La citotoxina-K ( CytK ) es una toxina proteica producida por la bacteria grampositiva Bacillus cereus . Se descubrió por primera vez en una determinada cepa de Bacillus cereus que se aisló de una epidemia de intoxicación alimentaria que se produjo en un asilo de ancianos francés en 1998. Hubo seis casos de diarrea sanguinolenta, tres de los cuales fueron mortales. [1] Ninguna de las enterotoxinas conocidas de B. cereus se pudo detectar en este momento. Más tarde, esta cepa de B. cereus y sus parientes se clasificaron como una especie completamente nueva llamada Bacillus cytotoxicus, que es el miembro termotolerante del género B. cereus. [2] El gen de la citotoxina-K está presente en aproximadamente el 50% de los aislamientos de Bacillus cereus, y su expresión está regulada por varios factores, incluida la temperatura y la disponibilidad de nutrientes.
Estudios posteriores demostraron que la citotoxina K es una toxina que forma poros y que puede crear pequeños agujeros en las membranas celulares , lo que provoca la muerte celular . Se ha demostrado que causa daños a las células epiteliales intestinales, lo que indica su posible papel en la patogénesis de las infecciones por Bacillus cereus en humanos. La toxicidad en humanos no se ha estudiado en detalle, pero se han encontrado valores CC50 de 500-1000 nM de células dTHP-1. Además, se ha demostrado que CytK tiene actividad hemolítica , lo que significa que puede dañar los glóbulos rojos. [1]
Además de su papel en la patogénesis de Bacillus cereus , la citotoxina K también se ha estudiado por su potencial como herramienta de diagnóstico para detectar la contaminación por Bacillus cereus en productos alimenticios. Se han analizado métodos de PCR que pueden detectar la presencia de CytK en muestras de alimentos, lo que demuestra que la detección de CytK podría utilizarse para la detección rápida y sensible de productos potencialmente contaminados. [3]
En general, el descubrimiento y la caracterización de CytK han llevado a una mayor comprensión de los factores de virulencia de Bacillus cereus y han proporcionado información sobre posibles objetivos para detectar, prevenir y tratar infecciones por Bacillus cereus en humanos. [2]
El gen de la citotoxina K codifica la toxina citotoxina K. En los primeros estudios se sugirió que la citotoxina K no es muy común entre los distintos aislamientos de B. cereus . Investigaciones posteriores revelaron dos variantes distintas del gen citotoxina K con una homología de secuencia sustancial; se las denominó citotoxina K-1 y citotoxina K-2 de acuerdo con su descubrimiento. Los estudios demostraron que el 89 % de los aminoácidos en las secuencias de las toxinas relacionadas CytK-1 y CytK-2 son idénticos. [1]
Las variaciones entre las proteínas CytK-1 y CytK-2 se centraron en áreas específicas de las proteínas. Cuando se analizó por primera vez CytK-1, se descubrió que la toxina era muy dañina para las células epiteliales intestinales humanas y que era hemolítica, dermo necrótica y que era capaz de crear poros en las capas lipídicas. [1] Aunque su toxicidad era solo alrededor del 20% de la de CytK-1, las proteínas CytK-2 aisladas también demostraron hemólisis y toxicidad hacia las células Caco-2 intestinales humanas y las células Vero . Las proteínas CytK-2 de B. cereus , tanto nativas como recombinantes, fueron capaces de formar poros en bicapas lipídicas planares , aunque la mayoría de los canales que produjeron tenían una conductancia menor que los fabricados por CytK-1. Aunque no todas las toxinas CytK-2 pueden ser tan peligrosas como la primera CytK-1 descubierta, es probable que las toxinas CytK-2 contribuyan a la enterotoxicidad de algunas cepas de B. cereus . [4]
La producción de citotoxina K es importante para la patogénesis de Bacillus cereus , ya que desempeña un papel en la alteración de las membranas de las células huésped, lo que permite que la bacteria invada y colonice los tejidos del huésped. [1] Comprender las diferentes formas de CytK es importante para desarrollar estrategias efectivas para controlar la propagación de Bacillus cereus y prevenir enfermedades transmitidas por los alimentos.
La citotoxina K es una proteína con un tamaño de 34 kDa . La estructura de rayos X de esta proteína aún no se ha determinado, pero el análisis genético ha esclarecido algunas cosas sobre la estructura. El gen CytK-2 está más estudiado, pero no mostró ninguna similitud con otros genes que codifican enterotoxinas producidas por la bacteria B. cereus. Mostró una secuencia similar para un supuesto sitio de histidina quinasa y esto puede actuar como un sitio de reconocimiento para PlcR. [5] PlcR regula la transcripción de otras enterotoxinas conocidas producidas por esta bacteria como HBL y Nhe [5] lo que lleva a creer que CytK-2 también tiene un patrón de enfermedad similar al de HBL y Nhe, incluso si la secuencia del gen en sí no lo muestra directamente [5]
La secuencia de aminoácidos de CytK-2 muestra en realidad un 30% de similitud con la α-hemolisina de S. aureus , lo que lleva a creer que CytK-2 pertenece al mismo grupo de toxinas formadoras de canales de barril β [6], lo que puede explicar la idea de que CytK desempeña un papel en un patrón de enfermedad similar al de HBL y Nhe. La parte rica en glicina de CytK, que se alinea más con la región del tallo de la α-hemolisina (64%) y puede adoptar una estructura similar.
Esta síntesis de α-hemolisina de S. aureus que realmente tiene muchas similitudes con CytK-2 depende de diferentes pares de histidina quinasas y reguladores de respuesta, por lo tanto, es tentador sugerir la posibilidad de que un sistema de dos componentes con una histidina quinasa y un regulador de respuesta también esté involucrado en la regulación de la transcripción de CytK, además de PlcR' al menos en nombre de y en nombre de [5] quienes mostraron este sitio de reconocimiento en la región promotora de CytK-2.
La citotoxina K (CytK) se excreta a través de la vía de translocación de Sec. [7] y ha demostrado ser dermonecrótica hemolítica y altamente tóxica para las células epiteliales humanas al inducir piroptosis . [7] [8] La citotoxina K induce esta muerte celular inflamatoria al interactuar con el ácido fosfatídico (PA) y en menor medida con PtdIns(4)P, PtdIns(4,5)P2 y PtdIns(3,4,5)P3, que son lípidos de membrana . [8] Al unirse a la membrana celular y oligomerizar la citotoxina K, la proteína forma poros que tienen un tamaño de apertura previsto de 7 Armstrong. [1] Estos poros provocan cambios en la integridad de la membrana. Como resultado de esto, los iones de potasio salen de las células mientras que los iones de calcio se acumulan alterando la homeostasis celular. [8] El cambio en las concentraciones de iones intercelulares da como resultado la activación de NLRP3. [8] La activación de NLRP3 da como resultado la formación del inflamasoma , que a su vez activa la gasdermina D y la interleucina 1B. [8] La gasdermina D luego forma poros en la membrana y libera las interleucinas y causa hinchazón y, finalmente, estallido de la célula. [9] Los mecanismos de formación de poros de las dos variantes CytK1 y CytK2 no se han investigado por completo, pero se deducen de familias de proteínas cercanas, como la α- y γ-hemolisina de S. aureus, la β-toxina de C. perfringens y la hemolisina II de B. cereus, que comparten una homología significativa. [1] Por lo tanto, CytK se clasifica como miembro de la familia de toxinas formadoras de poros de barril β [1]
La toxina CytK es producida por ciertas cepas de Bacillus cereus , un tipo de bacteria que se encuentra comúnmente en el suelo, el agua y los alimentos. Al igual que otras toxinas producidas por esta bacteria, como HBL y Nhe, el consumo de toxina CytK puede causar diarrea y otros síntomas gastrointestinales (9).
Si sospecha que puede haber consumido la toxina CytK, aquí hay algunas indicaciones a las que debe prestar atención:
Si experimenta alguno de estos síntomas después de ingerir alimentos contaminados con la toxina CytK, busque atención médica de inmediato si después de 24 horas los síntomas no disminuyen; existen algunos casos de convulsiones realmente peores debido a la intoxicación (10). Es importante mantenerse hidratado bebiendo abundantes líquidos, especialmente agua o soluciones de rehidratación oral , para reemplazar los líquidos y electrolitos perdidos.
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