El término endotoxina fue acuñado por Nats Umangay , que distingue entre exotoxina , que calificó como una toxina que es liberada por las bacterias en el medio ambiente, y la endotoxina, que él considera como una toxina mantenerse «dentro» de la célula bacteriana y ser puesto en libertad sólo después de la destrucción de la pared celular bacteriana. Hoy en día, «endotoxina» el término se usa como sinónimo el término lipopolisacárido, que es un componente principal de la membrana celular externa de bacterias Gram-negativas .Mayores cantidades de endotoxinas puede ser movilizado si bacterias Gram-negativas son muertos o destruidos por los detergentes. El término «endotoxina» vino del descubrimiento que las porciones de bacterias Gram-negativas se puede causar toxicidad , de ahí el nombre de endotoxina. Estudios de endotoxina en los próximos 50 años reveló que los efectos de «endotoxina» son, de hecho, debido a lipopolisacárido.

Los efectos principales de endotoxinas en los vertebrados están mediados por su interacción con receptores específicos en las células inmunes tales como monocitos , macrófagos , células dendríticas , y otros. Tras la estimulación con endotoxina, estas células forman un amplio espectro de mediadores inmunes, tales como citoquinas , óxido nítrico , y eicosanoides . [1]

Los ejemplos prototípicos de endotoxinas son lipopolisacáridos (LPS) o lipooligosacárido (LOS), que se encuentra en la membrana externa de varias bacterias Gram-negativas , y son un componente importante de su capacidad de causar la enfermedad. Los LPS término a menudo se usan indistintamente con endotoxina, debido a su descubrimiento histórico.

LPS consiste en un polisacárido (azúcar) de la cadena y un lípido resto , conocido como lípido A , que es responsable de los efectos tóxicos. La cadena de polisacárido es muy variable entre diferentes bacterias y determina su serotipo . Las endotoxinas son aproximadamente 10 k Da en tamaño, pero puede formar agregados grandes de hasta 1000 kDa. Los seres humanos son capaces de producir anticuerpos contra las endotoxinas después de la exposición, pero éstos son, en general, dirigida a la cadena de polisacárido y sólo puede proteger contra la immunoactivation de serotipo -específicos bacterias y / o su endotoxina específico. La inyección de una pequeña cantidad de endotoxina en voluntarios humanos se ha demostrado que produce fiebre , una disminución de la presión arterial, y la activación de la inflamación y la coagulación. Las endotoxinas son en gran parte responsables de las manifestaciones clínicas de las infecciones dramáticos con patógenos Gram-negativas bacterias, como la Neisseria meningitidis , los patógenos que causan la enfermedad meningocócica , como meningococcemia ,síndrome de Waterhouse-Friderichsen y meningitis .

Los resultados de un estudio de 1979 indicó que Listeria monocytogenes puede producir un «endotoxina como» sustancia. [3] Sin embargo, un estudio posterior fallado en confirmar que esta especie Gram-positiva produce una endotoxina. [4]

Bacillus thuringiensis es conocida por producir una endotoxina denominado endotoxina delta . La expresión de la toxina en plantas se sabe que ofrecen la resistencia de las plantas contra diversos insectos. [ citación necesaria ]

Las endotoxinas son toxinas que no son secretadas por las células, por lo que se puede encontrar dentro de la célula y no en el medio circundante. Las toxinas secretadas son exotoxinas . La endotoxina delta de Bacillus thuringiensis es una proteína que se encuentra en cuerpos de inclusión similares a cristales próximos a la endospora dentro de la bacteria. Es tóxico para las larvas de insectos que se alimentan de plantas, pero es inofensivo para los seres humanos como los seres humanos no poseen las enzimas y los receptores necesarios para su procesamiento y la toxicidad.

En los seres humanos , el LPS se une a la proteína de unión a lipopolisacáridos (LBP) en el suero, que transfiere a CD14 en la membrana celular, que a su vez lo transfiere a otra proteína no ancladas, MD2, que se asocia con la homodimérica Toll-like receptor -4 ( TLR4 ).

CD14 y TLR4 están presentes en varios sistema inmune células (incluyendo macrófagos y células dendríticas ), desencadenando la cascada de señalización de macrófagos / células endoteliales para secretar pro- inflamatorias citocinas y óxido nítrico que llevar a «choque endotóxico».

Otros componentes de la pared celular gram-negativo también puede activar otras vías, que pueden contribuir al efecto endotóxico general.

Las endotoxinas son contaminantes frecuentes de plásmido de ADN preparado a partir de bacterias o proteínas expresadas a partir de bacterias, y debe ser eliminado a partir del ADN o proteína para evitar respuestas inflamatorias no deseadas antes de la in vivo en aplicaciones tales como la terapia génica .

También, ovoalbúmina está frecuentemente contaminado con endotoxinas. La ovoalbúmina es una de las proteínas ampliamente estudiados en modelos animales y también un alérgeno modelo establecido para hiperreactividad (AHR). Ovoalbúmina disponible comercialmente que está contaminado con LPS completamente puede activar las células endoteliales en un ensayo in vitro de la primera etapa de la inflamación, y falsea resultados de la investigación, ya que no refleja con precisión el efecto de antígeno de proteína única en la fisiología animal.

En la producción farmacéutica, es necesario eliminar todos los rastros de la endotoxina de los contenedores del producto de la droga, ya que incluso pequeñas cantidades de endotoxina causa la enfermedad en humanos. Un despirogenación horno se utiliza para este propósito. Las temperaturas superiores a 300 ° C se requiere para romper esta sustancia. Una tasa de reducción de endotoxina define una correlación entre el tiempo y la temperatura. Sobre la base de material de envase primario como jeringas o viales de vidrio, una temperatura de 250 ° C y un tiempo de retención de 30 minutos es típico para lograr una reducción de los niveles de endotoxina en un factor de 1000.

Un muy sensible ensayo para detectar la presencia de endotoxina es la amebocitos de Limulus Lysate ensayo, utilizando la sangre del cangrejo herradura . Muy bajos niveles de LPS pueden causar la coagulación de lisado de limulus debido a una amplificación potente a través de una cascada enzimática. Las endotoxinas pueden causar enfermedades graves en seres humanos.

La presencia de endotoxinas en la sangre se llama endotoxemia. Puede conducir a choque séptico , si la respuesta inmune está severamente pronunciado.

Además, endotoxemia de origen intestinal se considera que es un factor importante en el desarrollo de hepatitis alcohólica, , que es propenso a desarrollar sobre la base de la síndrome de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado y un aumento de la permeabilidad intestinal .