Fuentes comunes de endotoxinas en el laboratorio y estrategias para su detección y eliminación

Las endotoxinas bacterianas, que son fuertes pirógenos presentes de forma ubicua en el medio ambiente, también representan una causa importante de preocupación como contaminantes de laboratorio. Si las endotoxinas no se detectan después de contaminar muestras, materiales o equipos de laboratorio, darán lugar a resultados experimentales poco fiables y engañosos. Además, si los productos inyectables se contaminan con endotoxinas, pueden causar una respuesta pirogénica severa en los destinatarios.¹

¿Cómo surge la contaminación por endotoxinas en el laboratorio?

Las endotoxinas bacterianas son constituyentes de la membrana externa de las bacterias gramnegativas y se despiden en pequeñas cantidades durante el ciclo de vida de las bacterias y en grandes cantidades después de su muerte. Se ha estimado que una sola bacteria E. coli puede contener hasta 2 millones de moléculas de endotoxinas.² Las endotoxinas pueden contaminar los laboratorios a través de diferentes rutas, entre ellas el agua, el aire o la piel humana contaminados, así como los reactivos y las soluciones de laboratorio ampliamente utilizados, incluidos medios de cultivo celular, suero bovino fetal, factores de crecimiento recombinantes y reactivos de disociación.

¿Por qué es peligrosa la contaminación por endotoxinas en el laboratorio?

La contaminación con endotoxinas de cultivos celulares o muestras experimentales daría lugar a resultados experimentales variables y engañosos. La actividad pirogénica de las endotoxinas puede enmascarar las propiedades inherentes de las células al estimular la liberación de factores tisulares. Además, las endotoxinas provocan una respuesta inflamatoria y pirogénica in vivo. Esta es la razón por la que la contaminación por endotoxinas de los productos inyectables puede provocar una reacción grave e incluso potencialmente mortal en los destinatarios.

Pruebas de contaminación de endotoxinas en entornos de laboratorio

Existen varios métodos diferentes para la detección de endotoxinas, entre los cuales el ensayo de lisado de amebocitos de Limulus (LAL) es el más ampliamente establecido. Se basa en la incubación de una muestra que contiene endotoxina con proteína extraída de la sangre del cangrejo herradura, lo que da lugar a una reacción de coagulación que indica la presencia de endotoxina.⁴ Según los parámetros del ensayo LAL, la detección de endotoxinas puede ser cualitativa o cuantitativa, mientras que su visualización puede ser turbidimétrico o colorimétrico. 

Estrategias para la eliminación de la contaminación por endotoxinas

Las endotoxinas son resistentes al calor, lo que dificulta su eliminación. Las medidas preventivas, incluido el uso de material de vidrio despirogenado, material de plástico no pirógeno y agua de alta pureza para los experimentos de laboratorio, que ayudarían a evitar la contaminación por endotoxinas y garantizarían la adquisición de datos experimentales fiables.                                                                                                                       

Desechar materiales contaminados con endotoxinas

La eliminación de la contaminación por endotoxinas es difícil y, si persiste la contaminación residual, pueden surgir graves consecuencias. Por lo tanto, si los materiales contaminados con endotoxinas pueden reemplazarse fácilmente por otros nuevos, sería prudente desecharlos.

Descontaminación de materiales contaminados con endotoxinas

Debido a la resistencia al calor de las endotoxinas, los protocolos estándar de autoclave o esterilización serían insuficientes para la eliminación de endotoxinas. Sin embargo, la exposición al calor seco a temperaturas más altas y durante un período de tiempo más largo (como 250 °C durante 30 min o 180 °C durante 4 h) se ha utilizado con éxito para la eliminación de endotoxinas.^4,5 Otros protocolos para la descontaminación de endotoxinas incluyen el uso de cromatografía de afinidad y soluciones basadas en Triton X-114.^6,7 Como métodos alternativos, un ciclo de lavados en NaOH, ClH y etanol al 70% o lavados en etanol al 70%, que puede ser seguido por un lavado en ácido acético, han sido propuestos.³

Bibliografía

1. Li Y, Boraschi D. Endotoxin contamination: a key element in the interpretation of nanosafety studies. Nanomedicine (Lond). 2016;11(3):269-87. doi: 10.2217/nnm.15.196. Erratum in: Nanomedicine (Lond). 2016;11(6):739.
2. Rhee SH. Lipopolysaccharide: basic biochemistry, intracellular signaling, and physiological impacts in the gut. Intest Res. 2014;12(2):90-5. doi: 10.5217/ir.2014.12.2.90.
3. Gorbet MB, Sefton MV. Endotoxin: The uninvited guest. Biomaterials. 2005;26(34):6811–6817. doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.04.063.
4. https://www.fda.gov/inspections-compliance-enforcement-and-criminal-investigations/inspection-technical-guides/bacterial-endotoxinspyrogens.
5. Sandle T. A comparative study of different methods for endotoxin destruction. Am Pharm Rev. 2013;Supplement.
6. Schneier M, Razdan S, Miller AM, Briceno ME, Barua S. Current technologies to endotoxin detection and removal for biopharmaceutical purification. Biotechnol Bioeng. 2020;117(8):2588-2609. doi: 10.1002/bit.27362.
7. Teodorowicz M, Perdijk O, Verhoek I, Govers C, Savelkoul HF, Tang Y, Wichers H, Broersen K. Optimized Triton X-114 assisted lipopolysaccharide (LPS) removal method reveals the immunomodulatory effect of food proteins. PLoS One. 2017;12(3):e0173778. doi: 10.1371/journal.pone.0173778