Definição de Endotoxina
Endotoxina é uma forma de açúcar. É uma estrutura composta por lípidos e complexos de açúcares. Esta estrutura é chamada lipopolissacarídeo ou LPS.
Esta estrutura é um componente necessário para bactérias gram negativas para manter a integridade da parede celular. É um componente importante da sua parede celular e é importante para a sua sobrevivência. A classificação das bactérias como gram negativo ou gram positivo baseia-se num método de coloração por microscopia chamado coloração de Gram. São aplicados dois corantes. O primeiro corante é azul ou violeta. Segue-se um agente descolorante, e depois o segundo corante, que é vermelho. As bactérias que retêm a cor do primeiro corante são chamadas gramas positivas. As bactérias que perdem a cor do primeiro corante mas retêm a cor do segundo corante são chamadas grama negativo.
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LPS é também chamada endotoxina porque é uma toxina localizada dentro da célula bacteriana. Foi originalmente teorizado que a endotoxina é libertada assim que a bactéria morre. É agora um facto conhecido que as bactérias libertam pequenas quantidades de endotoxina como parte do seu metabolismo normal, embora a maioria ainda esteja retida dentro da célula.
LPS está estruturalmente dividida em três partes principais, o O-antigénio, o oligossacarídeo Core e o Lipid-A. A estrutura mais externa é o O-antigénio. É chamado antigénio porque é o alvo de reconhecimento para o hospedeiro ou resposta imune humana. O O-antigénio é uma sequência repetitiva de glucanos. Esta sequência é variável e produz diferentes tipos de O-antigénio. Existem 160 tipos conhecidos apenas na bactéria E. coli. Diferenças biológicas como estas contribuem para a variabilidade global nos testes de LAL.
O domínio central contém simplesmente múltiplas cadeias de açúcar, bem como alguns componentes não carboidratos, enquanto que a molécula Lipid-A é o componente menos variável do LPS. Ela ancora o LPS à parede da célula. Uma vez degradada a parede celular, Lipid-A é libertado da célula bacteriana e é o componente responsável pelos efeitos tóxicos do LPS no corpo humano.
A Resposta Imune
No interior do corpo, as células de defesa natural como macrófagos e monócitos reconhecem as bactérias como estranhas. Este processo de reconhecimento é mediado pelos antigénios das bactérias que incluem o O-antigénio do LPS. As bactérias podem por vezes escapar à destruição, mas são normalmente degradadas pelas nossas células de defesa. As endotoxinas localizadas dentro das bactérias são então libertadas na circulação e exercem os seus efeitos deletérios. As células de defesa do nosso corpo também libertam substâncias que podem estimular vias que compõem os efeitos negativos das endotoxinas.
A cascata complementar, através das substâncias C3a e C5a, provoca a libertação de histamina, um dos principais efeitos da resposta alérgica. A cascata do complemento causa geralmente vasodilatação e inflamação.
A resposta inflamatória é mediada através da libertação de substâncias que incluem as citoquinas interleucinas, prostaglandinas e o factor de necrose tumoral. As interleucinas são pirogénicas, causam a resposta febril. Para além da inflamação, estas substâncias também mediam a resposta ao choque.
A via de coagulação também é activada. Há geralmente agregação de plaquetas, dilatação dos vasos sanguíneos e aumento das fugas das paredes dos vasos. Os substratos necessários para formar um coágulo sanguíneo podem ser diminuídos ou esgotados na endotoxemia. Este esgotamento, juntamente com a dilatação dos vasos e aumento das fugas contribui para a ocorrência de hemorragias na infecção bacteriana.
Bactérias com endotoxina
Existem muitas bactérias clinicamente significativas gramas negativas. Uma compreensão da sua biologia e patogenicidade dar-nos-á uma compreensão mais clara da importância da LAL na segurança e prevenção de doenças.
Relacionadas: Variação da Endotoxina/LPS entre Espécies Bacterianas
Bordetella pertussis é o agente causador da doença, a tosse convulsa. Antes do desenvolvimento da sua vacina, esta bactéria apresentava uma elevada taxa de infecção e mortalidade. A B. pertussis produz a toxina pertussis que tem a capacidade de inibir o sistema imunitário. É principalmente uma infecção do tracto respiratório e pode produzir sintomas semelhantes à constipação comum. Caracteriza-se por um som de coceira quando a pessoa infectada inspira.
Neisseria meningitides é uma bactéria que causa meningite e meningococcemia. A meningite é a infecção das meninges ou do revestimento do cérebro e da medula espinal. As meninges ficam inflamadas e podem aumentar a pressão sobre o cérebro. Os sintomas da meningite podem incluir pescoço rígido, febre, dores de cabeça, alteração do estado mental e convulsões. A meningococcemia é a infecção desta bactéria da corrente sanguínea. Os sintomas da meningococcemia podem incluir febre, dores articulares, arrepios, e até coagulação intravascular disseminada (DIC), caracterizada pela formação de pequenos coágulos sanguíneos a partir do interior dos vasos sanguíneos que podem obstruir o fluxo sanguíneo. A pessoa infectada pode ter petéquias ou pequenas hemorragias múltiplas sob a pele, hematomas e hemorragias graves não controladas.
Outra espécie de Neisseria, N. gonorreia é conhecida por causar a doença sexualmente transmissível, a gonorreia. Os sintomas de gonorreia podem variar dependendo do órgão infectado. Pode causar cegueira nas infecções oculares, descarga purulenta dos órgãos genitais e infecção sistémica grave. A gonorreia liberta bolhas ou bolhas contendo LPS durante o seu crescimento. O LPS é teorizado para causar o processo da doença na gonorreia.
A toxina Shiga foi descrita no pior surto de E. coli de 2011 na Alemanha. A estirpe de E. coli foi O104:H4 que produziu uma endotoxina que provocou uma diarreia sanguinolenta. A toxina Shiga é também a toxina conhecida para a bactéria que causa disenteria, Shigella dysenteriae. Os sintomas podem incluir diarreia que pode tornar-se sanguinolenta, dores abdominais e urina sanguinolenta. S. dysenteariae causa uma das piores formas de disenteria. As bactérias e a endotoxina podem ser disseminadas através de alimentos e água contaminados e está frequentemente relacionada com mãos não lavadas durante a preparação dos alimentos. A bactéria S. dysenteriae e a sua endotoxina é portanto um alvo importante da detecção de LAL especialmente na indústria alimentar e da água.
Cholera é uma doença que causa diarreia aquosa. A bactéria que causa esta doença é a Vibrio cholerae. V. cholerae segrega uma toxina que leva à progressão da doença nos seres humanos. A doença pode manifestar-se como diarreia aquosa abrupta acompanhada de dores abdominais e vómitos. O pior espectro da doença chama-se cólera gravis e pode mesmo ser fatal para pacientes não tratados, especialmente crianças. As bactérias e a sua toxina podem ser disseminadas por água contaminada. Outros modos de propagação incluem peixes, moluscos e outros alimentos contaminados que não tenham sido devidamente tratados. As pessoas são também portadoras naturais de V. cólera, pelo que a transmissão pode também ser causada por lavagem inadequada das mãos e manipulação de alimentos.
Os contaminantes mais conhecidos dos alimentos são Salmonella typhi, o agente causador da doença febre tifóide e Escherichia coli. A S. typhi é um parasita natural dos seres humanos. A E. coli é um habitante natural do tracto digestivo humano. As estirpes inofensivas de E. coli são necessárias para a produção de Vitamina K; contudo, existem estirpes de E. coli que podem prejudicar o corpo como a toxina Shiga que produz O104:H4. A maior parte da progressão da doença nestas bactérias produtoras de toxina requer visivelmente transmissão através de produtos comerciais contaminados, especialmente alimentos e água. Os efeitos adversos da infecção podem ser bastante graves. Pode ser agravada ainda mais pela distribuição em massa que afecta múltiplos indivíduos em qualquer altura.
A compreensão deste processo da doença leva ao benefício óbvio trazido pelos testes de endotoxinas LAL antes da fase de distribuição de produtos comercialmente preparados que interagem com o corpo humano.