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Toxinas de Vibrio cholerae.

Una revisión

Derechos reservados, Copyright © 1999:Federación Mexicana de Patología Clínica, AC

Revista Mexicana de Patología Clínica

NúmeroNumber 3 Julio-Septiembre

July-September 1999VolumenVolume 46

edigraphic.com

Revista Mexicana de Patología Clínica, Vol. 46, Núm. 4 • Octubre - Diciembre, 1999

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Introducción

El cólera es una de las enfermedades que se cono-cen desde hace varios siglos. Generalmente afectaa personas de países subdesarrollados. Desde elsiglo XIX a la fecha se han presentado sietepandemias de cólera extendidas en forma de on-das, favorecidas por el incremento de la poblaciónhumana. El Vibrio cholerae, serotipo 01, es productode la separación de dos biotipos, E y TOR, que sepueden diferenciar con base en el número defenotipos y de sus características bioquímicas. Sinembargo, posteriormente se descubrió la cepa0139, que también posee varias propiedades aso-ciadas con 70 pandemias de la cepa variedad TOR.1

Ciclo de vida del Ciclo de vida del Ciclo de vida del Ciclo de vida del Ciclo de vida del Vibrio CholeraeVibrio CholeraeVibrio CholeraeVibrio CholeraeVibrio CholeraeEs un germen patógeno que se encuentra general-mente en el agua. La propagación es por vía fecal-oral, para poder cumplir con las necesidades desupervivencia del microorganismo. Su ciclo vital secaracteriza por:1. El ingreso de la bacteria al huésped por inges-

tión de agua y alimentos contaminados.2. Incluirse varios factores de colonización, como

las adhesinas y la producción de enzimashidrolíticas.

3. La modificación de la expresión del gen para colo-nizar el epitelio intestinal y la relación de toxinas.

4. Los cambios de su desarrollo, mediados por efec-tos de las toxinas y su multiplicación.

Toxinas de Vibrio cholerae.Una revisión

Luis Alfonso Robles E,* Rosa María García E,** Jesús Torres López***

* Médico residente del tercer año de Patología Clínica del Hospital deCardiología, CMN Siglo XXI, IMSS.

** Departamento de Patología, Clínica Hospital de Cardiología, CMN Si-glo XXI, IMSS.

***Laboratorio de Inmunología, Hospital de Cardiología, CMN Siglo XXI,IMSS.

Correspondencia:Dr. Luis Alfonso Robles Espinosa.Departamento de Patología Clínica, Hospital de Cardiología,CMN Siglo XXI. IMSS.Av. Cuauhtémoc 330, Col. Doctores.Delegación Cuauhtémoc C.P. 04620 México, D.F.

Palabras clave:Palabras clave:Palabras clave:Palabras clave:Palabras clave: Cólera, fisiopatología delcólera, toxinas, Vibrio cholerae.

Key words:Key words:Key words:Key words:Key words: Cholerae, cholerae andpathophysiology, toxins, Vibrio cholerae.

Recibido: 25/06/99Aceptado: 05/08/99

Summary

Objective:Objective:Objective:Objective:Objective: Analize the mechanisms of action of Vibrio choleraeand report some pathophysiological aspects with emphasis inits toxins.Material and methods:Material and methods:Material and methods:Material and methods:Material and methods: Review of literature years 1992-1997.

Resumen

Objetivo:Objetivo:Objetivo:Objetivo:Objetivo: Analizar los mecanismos de acción de las toxinasde Vibrio cholerae e informar de algunos aspectos fisiopato-lógicos con énfasis en sus toxinas.Material y métodos:Material y métodos:Material y métodos:Material y métodos:Material y métodos: Revisión de la literatura de los años1992 a 1997.

Robles ELA y cols. Toxinas de Vibrio cholerae

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5. Dirigirse en el tiempo necesario para lesionar ypermitir al huésped seleccionar las variantes dela respuesta inmunológica.2

ColonizaciónColonizaciónColonizaciónColonizaciónColonizaciónLas enzimas hidrolíticas secretadas por Vibriocholerae, como DNAsas, proteasas, quinasas yneuroaminidasas, favorecen su colonización.

Las DNAsas actúan fundamentalmente sobre elepitelio intestinal, donde se lleva a cabo un altorecambio epitelial y por lo tanto un aumento en lacantidad de DNA que sirve de sustrato para lasenzimas bacterianas.

Las proteasas son múltiples, destacándose laproteasa soluble llamada hemaglutinina, que presen-ta una actividad de mucinasa que posee la habilidadde fragmentar la fibronectina, contribuyendo a la ac-tivación proteolítica de la toxina colérica. Esta proteasafacilita la debilitación del moco, el cual se produce enla superficie intestinal y contribuye a despegar losprotectores del receptor para las adhesinas.

La potente neuroaminidasa es de las más im-portantes en la patogenia de la infección.

La toxina colérica tiene como receptor elgangliócido GM1, el cual no es abundante en lamembrana epitelial, ya que la acción de esta enzi-ma rompe los polisialogangliósidos en residuos deácido siálico, que producen un incremento de losreceptores de la toxina colérica.2,11

TTTTToxinasoxinasoxinasoxinasoxinasLa toxina del cólera es la mejor estudiada por suestructura genética y su función. Está compuestapor medio del modelo AB, la cual se halla codifica-da por genes en el operón ctx AB, donde la unidades pentamérica. La toxina madura se halla unidacon enlaces de disulfuro. La subunidad B tiene elreceptor reconocido por la subunidad A, la cualtiene actividad tóxica y pasa a través de la mem-brana basal hacia el citoplasma, siendo su blanco laadenilatociclasa. El fragmento A es un ADP ribosi-lante, mientras el componente Ns, Gs de la adeni-latociclasa es la que induce el incremento de AMP

cíclico. Lo anterior se asocia con la secreción decloro y bicarbonato, además de la inhibición de laabsorción intestinal de cloruro de sodio, que con-ducen a cambios en el movimiento de los líquidos,y dan como resultado una diarrea acuosa.

Los genes de la toxina colérica ctx B se caracteri-zan por repeticiones de secuencias de DNA designa-dos RS; éstos son cuatro y se encuentran codificadosen los grupos conocidos como: zot, ace y U, dondese observa la secuencia de amplificación que deter-mina la virulencia y toxicidad de algunas cepas.

El gen zot (zónula de unión celular) fue identifi-cado como responsable de la producción de dia-rrea, debido a que aumenta la permeabilidadepitelial, que pasa sobre la unión firme de las célu-las epiteliales intestinales.

En cepas de Vibrio cholerae variedad 0139 o Ben-gala son muy similares: los genes que codifican lavirulencia y la producción de toxinas de V. cholerae01, E1, Torr y 0139, junto con otros Vibrios, corres-ponden a los mismos (zot, ace y cep) con dupli-caciones similares. En el caso del serotipo 0139 secodifican dos o más cadenas para formar Rs.

En estudios realizados en pacientes de Indonesia,Perú y Tailandia con un cuadro de diarrea acuosa,las variedades encontradas con mayor frecuenciason Vibrio cholerae 01 y 0139, dichos serotipos seobservan regulados por una proteína llamada pilinaA, lo anterior fue logrado con métodos de biologíamolecular (hibridación del DNA) de la citotoxinazot, ctx y la secuencia repetitiva Rs.3,4

Las toxinas coléricas codificadas en un operón(ctxA y ctxB) son directamente activadas por TOXR, unidas a la membrana con una proteína del DNA.La TOX R es un regulador de 17 genes importan-tes para la virulencia, y está incluida en la membra-na externa. La toxina reguladora del pili es de me-nor potencia y actúa como proteína accesoria paralos factores de colonización. La expresión de algu-nos de estos factores requieren del regulador delas toxinas de Escherichia coli.

Debido a la deleción de los cromosomas de-pendientes de Tox R se manifiesta de forma redu-

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cida la regulación; lo anterior es la forma de ex-presión cotidiana de Vibrios de otras clases.

Las toxinas son muy lábiles ante cambios de tem-peratura y osmolaridad. La expresión de las cepasen los medios de cultivo depende de las caracte-rísticas genéticas de cada una de ellas; lo anteriores debido a la identificación de algunas proteínasasociadas a la membrana externa que son codifi-cadas por los genes mencionados, y confieren in-cluso las diferencias morfológicas.5,11

VVVVVacunasacunasacunasacunasacunasEn 1992, durante tres meses, India y Bangladeshfueron azotados por una epidemia de cólera don-de hubo un total de 107,235 casos de diarrea porVibrio cholerae y 1,400 muertes. Por tal razón, lasautoridades de salud propusieron producir unavacuna con péptidos atenuados por medio deinactivación tóxica de Vibrio cholerae 0139, de lascepas virulentas llamadas M010 y A14456. Pormedio de deleción se produce una mutación delos genes que originan ambas cepas clasificadas enBengal-3, Bengal 15 y VRI-16. Las vacunas se apli-caron siguiendo un protocolo en individuos volun-tarios y se observó una protección de 83%.

El fundamento de lo anterior se consideró de-bido a que las cepas de Vibrio cholerae Torr 01 y0139 son inmunológicamente diferentes.

La vacuna produce protección contra la infec-ción por un espacio de varios años. Se observaincremento de la IgA formada a partir de la muco-sa intestinal pocos meses después de la aplicaciónde la vacuna.

La vacuna es un sistema proteico de la subunidadB del Vibrio cholerae 01, y produce inmunidad dememoria local en el intestino.6

Proteínas de secreciónProteínas de secreciónProteínas de secreciónProteínas de secreciónProteínas de secreciónSon las responsables de los mecanismos de infec-ción más comunes. Durante varios años se aisla-ron algunas toxinas de Vibrio cholerae (cepa M14),pero eran producidas en forma defectuosa debidoa una deleción de su genoma. Fueron identificadas

con la finalidad de observar su relación con la pro-ducción de proteínas formadoras de toxinas. Losgenes identificados son homólogos (gen eps) endiversas bacterias gramnegativas que se incluyenKlebsiella oxytoca y Pseudomona aeruginosa.

En la homología de los genes entre las proteí-nas de secreción y los tipos de fimbrias montadasen cierto número de organismos se observa Vibriocholerae como el más enterotóxico, así como lahomología entre las proteínas de los pilis y labiosíntesis de toxinas reguladas, y se supone quela unión del ATP es un sistema componente delgrupo de genes tep y eps.2,5

Componentes de superficieComponentes de superficieComponentes de superficieComponentes de superficieComponentes de superficieDebido a la naturaleza de colonización en el esta-blecimiento de la infección por Vibrio cholerae loscomponentes de la envoltura celular son útiles enel desarrollo de vacunas. Además, contienen unavariedad específica de proteínas de membrana ex-terna, así como lipopolisacárido asociado con elespesor de la superficie de las estructuras.2

Proteínas de la membrana externaProteínas de la membrana externaProteínas de la membrana externaProteínas de la membrana externaProteínas de la membrana externaLa membrana externa que cubre a Vibrio choleraees similar a la de las bacterias patógenas entéricasgramnegativas más frecuentes, en lo relacionado conlas proteínas presentes; se incluyen a las porinas y laOmpA, que son evidentemente inmunológicas tan-to en el hombre como en los animales.

La OmpV es la mayor de las proteínas inmuno-génicas y los anticuerpos formados tienen que serdetectados en pruebas séricas por Western blot.

La estructura genética de OmpV es clonada, lasecuencia de nucleótidos determinada y la locali-zación de los epítopes con proteínas definidasOmpV que se expresan pobremente en otras bac-terias como Escherichia coli, por mecanismos ex-traños como translocaciones en su genoma.2,8

Flagelos y quimiotaxisFlagelos y quimiotaxisFlagelos y quimiotaxisFlagelos y quimiotaxisFlagelos y quimiotaxisLa movilidad y la asociación con el fenómeno dequimiotaxis es una importante propiedad de viru-

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lencia del Vibrio cholerae. La bacteria posee un soloflagelo polar, el cual se encuentra invaginado en labicapa de la membrana externa, donde se encuen-tra el lipopolisacárido y otras proteínas específicas.

Estudios sobre regulación de la virulencia indi-can que la célula tiene habilidad sensorial con otrasmoléculas que, son determinantes para expresarestos factores, son muy comunes y se acercan a larelación de respuesta quimiotáctica para algunasde las moléculas y genes reguladores. La presenciade flagelos es esencial para la respuestaquimiotáctica.

Lo anterior es de interés para especular acercadel papel de los genes h y B, los cuales se produ-cen a través de la envoltura de secreción de lahemolisina HiyA de E1 y Torr. Es claro que HiyB eshomólogo para la familia de transductoresquimiotácticos, el cual se encuentra envuelto den-tro del motor quimiotáctico en respuesta al me-dio ambiente. El HiyB es de alta regulación conrelación a HiyA, y se asocian a la quimiotaxis esti-mulada y colaboran con los requerimientos de ex-presión HiyA. El alto grado de conservación parala motivación con tal transducción de la quimiotaxisde Escherichia coli, Salmonella tiphy y HiyB se en-cuentra relacionado con otros transductores enVibrio cholerae, que podrán ser realmente identifi-cados, y facilitan su localización de la estimulaciónpara moderar la quimiotaxis conjuntamente con lapatogénesis y la interacción del ambiente.2,9

Mecanismos que evitan al huéspedMecanismos que evitan al huéspedMecanismos que evitan al huéspedMecanismos que evitan al huéspedMecanismos que evitan al huéspedEl lipopolisacárido (LPS) es la molécula más abun-dante, sobre la superficie celular, de los organis-mos gram negativos y su función es de protec-ción contra las moléculas hidrofóbicas ydetergentes como las sales biliares. El mejor re-presentante de lo anterior es el antígeno O delos LPS, que promueve el serotipo de la bacteria.El LPS de Vibrio cholerae 01 es altamenteinmunogénico y es un antígeno de protección. Losserotipos dependientes del antígeno son tres:Inaba, Ogawa e Hikojima, y poseen antígenos

comunes, A y C, que expresan el grado de viru-lencia variable sobre diferentes serotipos y sonmucho más reducidos comparados con otrosserotipos como el Inaba.2,8

Estudios emitidos por parte de laboratorios es-pecializados demuestran la presencia en Vibriocholerae de la regulación de su virulencia bajo loscontroles del sistema Tox R, S y T. Tales controlesreguladores producen citotoxinas TCP (toxina delpili), ACT, OmpT, OmpV y otras moléculas. Es cla-ro y muy significativo el sistema de regulacióngenético en Vibrio cholerae, que puede expresar efec-tos negativos y positivos. Los sistemas referidoscomo cascada, son por los complejos de regulación,que se encuentran expresados por la activación deToxR, y subsecuentemente activados por ToxT.

La ToxR es una proteína reguladora de mem-brana la cual es activada como resultado de laestimulación del medio ambiente a través de Tox yaparece para activar a la ToxT, que es miembro dela familia de reguladores transcripsionales. Única-mente ctxA y B aparecen para ser directamenteactivados por ToxR; sin embargo, otros genes delos ToxR, S y T son regulados por la ToxT. La unióndel sitio para ToxR tiene que ser identificada conbase en estudios con ctx A y B.

El hierro, conjuntamente relacionado con pro-teínas, controla la expresión de los genes incluyen-do los determinantes de expresión de la virulen-cia. El crecimiento bajo la influencia del hierro obien las condiciones que influyen en el incrementode la expresión de algunas proteínas de la mem-brana externa, las hemolisinas y el sideróforo. Laproducción de hemolisinas es activada por peque-ñas proteínas reguladoras HiyV relacionadas conla familia de la doble hélice de DNA unida a pro-teínas disponibles asociadas a metales pesados.

Los ToxR y HiyV mutantes son atenuados ymuestran un marcado incremento de la LD50 endiversos modelos animales y determinantes querequieren de un completo potencial de virulencia.7

Vibrio cholerae 01 representa cambios adversospara los interesados en estudiar los requerimien-

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tos moleculares para la patogénesis por la alta di-versidad de factores de este proceso. Este con-traste dogmático para la enterotoxigenicidad deVibrio cholerae, entre una de las más patogénicaspara la producción de diarrea, expresa básicamenteadhesinas, que usualmente se refieren como unfactor antigénico de colonización y de las toxinastermolábiles y termoestables.8,10

Bibliografía

1. Albert MJ. Vibrio cholerae 0139 Bengal. J Clin Microbiol 1994 ; 32:2345-2349.

2. Manning PA. Microblogy and inmunology. The University of Adelaide1996.

3. Bhadra RK, Roychoudhury S et al. Cholera toxin (ctx) geneticelement in Vibrio cholerae 0139. Microbiol 1996; 141: 1977-83.

4. Echeverria P, Hoge ChW et al. Molecular characterization ofVibrio cholerae 0139 isolate from Asia. Am J Trop Med Hyg 1995;52(2): 124-127.

5. Otterman KM, Mekalanos JJ. The ToxR Protein of Vibrio cholerae formshemodimers and heterodimers. J of Bacterial 1996; 178: 156-162.

6. Coster TS, Killeen KP et al. Safety inmunogenicity and efficacy oflive attenuated Vibro cholerae 0139 vaccine prototype. The Lancet1995; 345: 949-952.

7. Waldor MK, Mekalanos JJ. Emergence of a new cholera pandemic:Molecular analysis of virulence determinants in Vibrio cholerae 0139and deplopment of a live vaccine prototype. J Infec Dis 1994;170: 278-83.

8. Manning PA, Straeher VH. American Society for MicrobilogyWashington, 1995.

9. Yamamoto TM, Albert J, Sach RB. Adherence to the human smallintestines of capsulated Vibrio cholerae 0139. Microbiol 1997; 119:229-236.

10. Weintraub AG, Wildman PE et al. Vibrio cholerae 0139 bengalpossesses a capsular polysaccharides which may confer increasedvirulence. Microbiol Patholog 1994; 16: 235-241.

11. Gardel CL, Mekalanos JJ. Regulation of cholera toxin by temperature,pH and osmolarity. Methods in enzimology 1997; 25 517-521.