La toxina de penicilina roquefort ( toxina PR ) es una micotoxina producida por el hongo Penicillium roqueforti . En 1973, la toxina PR se caracterizó parcialmente por primera vez aislando maíz mohoso en el que había crecido el hongo. [1] Aunque su dosis letal se determinó poco después del aislamiento de la sustancia química, los detalles de sus efectos tóxicos no se aclararon por completo hasta 1982 en un estudio con ratones, ratas, gatos anestesiados y preparaciones de aurículas de rata aisladas . [2]
La toxina PR contiene múltiples grupos funcionales, entre ellos acetoxi ( CH3COO- ), aldehído (-CHO), cetona α,β-insaturada (-C=C-CO) y dos epóxidos . [3] El grupo aldehído en C-12 está directamente involucrado en la actividad biológica ya que su eliminación conduce a la inactivación del compuesto. Los dos grupos epóxido no juegan un papel importante, ya que su eliminación no mostró diferencias en la actividad. Cuando se expone al aire, la toxina PR puede descomponerse. Sin embargo, no se sabe cómo y por qué sucede esto. [4]
La toxina PR se deriva del hidrocarburo de 15 carbonos aristoloqueno , un sesquiterpeno producido a partir de farnesil difosfato catalizado por la enzima aristoloqueno sintasa . El aristoloqueno luego obtiene un alcohol, una cetona y un alqueno adicional, mediado por la hidroxiesterol oxidasa y la quinona oxidorreductasa. [ aclaración necesaria ] La adición del oxígeno del epóxido fusionado por la P450 monooxigenasa da eremofortina B. La epoxidación de la cadena lateral de isopropenilo , nuevamente por la P450 monooxigenasa, y la adición del grupo acetilo por una acetiltransferasa da eremofortina A. Una oxidorreductasa de cadena corta oxida un grupo metilo en la cadena lateral a eremofortina C, el análogo alcohólico primario de la toxina PR (ilustrado incorrectamente en el siguiente diagrama), que luego es oxidado aún más por una alcohol deshidrogenasa de cadena corta para dar el aldehído . [3]
Se ha aislado la eremofortina C de fuentes microbianas y se ha descubierto que se encuentra en un equilibrio espontáneo entre una estructura de hidroxi-cetona de cadena abierta y una forma de lactol . [5]
Diferentes experimentos han demostrado los efectos de la toxina PR sobre células hepáticas en cultivo (in vitro) y en el hígado (in vivo). [4] [6] [7]
La toxina PR provocó una inhibición de la incorporación de aminoácidos. Estos resultados muestran que la toxina fue responsable de alterar el proceso de traducción. Junto con algunos experimentos anteriores se ha demostrado que la toxina PR fue efectivamente activa en el metabolismo celular. [4] [6] Otro hallazgo interesante es la disminución de la actividad del control respiratorio y la fosforilación oxidativa en las mitocondrias (aisladas) del hígado.
Aparentemente, la cantidad de polisomas no fue el factor determinante, la inhibición no disminuyó al aumentar la cantidad de polisomas. Por otro lado, el aumento de las enzimas de pH 5 tuvo un efecto inhibidor significativo. Una mayor concentración de enzimas de pH 5 hizo que el efecto inhibidor fuera menos efectivo. Estos hallazgos demostraron que la toxina PR no estaba alterando los polisomas, sino que de alguna manera alteraba las enzimas de pH 5. [6]
Cuando se administró directamente la toxina PR a ratas, la síntesis de proteínas en el hígado no fue tan alta como lo sería normalmente. [6] Esta administración in vivo mostró que las células aisladas del hígado de la rata tenían una capacidad transcripcional mucho menor. [4]
El proceso no alteró la absorción de aminoácidos en el hígado, sino que afectó exclusivamente al proceso de traducción. El efecto tóxico de esta toxina está estrechamente relacionado, como era de esperar, con el hecho de que se inhibe el proceso de síntesis de proteínas. Sin embargo, el efecto tóxico real podría ser que algunas proteínas necesarias no se produzcan en la cantidad adecuada. [6]
Múltiples experimentos han demostrado los diferentes efectos de la toxina PR: puede causar daño al hígado y al riñón, puede inducir carcinogenicidad y puede inhibir in vivo la replicación del ADN, la síntesis de proteínas y la transcripción. [3] [ se necesita una mejor fuente ] La mayoría de los experimentos sobre el efecto de la toxina PR se centran en la inhibición de la síntesis de proteínas y el deterioro del hígado. [4] [6] [3]
La toxina PR altera el proceso de transcripción en el hígado. Las ARN polimerasas I y II, los dos principales sistemas de ARN polimerasa del hígado, se ven afectadas por la toxina. La toxina no necesita ninguna conversión enzimática adicional para ejercer sus efectos sobre estos sistemas. [4] El hígado parece ser el órgano más afectado por la toxina PR.
La toxicidad de la toxina PR se midió tanto por vía intraperitoneal como por vía oral. La primera dosis letal media determinada de toxina PR pura por vía intraperitoneal en ratas destetadas fue de 11 mg/kg. La dosis letal media oral fue de 115 mg/kg. [1] El mismo estudio informó que diez minutos después de una dosis oral de 160 mg/kg, los animales experimentaron problemas respiratorios que finalmente llevaron a la muerte.
Estudios agudos en ratas (mg/kg)
- Prueba LDLo, vía oral: 115
- Prueba LD50, vía intraperitoneal: 11,6
- Prueba LD50, intravenosa: 8,2
Estudios agudos en ratones (mg/kg)
- Prueba LD50, vía oral: 72
- Prueba LD50, intraperitoneal: 2
- Prueba LD50, intravenosa: 2
Todavía no se ha realizado un estudio agudo en humanos, por lo que aún no se conocen los resultados de las pruebas de LD50 ni las dosis. Sin embargo, existe un informe de un caso de 1982 en el que se describen los efectos tóxicos en un ser humano. Esta persona trabajaba en una fábrica en la que se producía queso azul. Esta persona inhaló el moho de Penicillium roqueforti y desarrolló una neumonitis por hipersensibilidad. Debido a esta inflamación pulmonar, la persona experimentó, entre otras cosas, tos, disnea, reducción del volumen pulmonar e hipoxemia . Posteriormente se encontraron anticuerpos contra el moho en el suero y el líquido de lavado. Sin embargo, aún no se han determinado los valores de LD50. [8]
Se realizaron estudios de los efectos en animales en ratones, ratas, gatos anestesiados y preparaciones de pabellón auricular de rata aislado. Los efectos tóxicos en ratones y ratas incluyeron contorsiones abdominales, disminución de la actividad motora y de la frecuencia respiratoria, debilidad de las patas traseras y ataxia.
Los efectos fueron diferentes según las distintas formas en que se absorbió la toxina PR. Cuando se ingirió la dosis letal media por vía oral, la patología se describió como estómago e intestinos hinchados y llenos de gases, así como edema y congestión en los pulmones. El riñón mostró cambios degenerativos y hemorragia.
Si se inyectaba toxina PR por vía intraperitoneal, los gatos, ratones y ratas presentaban líquido ascítico y edema de los pulmones y el escroto, mientras que la inyección intravenosa mostró, en los mismos animales, grandes volúmenes de volumen pleural y pericárdico, así como edema pulmonar.
En conclusión, las células tisulares y los vasos sanguíneos fueron dañados directamente por la toxina PR. Esto causó una fuga de líquido que resultó, entre otras cosas, en edema de los pulmones y líquido ascítico. Además, el daño en los vasos sanguíneos resultó en un aumento de la permeabilidad capilar. Este aumento de la permeabilidad condujo a una disminución del volumen sanguíneo y daño directo a los órganos vitales, incluidos los pulmones, los riñones, el hígado y el corazón. [9]
