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Toxinas y su nivel de toxicidad




  1. Acción
  2. Clasificación
  3. Toxoide
  4. Propiedades físicas
  5. Toxicidad
  6. Ricina
  7. Incidentes de ricina detectados

Una toxina Monografias.comque significa "flecha") es una sustancia venenosa producida por células vivas u organismos, como animales, plantas, bacterias y otros organismos biológicos; para destacar su origen orgánico, se habla a veces también de biotoxina. Sustancias artificiales, creadas por procesos artificiales están excluidas de esta definición. El término "toxina" fue introducido por el químico orgánico Ludwig Brieger (1849-1919).

Las toxinas pueden ser pequeñas moléculas, péptidos, o proteínas capaces de causar enfermedad cuando entran en contacto con, o son absorbidos por, tejidos del cuerpo, interactuando con los macromoléculas biológicas como enzimas o receptores celulares. Las toxinas varían enormemente en su severidad, que va de un efecto breve y leve (como en el caso de un aguijón de abeja) hasta mortal casi de inmediato (como en la toxina botulínica).

Acción

Las toxinas generadas por microorganismos son un importante factor de virulencia; responsables del carácter patogénico y del grado de evasión del sistema inmunitario del huésped.

Las toxinas en la naturaleza tienen principalmente dos funciones:

Depredadora (arañas, serpientes, medusas, etc.)

Defensiva (abejas, ranas, orugas, plantas, setas, etc.)

Clasificación

Clasificación por su naturaleza química

Hoy en día las toxinas se pueden clasificar, de acuerdo a su naturaleza química: las toxinas proteicas y las toxinas glúcido-lípido-polipeptídicas.

Las toxinas proteicas. Se conocen desde hace varios años gracias a los trabajos de Roux y de Yersin (1888) y de varios investigadores más.

Roux demostró que el bacilo diftérico segrega un veneno que, por sí solo puede reproducir la enfermedad en un cobayo. Esta toxina diftérica es verdaderamente segregada en el medio externo. Otras toxinas proteicas se hallan al mismo tiempo en el cuerpo microbiano y en el medio ambiente. Y ciertas toxinas proteicas permanecen fuertemente ligadas a los cuerpos microbianos.

Pillemer y Eaton estudiaron de manera especial la estructura de las toxinas tetánica y diftérica. Las propiedades físico-químicas de estas toxinas son: solubles en agua, generalmente son termolábiles, el calor, la luz y el envejecimiento las afectan. Entre los agentes químicos, podemos mencionar que los ácidos y las bases las destruyen y que el formol las transforma en un nuevo producto, llamado por Ramon anatoxina. (Burdin & de Lavergne, 1980)

  • Las toxinas glúcido-lípido-polipeptídicas. Estas están siempre ligadas al cuerpo microbiano. Si se inyecta el germen a un animal no provocaría ninguna reacción, en cambio una inyección intravenosa de gérmenes muertos provoca la muerte del animal en pocas horas. Este fenómeno hace evidente la reacción que provoca un producto tóxico contenido en un cuerpo microbiano. La causa de la muerte del animal se atribuye a la endotoxina y no a la virulencia, ya que esta no puede darse estando el germen muerto.

Las toxinas glúcido-lípido-polipeptídicas tienen efecto sobre el sistema nervioso (irritan el sistema parasimpático) y representa un papel importante en el favorecimiento de la infección.

Algunos de los tipos de toxina mejor conocidos son:

  • Cianotoxinas, producidas por cianobacterias.

  • Hemotoxinas, son aquellas que atacan los eritrocitos y se transmiten por el torrente sanguíneo.

  • Necrotoxinas, producen necrosis de las células a las que afectan y destruyen los tejidos, también se distribuyen por la sangre y en el caso de los humanos afectan principalmente a músculos y piel.

  • Neurotoxinas, son las que afectan principalmente al sistema nervioso.

  • Citotoxinas, afectan a células de forma individual, bien de un modo genérico o bien a tipos concretos de células.

  • Miotoxinas, afectan a los músculos provocando parálisis.

  • Apitoxinas, producidas por las abejas.

  • Micotoxinas son producidas por hongos, aunque suele reducirse únicamente a las que afectan a animales en bajas concentraciones.

Toxoide

Un toxoide (en literatura internacional médica se conoce también como anatoxina) es una toxina bacteriana cuya toxicidad ha sido atenuada o suprimida por un producto químico (formol) o por efectos del calor, mientras que se mantinen otras propiedaes, como su inmunogenicidad. De este modo, cuando se utiliza durante la vacunación se genera una respuesta inmune formando una memoria inmunológica contra los marcadores moleculares del toxoide, sin producir una enfermedad inducida por toxinas.

Se utilizan toxoides en vacunas contra el tétanos, botulismo o difteria.

Abrina

Abrina. Toxoalbúmina de Abrus precatorius

Identificadores

La abrina es una toxoalbúmina muy tóxica que se encuentra en las semillas de Abrus precatorius (regaliz americano). Tiene una dosis semiletal de 0,7 microgramos por kilogramo de masa corporal cuando se da a ratones intravenosamente. La dosis tóxica media para humanos varía de 10 a 1000 microgramos por kilogramo cuando se ingiere y de 3,3 microgramos por kilogramo cuando se inhala. La abrina, como la ricina, es una proteína inactivadora de ribosomas (RIP) y la toxina también puede encontrarse en las semillas de planta de aceite de castor. Está clasificada como un "agente selectivo" bajo la ley de Estados Unidos.

Propiedades físicas

Es una lectina y puede ser producida en forma de polvo, un spray, una píldora, o puede ser disuelta en agua. La abrina en polvo es de color blanco amarillenta. Es químicamente estable.

Usos

No hay información de que haya sido usada como arma.Abrus precatorius de la cual se extrae la abrina, es común en muchas áreas tropicales a lo largo del mundo y algunas veces se usa como remedio herbal. Las semillas de Abrus precatorius se utilizan para hacer collares, lo que puede llevar a una intoxicación por abrina aunque se trague tan solo una semilla. La capa exterior de la semilla protege contra los ácidos del estómago de la mayoría de los mamíferos. La abrina tiene potenciales usos médicos, tales como en el tratamiento para matar células cancerosas.

Toxicidad

La Abrina actúa penetrando en las células corporales e inhibiendo la síntesis de proteínas. Al unirse a una cadena de carbohidratos en la superficie celular, la molécula de abrina se ancla a la célula, y entra en el interior celular, donde reacciona con una subunidad ribosómica e interfiere con el proceso de síntesis de proteínas normal de las células. Sin estas proteínas las células no pueden sobrevivir. La gravedad de los efectos del envenenamiento por abrina varían según cual sea el medio de exposición a la sustancia (si se inhala, ingiere, o inyecta)

Signos y síntomas de la exposición a la abrina

Los principales síntomas de la intoxicación por abrina dependen de la vía de exposición y de la dosis recibida, aunque muchos órganos pueden verse afectados en los casos graves. Los síntomas iniciales del envenenamiento por abrina por inhalación pueden ocurrir dentro de las 8 horas de exposición. Después de la ingestión los síntomas iniciales pueden ocurrir en menos de 6 horas, pero por lo general empiezan con un retraso de 1 a 3 días.

Ricina

La ricina es una de las toxinas más potentes conocidas, la cual se extrae de las semillas del ricino (Ricinus communis). Pertenece a la familia de proteínas conocidas como proteínas inactivadoras de ribosomas (RIP) que se unen a los ribosomas de las células eucariotas paralizando la síntesis de proteínas, lo que causa su muerte por apoptosis. Fue aislada en 1888 por Stillmark cuando observó que el extracto de las semillas aglutinaba las células sanguíneas. Hoy en día, se sabe que la aglutinación por el extracto de las semillas de ricino se debe a otra toxina llamada RCA (Aglutinina del Ricinus communis).

La ricina causa hemorragia intestinal, seguida de diarrea a veces sanguinolenta, vómitos, deshidratación e hipotensión. Esta toxina puede causar la muerte tras una agonía que puede durar hasta diez días, aunque lo normal es que si el paciente no ha muerto en tres o cinco días se recupere. La dosis letal en un adulto que ingiera la ricina es de un miligramo. Si es inhalada o inyectada, la dosis letal es de apenas 500 microgramos.

Fabricación

La ricina es fácilmente purificada del ricino. La pulpa de la semilla que queda de prensar el ricino contiene en promedio alrededor de 5% del volumen total de la ricina.

El proceso para extraer ricina es conocido y, por ejemplo, descrito en una patente. El método de extracción descrito es muy similar a la preparación de proteína de soja aislada. La ricina es un polvo blanco inodoro e insípido.

Antídoto

Tras ocho años de investigaciones, científicos británicos comenzarán a producir un antídoto que protege contra el envenenamiento con ricina. La antitoxina -desarrollada por el Laboratorio de Ciencia y Tecnología de Defensa en Wiltshire, Inglaterra (DSTL)- puede proteger contra la muerte durante las 24 horas después de la exposición, dice la doctora Jane Holley, investigadora del DSTL.

La patente fue quitada de la base de datos del United States Patent and Trademark Office (USPTO) en el 2004, pero todavía está disponible en línea a través de bases de datos de patentes internacionales. Las teorías modernas de química proteica presentan dudas sobre la eficacia de los métodos revelados en la patente..

Usos médicos potenciales

La ricina puede tener uso terapéutico:

  • Como inmunotoxina en el tratamiento de cáncer, como la llamada "bala mágica" para atacar específicamente las células cancerígenas y destruirlas: La ricina puede estar conectada con el anticuerpo monoclonal para atacar células malignas reconocidas por el anticuerpo. Se cree posible que la modificación de ricina reduzca su toxicidad en humanos, pero no las células cancerígenas. Una aproximación prometedora se encuentra también al usar la subunidad no tóxica B como un vehículo para transportar antígenos en las células, por medio de lo cual se incrementaría en gran medida su inmunogenicidad. También funcionan muy bien en aplicaciones "in vitro", por ejemplo en los trasplantes de médula ósea.

  • Como un adyuvante, con potenciales implicaciones para desarrollar vacunas mucosas.

  • Para la ablación toxigénica. Esta puede ser usada para estudiar o generar modelos de animales transgénicos con enfermedades degenerativas.

  • Para el transporte suicida. Inyectando ricina en el nervio vago se pueden destruir selectivamente las neuronas. El transporte suicida se ha utilizado en:

  • La realización de un mapa anatómico de las neuronas.

  • La creación de modelos de enfermedades neuronales degenerativas.

  • La realización de estudios sobre lesiones y sus curas en nervios periféricos.

Uso como un agente en armas químicas/biológicas

Estados Unidos investigó la ricina por su potencial militar durante la Primera Guerra Mundial. En esa época, se estaba considerando para su uso como polvo tóxico o como una capa para las balas y metralla. El concepto de nube de polvo no pudo ser adecuadamente desarrollado y el concepto de bala/metralla recubierta podría violar la Convención de La Haya de 1899. La guerra terminó antes de que se convirtiera en un arma.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los Estados Unidos y Canadá emprendieron el estudio de la ricina en bombas racimo. Aunque existieron planes para su producción en masa y se realizaron varias pruebas de campo con diferentes conceptos de bombardeo, la conclusión final fue que no era más económico que usar fosgeno. Esta conclusión estuvo basada en la comparación de armas finales más que en la toxicidad de la ricina (DL50 ~40 mg•min/m3). A la ricina se le dio el símbolo militar W o, más tarde, WA. En un corto periodo después de la Segunda Guerra Mundial continuó el interés por la ricina, pero este disminuyó cuando el Cuerpo Químico del Ejército Norteamericano comenzó un programa para convertir en arma el gas sarín

La Unión Soviética también tenía ricina. Hubo especulaciones que la KGB incluso la usaba fuera del bloque soviético; sin embargo, esto nunca se probó. En 1978, el disidente búlgaro Georgi Markov fue asesinado por un agente de la policía secreta búlgara quien le 'disparó' subrepticiamente en una pierna en una calle londinense, con una pistola de aire comprimido camuflada como un paraguas —más conocido como paraguas búlgaro—, un pequeño perdigón contaminado con ricina. Murió en el hospital pocos días después; su cuerpo fue derivado a una rama especializada en venenos del Ministerio británico de Defensa, la cual descubrió el perdigón durante la autopsia. Los sospechosos principales fueron la policía secreta búlgara: Georgi Markov había desertado de Bulgaria algunas años antes y había producido libros y programas radiales que eran altamente críticos del régimen comunista búlgaro. No obstante, en esa época se creía que Bulgaria no habría sido capaz de producir el veneno y también se creía que la KGB lo había proporcionado. La KGB negó cualquier implicación, aunque los desertores de alto nivel de la KGB Oleg Kalugin y Oleg Gordievsky confirmaron que la KGB estaba implicada. Con anterioridad, el disidente soviético Aleksandr Solzhenitsyn también había sufrido síntomas parecidos a los producidos por la ricina después de un encuentro en 1971 con agentes de la KGB, aunque en este caso sobrevivió.

A pesar de la extrema toxicidad de la ricina y de su utilidad como un agente en armas químicas/biológicas, es extremadamente difícil limitar la producción de esta toxina. Tanto bajo la Convención de armas biológicas de 1972 y la Convención de armas químicas de 1997, la ricina está listada como una sustancia controlada 1. A pesar de ello, más de un millón de toneladas métricas de ricino es procesado cada año y aproximadamente 5% del total es convertido en desecho que contiene altas concentraciones de ricina tóxica.

Para poner en perspectiva el uso de la ricina como un arma, debe hacerse notar que como un arma biológica o arma química la ricina no es considerada muy poderosa en comparación con otros agentes, tales como toxina botulínica o el carbunco (ántrax). Por ello, una disposición militar para usar armas biológicas y tener recursos avanzados preferiría usar alguna de aquella en su lugar. La ricina es fácil de producir, pero no es práctica o probable de causar tantas bajas como otros agentes. La ricina es inactivada (i.e., la proteína cambia de estructura y se convierte en menos poderosa) mucho más fácilmente que las esporas del agente del carbunco, que puede permanecer letal por décadas (Jan van Aken, un experto en armas biológicas explica en una entrevista con la revista alemana Der Spiegel que juzga más tranquilizante que Al Qaeda experimente con ricina, pues ello sugiere su incapacidad de producir otras toxinas más peligrosas).

Una de los principales motivos de su peligrosidad es que es fácil de obtener, pues el ricino es una planta común y puede crecer en casa sin ningún cuidado especial. Se ha informado de varios incidentes en los que la toxina estuvo involucrada, por ejemplo infanticidios, en los que niños pequeños fueron intoxicados de forma intencionada. La ricina es menos tóxica que la toxina botulínica o la tetanoespasmina, que son sustancias más difíciles de obtener. En Estados Unidos se han dado varios casos de correo contaminado con ricina, en 2003 y en 2013, en sobres dirigidos al senador Roger Wicker y, en dos casos, al presidente Barack Obama.

Incidentes de ricina detectados

Asesinato de Georgi Markov (1978)

El 7 de septiembre de 1978, el disidente búlgaro Georgi Markov, un escritor y periodista asentado en Londres, murió después de ser atacado por un hombre con un paraguas. Este era en realidad una pistola de aire comprimido camuflada como un paraguas, con la cual se le disparó a Markov un perdigón cargado de ricina en el cuerpo. Este murió cuatro días después.

Guerra Irán-Irak (1980-1988)

Según lo indican varios informes, la ricina pudo haber sido utilizada durante la Guerra Irán-Irak en la década de 1980 y cantidades de la misma fueron encontradas en las cuevas de Al-Qaeda en Afganistán.

Arresto en el Reino Unido (2003)

El 5 de enero de 2003, la policía llevó a cabo una redada en un piso al norte de Londres y arrestó seis argelinos que decían estaban produciendo ricina como parte de un complot para un ataque en el metro de Londres. No se recuperó ricina como resultado de la redada.

Arresto en España (2003)

El 24 de enero de 2003, fueron detenidos en Madrid dieciséis magrebíes en posesión de sustancias sospechosas que probablemente tuvieran relación con la trama de ricina en el Reino Unido.

Sobre en Carolina del Sur (2003)

En 2003, un paquete y carta sellada en un sobre contaminado con ricina fueron interceptados en Greenville, Carolina del Sur, en un centro de procesamiento del servicio postal de Estados Unidos.

Correo de la Casa Blanca (2003)

En noviembre de 2003, se detectó ricina en un correo de la Casa Blanca en Washington, D.C.. La carta que contenía ricina fue interceptada en una instalación que manejaba correo fuera de la Casa Blanca y nunca llegó a su destino final. La carta contenía una sustancia de fino polvo que, más tarde, dio positivo para ricina. Los investigadores dijeron que era de una potencia baja y no fue considerada un riesgo sanitario. Esta información no fue hecha pública hasta el 3 de febrero de 2004, cuando los exámenes preliminares mostraron la presencia de la ricina en un cuarto de correo de la oficina del líder de la mayoría del Senado de Estados Unidos Bill Frist. No hubo signos de que alguien que estuviera cerca del área contaminada desarrollara algún problema médico. Varios edificios de oficinas del Senado fueron cerrados por precaución.

Correo del Capitolio de Estados Unidos (2013)

El 16 de abril de 2013, se detectó ricina en un sobre del correo del Capitolio de Estados Unidos, en Washington, D.C.. El sobre iba dirigido al senador Roger Wicker, republicano por Mississippi. Este acto tuvo lugar un día después de las explosiones en el maratón de Boston, aunque el FBI afirmó que no hay conexión entre los sobres y este atentado.

Correo de la Casa Blanca (2013)

El 16 de abril de 2013 un sobre dirigido al presidente de los Estados Unidos, Barack Obama, fue interceptado en la Casa Blanca. En el día posterior se informó a las cadenas informativas que el sobre había dado positivo en ricina. En las pruebas iniciales, realizadas el día 16, el FBI obtuvo resultados inconsistentes y precisó de datos adicionales. El segundo análisis, el cual fue realizado en un laboratorio de Maryland, confirmó la presencia de dicha sustancia. Las autoridades estadounidenses detuvieron en Mississippi a Paul Kevin Curtis, en relación con los sobres con ricina enviados a Obama y al senador republicano Roger Wicker.

Correo de la Casa Blanca (2013)

El 30 de mayo de 2013 una carta con ricina, fue enviada al presidente de Estados Unidos Barack Obama, según informaron miembros del Servicio Secreto. La carta no ingresó a la Casa Blanca, ya que fue interceptada por tener elementos similares a las enviadas el día anterior al alcalde de Nueva York, Michael Bloomberg, las cuales contenían también esta sustancia tóxica. El texto de la carta decía: "Lo que hay en esta carta no es nada comparado con lo que tengo planeado para ti"

La responsable fue la actriz tejana Shannon Rogers Guess Richardson que participó en la serie "The Walking Dead", fue arrestada el 7 de junio en el estado de Arkansas y condenada a 18 años por este motivo.

 

 

 

Autor:

José Raúl Hernández González

 


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