La palabra toxina proviene del latín toxicus que significa “veneno”. Este término fue utilizado por primera vez en la descripción de una “sustancia nociva”, que Roux y Yersin (1888) precipitaron del cultivo de
Corynebacterium diphtheriae. Desde entonces los especialistas en el tema han definido estas sustancias de diferentes formas, por ejemplo Madigan y colaboradores (1) las llamaron “sustancias microbianas capaces de inducir daño en el huésped”. Atals en forma más descriptiva, dijo que eran “productos o sustancias orgánicas de origen microbiano que son perjudiciales o letales para células, cultivos celulares u organismos” (2). Una definición clásica las describe como “productos del metabolismo microbiano capaces de causar la disolución física de células de mamíferos u otro tipo "in vitro" (3).
Los textos de Microbiología Clínica las definen, desde el punto de vista de las infecciones, en base a la patogenicidad producida por los microorganismos en los seres vivos y el daño que generan, como “componentes o productos de microorganismos los cuales originan e introducen cambios en el animal huésped pudiendo generar enfermedades sintomáticas normalmente asociadas con infecciones” (4).
Podríamos concluir definiendo a las toxinas bacterianas como importantes factores de virulencia, que pueden dañar las células del huésped o interferir con los mecanismos de defensa por diversos mecanismos de acción.
Las toxinas, así como otros factores de virulencia, representan sofisticados mecanismos de adaptación que desarrollan los microorganismos, mediante los cuales pueden combatir las defensas del huésped y tener acceso a los nutrientes que se encuentran en los tejidos, utilizándolos en su desarrollo.
Los miembros de la familia de toxinas Repeats ToXin (RTX)son un grupo de toxinas producidas por bacterias Gram negativas de distintas especies. Son citolisinas formadoras de poros, con gran variedad de células y huésped
blanco de acción. El prototipo de esta familia es la a hemolisina de
Escherichia coli (HlyA), aislada de cepas hemolíticas provenientes de infecciones extraintestinales.
Las bacterias integrantes de la familia Enterobacteriaceae son las responsables de la mayor parte de las infecciones nosocomiales que se observan en la actualidad, pero el rol que desempeñan las toxinas en estas enfermedades todavía no está bien establecido para géneros como
Enterobacter. Por tal motivo, en este trabajo se estudió una cepa de
Enterobacter cloacae de origen clínico el Hospital Tránsito Cáceres de Allende de la ciudad de Córdoba, Argentina.
Durante la purificación de la toxina, la combinación de técnicas cromatográficas y
SDS-PAGE mostraron dos formas proteicas de distintos tamaños moleculares: un monómero (13,3 kDa) y polipéptidos con diferentes pesos moleculares (27 kDa, 42 kDa y 66 kDa). No se pudo eliminar todo el
LPS unido a la toxina nativa, pero se logró reducir su presencia hasta un valor que no se considera interferente, similar a lo que se aceptó en la purificación de otros integrantes de la familia RTX(5).
La reacción cruzada entre HlyA de
E.coli y la toxina de
E.cloacae observada por inmunoblotting indicaría una importante semejanza entre ambas lisinas, pero existen diferencisa en los pesos moleculares y secuencias de aminoácidos.
Estudios de actividad hemolítica sugirieron que la toxina se une en forma monomérica a la membrana de los eritrocitos de caballo, carnero, conejo y humano. Se requirió una oligomerización de los monómeros para lisar las células, mostrando dependencia con la temperatura. El daño de membrana de los eritrocitos humanos fue estimado en 3,6 nm, mediante ensayos con protectores osmóticos realizados tanto con monómero como con polímero de 66 kDa. Por
ME se observó ausencia de alteraciones ultraestructurales en membrana de eritrocitos al igual que con la hemolisina de
E.coli. Además fue necesaria la presencia de un agente oxidante como
2-ME para manifestar la actividad hemolítica (6).
En determinaciones efectuadas por Quimioluminiscencia y por la reacción de Azul de Tetrazolio, tanto el monómero como el polímero de la toxina de
E.cloacae a baja concentración, produjeron un rápido incremento en la generación de
ROS especies reactivas del oxígeno! en neutrófilos humanos, tiempo y dosis dependiente. A concentraciones mayores produjeron la muerte de fagocitos, debido a la acción lítica de la toxina (7). Por
CF se evidenció una unión diferencial con leucocitos respecto a eritrocitos, así como también se apreció distinto grado de unión entre leucocitos (8).
El aumento de ROS produjo estrés oxidativo e indujo muerte por apoptosis a concentraciones sublíticas de la toxina, siendo la endocitosis el mecanismo de ingreso celular detectado. La muerte por apoptosis fue demostrada por electroforesis del DNA genómico y por ME de leucocitos, observándose las características propias de este tipo de muerte. Sin embargo, a altas concentraciones de toxina, los poros originados en la superficie celular por la polimerización condujeron a la lisis. Se posible proponer entonces que la modulación de radicales libres por parte de la toxina podría ser uno de los factores involucrados en la patogénesis de la infección bacteriana, produciendo un incremento de la liberación de ROS que daña la célula (9,10).
Estudios inmunológicos indicaron que la toxina de
E.cloacae estimuló la producción de anticuerpos específicos en cortos períodos de tiempo en conejos inoculados con el monómero. Los antisueros obtenidos pudieron inhibir: el efecto hemolítico, la generación de radicales del oxígeno en leucocitos y la muerte por apoptosis de las células sensibles a la toxina.
La importancia de la citotoxina como posible factor de virulencia
in vivo, también fue demostrada en los ensayos en peritoneo de rata, los que reforzaron el concepto que leucocitos y macrófagos pueden sufrir en el organismo las consecuencias del estrés oxidativo, con descontrol de su metabolismo y posterior lisis en presencia de cepas hemolíticas de
E.cloacae. Una variante no hemolítica (C4) lograda en el laboratorio, cuando fue inoculada intraperitonealmente incrementó la afluencia de macrófagos peritoneales respecto a los controles no tratados y los inyectados con la cepa hemolítica (C1), habiendo generado ésta última muerte de leucocitos en la cavidad peritoneal (11).
Dado que la toxina de
E.cloacae, no ha sido descripta ni estudiada por otros autores, resulta necesario investigar los aspectos que hacen a su actividad y evaluar la importancia de la misma en la patología infecciosa humana.
OBJETIVOS Es necesario, ante una nueva toxina como la de
E.cloacae, investigar por distintas técnicas de biología molecular las características de esta nueva toxina y comprobar la capacidad histocitotóxica sobre diferentes tejidos o células, para evaluar las consecuencias que pueden tener en el huésped. Rata o conejo suelen ser modelos de estudio adecuados y la inoculación experimental representa la forma más efectiva de apreciar los efectos sobre diversos órganos o tejidos. La vía de aplicación de la toxina constituye una forma de canalizar la acción, de modo que inyectando en forma subcutánea, se pueden analizar las alteraciones posibles provocadas en tejido muscular, celular subcutáneo o a nivel de epidermis en la zona de inoculación. Además mediante la vía intraperitoneal es factible detectar la acción sobre macrófagos "in vivo". Es conveniente remarcar que recién cuando se pueda clarificar él o los tejidos en que ejerce la acción nociva una toxina, es posible ensayar formas o procedimientos para neutralizar el daño.
La frecuente asociación del fenotipo hemolítico y la patogenia ha llevado a la conclusión de que las hemolisinas bacterianas son importantes factores de virulencia, pero su contribución en las distintas infecciones está pobremente definida en la mayoría de los casos. El rol de agresividad de la hemolisina de
E.cloacae no está dilucidado, ya que esta lisina ha sido descripta recientemente, de modo que es necesario una valoración conjunta de diferentes centros nosocomiales y una investigación a nivel básico para poder evaluar con bases moleculares las observaciones que derivan de problemas infecciosos. Conocer este mecanismo puede ser útil para desarrollar tratamientos que contrarresten la acción de toxinas, interfiriendo en la endocitosis e impidiendo el daño causado por algunas de ellas.