octubre 13, 2013

Neurotoxinas




Las neurotoxinas alteran el funcionamiento del sistema nervioso


Se denomina neurotoxina a toda sustancia capaz de alterar el funcionamiento del sistema nervioso, afectando la estructura y/o la función de los elementos neurales. Las alteraciones pueden ser a nivel fisiológico, morfológico o manifestarse en cambios de comportamiento. Existen neurotoxinas de origen animal (venenos de ciertas serpientes), vegetal (curare) o de naturaleza inorgánica, producidas por bacterias.

Sus efectos dependerán de la dosis y la vía de exposición, pudiendo ser temporales o permanentes, incluso producir la muerte.

La exposición a neurotoxinas en la sociedad no es nueva, ya que las civilizaciones han estado expuestas a compuestos neurológicamente destructivos durante miles de años. Un ejemplo notable es la exposición importante de plomo durante el Imperio Romano como resultado del desarrollo de extensas redes de fontanería y el hábito del vino vinagre hirviendo en recipientes de plomo. Las neurotoxinas han sido parte de la historia humana debido a la naturaleza frágil y susceptible del sistema nervioso.

Las neurotoxinas que más repercusiones tienen sobre el ser humano, y por ello las más estudiadas, son las elaboradas por los microorganismos. Entre ellas destacan las neurotoxinas responsables de dos síndromes, el tétanos y el botulismo; se trata de enzimas proteasas específicas que penetran en el interior de las neuronas y bloquean la liberación de neurotransmisores, dando lugar a la aparición de parálisis, y en el tétanos también a contracciones continuas. La letalidad de ambas es mucho mayor que la de otras toxinas.


Bacterias anaerobias productoras de neurotoxinas

Anaerobio significa vida sin aire (donde "aire" usualmente es oxígeno); es opuesto a aeróbico.

Los microorganismos pueden simplemente sobrevivir sin dar lugar a modificaciones aparentes en sus características sensoriales.

Sus toxinas afectan el sistema nervioso central produciendo parálisis y la persona que está intoxicada por ello muere de asfixia porque los músculos respiratorios no funcionan a causa de esa parálisis.

En condiciones favorables es posible, si los factores ecológicos son propicios, la multiplicación microbiana.

Normalmente es preciso un elevado número de microorganismos multiplicándose activamente en el alimento para iniciar los síntomas de infección o de intoxicación.

Bacillus y Clostridium. Son bacilos gram positivos formadores de esporas, Estos bacilos son cosmopolitas y debido a que forman esporas, pueden sobrevivir en el ambiente por muchos años.


Especies importantes de Bacillus de gram positivos esporulados
B. anthracis
B. cereus
B. subtiles
B. licheniformes
B. alvei
B. piliformis




Especies importantes de Clostridium, bacilos gram positivos, móviles o inmóviles. Las especies presentan flagelos peritricos.
C. chauvoei
C. septicum
C. novi D
C. perfringens
C. novyi
C. tetani
C.boulinum
C. sordelii



Las siguientes bacterias son bien reconocidas como agentes de intoxicación alimenticia

* Salmonella (infección)
* Staphylococcus aureus (toxina en alimentos)
* Clostridium perfringens (toxina en alimentos)
* Clostridium botulinum (toxina en alimentos)
* Clostridium difficile (infección y toxina)
* Bacillus cereus (toxina en alimentos)
* Escherichia coli (infección y toxina)
* Listeria monocytogenes

Salmonella

Es la bacteria que produce la infección gastrointestinal conocida como salmonelosis,  una enfermedad bacterial que afecta el tracto intestinal. Los humanos se contaminan con la bacteria al consumir agua o alimentos contaminados por las heces. También se encuentra en las carnes de aves crudas, la carne de ganado, y en ocasiones se han encontrado en frutas y vegetales sucios.


Alimentos de alto riesgo :

* Leche cruda
* Queso panela sin pasteurizar
* Res, cerdo, borrego
* Huevo
* Salchichas
* Pollo
* Verduras congeladas
* Pavo
* Chorizo
* Mortadela
* Hígado bovino, cerdo
*  Tortuga
* Camarón crudo congelado
* Ostiones
* Semillas

Prevención


* Impedir su ingreso desde los productos crudos.
* Aplicar tratamientos térmicos suficientes.
* Mantenimiento de los alimentos de alta temperatura (60ºC) o refrigerar rápidamente (4ºC).
* Evitar contacto entre alimentos crudos y cocidos.
* Higiene corporal permanente (lavarse las manos).
* Limpieza y desinfección eficaces y controladoras (materiales y locales)
* Manipulación higiénica.


Clostridium botulinum



 Es el nombre de una especie de bacteria (Gram positiva anaerobia) que se encuentra por lo general en la tierra y es productora de la toxina botulínica, el agente causal del botulismo. Estos microorganismos tienen forma de varilla y se desarrollan mejor en condiciones de poco oxígeno. Las bacterias forman esporas que les permiten sobrevivir en un estado latente hasta ser expuestas a condiciones que puedan sostener su crecimiento. La espora es ovalada subterminal y deformante. Uno de los grupos más numerosos entre las formas Gram positivas (C. botulinum) fue descubierta y aislada en 1896 por Emile van Ermengem. Sus esporas pueden sobrevivir en la mayoría de los ambientes y son difíciles de destruir incluso a la temperatura de ebullición del agua a nivel del mar, de modo que muchos enlatados son hervidos a altas presiones para destruir las esporas.

Hay siete tipos de toxinas botulínicas designadas por las letras A hasta la G; sólo los tipos A, B, E y F pueden causar enfermedad (botulismo) en los seres humanos. Esta enfermedad es muy común en muchas partes del planeta.

El botulismo es una enfermedad de declaración obligatoria. Puede aparecer en cualquier alimento de origen animal o vegetal, siendo las conservas, especialmente las caseras, los lugares donde aparece en la práctica la totalidad de los brotes. Las latas de conserva deformadas que sueltan gas al abrirse es más que probable que estén contaminadas por C botulinum. Con los ahumados y las especias se puede enmascarar el mal olor.

De forma general, se puede decir que la patogenia comienza cuando el individuo consume la bacteria y/o su toxina con el alimento, en cualquier caso la acción patógena la ejerce la toxina y no la bacteria. Las toxinas entran inactivas en el organismo y necesitan la acción de proteasas (enzimas que rompen los enlaces peptídicos de las proteínas) endógenas para activarse. A través de la circulación sanguínea llegan a las terminaciones neuromusculares, donde bloquean la liberación de Acetilcolina (neurotransmisor), lo que impide a los músculos contraerse y produce una parálisis flácida, es decir, una parálisis en la que los músculos no están contraídos, sino relajados.




 Botulismo del lactante. Es el resultado de la ingesta y posterior germinación en el intestino de la espora del Clostridium botulinum. En lactantes, la transmisión se produce por ingesta de esporas botulínicas y posterior colonización del tracto gastrointestinal y producción de la toxina en el mismo.

Se ha confirmado el botulismo del lactante en niños menores de 1 año de edad y en muy raros casos en adultos con alteraciones de la anatomía y la microflora del tubo digestivo.

Su gravedad es variable, desde una enfermedad benigna de comienzo gradual hasta la muerte repentina del niño. Algunos estudios sugieren que ocasiona el 5% de los casos de muerte súbita del lactante. 
Prevención

 La prevención del botulismo de trasmisión alimentaria se basa en las buenas prácticas de elaboración, en particular la conservación y la higiene. 

 Cinco principios son particularmente importantes para prevenir intoxicación alimentaria

 * mantenimiento de la higiene
* separación de alimentos crudos y cocidos
* cocción total
* mantenimiento de los alimentos a temperaturas seguras
* Utilización de agua potable e ingredientes crudos seguros.


Clostridium perfringens

Es una bacteria anaérobica Gram-positiva, inmóvil y formadora de esporas que se encuentra en los intestinos de los seres humanos y de varios animales, en el suelo, en el agua, en los alimentos (sobre todo en las carnes que no están bien cocinadas), entre otros. Las enfermedades causadas pueden ser fatales.

Clostridium difficile

Las Clostridia son bacterias móviles que se encuentran universalmente en la naturaleza, con especial prevalencia en la tierra. Bajo el microscopio se ven como palillos de fósforos con el abultamiento localizado en un extremo terminal.

La toxina producida por la C. difficile es la responsable de enfermedades gastrointestinales asociadas a antibióticos, que van desde una diarrea relativamente benigna y auto limitada, hasta una colitis seudomembranosa grave que pone en riesgo la vida.

Bacillus Cereus
Es una bacteria que puede encontrarse con cierta facilidad en una gran proporción de alimentos y causa envenenamiento por consumo. Produce dos tipos de infecciones tóxicas alimentarias: la forma diarreica que se obtiene principalmente por el consumo de verduras y carnes contaminadas  y la forma emética que se obtiene principalmente por el consumo de arroz contaminado. Es resistente a las altas temperaturas y a los desinfectantes químicos corrientes.



 Alimentos que pueden estar implicados :

Pasteles con crema
Carnes y verduras
Sopas
Salsas
Ensaladas
Arroz hervido

El mayor riesgo es la contaminación cruzada, que ocurre cuando los productos cocidos entran en contacto con los materiales crudos o superficies contaminadas (por ejemplo, tablas para picar). El tipo emético está generalmente asociado con el almacenamiento inadecuado de los productos que tienen un alto contenido de almidón (arroz,  pastas).


Neurotoxinas de origen animal

Tetradotoxina o Tetrodotoxina (TTX)

Es un veneno producido por organismos que pertenecen al orden Tetradontidae, que incluye el pez globo, pez luna y pez erizo. El mecanismo principal por el cual TTX es tóxico es a través de la inhibición de la función del canal de sodio, que reduce la capacidad funcional de la comunicación neurona.

Es una potente neurotoxina que se encuentra principalmente en el hígado de algunos peces. Su ingesta hace disminuir todas las funciones vitales puesto que interfiere en la conductividad neuromuscular. Genera parestesia, parálisis general o la muerte dependiendo de la dosis. No habiendo un antídoto conocido, se recomienda masaje cardiaco y dar la respiración boca a boca, ya que esta toxina produce un fallo respiratorio y el paciente paulatinamente se asfixia sin perder en ningún momento la consciencia.



Cloruro Clorotoxina

La clorotoxina es el compuesto activo que se encuentra en el veneno del escorpión y es principalmente tóxico debido a su capacidad para inhibir la conductancia de los canales de cloruro. CLTX puede inhibir la capacidad de los gliomas al infiltrarse en el tejido nervioso sano en el cerebro, Las toxinas neurotóxicas afectan a las uniones neuromusculares y son capaces de bloquear con gran especificidad los principales canales iónicos (sodio, potasio, cloro y calcio) de las células.


Conotoxina

 Es una toxina presente en el veneno del molusco bivalvo Conus geographus o Conus magnus que bloquea selectivamente los canales de calcio neuronales.

Las conotoxinas representan una categoría de venenos que son capaces de inhibir la actividad de un número de canales de iones tales como calcio, sodio, o canales de potasio. Conotoxina inhibe los canales de calcio dependientes de voltaje tipo N debido a que están relacionados con la analgesia en el sistema nervioso.

Clostridium tetani
La toxina del tétanos es una bacteria Gram positiva1 formadora de esporas, y es anaerobia. Encontrada en la naturaleza como esporas en el suelo o como parásito en tracto gastrointestinal de animales, causante de intoxicación grave en los humanos, provoca la enfermedad del tétanos, generalizado: tétanos cefálico, tétanos de las heridas y tétanos neonatal.

La neurotoxina tetánica es un compuesto que reduce funcionalmente las transmisiones inhibitorias en el sistema nervioso que resulta en tetania muscular.



Neurotoxina de origen vegetal

Curare




Veneno utilizado por tribus de América del Sur en flechas o dardos. La neurotoxina es capaz de reducir significativamente la señalización de unión neuromuscular, un efecto que ha dado lugar a su uso por los anestesiólogos para producir relajación muscular. Actúa en la unión entre el nervio y el músculo para bloquear la transmisión de los impulsos nerviosos. Los impulsos nerviosos son mensajes electroquímicos que se propagan a lo largo de las fibras nerviosas y las células musculares para producir una acción.




Metales neurotóxicos

Aluminio


 Clasificado por las Naciones Unidas como neurotoxina, produce un efecto tóxico sobre el tejido nervioso y destruye las proteínas de la membrana e inhibe la capacidad de interacción de los canales iónicos. Algunos estudios han demostrado que el aluminio modifica la función de la barrera hemoencefálica, encargada de la regulación del intercambio entre el sistema nervioso central y la circulación periférica.

Aunque el metal es conocido por ser neurotóxico, los efectos se restringen generalmente a los pacientes incapaces de eliminar el exceso de iones de la sangre, tales como los que experimentan insuficiencia renal.

Mercurio


 Es una potente neurotoxina. La principal vía por las que llega al cuerpo humano es por medio del consumo de pescado contaminado. Otras fuentes son los insecticidas, el aire contaminado, la amalgama de empastes en los dientes. El metil-mercurio se acumula en ciertos órganos internos (hígado y riñones) pero sobre todo se acumula en el sistema nervioso.


Neurotoxinas con múltiples efectos

Etanol


 Compuesto presente en la mayoría de las bebidas alcohólicas, es una neurotoxina capaz de deteriorar o destruir el sistema nervioso.

N-Hexano


 Los alcanos son hidrocarburos, tienen sólo átomos de carbono e hidrógeno. El alcano más sencillo es el metano con un solo átomo de carbono. A partir de cinco carbonos, los nombres se derivan de numerales griegos: pentano, hexano.

 N-Hexano es un isómero del hexano con seis átomos de carbon y fue identificado como neurotoxina periférica. Causa grandes daños al sistema nervioso central. Se usa para limpiar las pantallas del iPhone.

El efecto fisiológico no se debe a la misma sustancia sino a los productos de su metabolización, especialmente la 2,5-hexadiona. Este compuesto reacciona con algunas aminas esenciales para el funcionamiento de las células nerviosas. Por lo tanto es neurotóxico. Además posee un potencial adictivo y es peligroso.

Bacillus anthracis

 Es la especie patógena mas importante, causa el ántrax o fiebre carbonosa. Esta enfermedad es de distribución mundial y afecta a todos los mamíferos y puede presentarse en forma aguda, subaguda y crónica.

A la enfermedad se le denomina carbunco pero se ha generalizado la denominación de ántrax.


Tres formas de enfermedad del ántrax humano se reconocen en función de su puerta de entrada :

* Cutánea, la forma más común (95%), causa una lesión necrótica inflamatoria localizada.
* Pulmonar, una forma altamente mortífera, se caracteriza por un repentino y enorme edema en el pecho, seguido de shock cardiovascular. En el carbunco pulmonar, tras la inhalación de las esporas, estas son ingeridas por los macrófagos pulmonares, que las transportan a los ganglios linfáticos mediastínicos. Tras la germinación de las esporas, las bacterias van a parar a la sangre, desde donde pueden repartirse a varias localizaciones y liberar la toxina.
* Gastrointestinal, un tipo raro pero también fatal (causas de muerte a 25%), como resultado de la ingestión de esporas. En el carbunco por ingestión se producen lesiones primarias.


Fuentes de neurotoxinas endógenas

Óxido nítrico

 La producción descontrolada de óxido nítrico se ha asociado con la muerte neuronal en algunas zonas del cerebro, lo cual ocurre en procesos neurodegenerativos, como la enfermedad de Alzheimer. Además, el daño neuronal que causa la isquemia, o falta de flujo de O2 al cerebro, se debe en parte a la formación del peroxinitrito, que es una forma muy tóxica del óxido nítrico, el cual se produce cuando se reestablece el flujo de O2 al cerebro.

Glutamato

 Es una es una sustancia que tiene un efecto tóxico sobre las neuronas y nervios del sistema nervioso que causa una variedad de reacciones, desde dolor de cabeza hasta daño cerebral permanente. Es una forma de excitotoxina. Las excitotoxinas son los productos químicos que excitan a las neuronas, haciendo que se disparen rápidamente y después mueren repentinamente.

Aspartame

 Es una neurotoxina compuesta por 3 ingredientes: ácido aspártico, fenilalanina y metanol, que destruye el sistema nervioso central. Es un veneno que al ser ingerido se convierte en un formaldehído en el cuerpo causando migrañas, temblores, pérdida de visión, síntomas parecidos al lupus y al mal de Parkinson, esclerosis múltiple.



Identifican una neurotoxina muy peligrosa para humanos en el lago San Roque, en Córdoba, Argentina


 El trabajo fue publicado en junio 2013 en la revista especializada Water, Air and Soil Pollution, por un equipo de investigación del Departamento de Bioquímica Clínica de la Universidad Nacional de Córdoba y del Instituto Nacional del Agua.

Se trata de anatoxina-a, aportada por Anabaena, un alga presente en las aguas del San Roque.


La anatoxina-a es un alcaloide con efectos neurotóxicos producida por algunos géneros de cianobacterias. Este tipo de toxina tiene la propiedad de afectar al sistema nervioso y muscular causando la muerte por parálisis de los músculos respiratorios.

En el estudio, se encontró en el 38% de los análisis la presencia de esta toxina en cantidades que variaron desde niveles casi no detectables hasta 6,6 nanogramos (ng) por litro.

Las cianobacterias crecen a partir de elementos muy básicos como son el nitrógeno y el fósforo, que son transportados fácilmente por el agua, y sólo requieren luz para alimentarse y reproducirse. Este aporte “extra” de nitrógeno y fósforo puede tener muchas fuentes, como agroquímicos o desechos de residuos sólidos, líquidos mal tratados, sin sistema de cloacas.

Es la primera vez que en Sudamérica se informa sobre la presencia de esta toxina, que por su composición química la convierte en un alcaloide neurotóxico que si llega al cerebro produce parálisis y muerte rápida, en cualquier tipo de animal, incluido mamíferos. Al ser neurotóxica, la anatoxina-a trastorna y hasta puede interrumpir la sinapsis de las neuronas.



Los canales de sodio dependientes de voltaje

Los canales de sodio tienen un papel fundamental en la fisiología del sistema nervioso: transmiten impulsos eléctricos a través de células y redes celulares permitiendo la coordinación de un amplio rango de procesos fisiológicos que van desde la locomoción hasta la cognición. En síntesis, son proteínas que funcionan como catalizadores del paso de iones de sodio a través de la membrana plasmática en las direcciones dictadas por el potencial electroquímico.



Neuroquímica y neurotoxinas

Neuroquímica se refiere a los procesos químicos que ocurren en el cerebro y sistema nervioso. El hecho de que se pueda leer este texto, recordar lo que se ha leído, e incluso respirar durante todo el tiempo que estos acontecimientos tienen lugar cuenta con la increíble química que se produce en el cerebro humano y las células nerviosas con las que se comunica. La química genera señales eléctricas que se propagan a lo largo de las células nerviosas. Los productos químicos clave que participan en estas señales son el sodio y el ion potasio.

Una neurona transmite una señal como una corriente eléctrica en miniatura. Los iones tienen carga, y cuando se mueven a través de la membrana celular en una región específica de una neurona a un ritmo rápido, cambia el potencial eléctrico en esa región. El rápido movimiento de los iones migran a lo largo de la neurona y se propaga una señal eléctrica. Cuando esta señal llega al final de la neurona, de alguna manera deben recibir una respuesta en la siguiente neurona.

En la mayoría de los casos, la primera neurona libera pequeñas moléculas llamadas neurotransmisores que se difunden a través de un pequeño espacio e interactúan con la siguiente neurona, lo que provoca su respuesta.


Muchos compuestos químicos, algunos naturales y otros hechos por los humanos, muestran efectos tóxicos en los seres humanos u otros animales. Cada toxina es dañina, pero las toxinas que atacan el sistema nervioso se han convertido en agentes de guerra química, alterando este proceso de comunicación.


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