Substàncies tòxiques produïdes pels microorganismes en el medi ambient

Substàncies tòxiques produïdes pels microorganismes en el medi ambient

INTRODUCCIÓ:

Les toxines microbianes són toxines produïdes per microorganismes, incloent bacteris i fongs. Provoquen infeccions, malalties i causen danys mitjançant la desactivació del sistema immune. Tot i això, algunes toxines microbianes també tenen usos medicinals, com per exemple nous medicaments contra el càncer i usos de toxines en la neurologia i biologia cel·lular

TOXINES MICROBIANES:

Neurotoxina botulínica

 Aquesta toxina esta produïda per el bacteri Clostridium botulinum. Aquesta es una de les toxines més efectives quan infecta un altre organismes ja que afecta el sistema nerviós i pot arribar a produir la mort. També es utilitzada en la medicina, en petites dosis, per poder controlar malalties que afecten el sistema nerviós i també en la cirurgia plàstica com a corrector d’arrugues.

Toxina antràcica

La toxina produïda pel bacteri Bacillus anthracis afecta en l’ activitat enzimàtica i metabòlica de l’individu parasitat i en pot arribar a produir la mort. Aquesta infecció és lenta cosa que provoca que la resposta immune es retardi.  

Citotoxina subtilasa

El bacteri Escherichia coli sintetitza aquesta toxina, la Subtilasa és una toxina que ha estat recentment descoberta i encara no es saben en certesa els seus efectes. 

Toxinas RTX de Vibrio

Aquesta toxina esta produïda per els vibrions V. vulnificus y V. Anguillarum, es tracta d’una proteïna que ajuda els bacteris a superar les defenses immunitàries dels organismes infectats.

Toxina de Helicobacter pylori (VacA)

Helicobacter pylori es tracta d’ un bacteri gram- negatiu que infecta  l’ estómac dels humans i que sintetitza aquesta toxina. Aquesta toxina infecta a les cèl·lules epitelials de l’estómac i immunitàries i en provoca la mort de les quals.  

Toxinas de Stapylococus

Les toxines codificades per el bacteri Staphylococcus aureus infecten els sistema immunitari i neutròfils de l’organisme infectat  cosa que fa que el bacteri sobrevisqui dins l’hoste.

VIES DE SÍNTESI:

Existeixen dues vies per a la síntesi de toxines; la primera és l'expressió genètica que dóna lloc a una proteïna o pèptid; l'altra és a través d'un complex mecanisme metabòlic el qual comprèn un gran nombre de reaccions químiques catalitzades per enzims específics que donen com resultat metabòlits secundaris amb propietats tòxiques. Un altre mecanisme consisteix a acumular i emmagatzemar compostos produïts per altres organismes com bacteris, plantes o altres animals. Això s'aconsegueix per mitjà de: a) l'alimentació, es a dir, ingerint organismes que contenen metabòlits tòxics, i compartamentalizant-los perquè no resultin tòxics a l'organisme hoste, o b) per mitjà de relacions simbiòtiques que permeten al hoste obtenir les toxines del seu hoste

Els cianobacteris produeixen potents toxines que s'agrupen en neurotoxines i hepatotoxines.

·         Neurotoxines: es produeixen quan les condicions són favorables i s’utilitzen quan les condicions no són favorables. L'activitat de les neurotoxines pot ser caracteritzada per l'habilitat d'inhibir el control neuronal sobre les concentracions d'ions a través de la membrana cel·lular o la comunicació entre les neurones a través de la sinapsi.

·         Hepatotoxines: es produeixen en les mateixes condicions que les neurotoxines, però aquestes entren als organismes a partir dels receptors dels àcids biliars i afecten sobretots els teixits del fetge. Les hepatotoxines ocasionen el tipus més comú d'intoxicació relacionat amb les cianobacteris.

Micotoxines: és una toxina produïda per fongs. Les micotoxines posseeixen estructures bioquímiques diverses, així poden ser proteïnes o no.

Quan les condicions són propícies, els fongs proliferen, formant colònies, i els nivells de micotoxines poden arribar a ser alts. Alguns fongs produeixen solament toxines severes en nivells específics d'humitat, de temperatura o d'oxigen en l'aire.

La funció d'aquestes és protegir a l'organisme que les produeix davant d'uns altres que poden, si no matar-lo, impedir el seu màxim desenvolupament i creixement

PROBLEMÀTICA:

Les neurotoxines són aquelles que afecten al sistema nerviós central. Algunes molt potents són les Clostridium botulinum la qual provoca el botulisme, malaltia que provoca la inhibició de la acetilcolina i produeix la paràlisis. És molt mortal. Una altra neurotoxina és la Clostridium tetani encarregada de provocar el tètanus. Genera grans convulsions fins arribar a matar. La bactèria allibera 2 toxines, la tetanolisina i la tetanospasmina les quals modifiquen les proteïnes encarregades de l’alliberació dels neurotransmissors.

En quant a les micotoxines podem destacar entre els seus sis tipus a les aflatoxines, les quals provenen del gènere de fong Aspergillus, tenen una elevada toxicitat i afecten aliments tal com els cereals o els fruits sec i són cancerígens. Altre tipus important són les Fusarium que poden provocar edemes pulmonar per ingerir blat contaminat. Per últim, podem destacar el gènere Claviceps el qual provoca necrosis en les extremitats a conseqüència d’una malaltia, que en la edat mitjana, provocava moltes morts i s’anomena el “ fuego de San Antonio”.

Un altre grup important són les cianobacteris. Com a conseqüència de diversos processos, es formen als llacs i als mars problemes mediambientals i que poden afectar a la salut publica, tal com la eutrofització i les marees vermelles. En tots dos casos s’alliberen toxines. En el cas de la eutrofització, les cianotoxines, poden ser pèptids, alcaloides o lipopolisacarids que afecten als sistema nerviós i digestiu. Són toxines que afecten al fetge (hepatoxines), la més important és la Microcystina.

Per últim, en les marees vermelles, la cianotoxina més important es Alexandrium catenella. Es transmesa per els mol·luscos, ja que aquests són filtradors i per tant, aquesta toxina, es pot adherir al sistema digestiu i ser transmès així a l’esser humà. És una toxina molt perillosa perquè no hi ha manera de saber quin animal esta infectat, fins que no ens adonem de les conseqüències.

EL SENTIT ECOLÒGIC DE LES TOXINES:

El sentit ecològic de les toxines ve determinat per l’aprofitament que alguns organismes fan d’aquestes substàncies o per l’afectació que tenen les toxines sobre el medi. Així doncs podem classificar l’efecte de la toxina depenent de si la seva repercussió és positiva o negativa per a un determinat organisme.  

Com a exemples d’aquestes interaccions entre els organismes i les toxines podem nombrar les relacions d’amensalisme i el cicle del nitrogen com afectacions positives. Per altra banda també hi ha les afectacions negatives per a la majoria dels organismes marins de les marees roges. 

En l’amensalisme trobem una interacció de competència entre dues espècies i una d’elles reacciona produint una substància tòxica que inhibeix el creixement o la reproducció de l’altra espècie. Aquest mecanisme el trobem en el Penicillium el qual per tal d’inhibir el creixement dels seus competidors allibera micotoxines al medi.

Alguns bacteris converteixen l’amoni en nitrits i uns altres el transformen en nitrat. Aquestes famílies de bacteris són els Rhizobium i tenen relació simbiòtica amb les lleguminoses. En el procés de nitrificació i desnitrificació, alguns grups de bacteris utilitzen el nitrogen com acceptor d’electrons en condicions anaeròbiques i d’aquesta forma es pot tornar a l’atmosfera per a complir el cicle.

Un altra afectació als organismes que provoquen les toxines són les marees roges, les quals es desenvolupen en condicions de refredament de la capa superficial del mar la qual baixa, i l’aigua del fons emergeix carregada amb nutrients. Això provoca els “Blooms” de fitoplàncton que generen substàncies tòxiques per a moltes comunitats d’organismes marins com és el cas de Alexandrium catenella, i d’altres vegades generen substàncies sense toxicitat.

UTILITATS:

Les utilitats més importants són:

·         Armes biològiques, per la seva capacitat de dispersió i contagi.

·         Antibiòtics, com per exemple la penicillium, que es capaç d’inhibir el creixement bacterià.

BIBLIOGRAFIA:

Revista elementos, ciencia y cultura: http://www.elementos.buap.mx/num66/htm/47.htm

Webacademia: http://centrodeartigos.com/articulos-para-saber-mas/article_45648.html

Semes: http://www.semes.org/revista/vol21_4/12.pdf

ABC: http://www.abc.es/agencias/noticia.asp?noticia=1174309

Anfaco(Ministerio economia i competitividad, Fondo europeo de desarollo regional): http://www.anfaco.es/webs/webAnfaco/portales/anfaco_cecopesca/files/2012/Purgademar_mayo2012.pdf

Sian:http://www.sian.inia.gob.ve/repositorio/revistas_ci/ZootecniaTropical/zt2304/arti/requena_f.htm

Marenostrum: http://marenostrum.org/ecologia/oceanografia/marea/