Amatoxina es el nombre colectivo de un subgrupo de al menos nueve toxinas peptídicas cíclicas relacionadas que se encuentran en tres géneros de hongos venenosos mortales ( Amanita , Galerina y Lepiota ) y una especie del género Pholiotina . [1] Las amatoxinas son muy potentes, tan solo la mitad de la tapa de un hongo puede causar daño hepático grave si se ingiere.
Los compuestos tienen una estructura similar, la de ocho residuos de aminoácidos dispuestos en un motivo macrobicíclico conservado (una estructura pentacíclica general al contar los anillos inherentes a los residuos derivados de prolina y triptófano); fueron aislados en 1941 por Heinrich O. Wieland y Rudolf Hallermayer. [2] Todas las amatoxinas son péptidos cíclicos que se sintetizan como proproteínas de 35 aminoácidos , de las cuales los ocho aminoácidos finales son escindidos por una prolil oligopeptidasa. [3] La secuencia esquemática de aminoácidos de las amatoxinas es Ile-Trp-Gly-Ile-Gly-Cys-Asn-Pro con reticulación entre Trp y Cys a través de la fracción sulfóxido (S=O) e hidroxilación en variantes de la molécula; las enzimas para estos pasos de procesamiento siguen siendo desconocidas.
Actualmente existen diez amatoxinas con nombre: [4]
Se ha informado sobre la δ-amanitina, pero no se ha determinado su estructura química.
La amanitina está estrechamente relacionada con las faloidinas , que son toxinas bicíclicas de 7 residuos. Ambas forman parte de la familia de proteínas MSDIN , llamada así por la secuencia de 5 aminoácidos altamente conservada en las preproteínas. Un estudio de investigación de 2014 determinó que existe una cantidad significativa de secuencias MSDIN no caracterizadas en los genomas de Amanita . [5]
Las amatoxinas son inhibidores potentes y selectivos de la ARN polimerasa II , una enzima vital en la síntesis de ARN mensajero (ARNm), microARN y ARN nuclear pequeño ( ARNpn ). Sin ARNm, que es la plantilla para la síntesis de proteínas , el metabolismo celular se detiene y se produce la apoptosis . [6] La ARN polimerasa de Amanita phalloides tiene mutaciones que la hacen insensible a los efectos de las amatoxinas; por lo tanto, el hongo no se envenena a sí mismo. [7]
Las amatoxinas pueden viajar a través del torrente sanguíneo para llegar a los órganos del cuerpo. Si bien estos compuestos pueden dañar muchos órganos, los daños al hígado y al corazón pueden resultar fatales. A nivel molecular, las amatoxinas causan daño a las células de estos órganos al causar perforaciones en las membranas plasmáticas, lo que da como resultado que los orgánulos que normalmente están en el citoplasma se encuentren en la matriz extracelular. [8] La beta-amanitina también es un inhibidor de la ARN polimerasa II y la ARN polimerasa III eucariotas y, como resultado, de la síntesis de proteínas de los mamíferos. No se ha encontrado que inhiba la ARN polimerasa I ni la ARN polimerasa bacteriana. [9] Debido a que inactiva las ARN polimerasas, el hígado no puede reparar el daño y las células del hígado mueren rápidamente. [10]
La alfa-amanitina (α-amanitina) afecta principalmente a la hélice puente del complejo ARN pol II, un dominio altamente conservado de 35 aminoácidos de longitud. En el extremo N-terminal y el extremo C-terminal de esta región hay estructuras de bisagra que experimentan cambios conformacionales significativos a lo largo del ciclo de adición de nucleótidos, y son esenciales para su progresión. [12] Una de las muchas funciones de la hélice puente es facilitar la translocación del ADN. [13] La alfa-amanitina se une a la hélice puente del complejo ARN pol II y también se une a la parte del complejo que está adyacente a la hélice puente, mientras está en una conformación específica. Esta unión fija la hélice puente en su lugar, lo que ralentiza drásticamente su movimiento en la translocación del ADN. [11] La velocidad de translocación de la pol II del ADN se reduce de varios miles a unos pocos nucleótidos por minuto. [14] [15]
Tras la exposición a amatoxinas, el hígado es el principal órgano afectado, ya que es el órgano que se encuentra primero después de la absorción en el tracto gastrointestinal . No hay evidencia de que las amatoxinas se absorban a través de la piel. Un estudio realizado en ratones muestra que la alfa-amanitina no se absorbe a través de la piel y, por lo tanto, no puede tener ningún efecto tóxico. [16] Más específicamente, la exposición a amatoxinas puede causar irritación del tracto respiratorio, dolor de cabeza, mareos, náuseas, falta de aliento, tos, insomnio, diarrea, trastornos gastrointestinales, dolor de espalda, frecuencia urinaria, daño hepático y renal, o muerte si se ingiere o inhala. Para β-amanitina , no ha habido un estudio toxicológico completo. Sin embargo, las hojas de datos de seguridad indican que si entra en contacto con la piel, puede causar irritación, quemaduras, enrojecimiento, dolor intenso y podría absorberse a través de la piel, causando efectos similares a la exposición por inhalación e ingestión. El contacto con los ojos puede provocar irritación, quemaduras en la córnea y daño ocular. [17] Las personas con trastornos preexistentes de la piel, los ojos o el sistema nervioso central, o con deterioro de la función hepática, renal o pulmonar pueden ser más susceptibles a los efectos de esta sustancia.
La dosis letal mínima estimada es de 0,1 mg/kg o de 7 a 10 miligramos de toxina en adultos. Su rápida absorción intestinal, unida a su termoestabilidad, conduce a un rápido desarrollo de efectos tóxicos en un período de tiempo relativamente corto. Los efectos más graves son la hepatitis tóxica con necrosis centrolobulillar y esteatosis hepática , así como la nefropatía tubulointersticial aguda, que en conjunto inducen insuficiencia hepática grave e insuficiencia renal .
Existen muchos tratamientos anecdóticos y parcialmente estudiados en uso en todo el mundo. Un estudio en ratones mostró resultados nulos para todos los tratamientos estudiados. Los tratamientos que no mostraron un valor discernible incluyeron N-acetilcisteína , bencilpenicilina , cimetidina , ácido tióctico y silibina . [18]
El tratamiento incluye penicilina en dosis altas, así como medidas de apoyo en casos de daño hepático y renal. La silibinina , un producto que se encuentra en el cardo mariano , es un posible antídoto contra la intoxicación por amatoxina, aunque es necesario recopilar más datos. Se presta una atención cautelosa al mantenimiento de la estabilidad hemodinámica, aunque si se ha desarrollado un síndrome hepatorrenal, el pronóstico es, en el mejor de los casos, reservado. [19]
La presencia de amatoxinas en muestras de hongos puede detectarse mediante la prueba de Meixner (también conocida como prueba de Wieland). Las amatoxinas pueden cuantificarse en plasma u orina mediante técnicas cromatográficas para confirmar un diagnóstico de intoxicación en pacientes hospitalizados y en tejidos post mortem para ayudar en una investigación médico-legal de una sobredosis mortal sospechada. [20]
En 2020, se desarrolló un inmunoensayo de flujo lateral basado en anticuerpos monoclonales que puede detectar amatoxinas de forma rápida y selectiva. [21] [22] Esta prueba detecta con sensibilidad la alfa-amanitina y la gamma-amanitina (detecta claramente 10 ng/ml) y muestra una detección ligeramente menor para la beta-amanitina (reactividad cruzada del 0,5 %; 2000 ng/ml). Aunque esta prueba reacciona de forma cruzada con falotoxinas al 0,005 % (200 000 ng/ml), las falotoxinas no interferirían en el muestreo de orina y hay casos muy raros en los que un hongo produce falotoxinas sin producir amatoxinas.
En un estudio de 2013 sobre la concentración de toxinas en Amanita phalloides , se encontró que todas las partes del hongo contenían amatoxinas y se determinó que las concentraciones más altas se encontraron en las branquias y el sombrero, con los niveles más bajos en las esporas y el micelio. [23] Un estudio adicional publicado en 2013 por muchos de los mismos autores no encontró diferencias en la secuencia ITS de Amanita phalloides var. alba, pero sí encontró diferentes concentraciones de toxinas. [24] Las branquias y el sombrero de Amanita phalloides var. alba también contenían el nivel más alto con niveles muy bajos observados en las esporas, la volva y el estípite; sin embargo, en esta variante, las esporas tenían una concentración más alta de todas las toxinas además de la gamma amanitina que la encontrada en Amanita phalloides. Las esporas de Amanita phalloides var. alba contenía 0,89 mg/g de alfa-amanitina, 0,48 mg/g de beta-amanitina y 0,001 mg/g de gamma-amanitina en contraste con los 2,46, 1,94 y 0,36 mg/g encontrados en las láminas y los 2,40, 1,75 y 0,27 mg/g encontrados en el sombrero. La concentración encontrada en las láminas, el sombrero, el estípite y la volva de Amanita phalloides var. alba es menor que en Amanita phalloides, sin embargo, se demostró que las esporas contenían una concentración más alta. [24] En ambos estudios, se imprimieron esporas, se secaron y se analizaron seis hongos, y el nivel de toxina en todo el hongo se derivó de analizar la mitad del hongo entero cortado por la mitad, la otra mitad se dividió en secciones de sombrero, lámina, estípite y volva para analizarlas individualmente con las partes molidas en polvo y analizadas como muestras de 1 gramo. [23] [24] En 2010 un estudio sobre Amanita bisporigera , el ángel destructor, determinó que las concentraciones de toxinas en las esporas también eran inferiores a los niveles encontrados en el sombrero o estípite. [25]
Las amatoxinas son extremadamente tóxicas para los humanos, y la Amanita phalloides y sus variantes constituyen muchos de los casos de toxicidad fatal después del consumo. Estas toxinas tienen una alta estabilidad térmica y esta propiedad combinada con su solubilidad en agua las hace excepcionalmente tóxicas ya que no se destruyen al cocinarlas o secarlas. [26] Además, las amatoxinas son resistentes a la degradación enzimática y ácida, y por lo tanto, cuando se ingieren, no se inactivan en el tracto gastrointestinal. [26] Se informó de un caso fatal después de consumir A. phalloides que había estado congelada durante 7-8 meses, lo que demuestra que estos compuestos también son resistentes a los procesos de congelación/descongelación. [26] Además, las amatoxinas se descomponen muy lentamente cuando se almacenan en soluciones acuosas abiertas o después de una exposición prolongada al sol o a la luz de neón. [26]
En 2015 se realizó un estudio de caso en un paciente que cocinó y consumió solo los sombreros de dos hongos Amanita phalloides y posteriormente fue ingresado en el hospital un día después. El sujeto era un hombre de 61 años con un peso corporal de 67 kg que presentaba fatiga, dolor abdominal, náuseas, vómitos y diarrea. Se recolectaron hongos de la misma región y se le mostraron al paciente para confirmar que estos eran los que había comido y se seleccionaron dos hongos de aproximadamente el mismo tamaño y nivel de madurez para el estudio. [27] Estudios previos han demostrado que los hongos más jóvenes pueden contener una mayor concentración de toxinas que la que se encuentra en los especímenes maduros. [28] El peso combinado de los sombreros de estos dos hongos fue de 43,4 g frescos o 4,3 g cuando estaban secos y cuando se analizaron, se encontró que contenían un total de 21,3 mg de amatoxina distribuida como 11,9 mg de alfa-amanitina, 8,4 mg de beta-amanitina y 1 mg de gamma-amanitina. El análisis de la orina del paciente después de 4 días de tratamiento en el hospital mostró una concentración de 2,7 ng/ml de alfa-amanitina y 1,25 ng/ml de beta-amanitina sin detectarse gamma-amanitina. El paciente sobrevivió y fue dado de alta después de 9 días de tratamiento con pruebas de seguimiento que no mostraron signos de daño hepático, pero en base a este caso se estimó que una dosis oral de 0,32 mg de amatoxina por kg de masa corporal podría ser letal con una dosis letal aproximada de alfa-amanitina de 0,2 mg/kg cuando se toma por vía oral. Se estimó que consumir más de 50 g de Amanita phalloides fresca , aproximadamente 2 hongos de tamaño mediano, podría ser mortal. Las pruebas clínicas mostraron que la cantidad consumida por el paciente se mantuvo por debajo de la dosis letal hipotética, que el estudio señala que probablemente varía dependiendo de la salud del paciente, la predisposición al daño hepático y la variación regional en las concentraciones de toxina. [27]
En las guías de campo se han repetido anécdotas que afirman que los recolectores han enfermado sólo por esporas después de recoger especies tóxicas de Amanita en la misma cesta, dejando sin darse cuenta que sus esporas se acumulaban en la cosecha antes de que las tóxicas fueran descartadas. Sin embargo, este tema no ha sido investigado y los estudios no hacen ninguna afirmación en un sentido u otro sobre la posibilidad de envenenamiento sólo por esporas. Dado que la concentración de toxinas encontradas en las esporas es menor que la del sombrero, se requeriría el consumo de una masa sustancial de esporas que exceda el peso de los sombreros de los hongos mismos, para alcanzar una dosis letal.
Especies de hongos que contienen amatoxina de los géneros Amanita , Galerina y Lepiota . [29] [30]