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Las toxinas microbianas son toxinas producidas por microorganismos, incluidas bacterias y hongos. Las toxinas microbianas promueven infecciones y enfermedades dañando directamente los tejidos del huésped y deshabilitando el sistema inmunológico. Algunas toxinas bacterianas, como las neurotoxinas botulínicas , son las toxinas naturales más potentes que se conocen. Sin embargo, las toxinas microbianas también tienen usos importantes en la ciencia y la investigación médicas. Actualmente, se están desarrollando nuevos métodos de detección de toxinas bacterianas para aislar y comprender mejor estas toxinas. Las aplicaciones potenciales de la investigación de toxinas incluyen la lucha contra la virulencia microbiana, el desarrollo de nuevos medicamentos contra el cáncer y otros medicamentos, y el uso de toxinas como herramientas en neurobiología y biología celular . [1]

Toxina bacteriana [ editar ]

Las bacterias generan toxinas que pueden clasificarse como exotoxinas o endotoxinas . Las exotoxinas se generan y secretan activamente; las endotoxinas siguen siendo parte de las bacterias. Por lo general, una endotoxina es parte de la membrana externa bacteriana y no se libera hasta que el sistema inmunológico la destruye . La respuesta del cuerpo a una endotoxina puede implicar una inflamación severa . En general, el proceso de inflamación generalmente se considera beneficioso para el huésped infectado, pero si la reacción es lo suficientemente grave, puede provocar sepsis .

Algunas toxinas bacterianas pueden usarse en el tratamiento de tumores . [2]

La toxinosis es la patogenia causada por la toxina bacteriana sola, que no implica necesariamente una infección bacteriana (por ejemplo, cuando la bacteria ha muerto, pero ya ha producido la toxina, que se ingiere). Puede ser causada por toxinas de Staphylococcus aureus , por ejemplo. [3]

Métodos de detección en entornos de agua dulce [ editar ]

Las cianobacterias son una importante bacteria autótrofa en la red trófica del agua. Las explosiones de cianobacterias conocidas como floraciones de algas pueden producir toxinas dañinas tanto para el ecosistema como para la salud humana. La detección de la extensión de una floración de algas comienza tomando muestras de agua a varias profundidades y ubicaciones en la floración. [4]

Seguimiento de toxinas de adsorción en fase sólida (SPATT) [ editar ]

SPATT es una herramienta útil para rastrear las floraciones de algas, ya que es confiable, sensible y económica. Una de las desventajas es que no da muy buenos resultados para las toxinas solubles en agua en comparación con los compuestos hidrófobos. Esta herramienta se utiliza principalmente para determinar las concentraciones intercelulares de toxinas, pero las cianobacterias también se pueden lisar para determinar la cantidad total de toxinas en una muestra. [4]

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) [ editar ]

La PCR es una herramienta molecular que permite el análisis de información genética. La PCR se usa para amplificar la cantidad de cierto ADN dentro de una muestra, que generalmente son genes específicos dentro de una muestra. Los objetivos genéticos para las cianobacterias en la PCR incluyen el gen de ARN ribosómico 16S, el operón de ficocianina, la región espaciadora transcrita interna y el gen de la subunidad β de la ARN polimerasa. La PCR es eficaz cuando se conoce el gen de una enzima conocida para producir la toxina microbiana o la propia toxina microbiana. [4]

Inhibición de enzimas [ editar ]

Hay muchas formas diversas de controlar los niveles de enzimas mediante el uso de la inhibición de enzimas. El principio general en muchos de estos es el uso del conocimiento de que muchas enzimas son impulsadas por compuestos liberadores de fosfato como el trifosfato de adenosina . Utilizando fosfato 32 P radiomarcado se puede realizar un análisis fluorométrico. O se pueden usar polímeros únicos para inmovilizar enzimas y actuar en un biosensor electroquímico. En general, los beneficios incluyen un tiempo de respuesta rápido y poca preparación de muestras. Algunas de las desventajas incluyen la falta de especificidad en términos de poder obtener lecturas de cantidades muy pequeñas de toxina y la rigidez de los ensayos al aplicar ciertos procedimientos a diferentes toxinas. [4]

Métodos inmunoquímicos [ editar ]

Este método de detección utiliza anticuerpos de mamíferos para unirse a toxinas microbianas que luego pueden procesarse de diversas formas. De las formas comerciales de utilizar la detección inmunoquímica serían los ensayos inmunoabsorbentes ligados a enzimas (ELISA). Este ensayo tiene la ventaja de poder cribar una amplia gama de toxinas, pero podría tener problemas de especificidad según el anticuerpo utilizado. [4] Una configuración más exótica implica el uso de puntos cuánticos CdS que se utilizan en un inmunosensor electroquimioluminiscente. [5] Un aspecto importante de los métodos inmunoquímicos que se están probando en los laboratorios es el uso de nanocables y otros nanomateriales para detectar toxinas microbianas. [4]

Toxinas clostridiales [ editar ]

Hay más de 200 especies de Clostridium en el mundo que viven en lugares mundanos como el suelo, el agua, el polvo e incluso nuestro tracto digestivo. Algunas de estas especies producen toxinas nocivas como la toxina botulínica y la toxina tetánica entre otras. La mayoría de las especies de clostridium que sí tienen toxinas suelen tener toxinas binarias con la primera unidad involucrada en hacer que la toxina ingrese a la célula y la segunda unidad causa estrés o deformación celular. [6]

Botulínica neurotoxina [ editar ]

Las neurotoxinas botulínicas (BoNT) son los agentes causantes del botulismo, una enfermedad mortal por intoxicación alimentaria, y podrían representar una importante amenaza de guerra biológica debido a su extrema toxicidad y facilidad de producción. También sirven como herramientas poderosas para tratar una lista cada vez mayor de afecciones médicas. [7]

Toxina del tétanos [ editar ]

Clostridium tetani produce la toxina del tétanos (proteína TeNT), que conduce a una condición fatal conocida como tétanos en muchos vertebrados (incluidos los humanos) e invertebrados.

Tetrodotoxinas [ editar ]

Estas toxinas son producidas por especies de bacterias vibrio y les gusta acumularse en la vida marina como el pez globo. Estas toxinas se producen cuando las bacterias vibrio se ven estresadas por cambios de temperatura y salinidad del medio ambiente, lo que conduce a la producción de toxinas. El principal peligro para los humanos es el consumo de mariscos contaminados. El envenenamiento por tetrodotoxina se está volviendo común en las aguas marinas más al norte y típicamente más frías, ya que las precipitaciones más altas y las aguas más cálidas del cambio climático hacen que la bacteria vibrio produzca toxinas. [8]

Toxinas estafilocócicas [ editar ]

Las proteínas de evasión inmunitaria de Staphylococcus aureus tienen una conservación significativa de las estructuras proteicas y una variedad de actividades que están todas dirigidas a los dos elementos clave de la inmunidad del huésped, el complemento y los neutrófilos. Estos factores de virulencia secretados ayudan a la bacteria a sobrevivir a los mecanismos de respuesta inmunitaria. [9]

Toxina viral [ editar ]

Solo hay una toxina viral que se ha descrito hasta ahora: NSP4 de rotavirus . Inhibe la vía secretora mediada por microtúbulos y altera la organización del citoesqueleto en las células epiteliales polarizadas . Se ha identificado como la enterotoxina viral basándose en la observación de que la proteína causaba diarrea cuando se administraba por vía intraperitoneal o intrailélica en ratones lactantes de una manera dependiente de la edad. [10] La NSP4 puede inducir la secreción acuosa en el tracto gastrointestinal de los ratones recién nacidos mediante la activación de una permeabilidad aniónica de la membrana plasmática dependiente de la edad y del Ca2 +. [11]

Ver también [ editar ]

  • Toxina alfa
  • Toxina ántrax
  • Cianotoxina
  • Toxina diftérica
  • Exotoxina
  • Toxina de tos ferina
  • Toxina Shiga
  • Toxina similar a Shiga

Referencias [ editar ]

  1. ^ Toxinas microbianas: investigación actual y tendencias futuras . Proft, Thomas. Norfolk: Caister Academic Press. 2009. ISBN 978-1-904455-44-8. OCLC  280543853 .CS1 maint: others (link)
  2. ^ "Diccionario NCI de términos de cáncer" . Instituto Nacional del Cáncer . 2011-02-02 . Consultado el 5 de mayo de 2020 .
  3. ^ Harvey RA, Champe PC, Fisher BD (2007). Microbiología (2ª ed.). Filadelfia: Lippincott Williams y Wilkins. ISBN 978-0-7817-8215-9. OCLC  67817144 .
  4. ↑ a b c d e f Picardo M, Filatova D, Nuñez O, Farré M (1 de marzo de 2019). "Avances recientes en la detección de toxinas naturales en ambientes de agua dulce" . Tendencias de TrAC en Química Analítica . 112 : 75–86. doi : 10.1016 / j.trac.2018.12.017 .
  5. Zhang J, Kang T, Hao Y, Lu L, Cheng S (31 de julio de 2015). "Inmunosensor electroquimioluminiscente basado en puntos cuánticos CdS para detección ultrasensible de microcistina-LR" . Sensores y actuadores B: Químico . 214 : 117-123. doi : 10.1016 / j.snb.2015.03.019 . ISSN 0925-4005 . 
  6. ^ Knapp O, Benz R, Popoff MR (marzo de 2016). "Actividad formadora de poros de toxinas binarias clostridiales" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . Toxinas formadoras de poros: efectos celulares y aplicaciones biotecnológicas. 1858 (3): 512–25. doi : 10.1016 / j.bbamem.2015.08.006 . PMID 26278641 . 
  7. ^ Toxinas microbianas: investigación actual y tendencias futuras . Proft, Thomas. Norfolk: Caister Academic Press. 2009. ISBN 978-1-904455-44-8. OCLC  280543853 .CS1 maint: others (link)
  8. ^ Clark GC, Casewell NR, Elliott CT, Harvey AL, Jamieson AG, Strong PN, Turner AD (abril de 2019). "¿Amigos o enemigos? Impactos emergentes de las toxinas biológicas" . Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 44 (4): 365–379. doi : 10.1016 / j.tibs.2018.12.004 . PMID 30651181 . 
  9. ^ Toxinas microbianas: investigación actual y tendencias futuras . Proft, Thomas. Norfolk: Caister Academic Press. 2009. ISBN 978-1-904455-44-8. OCLC  280543853 .CS1 maint: others (link)
  10. ^ Jagannath MR, Kesavulu MM, Deepa R, Sastri PN, Kumar SS, Suguna K, Rao CD (enero de 2006). "Cooperación N- y C-terminal en enterotoxina de rotavirus: mecanismo novedoso de modulación de las propiedades de una proteína multifuncional por un dominio conformacional que se superpone estructural y funcionalmente" . Revista de Virología . 80 (1): 412-25. doi : 10.1128 / JVI.80.1.412-425.2006 . PMC 1317517 . PMID 16352566 .  
  11. ^ Borghan MA, Mori Y, El-Mahmoudy AB, Ito N, Sugiyama M, Takewaki T, Minamoto N (julio de 2007). "Inducción de óxido nítrico sintasa por enterotoxina NSP4 de rotavirus: implicación para la patogenicidad de rotavirus" . La Revista de Virología General . 88 (Pt 7): 2064–72. doi : 10.1099 / vir.0.82618-0 . PMID 17554041 . 

Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con toxinas microbianas en Wikimedia Commons