Las bungarotoxinas son toxinas que se encuentran en el veneno de las serpientes y los kraits. Las mordeduras de estos animales pueden provocar síntomas graves, como sangrado o hemorragia , parálisis y daño tisular que puede provocar amputación . Los efectos paralizantes del veneno son especialmente peligrosos, ya que pueden afectar la respiración. [1] Estos síntomas son el resultado de la presencia de bungarotoxina en el veneno. En realidad, el veneno contiene varias bungarotoxinas distintas, cada una de las cuales varía en los receptores sobre los que actúa y en su potencia.
Las bungarotoxinas son un grupo de proteínas neurotóxicas estrechamente relacionadas de la superfamilia de toxinas de tres dedos que se encuentran en el veneno de las serpientes krait, incluida Bungarus multicinctus (la serpiente krait de muchas bandas). [2] Estas toxinas alteran la neurotransmisión para producir poderosos efectos paralizantes en el músculo esquelético. [3] El veneno de la serpiente krait de muchas bandas comenzó a ser estudiado por Chuan-Chiung Chang y Chen-Yuan Lee de la Universidad Nacional de Taiwán en la década de 1950; [4] sin embargo, no fue hasta 1963 que sus componentes fueron separados y aislados. [5] Descubrieron que este veneno consistía en una mezcla de toxinas individuales que actúan en diferentes sitios y receptores para modular la neurotransmisión. [6] A través de la electroforesis se descubrió que el veneno estaba compuesto de cinco toxinas distintas, una de las cuales permanece sin nombre. [3]
Las cuatro toxinas caracterizadas son:
La investigación que involucra bungarotoxinas ha sido significativa para mejorar nuestra comprensión de la neurotransmisión . Además, las mordeduras y envenenamientos de serpientes y krait causan una morbilidad significativa ; comprender el mecanismo por el cual funcionan las bungarotoxinas puede mejorar las opciones de tratamiento en tales situaciones. Según la Organización Mundial de la Salud , aproximadamente 5,4 millones de personas son mordidas por serpientes cada año y 2,7 millones de personas resultan envenenadas. [7] La mayoría de estos casos ocurren en África , Asia y América Latina y los resultados pueden ser debilitantes si no se tratan de inmediato. Los síntomas de envenenamiento incluyen dificultad para respirar, debilidad o parálisis, dificultad para tragar y daño en la piel en el sitio de la mordedura. [7] Los síntomas pueden ser peores o progresar más rápido en los niños y, en casos graves, pueden resultar en amputaciones de extremidades, parálisis prolongada, déficits permanentes o muerte. [7] Si bien el tratamiento incluye la administración de anticolinérgicos y antiveneno , el antiveneno es costoso y no está fácilmente disponible, particularmente para las poblaciones que más lo necesitan. [7] Cuando se trata a los pacientes con anticolinérgicos y antivenenos, suele producirse una recuperación tardía de la parálisis. Esto se ha atribuido al componente β-BTX del veneno, que constituye el 20% del veneno y es la toxina más potente. [8]
Las bungarotoxinas funcionan modulando la neurotransmisión de acetilcolina tanto en los músculos como en las neuronas. La α-bungarotoxina bloquea irreversiblemente la unión de la acetilcolina (ACh) a los receptores nicotínicos de acetilcolina postsinápticos (nAchR) tanto en los músculos como en las neuronas. Además de encontrarse en el veneno de las kraits, también se encuentra en los venenos de los elápidos y las serpientes marinas . [9] De manera similar, la κ-bungarotoxina actúa para bloquear los nAchR postsinápticos, pero su efecto se produce principalmente en los receptores neuronales en lugar de en los receptores nicotínicos musculares. Por el contrario, las β- y γ-bungarotoxinas actúan presinápticamente para provocar una liberación excesiva de acetilcolina y su posterior agotamiento, lo que resulta en parálisis. [9]
La familia de proteínas de tres dedos es una familia de proteínas que comparten una estructura tridimensional similar. Se encuentran en una amplia variedad de organismos, incluidas las serpientes. En serpientes y kraits, las toxinas venenosas consisten principalmente en aquellas con una estructura de tres dedos. [10] La estructura de la α-BTX ha sido la más estudiada; su estructura de tres dedos consiste en un núcleo globular hidrofóbico desde el cual se extienden 3 bucles de láminas plegadas beta, así como un C-terminal . [9] Dentro de la familia de las α - neurotoxinas de tres dedos , la estructura de la proteína se subcategoriza además como cadena corta, cadena larga, cadena larga atípica y α-neurotoxinas no convencionales. Esta subclasificación describe aspectos estructurales adicionales de la toxina, así como los receptores sobre los que actúan. Por ejemplo, la α-BTX es una toxina de cadena larga, lo que significa que está compuesta de 66-70 aminoácidos y posee una estructura de tres dedos. Las toxinas de cadena larga actúan sobre el nAchR tanto en los músculos como en las neuronas, mientras que las α-neurotoxinas de cadena corta actúan sobre el nAchR sólo en los músculos. [9] Si bien todas las α-neurotoxinas de la familia de tres dedos actuarán sobre el nAchR muscular, estas diferencias en la estructura determinan la selectividad de la toxina por su receptor, así como la afinidad y la disociación . [10]