Los pasos que da la Endotoxina para activar una Respuesta Inmunitaria peligrosa

Las endotoxinas, que son lipopolisacáridos (LPS) y pirógenos, desempeñan un papel clave en la respuesta inflamatoria e inmunitaria inducida por bacterias gramnegativas.¹  En particular, las endotoxinas son un componente integral de la membrana externa de las bacterias gramnegativas, entre ellas E. coli , Pseudomonas, Klebsiella y Enterobacter. Las endotoxinas bacterianas constan de varios componentes: lípido A, un oligosacárido central y una cadena O específica. El lípido A es fundamental para el efecto inmunoestimulador de las endotoxinas, 2 mientras que la cadena O-específica es importante para la estimulación de la producción de anticuerpos.

La respuesta inflamatoria e inmunitaria que inducen las endotoxinas es parte de la defensa normal del organismo humano frente a una infección por gramnegativos. Sin embargo, si se altera el equilibrio fisiológico, las endotoxinas también pueden tener consecuencias patológicas graves, como endotoxemia, sepsis y shock³. El papel del lípido A en este proceso es muy importante.

1. Liberación de endotoxinas a partir de bacterias gramnegativas — las endotoxinas desempeñan un papel importante en el reconocimiento inicial de bacterias gramnegativas por parte de los organismos huéspedes y en la activación de la inmunidad innata. La endotoxina es liberada en los organismos hospedadores por bacterias gramnegativas que experimentan lisis, mueren por fagocitosis o activación del complemento, o experimentan división; sin embargo, la endotoxina también es eliminada en pequeñas cantidades por bacterias gramnegativas intactas. En particular, el potencial inmunogénico del componente lípido A de las endotoxinas varía entre las bacterias.

2. Formación de un complejo entre la endotoxina y la proteína de unión a lípidos (LBP) — en el suero, la endotoxina es inicialmente reconocida por la proteína de unión a lípidos (LBP) y se forma un complejo.⁴

3. Transferencia de endotoxinas al receptor CD14 — Posteriormente, el LBP transporta la endotoxina al receptor CD14 expresado en la superficie de las células inmunes, entre ellos los monocitos, macrófagos, células dendríticas y células B.

4. Unión de endotoxinas al complejo CD14 / TLR4 / MD2 —  el receptor CD14, a su vez, transfiere la endotoxina a la proteína MD2 no anclada, que interactúa con el receptor tipo Toll 4 (TLR4). Por tanto, la endotoxina forma un complejo con CD14 / TLR4 / MD2, lo que desencadena vías moleculares posteriores que inducen inflamación.

5. Respuesta inflamatoria e inmunitaria de río abajo — la formación de un complejo entre la endotoxina y CD14 / TLR4 / MD2 promueve la función de varias vías moleculares:

• Las endotoxinas activan el factor de transcripción NF-κβ, lo que estimula su translocación al núcleo y la actividad de transcripción. Además, las endotoxinas provocan la producción de citocinas, entre ellas el factor de necrosis tumoral (FNT), la interleucina (IL) -1 e IL-6; promueven la liberación de prostaglandinas y lucotrienos; y pueden desencadenar inflamación y choque séptico. Entre las moléculas clave en las vías intracelulares moduladas por endotoxinas se encuentran fosfocinasas activadas por mitógenos (MAP), quinasas reguladas por señales extracelulares (ERK) y quinasas c-Jun N-terminales (JNK).
• Además, las endotoxinas activan el complemento, lo que lleva a la liberación de histamina, vasodilatación y quimiotaxis y acumulación de neutrófilos.
• Finalmente, las endotoxinas promueven la coagulación a través de una vía que involucra al factor XII que puede conducir a trombosis, coagulación y coagulación intravascular diseminada aguda. Además, activan la plasmina, que puede provocar fibrinólisis y hemorragia, y la cinina, que puede conducir a la liberación de péptidos vasoactivos e hipotensión¹. 

El papel clave de las endotoxinas en la respuesta inmune inducida por bacterias gramnegativas

Las endotoxinas juegan un papel clave en el reconocimiento inicial de bacterias gramnegativas por parte del organismo huésped y en la inducción de la respuesta inmune innata. Además, los efectos de las endotoxinas pueden provocar inflamación, choque séptico, hemorragia y coagulación intravascular.

Bibliografía:

1. Farhana A, Khan YS. Biochemistry, Lipopolysaccharide. [Updated 2021 Apr 29]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554414/
2. Alexander C, Rietschel ET. Bacterial lipopolysaccharides and innate immunity. J Endotoxin Res. 2001;7(3):167-202. PMID: 11581570.
3. Sampath VP. Bacterial endotoxin-lipopolysaccharide; structure, function and its role in immunity in vertebrates and invertebrates. Agriculture and Natural Resources, 2018; 52 (2): 115-120. https://doi.org/10.1016/j.anres.2018.08.002.
4. Ryu JK, Kim SJ, Rah SH, Kang JI, Jung HE, Lee D, Lee HK, Lee JO, Park BS, Yoon TY, Kim HM. Reconstruction of LPS Transfer Cascade Reveals Structural Determinants within LBP, CD14, and TLR4-MD2 for Efficient LPS Recognition and Transfer. Immunity. 2017;46(1):38-50. doi: 10.1016/j.immuni.2016.11.007.