Toxinas Bacterianas e Exotoxinas

Exotoxinas são proteínas secretadas por bactérias que danificam as células hospedeiras, frequentemente em locais distantes do organismo infeccioso e em concentrações extremamente baixas. Entre os venenos biológicos mais potentes conhecidos, elas são responsáveis por grande parte da lesão tecidual específica em doenças como difteria, cólera, tétano e botulismo, e moldaram tanto a compreensão da patogênese quanto o desenvolvimento de vacinas.

Definition

Uma exotoxina é uma proteína solúvel secretada (ou liberada) por bactérias que atua nas células hospedeiras para causar danos; muitas são toxinas AB, nas quais um componente de ligação (B) entrega um componente enzimaticamente ativo (A) na célula-alvo.

Scope

Este tópico aborda as principais classes estruturais e funcionais de toxinas proteicas bacterianas, a arquitetura AB (ligação e atividade) compartilhada por muitas delas, seus principais modos de ação nas células hospedeiras e sua relação com a doença e com as vacinas toxoides. É um tópico de referência; não aborda o manejo clínico de qualquer intoxicação.

Core questions

• Como as toxinas proteicas bacterianas são estruturadas e como o design AB separa a ligação da atividade?
• Por quais mecanismos enzimáticos ou de membrana as exotoxinas danificam as células hospedeiras?
• Como as exotoxinas se relacionam com doenças específicas e com vacinas baseadas em toxoides?

Key concepts

• Exotoxina versus endotoxina
• Arquitetura da toxina AB
• Toxinas ADP-ribosilantes (por exemplo, difteria, cólera, coqueluche)
• Toxinas formadoras de poros
• Neurotoxinas (tétano, botulismo)
• Superantígenos
• Vacinas toxoides

Mechanisms

Muitas exotoxinas compartilham uma organização AB: uma porção B liga-se a um receptor da célula hospedeira e medeia a entrada, enquanto uma porção A carrega atividade enzimática para o citosol. As atividades comuns do domínio A incluem a ADP-ribosilação de alvos hospedeiros (a toxina diftérica inativa o fator de alongamento 2 para interromper a síntese proteica; a toxina colérica modifica uma proteína G para desregular o AMP cíclico), a proteólise de proteínas SNARE neuronais por neurotoxinas tetânicas e botulínicas, e outras modificações covalentes. Uma classe separada, as toxinas formadoras de poros, insere-se nas membranas hospedeiras para romper sua integridade, e os superantígenos agem ligando MHC e receptores de células T para desencadear uma liberação massiva de citocinas. Como o sítio ativo impulsiona a toxicidade, as toxinas quimicamente inativadas (toxoides) retêm a imunogenicidade e formam a base de várias vacinas.

Clinical relevance

As exotoxinas explicam os sinais específicos de várias doenças bacterianas clássicas e são a base antigênica de vacinas toxoides, como as contra difteria e tétano. Esta entrada resume a biologia das toxinas para referência e não é um guia para diagnosticar ou tratar intoxicações.

History

As toxinas bacterianas foram alguns dos primeiros fatores de virulência identificados: o trabalho do final do século XIX sobre as toxinas da difteria e do tétano levou diretamente a antitoxinas e às vacinas toxoides do início do século XX. Estudos moleculares posteriores resolveram a arquitetura AB e as atividades enzimáticas que definem as principais famílias de toxinas, ligando lesões bioquímicas específicas à doença.

Key figures

• Alison D. O'Brien
• R. John Collier
• Joseph T. Barbieri

Seminal works

• schmitt-1999
• henkel-2010

Frequently asked questions

Qual a diferença entre uma exotoxina e uma endotoxina?

Uma exotoxina é uma proteína secretada com atividade específica, frequentemente enzimática, que pode atuar longe da bactéria, enquanto a endotoxina é o lipopolissacarídeo da membrana externa Gram-negativa, liberado principalmente na lise celular, que desencadeia inflamação generalizada.

O que é um toxoide?

Um toxoide é uma toxina bacteriana que foi quimicamente inativada para que não cause mais danos, mas ainda assim provoque uma resposta de anticorpos protetora, que é o princípio por trás das vacinas contra difteria e tétano.