7 neurotoxinas y su uso en investigación


7 neurotoxinas y su uso en investigación Se conocen como neurotoxinas a todos los compuestos que interfieren en el normal funcionamiento del sistema nervioso. Muchas de estas sustancias se encuentran en la naturaleza, siendo sintetizadas por los diferentes organismos como defensa ante posibles ataques, son bien conocidas aquellas provenientes de las serpientes, arañas y setas, por ejemplo. En ocasiones los organismos vivos sintetizan varias sustancias que al actuar en forma conjunta provocan el efecto neurotóxico. Desde su descubrimiento las neurotoxinas han servido a los investigadores para estudiar el sistema nervioso y el cerebro en general. Un ejemplo de ello es que los canales de sodio se clasifican de acuerdo a su sensibilidad a la tetrodotoxina, una de las neurotoxinas más usadas en investigación. En otros casos se han usado las neurotoxinas como fármacos, al presentar una gran especificidad frente a determinados receptores se utilizan en terapias para el tratamiento de enfermedades que afectan el sistema nervioso.

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La naturaleza química de las neurotoxinas, así como su mecanismo de acción en el organismo humano son los factores que determinan su utilidad en la investigación biomédica. Recientemente ha aumentado su utilización por el creciente número de personas que se ven afectadas por desórdenes de tipo neurológico y por el desarrollo de técnicas que permiten las toxinas in vitro y en modelos de animales in vivo. La gran diversidad de moléculas con características neurotóxicas puede ser apreciada en los siete ejemplos que se describen en este artículo.

En este artículo podrá apreciar las características de 7 neurotoxinas más utilizadas en investigaciones científicas

1. Ácido kaínico

El ácido kaínico, que se vende hidratado, es un aminoácido con un esqueleto de glutamato en su estructura, que lo hace análogo de este neurotransmisor y le permiten actuar como agonista del mismo en los receptores glutaminérgicos de tipo kainato. El ácido kaínico se aísla del alga roja Digenea (Corsican weed, Digenea simplex). Los receptores de tipo kainato son junto con los de AMPA, los receptores ionotrópicos de glutamato no NMDA, que regulan la permeabilidad a los iones sodio y potasio en los canales iónicos, mediando la respuesta celular a diversos estímulos. También la respuesta al ácido kaínico puede deberse a su interacción con los receptores AMPA. Los receptores de glutamato de tipo no NMDA se encargan de las respuestas inmediatas a los estímulos que provocan la liberación de glutamato y las irregularidades en su funcionamiento están relacionadas con las enfermedades del sistema nervioso en las que se manifiestan deficiencias en la trasmisión postsináptica. El ácido kaínico ha sido usado para el estudio de afecciones neurológicas como es la enfermedad de Alzheimer y de los mecanismos que desencadenan la apoptosis neuronal.

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2. Joro Spider Toxin (JSTX-3)

La JSTX-3 es un análogo sintético de la toxina de la araña Joro, contiene tres principios activos de estructuras y funciones similares. La neurotoxina natural que simula este compuesto proviene de la Nephila Clavata que es conocida como araña Joro o de seda de oro, por el color dorado de su telaraña, y al igual que otras toxinas obtenidas de diferentes artrópodos, son potentes antagonistas de la trasmisión sináptica y de las corrientes inducidas por glutamato. Se ha comprobado que el mecanismo transcurre a través del bloqueo del AMPA en un tipo de receptores que no poseen la subunidad GluR-2. Esta toxina ha sido utilizada para el estudio de canales de calcio y diferentes tipos de receptores neuronales, por lo que puede decirse que es una poderosa herramienta para el estudio de desórdenes neurológicos y de los mecanismos excitatorios. Entre los receptores que se estudian usando la JSTX-3 están los de tipo kainato, descriptos anteriormente. Las investigaciones realizadas con esta toxina para el tratamiento de la epilepsia son alentadoras, ya que se ha comprobado su efecto anticonvulsivo in vitro, debido a la inhibición de las corrientes catiónicas producidas por la activación de los receptores de NMDA. También se ha determinado que podría usarse como neuroprotector en el caso de la esclerosis lateral amiotrópica, pues inhibe la formación de la superóxido dismutasa 1, que al agregarse causa la muerte neuronal.

3. Palitoxina

La palitoxina es una sustancia bioactiva que funciona como agonista de los canales de sodio, es de naturaleza no proteica y puede ser aislada de algunos animales marinos del género de cnidarios y así como de algas marinas. Entre los estudios que han sido llevados a cabo con esta sustancia se destacan los relacionados con la inhibición de la ATPasa sodio potasio al unirse a esta enzima, que provoca una depolarización de la membrana celular. Como la palitoxina es capaz de inducir cambios en la bomba iónica y alterar la homeostasis iónica es de gran importancia para entender las consecuencias que puede tener este fenómeno, que se conoce que tiene como resultado daños severos a nivel celular. Estudios recientes apuntan a que la palitoxina provoca daños a nivel mitocondrial y la muerte celular por necrosis.

4. Caliculina A

La caliculina A actúa como inhibidor de las fosfatasas de tipo 1 y 2A. El compuesto comercializado se obtiene de la esponja marina Discodermia calyx. Desde su descubrimiento esta neurotoxina ha sido una herramienta eficaz en el estudio de procesos regulados por la reacción de fosforilación de proteínas. Por ejemplo un estudio reciente demostró que la caliculina A puede ser usada en la técnica de microscopía por inmunofluorescencia como marcador de variante de histonas desfoforiladas y de esa forma se podrá evaluar mejor el daño de ADN sufrido en experimentos in vitro e in vivo donde se irradian las células.

5. Capsaicina

En las plantas de ají picante del género Capsicum se encuentra la capsaicina, que actúa como neurotóxico y se utiliza para el estudio de las funciones de los neuropeptidos. La capsaicina es un agonista de los receptores vaniloides, encontrados en el sistema nervioso periférico y relacionados con procesos inflamatorios y dolorosos, por lo que esta sustancia es de gran ayuda en los estudios farmacológicos de los mismos. Además se ha observado que incorporada a la dieta puede actuar como hipertensivo al provocar la eliminación de sodio por la orina en personas que ingieren gran cantidad de sal.

6. ADP-Ribosiltransferasa C3

Las toxinas botulínicas segregadas por la Clostridium botulinum se clasifican en A, B, C, etc, entre estas moléculas se encuentra la ADP-ribosiltransferasa C3 conocida como neurotoxina butolínica C3, a pesar de que no presenta toxicidad si puede ser usada para estudios de regulación genética y el estudio de los receptores de proteínas G. Las enzimas de la familia de la ribosiltransferasa C3 son las causantes del botulismo, enfermedad muy peligrosa causada por la ingesta de determinados alimentos. La C3 también ha servido para estudios del botulismo por la similitud estructural con las enzimas que provocan la enfermedad y es un ejemplo de cómo unos pequeños cambios en la estructura molecular puede modificar las propiedades de la sustancia.

7. α-Bungarotoxina

La α-bungarotoxina es un antagonista colinérgico producido por las serpientes Bungarus. En este caso la toxina es obtenida a partir de la cobra de Formosa (Bungarus multicinctus). Su mecanismo de acción se basa en la unión a receptores de acetilcolina, específicamente a los de tipo nicotínico α7. Esta gran afinidad de la α-bungarotoxina a los receptores acetilcolinérgicos ha sido utilizada por los investigadores para estudiar estos receptores, los canales de calcio, así como otros receptores con una disposición espacial cercana a los de acetilcolina.

Bibliografía

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By: Lisa Komski In: Reactivos químicos