Definición de endotoxina
La endotoxina es una forma de azúcar. Es una estructura compuesta por lípidos y complejos de azúcar. Esta estructura se llama lipopolisacárido o LPS.
Esta estructura es un componente necesario para que las bacterias gramnegativas mantengan la integridad de su pared celular. Es un componente principal de su pared celular y es importante para su supervivencia. La clasificación de las bacterias como gramnegativas o grampositivas se basa en un método de tinción microscópica llamado tinción de Gram. Se aplican dos colorantes. El primer colorante es azul o violeta. Le sigue un agente decolorante y, a continuación, el segundo colorante, que es rojo. Las bacterias que conservan el color del primer tinte se denominan grampositivas. Las bacterias que pierden el color del primer tinte pero conservan el color del segundo tinte se denominan gramnegativas.
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El LPS también se denomina endotoxina porque es una toxina localizada dentro de la célula bacteriana. En un principio se teorizó que la endotoxina se libera una vez que la bacteria muere. Ahora se sabe que las bacterias liberan pequeñas cantidades de endotoxina como parte de su metabolismo normal, aunque la mayor parte sigue retenida dentro de la célula.
El LPS se divide estructuralmente en tres partes principales, el antígeno O, el oligosacárido del núcleo y el lípido A. La estructura más externa es el O-antígeno. Se denomina antígeno porque es el objetivo de reconocimiento para el huésped o la respuesta inmunitaria humana. El antígeno O es una secuencia repetitiva de glicanos. Esta secuencia es variable y produce diferentes tipos de O-antígenos. Sólo en la bacteria E. coli se conocen 160 tipos. Diferencias biológicas como estas contribuyen a la variabilidad general en las pruebas de LAL.
El dominio del núcleo simplemente contiene múltiples cadenas de azúcares así como algunos componentes no carbohidratos mientras que la molécula de Lípido-A es el componente menos variable del LPS. Ancla el LPS a la pared celular. Una vez que la pared celular se degrada, el Lípido-A se libera de la célula bacteriana y es el componente responsable de los efectos tóxicos del LPS en el cuerpo humano.
La respuesta inmunitaria
Una vez dentro del cuerpo, las células de defensa naturales como los macrófagos y los monocitos reconocen a las bacterias como extrañas. Este proceso de reconocimiento está mediado por los antígenos de las bacterias que incluyen el antígeno O del LPS. En ocasiones, las bacterias pueden eludir su destrucción, pero normalmente son degradadas por nuestras células de defensa. Las endotoxinas localizadas dentro de las bacterias se liberan entonces en la circulación y ejercen sus efectos nocivos. Las células de defensa de nuestro organismo también liberan sustancias que pueden estimular vías que agravan los efectos negativos de las endotoxinas.
La cascada del complemento, a través de las sustancias C3a y C5a, provoca la liberación de histamina, un efector principal de la respuesta alérgica. La cascada del complemento suele provocar vasodilatación e inflamación.
La respuesta inflamatoria está mediada por la liberación de sustancias que incluyen las citoquinas interleucinas, prostaglandinas y el factor de necrosis tumoral. Las interleucinas son pirogénicas, provocan la respuesta febril. Además de la inflamación, estas sustancias también median la respuesta de choque.
La vía de la coagulación también se activa. En general, se produce una agregación de las plaquetas, una dilatación de los vasos sanguíneos y un aumento de las fugas de las paredes de los vasos. Los sustratos necesarios para formar un coágulo sanguíneo pueden estar disminuidos o agotados en la endotoxemia. Este agotamiento, junto con la dilatación de los vasos y el aumento de las fugas, contribuye a la aparición de hemorragias en la infección bacteriana.
Bacterias con endotoxina
Hay muchas bacterias gramnegativas clínicamente significativas. La comprensión de su biología y patogenicidad nos dará una comprensión más clara de la importancia de la LAL en la seguridad y la prevención de enfermedades.
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Bordetella pertussis es el agente causante de la enfermedad, la tos ferina. Antes del desarrollo de su vacuna, esta bacteria tenía una alta tasa de infección y mortalidad. La B. pertussis produce la toxina pertussis, que tiene la capacidad de inhibir el sistema inmunitario. Es principalmente una infección de las vías respiratorias y puede producir síntomas similares a los del resfriado común. Se caracteriza por un sonido de pitido cuando la persona infectada inspira.
La Neisseria meningitides es una bacteria que causa meningitis y meningococemia. La meningitis es la infección de las meninges o del revestimiento del cerebro y la médula espinal. Las meninges se inflaman y pueden aumentar la presión sobre el cerebro. Los síntomas de la meningitis pueden incluir rigidez de cuello, fiebre, dolor de cabeza, alteración del estado mental y convulsiones. La meningococemia es la infección de esta bacteria del torrente sanguíneo. Los síntomas de la meningococemia pueden incluir fiebre, dolores articulares, escalofríos e incluso coagulación intravascular diseminada (CID), caracterizada por la formación de pequeños coágulos de sangre desde el interior de los vasos sanguíneos que pueden obstruir el flujo sanguíneo. La persona infectada puede presentar petequias o pequeñas hemorragias múltiples bajo la piel, hematomas y graves hemorragias incontroladas.
Otra especie de Neisseria, la N. gonorrea es conocida por causar la enfermedad de transmisión sexual, la gonorrea. Los síntomas de la gonorrea pueden variar en función del órgano infectado. Puede causar ceguera en las infecciones oculares, secreción purulenta de los genitales e infección sistémica grave. La N. gonorrea libera burbujas que contienen LPS durante su crecimiento. Se teoriza que el LPS causa el proceso de la enfermedad en la gonorrea.
La toxina Shiga se describió en el peor brote de E. coli de 2011 en Alemania. La cepa de E. coli era la O104:H4 que producía una endotoxina que causaba diarrea con sangre. La toxina Shiga es también la toxina conocida de la bacteria que causa la disentería, Shigella dysenteriae. Los síntomas pueden incluir diarrea que puede llegar a ser sanguinolenta, dolores abdominales y orina con sangre. S. dysenteariae causa una de las peores formas de disentería. La bacteria y la endotoxina pueden propagarse a través de los alimentos y el agua contaminados, y suele estar relacionada con el hecho de no lavarse las manos durante la preparación de los alimentos. La bacteria S. dysenteriae y su endotoxina son, por tanto, un objetivo importante de la detección de LAL, especialmente en la industria alimentaria y del agua.
El cólera es una enfermedad que provoca diarrea acuosa. La bacteria que causa esta enfermedad es Vibrio cholerae. El V. cholerae segrega una toxina que provoca la progresión de la enfermedad en el ser humano. La enfermedad puede manifestarse como una diarrea acuosa abrupta acompañada de dolores abdominales y vómitos. El peor espectro de la enfermedad se denomina cólera gravis y puede ser incluso mortal para los pacientes no tratados, especialmente los niños. La bacteria y su toxina pueden propagarse por el agua contaminada. Otros modos de propagación son el pescado, el marisco y otros alimentos contaminados que no han sido tratados adecuadamente. Las personas también son portadoras naturales del V. cholera, por lo que la transmisión también puede producirse por un lavado de manos y una manipulación de alimentos inadecuados.
Los contaminantes más conocidos de los alimentos son la Salmonella typhi, el agente causante de la enfermedad de la fiebre tifoidea y la Escherichia coli. S. typhi es un parásito natural de los humanos. E. coli es un habitante natural del tracto digestivo humano. Las cepas inofensivas de E. coli son necesarias para la producción de vitamina K; sin embargo, hay cepas de E. coli que pueden dañar el organismo, como la que produce la toxina Shiga O104:H4. La mayor parte de la progresión de la enfermedad en estas bacterias productoras de toxina requiere notablemente la transmisión a través de productos comerciales contaminados, especialmente alimentos y agua. Los efectos adversos de la infección pueden ser bastante graves. Se puede agravar aún más por la distribución masiva que afecta a múltiples individuos en un momento dado.
La comprensión de este proceso de la enfermedad conduce a la ventaja obvia provocada por las pruebas de endotoxina LAL antes de la etapa de distribución de los productos preparados comercialmente que interactúan con el cuerpo humano.
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