En microorganismes ens referim a exotoxines com a un tipus de toxines que
són expulsades al medi pròxim mitjançant l'exocitosi, procés que necessita de
la fusió de la membrana de la vesícula amb la membrana plasmàtica. Són
expulsades per bacteris encara vius, ja que no necessiten de la lisi que
comporta la mort de la cèl·lula. Són sintetitzades en el citoplasma cel·lular,
de naturalesa proteica i toxicitat alta (3).
Alguns microorganismes produeixen toxines, substàncies que danyen o
destrueixen les cèl·lules de l’hoste no específicament sensibilitzades per una
prèvia infecció. Les toxines produïdes pels microorganismes poden ser
excretades al medi que les envolta (exotoxines) o retingudes dins la cèl·lula
(endotoxines).
EXOTOXINES
Què són?
L' exocitosi és utilitzada en situacions exemplars com l’eliminació de
residus no digeribles, per la segregació d’hormones o per a travessar barreres
cel·lulars (procés anomenat transcitosi). Aquestes substàncies tòxiques
són alliberades principalment per bacteris del tipus gram (+).(16)
La majoria d’exotoxines consten de dues subunitats. Tenen una fase inicial
on la toxina alliberada pel bacteri està formada per dues parts A i B. La part
A inhibeix la síntesi de proteïnes i mata la cèl·lula en la qual s'allotja. La
part B és utilitzada per a fixar-se sobre la superfície de la cèl·lula hoste
per mitjà de receptors i, posteriorment, és alliberada per la cèl·lula. El
receptor pel qual s'uneix és la part T.
 |
| Imatge 1. Exotoxina de la diftèfria. |
Efectes
La simptomatologia és diferent per a cada toxina però l'absència de
febre és un fet comú en elles. Els símptomes depenen de la rapidesa de difusió
de la toxina en l'organisme i la fixació que tenen aquestes en determinades
cèl·lules o teixits (12). Els símptomes apareixen desprès d’un
període d’incubació.
Segons el lloc d’acció en la cèl·lula es divideixen en dos grups (5):
a. Les que actuen sobre compostos
intracel·lulars: Moltes exotoxines tenen activitat ADP-ribosiltransferasa, és a
dir, transfereixen la molècula d'ADP-ribosoma a una proteïna cel·lular,
alterant la seva conformació i, per tant, la seva funció. L’activitat
N-glicosidasa produeix una depurinització en l’RNAr inhibint l’elongació de la
cadena polipeptídica durant la síntesi de proteïnes. Les exotoxines
neurotòxiques inhibeixen l'alliberament de neurotransmissors en les
terminacions nervioses.
b. Les que actuen sobre membranes
plasmàtiques (citolítiques): Produeixen la desorganització en la membrana
plasmàtica. La majoria d’elles formen porus en la membrana, aquests generen un
desequilibri osmòtic que produeix la lisi de la cèl·lula.
Exemples de malaties causades per exotoxines:
- Tètanus (Clostridium tetani): La tetanospasmina (toxina) actua evitant l'alliberament dels inhibidors de neurotransmissors en l'espai intersinàptic, provocant hiperactivitat als músculs.
- Botulisme (Clostridium botulinum): Causa l'alliberament d'acetilcolina, neurotransmissor implicat en la contracció del múscul provocant paràlisi muscular.
- Diftèria: Entra a les vies respiratòries o a ferides a través de les mucoses i inhibeix la síntesi de proteïnes.
Aplicacions
Algunes vacunes es creen a partir de la utilització d’anatoxines que són
toxines que han perdut la seva toxicitat però encara conserven les seves
propietats antigèniques. Alguns exemples d’aquestes vacunes són l'antitetànica
i l'antidiftèrica.
L’activitat de la toxina botulínica s’ha utilitzat molt en medicina per a
regular la contracció dels músculs ja sigui en malalties com l’estrabisme o
l’espasticitat (trastorn del to muscular) o bé per simple estètica, per
emmascarar les arrugues facials mitjançant el botox.(9)(10)(11)
ENDOTOXINES
Què són?
Les endotoxines són el component principal de la paret cel·lular dels
bacteris Gramnegatius i prenen un paper molt important per a la supervivència
d’aquests. Es tracta d’un tipus de polisacàrids que es troben a la cara exterior
de la membrana externa d’aquests bacteris(1). Aquests polisacàrids, sota determinades
condicions, són tòxics, i normalment estan units a la cèl·lula i s’alliberen
quan aquesta es lisa, tot i que el propi bacteri també allibera petites
quantitats d’aquestes endotoxines com a part del seu metabolisme normal.
Imatge 2. Estructura del lipopolisacàrid.
Aquests lipopolisacàrids tenen una estructura dividida en tres parts
principals: l'antigen O, el nucli o core compost per un oligosacàrid, i el lípid A(14).
- El primer es diu antigen ja que és un receptor de reconeixement per a l’hoste i la seva resposta immunitària. Consisteix en una seqüència repetitiva de glucans, que al ser força variables produeixen diferents tipus d’antígens O, inclús en un mateix organisme.
- El nucli dels lipopolisacàrids conté vàries cadenes de sucres, a més a més de components no carbohidrats.
- El lípid A és l’encarregat d’unir tot el lipopolisacàrid a la paret cel·lular, és el component menys variable i un cop la paret cel·lular es degrada, el lípid A s’allibera de la paret bacteriana i produeix efectes tòxics sobre altres organismes.
Efectes sobre els humans
En el moment en què un bacteri gramnegatiu entra dins el nostre cos, el
sistema immunitari s’activa, i un macròfag el fagocita gràcies a la detecció de
l’antigen O. Aquest el situa dins del vacúol i és degradat, alliberant així els
lipopolisacàrids de la seva paret. Això provocarà que el macròfag detecti els
lípids A i produeixi citoquines. Un cop alliberades les citoquines al torrent
sanguini, aquestes viatgen per la sang fins arribar a l’hipotàlem, on indueixen
la producció de prostaglandines. Aquestes últimes provocaran sensació de febre(17).
Aplicacions
Ja que la febre és pròpia de l’efecte de les endotoxines, els fàrmacs i
solucions intravenoses han d’estar-ne lliures. És per això que s’ha
desenvolupat una prova molt rigorosa per a la detecció d’aquestes endotoxines,
l’anomenada Prova de Limulus, degut a que s’utilitzen lisats d’amebòcits del
cranc de ferradura Limulus polyphemus. En un test comercial
(kit) es barreja la solució que es vol analitzar amb extractes d’amebòcits
(l’endotoxina provoca la lisi específica dels amebòcits), llavors si
l’endotoxina es troba present, l’extracte d’amebòcits gelifica i precipita.
S'ha utilitzat la prova de Limulus per a la detecció de la presència de
quantitats minúscules d'endotoxina al sèrum, líquid cefaloraquidi, aigua per
beure i solucions injectables (15).
Exemples d’endotoxines
Un exemple d’endotoxina és la Shiga, que mitjançant el
bacteri E. Coli provoca diarrea amb sang
i pot ocasionar la mort. Aquesta, és també la mateixa que causa disenteria
mitjançant el bacteri Shigella dysenteriae.
Altres exemples d’endotoxines són la toxina colèrica, que mitjançant el
bacteri Vibrio cholerae causa diarrea aquosa (malaltia del còlera), i la toxina causant de la febre
tifoidea mitjançant el bacteri Salmonella typhi.
Repàs de conceptes
Exotoxines
|
Endotoxines
|
|
Tipus de bacteri on es troben
|
Gram-positiu i
gram-negatiu
|
Gram-negatiu
|
Composició química
|
Proteica
|
Lipopolisacàrida
|
Relació amb la cèl·lula
|
Extracel·lular, difusió
|
Part de la membrana externa
|
Moment d’actuació
|
Cèl·lules vives (excreció)
|
Cèl·lules mortes (lisi)
|
Efecte a l’hoste
|
Específic sobre els teixits
|
Inespecífic i generals
|
Efectes immunològics
|
Indueixen producción anticossos
|
No indueixen producción anticossos
|
Toxicitat
|
Alta
|
Moderada (dosis altes per causar la mort)
|
Taula 1. Comparativa visual entre exotoxines i endotoxines.
Conclusions
En el cas de les exotoxines, després de la recerca d’informació, veiem
possible una aplicació d’aquestes en estudis per tractar el sobrecreixement
cel·lular particular de certes malalties, com el càncer, a partir de la
capacitat d’algunes exotoxines de provocar la lisi cel·lular.
Avui en dia hi ha un gran debat molt estès sobre la utilització de vacunes
de cara a la prevenció de certes malalties. Creiem que una profunda
investigació en exotoxines pot afavorir una millora en el desenvolupament
d’aquestes.
Finalment, pel que correspon a les endotoxines, hem pogut constatar la seva
gravetat tot i ser reconegudes com a toxines més lleus. Per aquesta raó s’ha de
continuar investigant per buscar mesures de prevenció i nous mètodes
d’aplicació i, poder així, extreure’n beneficis. Tot i així, hem de ser
conscients que per molts mecanismes que utilitzem, al cap i a la fí, no deixen
de ser toxines bacterianes.
Bibliografia:
1. Biostrategics Consulting Ldt. (2013). Bacterial
Endotoxin in Human Disease. Recuperat de http://www.biostrategics.com/kpmgendo.pdf
2. Carpenter, P. (1967). Microbiología (2ª ed.) México D.F.: Interamericana.
3. CCM Benchmark Group. (2016). Exotoxina- definición. Recuperat de http://salud.ccm.net/faq/22324-exotoxina-definicion
4. Doctissimo (2016). Anatoxina: Definición. Recuperat de http://salud.doctissimo.es/diccionario-medico/anatoxina.html
5. García, F. (1995). Recientes avances sobre los mecanismos de
acción de exotoxinas bacterianas que actúan intracelularmente. Revista costarricense de ciencias médicas, 16 (3), 85-95.
6. Herlax, Vanesa. Interacción Lípido-Proteína: Mecanismo de acción de
α-hemolisisna de Escherichia coli [en línea]. Buenos aires: universidad nacional
de la plata. Departamento de ciencias biológicas, 2006.
<sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/2336/Documento_completo.pdf?sequence=1>
[Consulta: 10 marzo 2016]
7. Hickman, C. (2009). Principios integrales de zoología (14ª ed.).Barcelona: Interamericana.
8. Koneman, E., Allen, S., Janda, W., Schreckenberger,
P., Winn, W. (1997). Diagnóstico
Microbiológico: texto y atlas color (5a ed.). Philadelphia:
Médica Panamericana.
9. Pesquisa em bases de dados (2016). Aplicaciones de toxina
botulínica en estrabismo. Recuperat de http://bases.bireme.br/cgi-bin/wxislind.exe/iah/online/?IsisScript=iah/iah.xis&src=google&base=LILACS&lang=p&nextAction=lnk&exprSearch=227482&indexSearch=ID
10. Plastic and Reconstructive Surgery (2016). Aplicaciones estéticas de la toxina botulínica. Recuperat de http://journals.lww.com/plasreconsurg/Citation/2004/10002/Aplicaciones_est_ticas_de_la_toxina_botul_nica.39.aspx
11. Prats, G. (2005). Microbiología Clínica (1a ed.). Madrid: Médica Panamericana.
12. Pumarola, A., Rodríguez-Torres, A., García-Rodríguez, J.A.,
Piédrola-Angulo, G. (1987). Microbiología y parasitología médica (2a ed.). Barcelona: Ediciones Científicas y Técnicas.
13. Revista de Neurología (2002). Tratamiento de la
espasticidad en paràlisis cerebral con toxina botulínica. Recuperat de http://www.neurologia.com/pdf/Web/3401/m010052.pdf
14. Romero Hurtado, S., i Arturo Iregui, C. (2010). El Lipopolisacárido.
Revista de Medicina Veterinaria, 19(3), 37-45. doi: http://dx.doi.org/10.19052/mv.783
15. T. Madigan, M., M. Martinko, J., Perker, J. (2003). Brock Biología de los microorganismos (10a ed.). Pearson
educación.
16. Tortora, G., Funke, B., Case, C. (2007). Introducción a la microbiología (9ª ed.).
Argentina: Panamericana.
17. Wako Chemicals Pyrostar, Inc. (2014). El impacto de las
endotoxinas en el cuerpo humano. Recuperat de http://www.wakopyrostar.com/blog-es/post/el-impacto-de-las-endotoxinas-en-el-cuerpo-humano/
Es tracta d'un treball ben construit i redactat amb una estructura adequada. Potser una mica massa "verbós".Segur que es pot explicar el mateix amb menys paraules.
ResponEliminaSi es posa una figura del LPS per a il.lustrar les endotoxines, també estaria bé posar una exotoxina (la toxina del còlera podria servir).
La consulta del la 2 edició de l'Stanier de 1989 era necessària?
Tampoc cal explicar què és la febre si ja s'ha descrit l'efecte clínic de cada tipus de toxina.
Estaria bé veure en un arbre filogènètic dels "bacteria" en quins filogrups es troben distribuides les toxines.
La taula comparativa està bé. La explicació la pots estalviar.
Conclusions OK.
L'autor ha eliminat aquest comentari.
ResponEliminaPregunta avaluable:
ResponEliminaBona nit, no m'acaba de clar, quins són els factors que afecten la resistència de l'hoste davant d'un atac de toxines bacterianes?
Sílvia Gómez
Hola Silvia,
EliminaLos factores que pueden afectar a la resistencia del huésped pueden ser muy variados, no obstante los factores importantes son: la edad y el estado nutricional; la presencia de enfermedades crónicas o debilitantes; el uso de ciertos modos o agentes terapéuticos de corta y larga duración; el consumo de alcohol y drogas; traumas, estrés físico o emocional; presencia de material extraño en el sitio de la infección.
L'autor ha eliminat aquest comentari.
ResponEliminaPregunta avaluable:
ResponEliminaEsmenteu que "L'exocitosi és utilitzada en situacions exemplars com l’eliminació de residus no digeribles, per la segregació d’hormones o per a travessar barreres cel•lulars (procés anomenat transcitosi)". Per tant, en el cas de les exotoxines, és un mecanisme de defensa que presenten els bacteris per tal d’eliminar altres cèl•lules? o simplement es una substancia de rebuig que ells secreten i casualment provoca una resposta perjudicial per a la cèl·lula hoste?
Hola Laia,
EliminaLa teva pregunta és molt relativa, ja que de fet totes les exotoxines podrien ser considerades com a substàncies de rebuig del bacteri que les fabrica. Tot i així, com diem més endavant, les exotoxines consten de dues subunitats: la subunitat A que presenta toxicitat i la subunitat B implicada en la unió de la toxina amb el receptor de la cèl·lula. Per tant les exotoxines no són una substància de rebuig que casualment infecta una cèl·lula, sinó que ha de poder-se unir al receptor de la cèl·lula que pot perjudicar.
Pregunta avaluable:
ResponEliminaCom be expliqueu les endotoxines son majoritàriament produides per bacteris gramnegatius gràcies a un tipus de polisacàrids que tenen en la membrana externa. En canvi, en les exotoxines son alliberades per grampositius pero no es comenta si tenen alguna propietats, les bacteria que els ajuda a alliberar acuestes substàncies. La meva pregunta es si aquets última tenen alguna característica en particular?
Noa Calavia Sio
Hola Noa,
EliminaEn el text es menciona que les exotoxines "són alliberades principalment per bacteris del tipus gram (+)." encara que pugui donar el mal entès de que són exclusives per aquest grup, també són fabricades i expulsades per gram (-). Responent a la teva pregunta: No, no tenen cap característica particular en l'excreció d'aquestes toxines, ja que, en els dos tipus les toxines s'expulsen per exocitosi, procés en el que la cèl·lula dirigeix les vesícules secretores a l'exterior de la membrana cel·lular alliberant-les així al medi extracel·luar.
Esperem que la nostra resposta et sigui d'utilitat.
Pregunta avaluable:
ResponEliminaA les conclusions esmenteu que seria viable utilitzar exotoxines per a la regulació de sobrecreixement cel·lular, el meu dubte és com es podria regular aquesta utilització de toxines per tal de no danyar a l'hoste? Calculant les dosis de toxines seria suficient per a que no fos nociu per a l'hoste?
Aina Juan Cabot
Hola Aina,
EliminaDe fet en el nostre treball no hem aprofundit en aquests aspectes, però com a resposta a la teva pregunta et podem posar dos exemples de casos que sí que esmentem anteriorment de diferents maneres de regular el dany que provoca una exotoxina sobre l’hoste.
Les vacunes són exotoxines modificades per tal que perdin el seu efecte nociu sobre l’hoste però no les seves propietats antigèniques.
La toxina butolínica sintetitzada pel bacteri Clostricium botulinum és una de les toxines més potents i perjudicials per l’home que es coneixen. Tot i així aquesta exotoxina, coneguda popularment com a bótox, s’utilitza per finalitats estètiques i no causa cap dany, més enllà del desitjat, a l’hoste. En aquest cas la dosis de toxines és molt important per tal que aquestes no siguin nocives per l’hoste.
Amb aquesta informació vam concloure que les exotoxines es podrien utilitzar per a regular el sobrecreixement cel·lular, controlant el seu efecte nociu. Evidentment, però, no està comprovat ja que s’haurien de tenir en compte altres aspectes no contemplats en els exemples anteriors.