Endotoxin und Pyrogene
Biochemie
Pyrogene sind hitzestabile, dialysierbare Substanzen aus apathogenen und pathogenen Bakterien sowie anderen Mikroorganismen. Diese Substanzen lassen sich in endogene und exogene Pyrogene unterscheiden. Bereits sehr kleine Mengen (<1 μg/kg Körpergewicht) können nach parenteraler Verabreichung erhöhte Temperatur (Fieber) und Schüttelfrost bewirken. Die am stärksten wirkenden exogenen Pyrogene sind Endotoxine.
Endotoxine sind Zellwandbestandteile der äußeren Membran gram-negativer Bakterien und zeigen bei allen gram-negativen Bakterien ähnliche Strukturmerkmale. Sie bestehen aus einem Polysaccharid- und einem Lipid-Anteil. Der Polysaccharid-Anteil ist je nach Bakterium unterschiedlich aufgebaut. Er enthält immer eine O-Spezifische Kette aus sich wiederholenden Einheiten von 3 bis 8 Zuckern. Es folgt die zweiteilige Kernregion, bestehend aus Heptosen und der Zuckersäure Kdo (2-Keto-3-desoxy-octonsäure). Der Lipid-Anteil besteht aus Glukosamin-Molekülen, zwei Phosphatgruppen und Fettsäureketten. Diese Region ist die am wenigsten variable Komponente bei allen Endotoxinen und für die toxische Wirkung verantwortlich.
Klinische Bedeutung
Endotoxine aktivieren Makrophagen, die als Folge der Stimulation eine Reihe von Mediatoren sezernieren. Dazu zählen Zytokine wie der Tumor-Nekrose-Faktor (TNF) und die Interleukine IL1, IL6 und IL8, aktivierte Sauerstoffspezies wie Wasserstoffperoxid, das Hyperoxid-Anion und Stickoxid (NO) sowie verschiedene Lipide wie Prostaglandin E2, Thromboxan A2 und den Plättchen-Aktivierungs-Faktor (PAF). Bei übermäßiger Aktivierung erleidet der Patient eine gram-negative Sepsis, die sich mit hohem Fieber, Abfall des Blutdruckes, Gerinnselbildung in den Kapillaren, letalem Schock und einem Multiorganversagen manifestieren kann.
Aufgrund der beschriebenen klinischen Bedeutung ist die Verunreinigung pharmazeutischer Präparationen und Medizinprodukte mit Endotoxinen unbedingt zu vermeiden und die Nicht-Anwesenheit vor Freigabe durch entsprechende Testung zu dokumentieren.
Indikationen
- Endotoxinbestimmung in pharmazeutischen Präparaten
- Endotoxinbestimmung in Wasser
- Endotoxinbestimmung in Medizinprodukten
- Endotoxinbestimmung in der Forschung
Literatur
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