Endotoxina

Qué es una endotoxina

El concepto de endotoxina nació a finales del siglo XIX, cuando el bacteriólogo italiano Eugenio Centanni describió en 1894 una sustancia piretógena ligada al cuerpo bacteriano que no podía separarse del microorganismo vivo. Poco antes, Richard Pfeiffer había observado que filtrados estériles de cultivos de Vibrio cholerae provocaban fiebre y colapso circulatorio en animales de experimentación, y propuso el nombre de "endotoxina" para distinguirla de las toxinas que las bacterias segregan activamente al medio (las exotoxinas).

La palabra procede del griego ἔνδον (endon, "dentro") y τοξικόν (toxikon, "veneno"), lo que refleja el hecho de que esta sustancia permanece integrada en la bacteria mientras el microorganismo está intacto. Solo cuando la célula bacteriana se rompe, ya sea por la acción del sistema inmunitario del huésped, por el efecto de ciertos antibióticos o por muerte natural, el lipopolisacárido se libera al entorno y ejerce sus efectos nocivos.

Estructura molecular del lipopolisacárido

La molécula de LPS consta de tres regiones diferenciadas. La primera, el lípido A, es la fracción lipídica anclada en la membrana externa y constituye el componente responsable de la toxicidad biológica. El lípido A de Escherichia coli, que ha servido como modelo de referencia durante décadas, posee seis cadenas de ácidos grasos unidas a un disacárido de glucosamina fosforilado. Variaciones en el número y la longitud de esas cadenas explican por qué la potencia tóxica difiere entre especies bacterianas.

Sobre el lípido A se ensambla el núcleo oligosacárido (conocido en la literatura anglosajona como core), relativamente conservado entre distintas cepas. En su extremo más externo se une el antígeno O, una cadena polisacárida de longitud variable que confiere especificidad serológica a cada cepa y cuya composición puede modificarse por mutación, un mecanismo que las bacterias aprovechan para evadir las defensas del huésped.

Mecanismo de acción sobre el sistema inmunitario

Cuando el LPS se libera al torrente sanguíneo, se une a una proteína plasmática denominada LBP (del inglés lipopolysaccharide-binding protein). El complejo resultante interactúa con el receptor CD14 presente en la superficie de monocitos y macrófagos, y a continuación con el receptor de tipo toll TLR4, que es el verdadero transductor de la señal al interior celular. A partir de ese punto se pone en marcha la cascada de señalización intracelular que culmina con la liberación masiva de citocinas proinflamatorias: factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina 1 (IL-1) e interleucina 6 (IL-6), entre otras.

La respuesta, en cantidades moderadas, resulta beneficiosa: permite al organismo reclutar neutrófilos, activar el complemento y contener la infección. El problema aparece cuando la carga de LPS es excesiva o cuando el sistema de aclaramiento hepático no consigue neutralizarla. En esa situación, la liberación descontrolada de mediadores inflamatorios produce vasodilatación generalizada, aumento de la permeabilidad capilar, activación desregulada de la coagulación y, finalmente, fallo multiorgánico. Es lo que la terminología clínica denomina shock endotóxico.

Diferenciación entre endotoxina y exotoxina

La distinción entre ambos tipos de toxina bacteriana es uno de los conceptos más consolidados de la microbiología médica, aunque la frontera no siempre resulta nítida. Las exotoxinas son proteínas que la bacteria sintetiza y secreta de forma activa al medio extracelular; pueden actuar a distancia del foco infeccioso, tienen una especificidad tisular alta y son termolábiles (se inactivan con el calor). La toxina diftérica o la toxina botulínica son ejemplos representativos.

La endotoxina, por el contrario, no es una proteína sino un glicolípido, forma parte integrante de la arquitectura bacteriana y solo se libera con la destrucción celular. Es termoestable (resiste la esterilización en autoclave), carece de especificidad tisular y produce un cuadro inespecífico de fiebre, hipotensión y coagulación intravascular diseminada. No se puede transformar en toxoide, lo cual ha dificultado históricamente el desarrollo de vacunas basadas en ella.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra endotoxina?

Del griego ἔνδον (endon, "dentro") y τοξικόν (toxikon, "veneno"). Richard Pfeiffer acuñó el término a finales de la década de 1890 para referirse a una sustancia tóxica que, a diferencia de las exotoxinas, no era segregada al exterior por la bacteria viva sino que permanecía unida a su estructura.

¿Es lo mismo endotoxina que lipopolisacárido?

En la práctica clínica y en la mayor parte de la literatura microbiológica, sí. Ambos términos se utilizan de manera intercambiable. El matiz existe: "endotoxina" alude a la función tóxica del compuesto, mientras que "lipopolisacárido" describe su naturaleza química. Hay autores que reservan "endotoxina" para cualquier toxina intracelular bacteriana, pero ese uso amplio es cada vez menos frecuente.

¿Las bacterias grampositivas producen endotoxinas?

No. Las bacterias grampositivas carecen de membrana externa y, por tanto, de lipopolisacárido. Sin embargo, poseen otros componentes de pared (como el ácido lipoteicoico y los peptidoglicanos) que también pueden activar la respuesta inflamatoria del huésped, aunque por vías moleculares distintas.

¿Qué ocurre cuando hay endotoxina libre en la sangre?

Depende de la cantidad. Cantidades pequeñas generan fiebre (efecto pirógeno) y una activación moderada de las defensas. Concentraciones elevadas desencadenan un síndrome inflamatorio sistémico que puede progresar a sepsis grave y shock séptico, con caída de la presión arterial, coagulopatía de consumo y daño orgánico múltiple.

Referencias

1. Manual MSD (versión para profesionales). Factores que facilitan la invasión microbiana.
2. Manual MSD (versión para público general). Introducción a las bacterias gramnegativas.
3. MedlinePlus en español. Sepsis.
4. Real Academia Nacional de Medicina. Diccionario de términos médicos: endotoxina.