique: its implication in faster translocation. J Mol Biol 2009;386:233–45.

24. De Paiva A., Meunier F.A., Molgo J. et al. Functional repair of motor endplates after botulinum neurotoxin type A poisoning. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96(6):3200–5.

25. Aoki K.R., Guyer B. Botulinum toxin type A and other botulinum toxin serotypes: a comparative review of biochemical and pharmacological actions. Eur J Neurol 2001;8(Suppl 5):21–9.

26. Aoki K.R. Botulinum toxin: a successful therapeutic protein. Curr Med Chem 2004;11:3085–92.

27. Filippi G.M., Errico P., Santarelli R. et al. Botulinum A toxin effects on rat jaw muscle spindles. Acta Otolaryngol 1993;113:400–4.

28. Urban P.P., Rolke R. Effects of botulinum toxin type A on vibration induced facilitation of motor evoked potentials in spasmodic torticollis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2004;75:1541–6.

29. Welch M.J., Purkiss J.R., Foster K.A. Sensitivity of embryonic rat dorsal root ganglia neurons to Clostridium botulinum neurotoxins. Toxicon 2000; 38:245–58.

30. Antonucci F., Rossi C., Gianfranceschi L. et al. Long-distance retrograde effects of botulinum neurotoxin A. J Neurosci 2008;28(14):3689–96.

31. Allam N., Fonte-Boa P.M., Tomaz C.A., Brasil-Neto J.P. Lack of effect of botulinum toxin on cortical excitability in patients with cranial dystonia. Clin Neuropharmacol 2005;28:1–5.

32. Bockowski L., Okurowska-Zawada B., Sobaniec W. et al. Cortical somatosensory evoked potentials and spasticity assessment after botulinum toxin type A injection in children with cerebral palsy. Adv Med Sci 2007;52(Suppl 1):171–5.

33. Blood A.J., Tuch D.S., Makris N. et al. White matter abnormalities in dystonia normalize after botulinum toxin treatment. Neuroreport 2006;17:1251–5.

34. Dressler D., Benecke R. Autonomic side effects of botulinum toxin type B treatment of cervical dystonia and hyperhidrosis. Eur Neurol 2003;49:34–8.

35. Caleo M., Schiavo G. General effects of tetanus and botulinum neurotoxins. Toxicon 2009;54:593–9.

36. Moreno-Lopez B., de la Cruz R.R., Pastor A.M., Delgado-Garcia J.M. Botulinum neurotoxin alters the discharge characteristics of abducens motorneurons in the alert cat. J Neurophysiol 1994;72(4):2041–4.

37. Moreno-Lopez B., de la Cruz R.R., Pastor A.M., Delgado-Garcia J.M. Effects of botulinum neurotoxin type A on abducens motorneurons in the cat: alterations of the discharge pattern. Neuroscience 1997;81(2):437–55.

38. Restani L., Giribaldi F., Manich M. et al. Botulinum neurotoxins a and e undergo retrograde axonal transport in primary motor neurons. PLoS Pathog 2012;8(12):e1003087.

39. Akaike N., Shin M.C., Wakita M. et al. Transynaptic inhibition of spinal transmission by A2 botulinum toxin. J Physiol 2013;591(Pt 4):1031–43.

40. Byrnes M.L., Thickbroom G.W., Wilson S.A. et al. The corticomotor representation of upper limb muscles in writer's cramp and changes following botulinum toxin injection. Brain 1998;12 (Pt 5):977–88.

41. Gilio F., Curra A., Lorenzano C. et al. Effects of botulinum toxin A on intracortical inhibition in patients with dystonia. Ann Neurol 2000;48:20–6.

42. Shin M.C., Wakita M., Xie D.J. et al. Inhibition of membrane Na+ channels by A type botulinum toxin at femtomolar concentrations in central and peripheral neurons. J Pharmacol Sci 2012;118(1):33–42.

43. Marinelli S., Vacca V., Ricordy R. et al. The analgesic effect on neuropathic pain of retrogradely transported botulinum neurotoxin A involves Schwann cells and astrocytes. PLoS One 2012;7(10):e47977.

44. Dolimbek B.Z., Steward L.E., Aoki K.R., Atassi M.Z. Immune recogntion of botulinum neurotoxin B: antibity-binding regions of the heavy chain of the toxin. Mol Immunol 2008;45:910–24.

45. Dressler D. Clinical presentation and management of antibody-induced failure of botulinum toxin therapy. Mov Disord 2004;19(Suppl 8):92–100.

46. Dressler D., Hallett M. Immunological aspects of Botox, Dysport and Myobloc/ NeuroBloc. Eur J Neurol 2006;13(Suppl 1):11–5.

47. Jankovic J., Vuong K.D., Ashan J. Comparison of efficacy of immunogenicity of original versus current botulinum toxin in cervical dystonia. Neurology 2003;60:1186–8.

48. Yablon S.A., Brashear A., Gordon M.F. et al. Formation of neutralizing antibodies in patients receiving botulinum toxin type A for treatment of poststroke spasticity: a pooleddata analysis of three clinical trials. Clin Ther 2007;29(4):683–90.

49. Jankovic J., Hunter C., Dolimbek B.Z. et al. Clinico-immunologic aspects of botulinum toxin type B treatment of cervical dystonia. Neurology 2006;67:2233–5.

50. Atassi M.Z., Dolimbeck B.Z., Jankovic J. et al. Molecular recognition of botulinum neurotoxin B heavy chain by human antibodies from cervical dystonia patients that develop immunoresistance to toxin treatment. Mol Immunol 2008;45:3878–88.

51. Brin M.F., Comella C.L., Jankovic J. et al. Long-term treatment with botulinum toxin type A in cervical dystonia has low immunogenicity by mouse protection assay. Mov Disord 2008;23:1353–60.

52. Wang J., Meng J., Lawrence G.W. et al. Novel chimeras of botulinum neurotoxins A and E unveil contributions from the binding, translocation, and protease domains to their functional characteristics. J Biol Chem 2008;283:16993–7002.

53. Band P.A., Blair S., Neubert T.A. et al. Recombinant derivatives of botulism neurotoxin A engineered for trafficking studies and neuronal delivery. Protein Expr Purif 2010;71:62–73.

54. Muraro L., Tosatto S., Motterlini L. et al. The N-terminal half of the receptor domain of botulinum neurotoxin A binds to microdomains of the plasma membrane. Biochem Biophys Res Commun 2009;380:76–80.

55. Chen S., Barbieri J.T. Engineering botulinum neurotoxin to extend therapeutic intervention. Proc Natl Acad Sci USA 2009;106:9180–4.

56. Meng J., Wang J., Lawrence G., Dolly J.O. Synaptobrevin I mediates exocytosis of CGRP from sensory neurons and inhibition by botulinum toxins reflects their anti-nociceptive potential. J Cell Sci 2007;120:2864–74.

57. Pier C.L., Tepp W.H., Bradshaw M. et al. Recombinant holotoxoid vaccine against botulism. Infect Immun 2008;76(1):437–42.

58. Lai H., Feng M., Roxas-Duncan V. et al. Quinolinol and peptide inhibitors of zinc protease in botulinum neurotoxin A: effects of zinc ion and peptides on inhibition. Arch Biochem Biophys 2009;491:75–84.

59. Roxas-Duncan V., Enyedy I., Montgomery V.A. et al. Identification and biochemical characterization of smallmolecule inhibitors of Clostridium botulinum neurotoxin serotype A. Antimicrob Agents Chemother 2009;53:3478–86.

60. Webb R.P., Smith T.J., Wright P. et al. Production of catalytically inactive BoNT/ A1 holoprotein and comparison with BoNT/ A1 subunit vaccines against toxin subtypes A1, A2, and A3. Vaccine 2009;27:4490–7.

61. Smith L.A. Botulism and vaccines for its prevention. Vaccine 2009;27(Suppl 4):D33–D39.

62. Далин М.В., Фиш Н.Г. Токсины микроорганизмов. М., 1977. 104 с.

63. Езепчук Ю.В. Патогенность как функция биомолекул. М.: Медицина, 1985. 240 с.

64. Koshy J.C., Sharabi S.E., Feldman E.M. et al. Effect of dietary zinc and phytase supplementation on botulinum toxin treatments. J Drugs Dermatol 2012;11(4):507–12.


Для цитирования:


Артеменко А.Р., Куренков А.Л. Ботулинический токсин: вчера, сегодня, завтра. Нервно-мышечные болезни. 2013;(2):6-19. https://doi.org/10.17650/2222-8721-2013-0-2-6-19

For citation:


Artemenko A.R., Kurenkov A.L. Botulinum toxin: yesterday, today, tomorrow. Neuromuscular Diseases. 2013;(2):6-19. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2222-8721-2013-0-2-6-19

Просмотров: 330


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2222-8721 (Print)
ISSN 2413-0443 (Online)