15.4G: Neurotoxinas Bacterianas Causantes de Parálisis

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La toxina botulínica es una proteína y neurotoxina, que bloquea la transmisión neuromuscular mediante una disminución de la liberación de acetilcolina.

Objetivos de aprendizaje

Describir el mecanismo de acción de la toxina botulínica

Puntos Clave

La toxina botulínica es producida por Clostridium botulinum, C. butyricum, C. baratii y C. argentinense.
La cadena ligera de la toxina botulínica es una enzima (una proteasa) que ataca una de las proteínas de fusión (SNAP-25, sintaxina o sinaptobrevin) en una unión neuromuscular, evitando que las vesículas se anclen a la membrana y liberen acetilcolina.
La cadena pesada de la toxina es particularmente importante para dirigir la toxina a tipos específicos de terminales axónicos.

Términos Clave

neurotoxina: Una toxina que actúa específicamente sobre las neuronas, sus sinapsis o el sistema nervioso en su totalidad.
acetilcolina: Un neurotransmisor en humanos y otros animales. Es un éster de ácido acético y colina con fórmula química CH3COOCH2CH2N <sup>+</sup> (CH3) 3.
axón: Una fibra nerviosa, que es una proyección larga y esbelta de una célula nerviosa, y que conduce los impulsos nerviosos lejos del cuerpo de la célula hacia una sinapsis.

La toxina botulínica es una proteína y neurotoxina producida por Clostridium botulinum, C. butyricum, C. baratii y C. argentinense. La toxina botulínica puede causar botulismo, una enfermedad grave y potencialmente mortal en humanos y animales. En 1949, el grupo de Arnold Burgen descubrió, a través de un elegante experimento, que la toxina botulínica bloquea la transmisión neuromuscular mediante una disminución de la liberación de acetilcolina. En 1973, Alan Scott utilizó toxina botulínica tipo A (BTX-A) en experimentos con monos. En 1980, utilizó oficialmente BTX-A por primera vez en humanos para tratar los “ojos cruzados” (estrabismo), condición en la que los ojos no están correctamente alineados entre sí, así como “parpadeo incontrolable” (blefaroespasmo). En 1993, Pasricha y sus colegas demostraron que la toxina botulínica podría ser utilizada para el tratamiento de la acalasia, un espasmo del esfínter esofágico inferior. En 1994, Bushara mostró que las inyecciones de toxina botulínica inhiben la sudoración; esta fue la primera demostración del uso no muscular de BTX-A en humanos. El efecto cosmético de BTX-A sobre las arrugas fue reportado por primera vez por J. D. y J. A. Carruthers en un estudio de 1992 sobre BTX-A para el tratamiento de líneas glabelares fruncidas del ceño. La aceptación del uso de BTX-A para el tratamiento de los trastornos del dolor muscular está creciendo, con aprobaciones pendientes en muchos países europeos. La eficacia de BTX-A en el tratamiento de una variedad de otras afecciones médicas (incluyendo disfunción prostática, asma y otras) es un área de estudio continuo.

imagen — Figura: **Toxina botulínica**: Estructura de la toxina botulínica, una proteína y neurotoxina producida por la bacteria Clostridium botulinum

El botulismo alimentario puede transmitirse a través de alimentos que no se han calentado correctamente antes de ser enlatados, o alimentos de una lata que no se ha cocinado correctamente. La mayoría de los casos de botulismo infantil no se pueden prevenir porque las bacterias que causan esta enfermedad están en el suelo y el polvo. La bacteria también se puede encontrar dentro de los hogares en pisos, alfombras y encimeras, incluso después de la limpieza. La miel puede contener las bacterias que causan el botulismo infantil, por lo que los niños menores de 12 meses no deben ser alimentados con miel.

La toxina botulínica es un polipéptido de dos cadenas con una cadena pesada de 100 kDa unida por un enlace disulfuro a una cadena ligera de 50 kDa. Esta cadena ligera es una enzima (una proteasa) que ataca una de las proteínas de fusión (SNAP-25, sintaxina o sinaptobrevin) en una unión neuromuscular, evitando que las vesículas se anclen a la membrana para liberar acetilcolina. Al inhibir la liberación de acetilcolina, la toxina interfiere con los impulsos nerviosos y causa parálisis flácida (flácida) de los músculos en el botulismo, a diferencia de la parálisis espástica observada en el tétanos. La cadena pesada de la toxina es particularmente importante para dirigir la toxina a tipos específicos de terminales axónicos. La toxina debe meterse dentro de las terminales axónicas para provocar parálisis. Después de la unión de la cadena pesada de la toxina a las proteínas en la superficie de los terminales axónicos, la toxina puede ser tomada en las neuronas por endocitosis. La cadena ligera es capaz de escindir vesículas endocitoticas y alcanzar el citoplasma. La cadena ligera de la toxina tiene actividad proteasa. La toxina tipo A degrada proteolíticamente la proteína SNAP 25, un tipo de proteína SNARE. La proteína SNAP-25 es necesaria para la fusión de vesículas que libera neurotransmisores de las terminaciones axónicas (en particular acetilcolina). La toxina botulínica escinde específicamente estas SNAR, y así evita que las vesículas neurosecretoras se anclen o fusionen con la membrana plasmática de la sinapsis nerviosa y liberen sus neurotransmisores.

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