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El impacto de las endotoxinas en el cuerpo humano

20th August 2014

Definición de endotoxina

El impacto de las endotoxinas en el cuerpo humanoLa endotoxina es un lipopolisacárido o LPS, o sea, una forma de azúcar. Se trata de una estructura compuesta por complejos de lípidos y azúcares.

Esta estructura es un componente necesario liberado por bacterias Gram negativas con el fin de mantener la integridad de la pared celular. La endotoxina es el componente principal de la pared celular y es importante para la supervivencia celular.

La clasificación de la bacteria como Gram negativa o Gram positiva se basa en un método de coloración microscópica conocido como Tinción de Gram. Se aplican dos tinturas. El primer color es el rojo. El segundo color es el azul o el púrpura. La bacteria que retiene el color de la primera tinción se llama Gram positiva. La bacteria que pierde el color de la primera tinción pero retiene el color de la segunda tinción se llama Gram negativa.

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Los LPS también son conocidos como endotoxinas porque consisten en toxinas ubicadas dentro de las células bacterianas. Antes se creía que las endotoxinas se liberaban una vez que la bacteria moría. Actualmente se sabe con certeza que la bacteria libera pequeñas cantidades de endotoxinas como parte de su metabolismo normal, a pesar de que la mayoría quedan retenidas dentro de la célula.

Los LPS tienen una estructura divida en tres partes principales: el antígeno O, el núcleo compuesto de un oligosacárido y el lípido A. El primero se llama antígeno porque es un receptor de reconocimiento para el hospedador o la respuesta inmunitaria humana. El antígeno O consiste en una secuencia repetitiva de glucanos. Esta secuencia es variable y produce diferentes tipos de antígenos O. Existen aproximadamente 160 tipos conocidos de bacteria E. coli solamente. Diferencias biológicas como esta contribuyen con la variabilidad general de los ensayos LAL.

El dominio del núcleo de los LPS simplemente contiene varias cadenas de azúcares además de componentes no carbohidratos, mientras que la molécula del lípido A es el componente menos variable de los LPS. Esta molécula adhiere los LPS a la pared celular. Una vez que la pared celular se degrada, el lípido A se libera de la pared bacteriana y es el componente responsable de los efectos tóxicos de los LPS sobre el cuerpo humano.

La respuesta inmunitaria

Una vez dentro del cuerpo humano, las células de defensa natural, como los macrófagos y los monocitos, reconocen las bacterias como cuerpos extraños. Este proceso de reconocimiento está mediado por los antígenos de las bacterias, que incluyen los antígenos O de los LPS. En ocasiones las bacterias pueden evitar ser destruidas, pero en general son degradadas por las células de defensa del cuerpo humano. Una vez degradadas, las endotoxinas ubicadas dentro de la bacteria se liberan para ingresar en la circulación y producir efectos perjudiciales. Las células de defensa del cuerpo humano también liberan sustancias que pueden estimular las vías que componen los efectos negativos de las endotoxinas.

La cascada del complemento, a través de sustancias como C3a y C5a, produce la liberación de histamina, una sustancia efectora de la respuesta alérgica. La cascada del complemento en general produce la vasodilatación y la inflamación.

La respuesta inflamatoria está mediada por la liberación de sustancias que incluyen las citoquinas interleucinas, las prostaglandinas y el factor de necrosis tumoral. Las interleucinas son pirogénicas, es decir, causan la respuesta de la fiebre. Aparte de la inflamación, estas sustancian también participan en la respuesta del choque.

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La vía de la coagulación también está activa. Se produce un aumento general de plaquetas, la dilatación de los vasos sanguíneos y un derrame creciente de las paredes de los vasos. Los sustratos necesarios para formar un coágulo de sangre pueden disminuir en caso de endotoxemia. Si ocurre una infección bacteriana, esta disminución, junto con la dilatación de los vasos sanguíneos y el aumento de derrames, puede contribuir a la aparición de hemorragias.

Bacterias con endotoxinas

Existen numerosas bacterias Gram negativas clínicamente significativas. Entender su biología y patogenicidad permite tener una comprensión más clara sobre la importancia de los ensayos LAL para la prevención y el cuidado de la enfermedad.

Bordetella pertussis es el agente que causa la enfermedad conocida como tos ferina. Antes de la creación de la vacuna, esta bacteria producía grandes infecciones y una alta tasa de mortalidad. La B. pertussis produce la toxina pertussis que tiene la capacidad de inhibir el sistema inmunológico. En principio consiste en una infección de las vías respiratorias y puede producir síntomas similares a un resfrío común. Se caracteriza por un sonido jadeante cuando la persona infectada respira.

Neisseria meningitides es la bacteria que causa la meningitis y la meningococcemia. La meningitis consiste en la infección de las meninges, es decir, la membrana de tejido conectivo que recubre el cerebro, y la médula espinal. Las meninges se inflaman y pueden aumentar la presión sobre el cerebro. Los síntomas de la meningitis pueden incluir tortícolis, fiebre, dolor de cabeza, alteración del estado mental y convulsiones. La meningococcemia consiste en la infección que produce esta bacteria sobre el torrente sanguíneo. Los síntomas de la meningococcemia son, entre otros, fiebre, dolor en las articulaciones, escalofríos e incluso coagulación intravascular diseminada (CID), caracterizada por la formación de pequeños coágulos de sangre dentro de los vasos sanguíneos que pueden obstruir el torrente sanguíneo. La persona infectada puede tener petequias (pequeñas hemorragias múltiples debajo de la piel), hematomas y hemorragias severas fuera de control.

Otra especie de Neisseria, la Neisseria gonorrhoeae, se reconoce porque causa la enfermedad de transmisión sexual llamada gonorrea. Los síntomas de la gonorrea pueden variar dependiendo del órgano infectado. Puede causar ceguera en infecciones oculares, secreciones purulentas de los genitales e infección sistémica severa. La Neisseria gonorrhoeae libera ampollas o burbujas que contienen LPS durante su crecimiento. Se cree que los LPS causan la progresión de la enfermedad de la gonorrea.

La toxina Shiga estuvo presente en la peor epidemia de Escherichia coli ocurrida en Alemania en 2011. La cepa de la E. coli que produjo la epidemia fue O104:H4 y generó la endotoxina causante de diarrea con sangre. Se sabe que la toxina Shiga también es la toxina de la bacteria Shigella dysenteriae, que causa disentería. Los síntomas pueden ser, entre otros, diarrea (que puede producirse con sangre), dolores abdominales y orina con sangre. La S. dysenteriae produce uno de los peores tipos de disentería. Las bacterias y las endotoxinas se pueden esparcir a través de alimentos y agua contaminados y su aparición suele deberse a la preparación de comidas sin las manos limpias. Las bacterias S. dysenteriae y sus endotoxinas, por lo tanto, son un objetivo importante de la detección de LAL, especialmente en la industria de los alimentos y el agua.

El cólera es una enfermedad que causa diarrea acuosa. La bacteria que causa esta enfermedad es la Vibrio cholerae. La V. cholerae secreta una toxina que deriva en la progresión de la enfermedad en los seres humanos. La enfermedad puede manifestarse como una diarrea acuosa abrupta acompañada por dolores abdominales y vómitos. El peor nivel de la enfermedad se llama cólera grave, que incluso puede ser mortal para los pacientes sin tratamiento, especialmente en el caso de los niños. Las bacterias y sus toxinas pueden propagarse a través del agua contaminada. Otros modos de propagación son a través de mariscos y pescados contaminados y demás comidas no tratadas con la higiene adecuada. Los seres humanos son transmisores naturales de V. cholerae, pero la transmisión de la enfermedad también puede deberse a la falta de higiene en las manos cuando se preparan y cocinan alimentos.

Los dos contaminantes de alimentos más conocido son la Salmonella typhi, una bacteria que causa la fiebre tifoidea, y la Escherichia coli. La S. typhi es un parásito natural de los seres humanos. La E. coli es una bacteria que habita naturalmente en los intestinos de los mamíferos, incluidos los seres humanos. Las cepas inocuas de E. coli son necesarias para la producción de vitaminas B y K; sin embargo, existen varias cepas que pueden dañar el cuerpo humano, como aquellas que producen la toxina Shiga, que a su vez genera O104:H4. En general las enfermedades vinculadas con estas bacterias se agravan por la aparición de las toxinas que producen estas bacterias al transmitirse a través de productos comerciales contaminados, en especial los alimentos y el agua. Los efectos adversos de la infección resultante pueden llegar a ser bastante graves, hasta derivar en una contaminación de alto nivel y generar una distribución masiva que afecte a numerosas personas a la misma vez.

Entender el proceso de estas y otras enfermedades brinda un gran beneficio, y esta comprensión se logra a través de los ensayos LAL para la detección de endotoxinas con anterioridad a la etapa de distribución de productos preparados para su comercialización y que finalmente interactúan con el cuerpo humano.

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