14.4A: Toxinas

Objetivos de aprendizaje

• Describir los principales tipos de toxinas (toxinas bacterianas y micotoxinas) y sus mecanismos de acción

Las toxinas son sustancias venenosas producidas dentro de células u organismos vivos y pueden incluir diversas clases de moléculas pequeñas o proteínas que causan enfermedades al contacto. La gravedad y el tipo de enfermedades causadas por las toxinas pueden variar desde efectos menores hasta efectos mortales. Los organismos que son capaces de producir toxinas incluyen bacterias, hongos, algas y plantas. Algunos de los principales tipos de toxinas incluyen, pero no se limitan a, toxinas ambientales, marinas y microbianas. Las toxinas microbianas pueden incluir las producidas por los microorganismos bacterias (es decir, toxinas bacterianas) y hongos (es decir, micotoxinas).

Toxinas bacterianas

Las toxinas bacterianas se clasifican típicamente en dos categorías principales: exotoxinas o endotoxinas. Las exotoxinas se liberan inmediatamente en el ambiente circundante, mientras que las endotoxinas no se liberan hasta que la bacteria es destruida por el sistema inmune. La liberación de toxinas en el ambiente circundante, independientemente de cuándo se liberan, da como resultado la interrupción de las vías metabólicas en el eucariota huésped. Estas vías metabólicas incluyen dañar las membranas celulares, interrumpir la síntesis de proteínas, inhibir la liberación de neurotransmisores o activar el sistema inmune del huésped. Los mecanismos de acción por los cuales las toxinas interrumpen los procesos celulares eucariotas dependen de la diana. Por ejemplo, la bacteria Listeria monocytogenes, asociada a enfermedades transmitidas por los alimentos, se dirige específicamente al colesterol al producir una proteína toxina formadora de poros, la listeriolisina O. Esta exotoxina afecta los procesos intracelulares y crea poros no regulados dentro de las membranas celulares del huésped. Otro ejemplo de una exotoxina incluye una enterotoxina producida por la bacteria Staphlycoccal aureus. S. aureus puede producirenterotoxina B filocócica (SEB), asociada a enfermedad intestinal, que promueve la activación del sistema inmune. Tras la activación del sistema inmune, la liberación de grandes cantidades de citocinas, moléculas relacionadas con la inflamación, provoca una inflamación significativa. Por último, un ejemplo de endotoxina, incluye la proteína lipopolisacárida (LPS) producida por bacterias gramnegativas. El LPS es un componente de la membrana externa de la bacteria y promueve la integridad estructural. Tras la destrucción de la membrana por una respuesta inmune, el LPS se libera y funciona como una toxina.

Figura: Mecanismo de Acción de la Toxina Bacteriana: Esquema de diversos procesos utilizados por las toxinas bacterianas para dañar las células hospedadoras.

Sin embargo, las toxinas bacterianas también están sirviendo actualmente como nuevas fuentes para el desarrollo potencial de fármacos. Se ha demostrado que las toxinas presentan características anticancerígenas y combaten nuevamente la virulencia microbiana. Actualmente se encuentra en marcha la investigación de toxinas como posibles compuestos medicinales.

Micotoxinas

Las micotoxinas son las clases de toxinas producidas por los hongos. Las micotoxinas son numerosas y la producción de una micotoxina específica no se limita a una especie específica. Las micotoxinas son metabolitos secundarios que son tóxicos para los humanos y producidos por hongos. Existen varios tipos de micotoxinas que incluyen, pero no se limitan a, aflatoxinas, ocratoxinas, citrinina y alcaloides del cornezuelo de centeno.

Aflatoxinas

Las aflatoxinas son un tipo de micotoxinas que son producidas por ciertas cepas de hongos Aspergillus. Las aflatoxinas se descomponen en tipos: AFB1, AFB2, AFG1 y AFG2. Estas cepas están presentes en una amplia gama de productos agrícolas asociados a zonas trópicas y subtrópicas. Estos productos incluyen especies de maní y maíz. La toxina más potente es AFB1 y se asocia con efectos cancerígenos.

Ocratoxina

La ocratoxina es un tipo de toxina producida tanto por las especies de Penicillium como de Aspergillus. Las ocratoxinas se clasifican adicionalmente en los tipos A, B y C y difieren en su estructura. Las ocratoxinas han demostrado propiedades cancerígenas y a menudo se encuentran en bebidas como la cerveza y el vino, ya que las especies fúngicas que producen ocratoxinas a menudo se encuentran en las plantas utilizadas para producir estos productos.

Citrinina

La citrinina es una micotoxina que ha sido aislada en numerosas especies tanto de Penicillium como de Aspergillus. Muchas de estas especies de hongos se utilizan en el procesamiento de alimentos y a menudo se encuentran en alimentos como queso, trigo, arroz, maíz y salsa de soja. Se sabe que la citrinina funciona como nefrotoxina, lo que indica que tiene efectos tóxicos sobre la función renal.

Alcaloides del cornezuelo

Los alcaloides del cornezuelo de centeno son compuestos específicos que se producen como alcaloides tóxicos en Claviceps, un grupo de hongos asociados con pastos, centeno y plantas relacionadas. La enfermedad causada por la ingestión de este hongo se llama ergotismo. El ergotismo se caracteriza por efectos perjudiciales sobre el sistema vascular en particular, incluyendo la vasoconstricción de los vasos sanguíneos que resulta en gangrena y, finalmente, la pérdida de extremidades si no se trata. Adicionalmente, el ergotismo puede presentarse como alucinaciones y convulsiones ya que los alcaloides del cornezuelo de centeno se dirigen al sistema nervioso central. Debido a los efectos del sistema vascular de los alcaloides del cornezuelo de centeno, se han utilizado con fines medicinales.

Puntos Clave

• Las toxinas microbianas pueden incluir las producidas por los microorganismos bacterias (es decir, toxinas bacterianas) y hongos (es decir, micotoxinas).
• Las toxinas bacterianas pueden incluir tanto endotoxinas como exotoxinas, las cuales varían en el mecanismo de acción y son específicas de especies.
• Las exotoxinas se liberan inmediatamente en el ambiente circundante, mientras que las endotoxinas no se liberan hasta que la bacteria es destruida por el sistema inmune.
• Las micotoxinas pueden clasificarse en numerosas categorías y no son específicas de cada especie, ya que la misma micotoxina puede ser producida por diferentes especies de hongos.

Términos Clave

• endotoxina: Cualquier toxina secretada por un microorganismo y liberada al ambiente circundante solo cuando muere.
• exotoxina: Cualquier toxina secretada por un microorganismo al ambiente circundante.
• citoquinas: Proteínas reguladoras que funcionan en la regulación de las células involucradas en la función del sistema inmune