6.2B: Toxinas Tipo II: Toxinas que dañan las membranas de las
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- Describa brevemente los papeles de la toxina alfa, la toxina kappa y la toxina mu, y la fermentación por Clostridium perfringens en la patogénesis de la gangrena gaseosa.
- Indique cómo las siguientes toxinas causan daño y nombra una bacteria productora de cada una:
- leucotoxinas tales como leucocidina
- Citotoxina traqueal de Bordetella
- Indicar cómo la Toxina A y la Toxina B de Clostridium difficile provocan diarrea y daño en el colon.
Bacteria Destacada
- Lee la descripción de Clostridium difficile yempareja la bacteria con la descripción del organismo y la infección que causa.
In this section on Bacterial Pathogenesis we are looking at virulence factors that damage the host. Virulence factors that damage the host include:
1. The ability to produce Pathogen-Associated Molecular Patterns or PAMPs that bind to host cells causing them to synthesize and secrete inflammatory cytokines and chemokines;
2. The ability to produce harmful exotoxins.
3. The ability to induce autoimmune responses.
We are currently looking at the ability of bacteria to produce harmful exotoxins.
Exotoxins (def) are toxins, often proteins in nature, secreted from a living bacterium but also released upon bacterial lysis. In addition, some bacteria use a type 3 secretion system or a type 4 secretion system to inject toxins directly into human cells. There are three main types of exotoxins:
1. superantigens (Type I toxins),
2. exotoxins that damage host cell membranes (Type II toxins)
3. A-B toxins and other toxin that interfere with host cell function (Type II I toxins).
We will now look at exotoxins that damage host cell membranes.
The Ability to Produce Harmful Exotoxins
b. Type II Toxins: Toxins that Damage Host Cell Membranes
Las toxinas de tipo II son típicamente fosfolipasas o citotoxinas formadoras de poros que alteran la integridad de las membranas celulares eucariotas. Los daños en las células hospedadoras liberan patrones moleculares asociados al peligro (DAMP) (def) que se unen a los receptores de reconocimiento de patrones (PRR) causando la liberación de citocinas inflamatorias. Esta respuesta inflamatoria también puede contribuir aún más al daño tisular.
1. Las exotoxinas de Clostridium perfringens (inf). Esta bacteria produce al menos 20 exotoxinas que juegan un papel en la patogenia de la gangrena gaseosa y producen zonas en expansión de tejido muerto (necrosis) que rodean a la bacteria. Las toxinas incluyen:
- toxina alfa (lecitinasa): aumenta la permeabilidad de los capilares y las células musculares al descomponer la lecitina en las membranas citoplásmicas. Esto da como resultado el edema macrosco (def) de la gangrena gaseosa. Si la toxina alfa ingresa a la sangre puede dañar órganos. La toxina alfa también es necrotizante (def), hemolítica y cardiotóxica.
- toxina kappa (colagenasa): descompone el tejido conectivo de soporte (def) dando como resultado lesiones blandas de gangrena gaseosa. También es necrotizante (def).
- toxina mu (hialuronidasa): descompone el cemento tisular que mantiene las células unidas en el tejido.
- Toxina épsilon: Aumenta la permeabilidad vascular y causa edema y congestión en diversos órganos incluyendo pulmones y riñones.
- Las toxinas necrosantes adicionales (def) incluyen toxina beta, toxina iota y toxina nu.
Una característica principal de la gangrena gaseosa es la capacidad de C. perfringens para propagarse muy rápidamente desde el sitio inicial de la herida dejando atrás una zona de expansión de tejido muerto. Este organismo se propaga como resultado de la presión de la acumulación de fluidos (debido al aumento de la permeabilidad capilar de la toxina alfa) y la producción de gas (la fermentación anaeróbica de glucosa por los organismos produce hidrógeno y dióxido de carbono), aunado a la descomposición del tejido conectivo circundante (toxina kappa) y el cemento tisular (toxina mu).
2. Leucotoxinas. Las leucotoxinas, como la leucocidina, son toxinas formadoras de poros que provocan la lisis de los glóbulos blancos y otras células involucradas en la inmunidad al unirse a los receptores de quimiocinas en estas células y dañar la membrana celular. Las leucotoxinas son producidas por diversas bacterias piógenas (def) incluyendo Staphylococcus aureus (inf) y Streptococcus pyogenes (inf), (estreptococos beta del grupo A).
3. Pseudomonas aeruginosa produce una variedad de toxinas que conducen a la lisis celular y daño tisular en el huésped. Las toxinas de tipo II incluyen:
- Exotoxina U (Exo U): Degrada la membrana plasmática de las células eucariotas, lo que lleva a la lisis.
- Fosfolipasa C (PLC): Daña los fosfolípidos celulares causando daño tisular; estimula la inflamación. Entregado por un sistema de secreción tipo 3.
- Proteasa alcalina: conduce a daño tisular.
- Citotoxina: Daña las membranas celulares de los leucocitos provoca daño microvascular.
- Elastasa: Destruye la elastina, una proteína que es un componente del tejido pulmonar.
- Piocianina: un pigmento soluble en agua verde a azul que cataliza la formación de radículas de oxígeno tóxicas (def) que dañan los tejidos; deteriora la función ciliar, estimula la inflamación.
| Animación de You Tube que muestra Pseudomonas usando motilidad, pili y exotoxinas para causar una infección. Animaciones Médicas 3D Biblioteca y Descargas, www.rufusrajadurai. wetpaint.com |
4. Toxina A y Toxina B, producidas por Clostridium difficile (inf). La toxina A daña las membranas de las células de la mucosa intestinal causando hipersecreción de fluidos. Además, desencadena la producción de citocinas inflamatorias. Finalmente, también atrae y destruye los neutrófilos, provocando que liberen sus enzimas lisosómicas para un mayor daño tisular que conduce a necrosis hemorrágica (def). La toxina B despolimeriza actina dañando el citoesqueleto de las células mucosas. Clostridium difficile causa colitis severa asociada a antibióticos y es un bacilo oportunista Gram-positivo productor de endosporas transmitido por vía fecal-oral. C. difficile es una infección común asociada a la atención de la salud (HAI) y es la causa más frecuente de diarrea asociada a la atención médica.
| Bacteria destacada: Clostridium difficile Da click en este enlace, lee la descripción de Clostridium difficile, y poder hacer coincidir la bacteria con su descripción en un examen. |
5. Streptococcus pyogenes (inf) produce una serie de enzimas y toxinas que dañan las células y los tejidos y causan inflamación:
- Estreptolisina S: Provoca lisis de membranas de glóbulos rojos.
- Estreptolisina O: Lítica a las células que contienen colesterol en su membrana plasmática.
- Proteasas: Degrada las proteínas celulares; ayuda a la propagación del organismo.
- DNasas: Degrada el ADN celular; ayuda a la propagación del organismo.
- Estreptoquinasa: Descompone la fibrina en los coágulos; ayuda a la propagación del organismo.
- Exotoxina pirogénica estreptocócica B (SPE B): Una proteasa que facilita la propagación y supervivencia bacteriana; induce inflamación durante infecciones por S. pyogenes.
| Para Más Información: Inflamación de la Unidad 5 |
6. Ureasa y fosfolipasa, producida por Helicobacter pylori (inf). La ureasa c rinde tributos a la resistencia ácida y al daño celular epitelial mientras que la fosfolipasa daña la membrana de las células de la mucosa gástrica o intestinal
| Animación flash que muestra la inducción de úlceras estomacales e intestinales por Helicobacter pylori. |
| Versión html5 de animación para iPad que muestra inducción de úlceras estomacales e intestinales por Helicobacter pylori. |
| Película de YouTube de un examen de videoendoscopia en la que se muestran úlceras duodenales causadas por Helicobacter pylori. |
7. La citotoxina traqueal de Bordetella, producida por Bordetella pertussis (inf), causa daño de las células respiratorias durante la tos ferina. La muerte celular, la inhibición del movimiento ciliar por las células epiteliales ciliadas y la liberación de la citocina inflamatoria IL-1 desencadena los episodios de tos violenta, la única forma en que el cuerpo ahora puede eliminar restos inflamatorios, bacterias y moco.
Como se mencionó anteriormente en esta unidad, muchas bacterias son capaces de percibir su propia densidad poblacional, comunicarse entre sí por medio de factores químicos secretados, y comportarse como una población más que como bacterias individuales. Esto se conoce como señalización célula a célula o detección de quórum y juega un papel importante en la patogenicidad y supervivencia de muchas bacterias.
La detección de quórum implica la producción, liberación y detección en toda la comunidad de moléculas llamadas autoinductores que modulan la expresión génica en respuesta a la densidad de una población bacteriana. Cuando los autoinductores producidos por una bacteria cruzan la membrana de otra, se unen a receptores en el citoplasma. Este complejo autoinductor/receptor es entonces capaz de unirse a promotores de ADN y activar la transcripción de genes controlados por detección de quórum. De esta manera, las bacterias individuales dentro de un grupo son capaces de beneficiarse de la actividad de todo el grupo.
Los resultados de la interacción bacteria-huésped suelen estar relacionados con la densidad de población bacteriana. La virulencia bacteriana, es decir, su capacidad para causar enfermedades, se basa en gran medida en la capacidad de la bacteria para producir productos génicos llamados factores de virulencia que permiten que esa bacteria colonice al huésped, resista las defensas del cuerpo y dañe el cuerpo. Si un número relativamente pequeño de una bacteria específica ingresara al cuerpo e inmediatamente comenzara a producir sus factores de virulencia, lo más probable es que el sistema inmunológico del cuerpo tuviera tiempo suficiente para reconocer y contrarrestar esos factores de virulencia y eliminar las bacterias antes de que hubiera cantidad suficiente para causar daño. Muchas bacterias son capaces de retrasar la producción de esos factores de virulencia al no expresar los genes para esos factores hasta que haya una población suficientemente grande de esa bacteria (un quórum). A medida que las bacterias aumentan geométricamente en número, también lo hace la cantidad de sus autoinductores secretados.
Cuando se alcanza un nivel crítico de autoinductor, toda la población de bacterias es capaz de activar simultáneamente la transcripción de sus genes sensores de quórum y es mucho menos probable que los sistemas inmunitarios del cuerpo tengan tiempo suficiente para contrarrestar esos factores de virulencia antes de que se haga daño.
| Artículo de Medscape sobre infecciones asociadas a organismos mencionados en este Objeto de Aprendizaje. El registro para acceder a este sitio web es gratuito.
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, producir simultáneamente toxinas y otros factores de virulencia a través de la detección de quórum sería una ventaja para esa población, a diferencia de las bacterias individuales que producen toxinas y otros factores de virulencia tan pronto como ingresan al cuerpo.
Resumen
- Las toxinas de tipo II son típicamente fosfolipasas o citotoxinas formadoras de poros que alteran la integridad de las membranas celulares eucariotas.
- Los daños en las células hospedadoras liberan patrones moleculares asociados al peligro (DAMP) que se unen a los receptores de reconocimiento de patrones (PRR) causando la liberación de citocinas inflamatorias. Esta respuesta inflamatoria también puede contribuir aún más al daño tisular.
- Los ejemplos incluyen las exotoxinas de Clostridium perfringens que causan gangrena gaseosa, exotoxinas de Pseudomonas aeruginosa que causan una variedad de infecciones oportunistas, exotoxinas de Streptococcus pyogenes que causan faringitis estreptocócica, las exotoxinas de Clostridium difficile que causa colitis asociada a antibióticos, y leucotoxinas, toxinas formadoras de poros que provocan lisis de glóbulos blancos.
Preguntas
______ Provoca el daño respiratorio y episodios de tos violenta observados durante la tos ferina. (ans)
______ Daña las membranas de las células de la mucosa intestinal causando hipersecreción de fluidos; desencadena la producción de citocinas inflamatorias; atrae y destruye neutrófilos haciendo que liberen sus enzimas lisosómicas para un mayor daño tisular que conduce a necrosis hemorrágica.
- leucotoxinas
- Toxina A
- Toxina B
- Citotoxina traqueal de Bordetella