Tóxinas Bacterianas

EXOTOXINAS BACTERIANAS
INTRODUCCIÓN
Algunos microorganismos producen sustancias venenosas de peso
molecular elevado conocidas como toxinas. La capacidad de los
microorganismos para producir toxinas es un factor importante en su
capacidad para producir enfermedad. Algunas bacterias no producen
toxinas que se puedan demostrar in vitro. Esto es debido ala falta a la
falta de métodos para demostrar la existencia de algunos toxinas y a la
falla para comprender el problema adecuadamente. Las toxinas
producidas por los microorganismos pueden ser excretadas al medio
que les rodea (exotoxinas) o retenidos dentro de la célula
(endotoxinas). El presente trata específicamente sobre las exotoxinas
bacterianas,que son sustancias de alto peso molecular, elaborada por
ciertos gérmenes, y que ejerce su acción fuera o independientemente
del germen productor.
GENERALIDADES
Los organismos patógenos se caracterizan por su capacidad para
establecerse y multiplicarse en los tejidos de los hospederos
("invasión") y ser transferidos con éxito a hospederos frescos
potenciales ("infección").Producen enfermedades de muy diversas
maneras, incluyendo la producción de venenos o toxinas que dañan a
diferentes tejidos del cuerpo, alterando el metabolismo celular y
efectuando otros cambios destructivos. Las toxinas difusibles
formadas por bacterias patógenas, como los que causan el
envenenamiento del alimento (botulismo), escarlatina , difteria y
tétanos, son neutralizados por anticuerpos apropiados .Estas toxinas
difusibles formadas por bacterias patógenas particulares se llaman
exotoxinas y se ha demostrado que son proteínas que rápidamente
pueden neutralizarse con sus anticuerpos correspondientes. Por el
contrario, las toxinas presentes en las paredes celulares de ciertas
bacterias (llamadas endotoxinas) y que son liberados al morir las
bacterias, son bloqueados con anticuerpos apropiados. Sin embargo,
conservan aún bastante toxicidad debido probablemente a que no se
combinan con la porción dañina de la molécula. La resistencia o
inmunidad a una determinada enfermedad es una manifestación
biológica importante de la reacción antígeno-anticuerpo.
TOXINAS
En general las toxinas que producen las bacterias se clasifican en dos
grupos: exotoxinas y endotoxinas. A continuación se presentan las
principales características de los dos grupos.
Características de las exotoxinas y endotoxinas.
Exotoxinas
Endotoxinas
Parte integral de la pared celular
Excretadas por células
vivientes,concentración grande en de bacterias
gramnegativas.Liberadas al morir
el medio líquido.
la bacteria,y en parte durante el
crecimiento. A veces no necesitan
liberarse para mostrar su actividad
biológica.
Producidas por bacterias
gramnegativas y grampositivas.
Sólo se encuentran en bacterias
gramnegativas.
Polipéptidos de peso molecular de Lipopolisacáridos complejos. La
10 000 a 90 000.
porción lípido A tal vez confiere
la toxicidad.
Relativamente inestables;
toxicidad con frecuencia destruida
con rapidez mediante
calentamiento a temperatura
mayores de 60ºC.
Relativamente estable; resiste el
calor a temperaturas mayores de
60ºC durante horas sin perder su
toxicidad. Pueden resistir al
autoclave.
Altamente antígena ;estimulan al
aumento de títulos de la
antitoxina. La antitoxina
neutraliza la toxina.
Débilmente inmunógena; los
anticuerpos son antitoxina y
protectores. La interrelación entre
los títulos del anticuerpo y la
protección de la enfermedad es
menos clara que con las
exotoxinas.
Convertida en toxoide antígeno, No se convierte en toxoide.
no tóxico, mediante formalina,
ácido, calor, etcétera. Los toxoides
se emplean para inmunizar (ej.,
toxoide tetánico).
Altamente tóxica; mortal para
animales en cantidades de
microgramos o menores. Dosis
letal pequeña.
Moderadamente tóxica; mortal
para animales en cantidades de 10
a 100 microgramos. Dosis letal
muy grande.
Suele unirse a receptores
específicos sobre la célula.
No se encuentran receptores
específicos sobre las células.
Por lo general no produce fiebre
en el hospedero.
En general produce fiebre en el
hospedero por liberación de
interleucina-1 y otros mediadores.
Con frecuencia se controla por
genes extracromosómicos (por
ejemplo, plásmido).
Síntesis dirigida por genes
cromosómicos.
Específicos para ciertos tipos de
función celular.
Varios efectos pero
principalmente síntomas de
choque generalizado o
hipersensibilidad.
EXOTOXINAS BACTERIANAS
Muchas bacterias gramnegativas y grampositivas producen exotoxinas
de considerable importancia médica. Algunas de estas toxinas han
desempeñado importantes funciones en la historia de la humanidad.
Por ejemplo, el tétanos causado por la toxina del C. tetani mató a más
de 50 000 soldados de las fueras del Eje en la Segunda Guerra
Mundial; sin embargo, las fuerzas Aliadas, vacunaron a su personal
militar contra el tétanos y muy pocos fallecieron por esta enfermedad.
Se han desarrollado vacunas para algunas de las enfermedades
mediadas por exotoxinas que aún son importantes en la prevención de
enfermedades. Estas vacunas (llamadas toxoides: toxinas microbianas
solubles, de toxicidad disminuidas por medio de tratamientos físicos y
químicos.el antígeno resultante menos tóxico se llama toxoide) se
elabora a partir de exotoxinas modificadas para hacerlas no tóxicas.
Muchas exotoxinas constan de subunidades A y B: la subunidad B
generalmente media la adherencia del complejo toxina a una célula
hospedera y ayuda a la exotoxina a entrar a la célula hospedera. Las
exotoxinas son difusibles y eliminadas por la célula productora al
medio que la rodea, o al sistema circulatorio y tejidos del hospedero.
El medio puede ser, por ejemplo, una lata de vegetales contaminada
por Clostridium botulinum, o la red sanguínea, como cuando el bacilo
de la difteria ( Corynebacterium diphtheriae) se desarrolla en la
garganta del hombre o cuando el Clostridium tetani crece en los
tejidos muertos que rodea una herida. Se ha demostrado que, al menos
en cultivo, no todas las exotoxinas se difunden cuando la célula está
intacta. Si la célula se lisa, la cantidad de toxina obtenida es mayor.
Las extoxinas son proteínas. Pierden su toxicidad cuando se las
calienta o trata con ácidos. Hay datos de que su toxicidad se debe a la
configuración especial de los aminoácidos en sus moléculas. Cuando
este arreglo se altera, se pierde la toxicidad y las sustancias resultantes
se conocen como toxoide. Las toxinas y los toxoides tienen la
propiedad de estimular la producción de antitoxinas, las cuales
neutralizan las toxinas en el cuerpo del hospedero. Esto es muy
importante en la protección de hospederos susceptibles de las
enfermedades producidas portoxinas bacterianas. Los
microorganismos patógenos a los que no se les ha demostrado que
produzcan toxinas, generalmente tienen alto poder de invasión. Sin
embargo, algunas bacterias tienen muy limitada la capacidad de
invasión pero producen toxinas extremadamente potentes. Clostridium
tetani no puede invadir ni desarrollarse en tejidos sanos, pero cuando
se introduce en tejidos dañados o muertos ( en ausencia de aire, ya que
es anaerobio estricto) se desarrolla y produce una toxina que causa
contracciones musculares espasmódicas o tétanos, entonces e
producen contracciones de las mandíbulas o "trismo"; de allí el
nombre popular "risa sardónica" que se le da a la enfermedad
producida por ese microorganismo. Otro bacilo anaerobio esporulado,
Clostridium botulium, en raras ocaciones invade tejidos sanos o
muertos, pero bajo ciertas circunstancias, en una lata de carne o
vegetales mal esterilizada produce una toxina extremadamente potente
que causa enfermedad grave o la muerte cuando es ingerida por el
hombre u otros animales. Debido a que las diferentes exotoxinas de
las bacterias tienen una característica en cuanto a su modo de actuar;
enseguida presentamos algunos ejemplos de mecanismos patógenos
vinculados con las exotoxinas. Son producidos por las bacterias vivas
y la extensión hacia fuera libremente en las áreas alrededor. Son
agentes de gran alcance (la toxina de la difteria es 1000 veces más
venenosa de la que el estricnina) y son responsables de la mayoría de
los síntomas clínicos serios de ciertas enfermedades incluyendo
difteria, coqueluche y tétano.
LA DIFTERIA:
El C. diphtheriae es un bacilo grampositivo que puede crecer sobre la
mucosa de las vías respiratorias superiores o en heridas menores de la
piel. Las cepas de C. diphtheriae portadoras de un bacteriófago
temperado con el gen estructural para la toxina son toxígenas,
producen toxina diftérica y pueden causar difteria.Muchos Factores
regulan la producción de la toxina; cuando el factor limitante de la
tasa de crecimiento es la disponibilidad de hierro inorgánico, se
observa la máxima producción de toxinas. La toxina se secreta como
una molécula de polipéptido simple (PM 62 000). Esta toxina nativa
se descompone enzimáticamente en dos fragmentos A y B, reunidos
por un enlace disulfuro. El fragmento B (PM 40 700) se une a
receptores específicos de la célula hospedera y facilita la entrada del
fragmento A (PM 21 150) al interior del citoplasma. El fragmento A
inhibe el factor EF-2 de alargamiento de la cadena de péptido
mediante la canalización de una reacción que produce nicotinamida
libre además de un complejo adenosina-difosfato-ribosa-EF-2
inactivo. La interrupción de síntesis de proteínas alteran las funciones
fisiológicas normales. Es decir la toxina diftérica, una exotoxina del
C. diphtheriae infectado con un fago lisogénico específico, cataliza la
ADP ribosilación del eEF-2 en las células de mamíferos. Esta
modificación inactiva el eEF-2, y por tanto inhibe de manera
específica la síntesis de proteínas en los mamíferos. Muchos animales
( por ej.,el ratón ) son resistentes a la toxina diftérica. Esta resistencia
se debe a la incapacidad de la toxina diftérica para cruzar la membrana
celular, mas que a la insensibilidad de la eEF-2 del ratón a la ADP
robosilación por NAD, catalizada por la toxina diftérica. La toxina
diftérica puede ser mortal en dosis de 40ng.
EL TETANO:
El C. tetani es un bacilo anaerobio grampositivo que produce tétanos.
El C. tetani del ambiente contamina las heridas, y las esporas
germinan en el ambiente anaerobio de los tejidos desvitalizados. La
infección es mínima y con frecuencia inaparente desde el punto de
vista clínico. Las variedades vegetativas del C. tetani producen la
toxina tetanospasmina (PM 150 000). La toxina liberada posee dos
péptidos (PM 50 000 y 100 000) enlazados por puentes disulfuro. El
péptido mayor se une a gangliósidos, en tanto que el péptido menor
parece conferir la actividad tóxica. Esta toxina alcanza el sistema
nerviosos central por transporte retrogrado a lo largo de los axones y a
traves de la circulación sistémica. Actúa al impedir la liberación de un
mediador inhibitorio en la sinapsis de las neuronas motoras. Como
resultado se producen espasmos musculares, al inicio localizados y
después generalizados. Cantidades muy pequeñas de toxinas pueden
ser mortales para los humanos. En personas con un sistema
inmunitario normal, el tétanos puede prevenirse mediante
inmunización con toxoide tetánico.
EL BOTULISMO:
El C. botulinum, que causa el botulismo, se encuentra en el suelo o en
el agua y puede crecer en los alimentos (enlatados, empacados al
vacío, etc.); en condiciones anaerobias produce una toxina muy
potente (la más potente que se conoce). Es termolábil y se destruye
con suficiente calor. Existen diferentes tipos serológicos de toxina.
Los tipos A,B y E se vinculan mas comúnmente con la enfermedad
humana. La toxina se absorbe en le intestino y alcanza los nervios
motores, donde impide la liberación de acetilcolina en la sinapsis y en
las uniones neuromusculares. Suprime la contracción muscular y se
produce parálisis. La toxina botulínica b es una de las toxinas mas
letales que se conocen, y la causa más seria de envenenamientos por
alimentos. Un componente de esta toxina es una proteasa que parece
que se adhiere sólo a la sinaptobrevina; de esta manera inhibe la
liberación de la acetilcolina en la unión neuromuscular y podría ser
fatal, dependiendo de la dosis ingerida.
BIBLIOGRAFIA
MICROBIOLOGIA MEDICA, de Jawetz, Melnick y Adelberg.
MICROBIOLOGIA, Pelczar.
BIOLOGIA, Alvin Nason.
BIOQUIMICA DE HARPER, Robert K. Murria, Daryl K. Granner,
Meter A. Mayes, Victor W. Rodwell.
http://www.casadevacinasgsk.com.br/bac_exotoxinas.asp
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