toxinas bacterianas, clase de microbiología

Material informativo

1. Toxinas bacterianas

2. Definición y clasificaciones
•Sustancia producida por una bacteria con efectos
tóxicos sobre las células del hospedador, a menudo
causando síntomas clínicos y beneficios obvios para la
multiplicación bacteriana. Hay varias clasificaciones.

OJO: Diferencia TOXINA vs
Factor de virulencia
La toxina, estrictamente hablando, causa efectos nocivos sobre las células del
hospedador, incluso causando muerte celular.
En cambio, un factor de virulencia (=mecanismo de patogenia) es un elemento que
ayuda a la bacteria a realizar la infección, pero que en principio, no tendría por qué
causar un daño directamente a las células del hospedador. Podríamos por tanto,
clasificar a las toxinas dentro de los factores de virulencia, pero NO al revés.
Por tanto, los factores de virulencia que no son toxinas, actúan de otras formas:
Adhesión a los tejidos del hospedador (fimbrias, etc…), evasión del sistema inmune (cápsula,
biofilms, etc…), digestión de las matrices extracelulares (colagenasa, hialuronidasa, etc…)
Toxina veneno
͌

3. Ejemplos de factores de virulencia (no toxinas) en
Pseudomonas aeruginosa
Factor de virulencia Función y efectos en el hospedador
Adhesinas
Pili Adhesión de la bacteria a células epiteliales.
LPS Adhesión de la bacteria a mucosas (entre otros efectos).
Flagelo Movilidad y adhesión
Factores extracel.
Ramnolípido y
Fosfolipasa C
Solubilización e hidrolización del surfactante alveolar
respectivamente, colapso de los alvéolos y reducción de la función
pulmonar (en FQ).
Alginato Posible incremento en la capacidad de formación de biofilms y ventaja en
el establecimiento de la infección crónica (en FQ); reducción de la
expulsión mecánica del pulmón; barrera física para el acceso de
antibióticos y células del sistema inmunitario.
Factor virulencia jeringa para inyectar el veneno
͌

4. Clasificación
ENDOTOXINAS: forman parte de la estructura bacteriana,
y sólo se liberarán en caso de lisis bacteriana.
EXOTOXINAS (actualmente denominadas EXOENZIMAS o PROTEÍNAS
EFECTORAS): son excretadas por parte de la bacteria hacia el exterior,
pudiendo ser inyectadas o no activamente al interior de la célula
del hospedador.
TOX.
En función del origen y ubicación de la toxina en la bacteria:

5. Endotoxinas: LPS, LTA, TCT
•Componentes integrales de las envolturas
bacterianas.
•Aparte de sus funciones “in vivo”, son liberadas al
medio cuando hay lisis bacteriana.
•Unión a Toll-like receptors, promoviendo la liberación
de citoquinas pro-inflamatorias como IL-1, -6, -8, TNF-
alfa, factor activador plaquetario, etc… pudiendo
causar shock séptico (=shock endotóxico).
•LPS y LTA son tóxicos “pasivos”.
•TCT: Bordetella pertussis (forma parte del PGN, y se
libera pasivamente, pero no hace falta lisis bacteriana)
G+ G- B. pertussis

6. Functions of LPS:
structural integrity of the
bacteria protecting the
membrane from certain
kinds of chemical attack.
LPS also stabilizes the
overall membrane
structure.
Modificaciones del LPS (antígeno-O)
evitan la deposición efectiva del
complemento, o bien, a pesar de que se
deposite, la longitud del antígeno O evita
que se forme un CAM efectivo.
Toxicidad: Lípido A
Inmunogeneiceidad: polisacárido
G-
G+

7. ISQUEMIA en ciertos órganos,
Fallo multiorgánico

8. TCT: Bordetella pertussis
“TOS FERINA”

9. Más Clasificaciones
•Tipo I: se unen a dianas en la superficie de la
célula del hospedador, sin ser translocadas. Ej:
“superantígenos”
•Tipo II: su diana es la membrana de las células
eucariotas, destruyendo su integridad, o
formando poros. Ej: fosfolipasas
•Tipo III: tienen un componente que se une a un
receptor en la superficie celular, y otro que es
traslocado al interior celular, donde afecta a
determinadas rutas de señalización. Toxinas ”tipo
A-B”: (pertussis toxin, botulismo, tétanos,
difteria, cólera, etc…)
En función del mecanismo de acción de la toxina:

10. Tipo I:
superantígenos
Resultados similares a los
de un shock séptico, al
darse una proliferación
indiscriminada e
inespecífica de linfocitos
Th y consiguiente
producción masiva de
citoquinas (sobretodo IL-
2) proinflamatorias, por
su parte.
TSST
Ej:macrófagos
Staphylococcus aureus
TSS

11. Tipo II
•2 clases de toxinas tipo II:
•1) formadoras de poros, causando pérdida de
la barrera osmótica: entrada de agua +
estallido de la célula.
Ej: alfa-toxina de S. aureus
•2) Alteradores de la estructura mem-
branal(fosfolipasas, hemolisinas)
Ej: Clostridium perfringens,
Alfa-toxina: gangrena
gaseosa

12. Tipo III: toxinas A-B
Normalmente, subud. A es enzimática y subud. B
es la que se une al receptor específico de superficie
La subud. B puede ser polimérica.
Es el mecanismo de las toxinas “típicas clásicas”

13. •Unión de B a
su receptor.
•Endocitosis
•Acidificación
del
endosoma
•Separación
de A y B,
activación
enzimática
de A.
•Reciclaje de
B, y
actuación de
A sobre su
diana.

14. Ejemplos toxinas tipo III (A-B)
Shigella,
E. coli
Disentería
Shiga y
shiga-like
toxins
Inhibición síntesis proteica en células
diana, causando su muerte
(Tos ferina)

15. Toxina tetánica

Vacuna: toxoide

16. Toxina botulínica

18. Toxina diftérica
Corynebacterium diphteriae
Toxina diftérica:
Actúa como un inhibidor de la traducción de ARN, muerte celular en mucosa
respiratoria y miocardio.
El toxoide de la difteria usualmente se combina con el del tétanos (Clostridium
tetani) y el de la tos ferina (Bordetella pertussis) en una sola vacuna triple
conocida como DTP

20. •Vibrio cholerae
•Diarrea secretoria caracterizada por deposiciones
semejantes al agua de arroz, con un marcado olor a
pescado, una elevada cantidad
de sodio, bicarbonato y potasio, y una escasa
cantidad de proteínas. Lleva rápidamente a
la deshidratación.
•Toxina que estimula la adenililciclasa provocando una
excesiva secreción intestinal de agua con sodio,
bicarbonato y potasio, que excede su capacidad de
absorción
Toxina del cólera

22. •Anthrax toxin is composed of a cell-
binding protein, known as
protective antigen (PA), and two
enzyme components, called edema
factor (EF) and lethal factor (LF).
These three protein components
act together to impart their
physiological effects. Assembled
complexes containing the toxin
components are endocytosed. In
the endosome, the enzymatic
components of the
toxin translocate into
the cytoplasm of a target cell. Once
in the cytosol, the enzymatic
components of the toxin disrupts
various immune cell functions,
namely cellular signaling and cell
migration. The toxin may even
induce cell lysis, as is observed
for macrophage cells. Anthrax toxin
ultimately allows the bacteria to
evade the immune system,
proliferate, and ultimately kill the
host animal.

Toxina ántrax (“carbunco”)
Bacillus anthracis
Antrax pulmonar

Antrax cutáneo

24. TCT

25. NO es lo mismo que
TCT!!!

26. Toxinas shiga y shiga-like
•Shigella dysenteriae
•Escherichia coli O157:H7 y otras


Disentería
bacilar:
diarrea
mucosangui
nolenta

27. Liberación de las exotoxinas
SISTEMAS DE
SECRECIÓN
COMUNES (G+ y
G-), para traslocar
hacia el
periplasma
General secretory system (SEC system)
Twin arginine transport system (TAT)
Gram negativos, al tener membrana externa, necesitan sistemas adicionales para
translocar poteínas hacia el exterior celular: SSTI hasta SSTVI
Dependientes de Sec: SSTII y SSTV


Independientes de Sec: SSTI, SSTIII,
SSTIV y SSTVI

28. SEC:

Sec
TAT

29. Tipos III, IV y VI “inyectan” proteinas en la
célula diana.

32. EJEMPLO DE SSTIII: Pseudomonas aeruginosa
Qué ventaja supone la “inyección”?

33. Homología flagelo-SSTIII (“inyectisoma”)

34. EJEMPLO DE SSTIII: Pseudomonas aeruginosa
Toxinas Efectos
ExoU Actividad fosfolipasa destructora de membranas
en fagocitos y células epiteliales.

ExoT/ExoS
Dual enzymatic activity: N-terminal Rho-GTPase
activating protein activity and C-terminal ADP
ribosyl-transferase activity which exert cytopathic
effects on host cells: Bloqueo en la transducción
de señales celular, cortocircuitándola, causando
hiperproducción de citokinas pro-inflamatorias y
reorganización del citoesqueleto en fagocitos
polimorfonucleares, dificultando la fagocitosis.

35. Toxinas Efectos
ExoY Tiene actividad adenilato ciclasa, causando
aumento de AMPc en las células del hospedador y
reorganización del citoesqueleto de actina,
facilitando la retracción celular y acceso a los
tejidos subyacentes, mientras que dificulta la
fagocitosis.