Exotoxina, Tipos

Una exotoxina es una toxina secretada por las bacterias. Una exotoxina puede causar daños en el huésped mediante la destrucción de las células o alterar el metabolismo celular normal. Ellos son altamente potentes y pueden causar daños importantes en el anfitrión. Las exotoxinas pueden ser secretadas, o, de forma similar a las endotoxinas, pueden ser liberados durante la lisis de la célula.

La mayoría de las exotoxinas pueden ser destruidos por calentamiento. Ellos pueden ejercer su efecto localmente o producir efectos sistémicos. Exotoxinas bien conocidos incluyen la toxina botulínica producida por Clostridium botulinum y la exotoxina de Corynebacterium diphtheriae, que se produce durante la vida en peligro los síntomas de la difteria.

Las exotoxinas son susceptibles a los anticuerpos producidos por el sistema inmune, pero muchos exotoxinas son tan tóxicos que pueden ser fatal para el huésped antes de que el sistema inmune tiene una oportunidad de montar defensas contra ella.

Tipos

Muchos exotoxinas se han clasificado. Esta clasificación, aunque bastante exhaustiva, no es el único sistema utilizado. Otros sistemas de clasificación o identificación de toxinas incluyen:

  • Por organismo generar la toxina
  • Por organismo susceptible a la toxina
  • Por tipo de tejido diana susceptibles a la toxina
  • Por estructura
  • Por la capacidad de la toxina que soportar en entornos hostiles, tales como el calor, la sequedad, radiación, o la salinidad. En este contexto, "lábil" implica la susceptibilidad, y "estable" implica una falta de susceptibilidad.
  • Por una carta, tales como "A", "B", o "C", para comunicar el orden en el que se identificaron.

La misma exotoxina puede tener diferentes nombres, dependiendo del campo de la investigación.

Tipo I: células de superficie activa

El tipo I toxinas se unen a un receptor en la superficie celular y estimular las vías de señalización intracelulares. A continuación se describen dos ejemplos.

 Superantígenos

Los superantígenos se producen por varias bacterias. El superantígenos mejor caracterizada son los producidos por las cepas de Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes que causan el síndrome de choque tóxico. Los superantígenos puente de la proteína MHC de clase II en células presentadoras de antígeno con el receptor de células T en la superficie de las células T con una cadena V en particular. Como consecuencia de ello, hasta el 20% de todas las células T se activan, lo que lleva a la secreción masiva de citoquinas proinflamatorias, que producen los síntomas de shock tóxico.

 Enterotoxinas termoestables

Algunas cepas de E. coli producen enterotoxinas estables al calor, que son pequeños péptidos que son capaces de soportar un tratamiento térmico a 100 º C. Diferentes serotipos reconocen distintos receptores en la superficie celular y por lo tanto afectan a diferentes vías de señalización intracelular. Por ejemplo, enterotoxinas STa se unen y activan unido a la membrana guanilato ciclasa, lo que conduce a la acumulación intracelular de GMP cíclico y efectos aguas abajo en varias vías de señalización. Estos eventos conducen a la pérdida de electrolitos y agua desde las células intestinales.

Tipo II: membrana perjudicial

Membrana toxinas que dañan exhiben hemolisina o actividad citolisina in vitro. Sin embargo, la inducción de la lisis celular puede no ser la función primaria de las toxinas durante la infección. A bajas concentraciones de toxina, efectos más sutiles tales como la modulación de la señal de transducción de la célula huésped pueden ser observados en ausencia de lisis celular. Toxinas que dañan la membrana se pueden dividir en dos categorías, las toxinas formadoras de canales y toxinas que funcionan como enzimas que actúan sobre la membrana.

 Toxinas que forman canales

La mayoría de las toxinas que forman canales, que forman poros en la membrana de la célula diana, se pueden clasificar en dos familias: las toxinas, colesterol-dependientes y las toxinas RTX.

  • Citolisinas colesterol-dependientes

La formación de poros por citolisinas colesterol-dependientes requiere la presencia de colesterol en la célula diana. El tamaño de los poros formados por miembros de esta familia es extremadamente grande: 25-30 nm de diámetro. Todos los CDC son secretadas por el sistema de secreción de tipo II, la excepción es neumolisina, que se libera desde el citoplasma de Streptococcus pneumoniae cuando se lisan las bacterias.

El CDC Streptococcus pneumoniae neumolisina, Clostridium perfringens perfringolisina O, y Listeria monocytogenes listeriolisina O causan modificaciones específicas de las histonas en el núcleo de la célula huésped, lo que resulta en la baja regulación de varios genes que codifican proteínas implicadas en la respuesta inflamatoria. Modificación de las histonas no implica la actividad de formación de poros de los CDC.

  • Toxinas RTX

Toxinas RTX se pueden identificar por la presencia de una secuencia de residuos específica repetidas en tándem de nueve aminoácidos en la proteína. El miembro prototipo de la familia de toxinas RTX se hemolisina A de E. coli. RTX también se encuentra en Legionella pneumophila.

 Las toxinas enzimáticamente activas

Un ejemplo es el de una toxina de C. perfringens, que provoca gangrena gaseosa; una toxina tiene actividad fosfolipasa.

Tipo III: intracelular

III exotoxinas de tipo pueden ser clasificados por su modo de entrada en la célula, o por su mecanismo de una vez dentro.

 Por el modo de entrada

Toxinas intracelulares deben ser capaces de obtener acceso al citoplasma de la célula diana para ejercer sus efectos.

  • Algunas bacterias entregan toxinas directamente de su citoplasma al citoplasma de la célula diana a través de una estructura en forma de aguja. Las proteínas efectoras inyectados por el aparato de secreción de tipo III de Yersinia en las células diana son un ejemplo.
  • Otro grupo de toxinas intracelulares es las toxinas AB. El 'B' de la subunidad se une a dirigirse a las regiones en las membranas celulares, la 'A'-subunidad entra a través de la membrana y posee la función enzimática que afecta a bio-mecanismos celulares internas. Un ejemplo común de esta actividad subunidad A se llama ADP-ribosilación en la que la subunidad A cataliza la adición de un grupo ADP-ribosa en residuos específicos sobre una proteína. La estructura de estas toxinas permite el desarrollo de vacunas y tratamientos específicos. Ciertos compuestos se pueden unir a la unidad B, que no es, en general, perjudicial, que el cuerpo aprende a reconocer, y que provoca una respuesta inmune. Esto permite que el cuerpo para detectar la toxina perjudicial si se encontró más tarde, y eliminarlo antes de que pueda causar daño al huésped. Las toxinas de este tipo incluyen la toxina del cólera, la toxina de la tos ferina, la toxina de Shiga y enterotoxina responsable de calor a partir de E. coli.

 Por mecanismo

Una vez en la célula, muchos de los exotoxinas actúan en los ribosomas eucarióticos, como inhibidores de la síntesis de proteínas.

  • Algunos exotoxinas actúan directamente en el ribosoma para inhibir la síntesis de proteínas. Un ejemplo es la toxina Shiga.
  • Otras toxinas actúan en el factor de elongación-2. En el caso de la toxina de la difteria, EF2 es ADP-ribosylated y se vuelve incapaz de participar en la elongación de proteína, y, así, la célula muere. Exotoxina de Pseudomonas tiene una acción similar.

Otras toxinas intracelulares no inhiben directamente la síntesis de proteínas.

  • Por ejemplo, la toxina del cólera ADP-ribosylates, activando de este modo la adenilato ciclasa del tejido para aumentar la concentración de AMPc, lo que provoca el movimiento de grandes cantidades de líquidos y electrolitos en el revestimiento del intestino delgado y los resultados en la diarrea que amenaza la vida.
  • Otro ejemplo es la toxina pertussis.

Daños matriz extracelular

Estos "toxinas" que permiten la propagación de bacterias y, como consecuencia, infecciones de los tejidos más profundos. Ejemplos son hialuronidasa y colagenasa. Estas moléculas, sin embargo, son enzimas que son secretadas por una variedad de organismos y generalmente no se consideran toxinas. Ellos se refieren a menudo como factores de virulencia, ya que permiten a los organismos se mueven más profundamente en los tejidos anfitriones.