Relação entre a natureza química das endotoxinas bacterianas e sua toxicidade e imunogenicidade

20th January 2016

química das endotoxinas bacterianas e sua toxicidade e imunogenicidadeA natureza química das endotoxinas bacterianas influi na toxicidade que elas provocam em outros organismos, assim como nos efeitos imunogênicos gerados nos mesmos. Em geral, as endotoxinas bacterianas são complexos formados por moléculas de lipopolissacarídeos que se encontram nas membranas celulares das bactérias Gram negativas. As doenças relacionadas com as bactérias Gram negativas afetam aos humanos e aos animais e são, em muitos casos, difíceis de tratar, por isso a importância de contar com antibióticos eficientes e específicos para cada bactéria.

As bactérias Gram negativas durante seu crescimento podem liberar endotoxinas no meio, segundo se comprovou em estudos de colônias vivas em laboratórios. Porém, a maior concentração de endotoxinas é produzida durante a lise celular das bactérias. Em geral, o efeito patogénico das endotoxinas bacterianas é menos pronunciado do que o das exotoxinas, mas nem por isso deixam de provocar complicações que podem levar até a morte dos afetados. Estas substâncias são os pirogênios mais comuns que se encontram na natureza, assim o método LAL (lisado de amebócitos de Limulus) para sua detecção passou a ser o teste de pirogênios na indústria e nos laboratórios de pesquisa. Para desenvolver o teste de LAL, a empresa Wako desenvolveu uma linha de reagentes e acessórios chamada PYROSTAR™.

A estrutura química dos lipopolissacarídeos de cada bactéria é que determina o efeito que estas produzem. Os lipopolissacarídeos recebem este nome devido a serem cadeias de polissacarídeos (polímeros formados por unidades de açúcares) unidas a uma estrutura lipídica, que é denominada lipídio A. O lipídio A mantém sua estrutura química nas diferentes moléculas de lipopolissacarídeos e se associa com a toxicidade que estas moléculas provocam. Enquanto que os polissacarídeos unidos ao lipídio A, que se diferenciam de uma bactéria a outra, estão relacionados com a imunogenicidade.

Entende-se como toxicidade a “capacidade de produzir dano a um organismo vivo, em relação à quantidade ou dose de substância administrada ou absorvida, a via de administração e sua distribuição no decorrer do tempo (dose única ou repetida), tipo e severidade do dano, tempo necessário para que este seja produzido, natureza do organismo afetado e outras condições intervenientes.” No caso das endotoxinas bacterianas, a toxicidade está associada à parte lipídica de sua estrutura química, o lipídio A. A parte hidrofóbica dos polissacarídeos, o lipídio A, praticamente não varia sua estrutura de uma bactéria para outra; contém um dímero de N-acetil glucosamina fosforilada ligado a 6 ou 7 monômeros de ácidos graxos, todos eles saturados. Os ácidos graxos podem ser encontrados ligados diretamente ao dímero de glucosamina ou formando ésteres. A estereoquímica deste dímero de glucosamina, muitas vezes, é a causa da atividade biológica diferente destes lipídios, e também podem condicionar a atividade de grupos fosfatos e a forma em que se unem aos ácidos graxos.

A segunda região da molécula de lipopolissacarídeo, que se encontra ligada ao lipídio A, é denominada antígeno R, e é uma cadeia curta de açúcares. Esta região normalmente foi conservada em todas as bactérias Gram-negativas e não tem maior influência na toxicidade e na imunogenicidade que as endotoxinas bacterianas provocam.

A imunogenicidade é o “conjunto de propriedades que capacitam uma substância a induzir em organismos ou em células imunocompetentes uma imunidade celular e/ou humoral”. As endotoxinas bacterianas induzem este tipo de respostas nos homens e animais devido aos polissacarídeos contidos na parede celular. Como esta é a parte variável de uma bactéria para outra, os efeitos como patógenos das bactérias Gram negativas diferem entre elas.

A parte da estrutura das endotoxinas causadoras da imunogenicidade é a terceira região conhecida com antígeno O. O antígeno O é uma cadeia de polissacarídeos formada por oligossacarídeos que se repetem e são os responsáveis da hidrofilicidade destas moléculas. Os diferentes açúcares que estão presentes no antígeno O são os que conferem atividades biológicas tão variadas às bactérias Gram negativas, pois desta parte das estruturas depende com qual anticorpo as endotoxinas podem se combinar. A virulência das bactérias também depende de que o antígeno O esteja intacto, pois se tem observado que as mutações do mesmo repercutem diretamente na virulência da cepa em estudo.

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Lisa
Por: Lisa Komski Em: Kit LAL