La taipoxina es una potente mio y neurotoxina que se aisló del veneno del taipán costero Oxyuranus scutellatus o también conocido como taipán común. [1] La taipoxina, al igual que muchas otras neurotoxinas presinápticas, son toxinas fosfolipasa A 2 (PLA 2 ), que inhiben o bloquean por completo la liberación del transmisor motor acetilcolina y provocan la muerte por parálisis de los músculos respiratorios ( asfixia ). [2] Es la neurotoxina más letal aislada de cualquier veneno de serpiente hasta la fecha.
La masa molecular del heterotrímero es de aproximadamente 46.000 Dalton ; que comprende monómeros α, β y γ 1:1:1. [3] La dosis letal media (DL50 ) para ratones es de alrededor de 1 a 2 μg/kg ( inyección subcutánea ). [4] [1]
La taipoxina y otras toxinas PLA 2 han evolucionado a partir de las enzimas digestivas PLA 2 . [5] El veneno todavía funciona con la proteína PLA 2 con puentes múltiples de disulfuro casi idéntica , que causa el mecanismo hidrolítico de la enzima . [6] Sin embargo, se cree que bajo una evolución estricta, las presiones de selección de la inmovilización de la presa y, por lo tanto, la alimentación prolongada conducen a que la enzima PLA 2 pierda su llamado bucle pancreático y a mutaciones en la unión de la toxina con las membranas presinápticas de las placas terminales de las neuronas motoras. [7] [8] [9]
La taipoxina es un complejo ternario que consta de tres subunidades de monómeros α, β y γ en una proporción de 1:1:1, también llamadas subunidades homólogas A, B y C. [6] Estas subunidades están distribuidas equitativamente a lo largo de la estructura y juntas, las estructuras tridimensionales de estos tres monómeros forman un núcleo compartido de tres hélices α, un sitio de unión de Ca 2+ y un canal hidrofóbico al que se unen las cadenas de acilo graso. [7]
El complejo α y β consta de 120 residuos de aminoácidos que están entrecruzados por 7 puentes disulfuro . La subunidad alfa es muy básica ( pH(I) >10) y la única que muestra neurotoxicidad. El complejo β es neutro y se puede separar en dos isoformas. β1 y β2 son intercambiables pero difieren ligeramente en la composición de aminoácidos. El complejo γ contiene 135 residuos de aminoácidos que están entrecruzados por 8 puentes disulfuro. Es muy ácido debido a los 4 residuos de ácido siálico , que podrían ser importantes para la formación de complejos. La subunidad gamma también parece funcionar como protectora del complejo alfa, impidiendo el rápido aclaramiento renal o la degradación proteolítica . También aumenta la especificidad del objetivo y podría participar en la unión de la unidad alfa. [10] Todo el complejo es ligeramente ácido con un pH(I) de 5, pero bajo un pH más bajo y/o una fuerza iónica alta las subunidades se disocian.
Al igual que la enzima PLA 2, la toxina PLA 2 depende de Ca 2+ para hidrolizar los enlaces éster de acilo graso en la posición sn-2 de los glicerol-fosfolípidos . [7] Dependiendo de las posiciones de los puentes disulfuro y las longitudes de los extremos C, estas enzimas PLA 2 /toxinas PLA 2 se clasifican en tres clases. Estas clases también son una indicación de la toxicidad del PLA 2 /PLA 2 , ya que los PLA 2 de las secreciones pancreáticas, el veneno de abeja o los venenos débiles de elápidos se agrupan en la clase I, mientras que los PLA 2 de los venenos de vipéridos más potentes que causan inflamación Los exudados se agrupan en la clase II. Sin embargo, la mayoría de los venenos de serpientes son capaces de tener más de una actividad tóxica, como citotoxicidad , miotoxicidad, neurotoxicidad , actividad anticoagulante y efectos hipotensivos . [11] [12]
La taipoxina se puede purificar del veneno del taipán costero mediante cromatografía de filtración en gel . [1] Además de la taipoxina, el veneno consta de muchos componentes diferentes, responsables de los síntomas complejos. [13]
Al principio se pensaba que la taipoxina era sólo neurotóxica. Los estudios mostraron un aumento en la liberación de acetilcolina, lo que indica una actividad presináptica. [1] Otros experimentos demostraron que Taipoxin inhibía las respuestas a estímulos eléctricos mayor que la reacción a la acetilcolina administrada adicionalmente. Esto llevó a la conclusión de que la taipoxina tiene efectos pre y postsinápticos. Además del aumento de la liberación de acetilcolina, inhibe el reciclaje vesicular. [14] Estudios más recientes demostraron que la toxina también tiene un efecto miotóxico . La inyección de taipoxina en las extremidades traseras de ratas provoca la formación de edema y degeneración muscular. [15] El estudio también respalda los hallazgos de Fohlman, [1] de que la subunidad α produce la potencia del PLA 2 , que es similar a la potencia de la notexina. [16] Aun así, el potencial total de la toxina cruda sólo se alcanza mediante la combinación de las subunidades α y γ. [15]
Se ha realizado un experimento similar [17] centrándose nuevamente en los compuestos neuronales. 24 horas después de la inyección, la inervación estaba comprometida hasta el punto de no poder identificar axones intactos. Esto demostró que las toxinas similares a la taipoxina conducen al agotamiento de los transmisores de las terminales nerviosas y a la degeneración de las terminales nerviosas y de los axones intramusculares. [18] En las células cromafines, la taipoxina mostró la capacidad de ingresar a las células a través de mecanismos independientes de Ca 2+ . Allí mejoró la liberación de catecolaminas en las células despolarizantes al desensamblar la actina F en la barrera citoesquelética. Esto podría conducir a una redistribución de vesículas que promueva el acceso inmediato al área subplasmalemal. [19]
Más estudios de investigación han encontrado posibles socios de unión de la taipoxina, lo que daría más información sobre cómo se transporta la taipoxina a las terminales nerviosas y a los axones intramusculares. [20] [21]
La toxicidad de la taipoxina u otras toxinas PLA 2 a menudo se mide por su capacidad para cortar fosfolípidos de cadena corta o análogos de fosfolípidos. [22] Para la taipoxina, la actividad de PLA 2 se fijó en 0,4 mmol/min/mg, y la constante de unión (K) de la taipoxina sería igual a: K Taipoxina = K A + K B + K C , ya que consta de 3 enzimas dominios/subunidades. [6] Sin embargo, no se hizo correlación entre la actividad del PLA 2 y la toxicidad, ya que la farmacocinética y las propiedades de unión a la membrana son más importantes. Una unión más específica a la membrana conduciría a la acumulación de taipoxina en las membranas plasmáticas de las neuronas motoras. [23] [24] [25]
El tratamiento de elección es un antídoto producido por CSL Ltd en 1956 en Australia a partir de plasma de caballo inmunizado. [26] Después de ser mordidos, la mayoría de los pacientes desarrollarán un envenenamiento sistémico, cuya evidencia clínica generalmente está presente dentro de las dos horas. Este efecto se puede retrasar aplicando medidas de primeros auxilios, como la inmovilización. [13] Además de las neurotoxinas, el veneno de taipán contiene anticoagulantes cuyo efecto también es inhibido por el antídoto.
Similares a la taipoxina son toxinas con diferentes subunidades de los dominios PLA:
Notexin es un monómero del veneno de Notechis scutatus , la β-bungarotoxina es un heterodímero del veneno del krait bandeado chino ( Bungarus multicinctus ) y la textilotoxina es un pentámero del veneno oriental de Pseudonaja textilis .