Tetanospasmina

A tetanospasmina^[1] ou toxina tetánica (tamén toxina espasmoxénica ou TeNT) é unha neurotoxina extremadamente potente producida pola célula vexetativa de Clostridium tetani en condicións anaerobias, que causa o tétano. Non se coñece que teña algunha función para os clostridios no ambiente do solo, onde normalmente vive. A súa LD₅₀ é duns 2,5-3 ng/kg,^[2][3] polo que é a segunda toxina máis letal coñecida, despois da toxina botúlica (con LD₅₀ 2 ng/kg)^[4] Porén, estas probas de medición de LD₅₀ foron realizadas só en ratos, os cales poden reaccionar á toxina de maneira diferente aos humanos e outros animais.

Estrutura da tetanospasmina

Mecanismo de acción da tetanospasmina

Cadea pesada da toxina tetánica fragmento C

C. tetani tamén produce a exotoxina tetanolisina, que non é unha neurotoxina senón unha hemolisina, que causa a destrución dos tecidos.^[5]

Distribución

A tetanospasmina ou, por antonomasia, toxina tetánica espállase a través dos espazos tisulares ata o sistema linfático e o vascular. Entra no sistema nervioso nas unións neuromusculares e migra a través dos troncos nerviosos e no sistema nervioso central (SNC) por transporte retrógrado axonal usando as proteínas dineínas.^[6][7]

Estrutura

A toxina é unha proteína de 150kDa de peso molecular. Está codificada no xene TetX e tradúcese como unha proteína que despois é cortada en dúas partes: unha cadea pesada de 100 kDa ou cadea B e outra lixeira de 50 kDa ou cadea A. As cadeas están conectadas por medio dunha ponte disulfuro.

• A cadea B únese a dissialogangliósidos (GD2 e GD1b) da membrana neuronal e contén un dominio de translocación, que axuda ao movemento da proteína a través da membrana e na neurona.
• A cadea A, unha endopeptidase de zinc, ataca a proteína de membrana asociada a vesícula (VAMP).

O xene TetX que codifica esta proteína está localizado no plásmido PE88. Ten homoloxías co xene da toxina botúlica.^[8][9]

A secuencia desta proteína pode consultarse en Uniprot co número de identificación P04958. Varias estruturas do dominio de unión e o dominio peptidase foron resoltas por cristalografía de raios X e poden encontrarse en PDB. Un resumo destas estruturas está dispoñible na aplicación UniPDB Arquivado 13 de xuño de 2013 en Wayback Machine. en PDBe, por exemplo 1z7h ou 3hmy .

Mecanismo de acción

O mecanismo da acción da TeNT pode describirse e 6 etapas:

Transporte

1. Unión específica nas neuronas do sistema nervioso periférico.
2. Transporte axonal retrógrado cara ás interneuronas inhibidoras do sistema nervioso central.
3. Transcitose desde o axón ás interneuronas inhibidoras.

Acción

1. A temperatura e o pH inflúen na translocación da cadea lixeira ao citosol.
2. Redución do enlace disulfuro entre as cadeas lixeira e pesada.
3. Clivaxe da sinaptobrevina.

Os primeiros tres pasos perfilan a viaxe da toxina tetánica desde o sistema nervioso periférico ao lugar onde vai ser finalmente captada no sistema nervioso central e onde terá o seu efecto final. Os últimos tres pasos representan os cambios necesarios para o mecanismo final da neurotoxina.

O transporte ás neuronas inhibidoras do sistema nervioso central empeza cando a cadea B media a unión neuroespecífica da TeNT á membrana terminal do nervio. Únese a polisialogangliósidos GT1b, de maneira similar á neurotoxina botúlica. Tamén se une a outro receptor proteico ancorado a GPI mal caracterizado e máis específico para a TeNT.^[10][11] Tanto o gangliósido coma a proteína ancorada a GPI están localizados en microdominios lipídicos e ambos son un requisito necesario para a unión específica da TeNT.^[11] Unha vez que se une a neurotoxina, vai ser endocitada no nervio e empeza a viaxar polo axón ás neuronas da medula espiñal. O seguinte paso, a transcitose desde o axón ata as neuronas inhibidoras do sistema nervioso central, é unha das partes menos coñecida da acción da TeNT. Están implicadas polo menos dúas vías, unha que depende da reciclaxe do sistema de vesículas sinápticas 2 (SV2) e outra que non.^[12]

Unha vez que a vesícula está na interneurona inhibidora, a súa translocación é mediada polo pH e temperatura, especificamente un pH ácido (baixo) na vesícula e temperaturas fisiolóxicas normais.^[13][14] Unha vez que a toxina foi translocada ao citosol a ponte disulfuro é reducida, principalmente polo sistema redox da NADPH-tiorredoxina redutase-tiorredoxina e a cadea lixeira xa pode clivar o enlace Gln76-Phe77 da sinaptobrevina.^[15] A clivaxe da sinaptobrevina (unha proteína SNARE) afecta á estabilidade do seu núcleo SNARE ao impedirlle pasar á conformación de baixa enerxía, que é a diana para a unión da proteína de fusión de vesículas NSF.^[16] A sinaptobrevina é unha proteína integral V-SNARE necesaria para a fusión das membranas das vesículas. A clivaxe da sinaptobrevina é a acción final da TeNT e incluso en baixas doses a neurotoxina inhibe a exocitose dos neurotransmisores nas interneuronas inhibidoras. O bloqueo destes neurotransmisores é o que causa os efectos fisiolóxicos que acompañan a TeNT, especificamente o bloqueo dos neurotransmisores GABA e glicina.

O resultado é que a toxina tetánica causa violentas parálises espásticas ao bloquear a liberación de ácido γ-aminobutírico (GABA). O GABA é un neurotransmisor que inhibe as motoneuronas.^[17]

A ación da cadea A, ademais de impedir que as neuronas afectadas liberen os neurotransmisores inhibidores GABA e glicina, tamén impide a de transmisores excitadores,^[18] ao degradarf a proteína sinaptobrevina 2.^[19] A consecencia disto é unha perigosa sobreactividade nos músculos co máis pequeno dos estímulos, é dicir, o fallo da inhibición dos reflexos motores por estimulacion sensorial. Isto causa contraccións xeneralizadas da musculatura agonista e antagonista, o que se denomina espasmo tetánico.

Importancia clínica

Os espasmos tetánicos poden ocorrer nunha forma distintiva chamada opistotonos e ser suficientemente graves como para fracturar ósos longos. Os nervios máis curtos son os primeiros en ser inhibidos, o que orixina aos característicos síntomas iniciais na cara e mandíbula, riso sardónico e trismo (boca fortemente pechada).

A unión da toxina ás neuronas é irreversible^[6] e a función nerviosa só pode recuperarse polo crecemento de novas terminais e sinapses.

Inmunidade e vacinación

Debido á súa extrema potencia, incluso unha dose letal de tetanospasmina pode ser insuficiente para provocar unha resposta inmune. As infeccións de tétano adquiridas de forma natural non proporcionan, pois, inmunidade a infeccións posteriores. A inmunización (que non é permanente e debe repetirse periodicamente) utiliza en vez da toxina un toxoide menos letal derivado da toxina, como na vacina do tétano e nalgunhas vacinas de combinación (como a DTP).