¿Qué son las endotoxinas bacterianas y cuál es la importancia de detectarlas?

Las endotoxinas bacterianas son toxinas que se hallan presentes en la pared de la membrana de las bacterias. Este tipo de microorganismos se encuentran prácticamente en todos los alrededores, incluso en el material de laboratorio con el que se fabrican los medicamentos que se suministran vía intravenosa (las vacunas). 

Su detección es sumamente relevante, puesto que el impacto que tienen en el organismo de los seres humanos puede generar fiebre e incluso el fallecimiento. Para poder detectar estos microorganismos, se aplican los ensayos de endotoxinas bacterianas, de este modo se previene que sufras efectos secundarios cuando se te suministran los medicamentos. 

¡Conoce la diversidad de ensayos de endotoxinas que existen y que logran resguardar tu salud como un hecho asegurado!

¿Qué es una toxina?

Primeramente, es fundamental conocer qué son las toxinas. Las toxinas son sustancias secretadas por un microorganismo, estas sustancias tienen efectos nocivos para los tejidos de las células que se encuentran en el organismo al que ingresan. La toxina puede formar parte de la estructura de la bacteria, cuando eso sucede, se le conoce como endotoxina.

Por consiguiente, las  endotoxinas bacterianas son componentes lipopolisacáridos (LPS) que están presentes en la membrana externa de las bacterias gramnegativas, como la E. Coli, Salmonella y Pseudomonas, entre otras.

Estas moléculas son liberadas cuando las bacterias mueren o se dividen y pueden desencadenar una respuesta inflamatoria en los mamíferos. 

La estructura de las endotoxinas consiste en tres componentes principales:

• Lípido A: esta es la parte más tóxica y responsable de la actividad biológica.

• Oligosacárido central: varía entre diferentes especies bacterianas.

• Región O-polisacárido: es altamente variable y puede ser utilizada para clasificar las cepas bacterianas.

¿Cuál es la importancia de la detección de las endotoxinas bacterianas?

En primer lugar, su presencia puede indicar la contaminación bacteriana en lugares como hospitales, industrias alimentarias y farmacéuticas. La exposición a endotoxinas puede tener graves consecuencias para la salud, incluyendo sepsis, choque séptico e inclusive la muerte en casos extremos.

Además, en el ámbito médico, la detección de estas moléculas es fundamental para poder garantizar la seguridad de productos como medicamentos intravenosos, dispositivos médicos y materiales de injerto.

Por ende, la contaminación por endotoxinas en estos productos puede desencadenar reacciones adversas en los pacientes, comprometiendo su salud y bienestar.

La detección de la presencia de endotoxinas en el organismo suele lograrse mediante análisis sanguíneos que detectan signos de infección y también es factible buscar toxinas específicas. Normalmente, se permite que las toxinas sigan su curso natural en el cuerpo, mientras que al paciente se le proporciona terapia de soporte para fortalecer el sistema inmunológico y mantener su salud en óptimas condiciones. 

En casos donde se hayan contaminado alimentos que contienen lectinas y endotoxinas, medicamentos u otros productos, es posible que sea necesario descartar el producto afectado, aunque algunas toxinas pueden ser susceptibles a métodos como el calentamiento, la radiación y otras medidas que pueden descomponer las toxinas y hacerlas menos peligrosas.

Cuando se trata de trabajar con bacterias que producen endotoxinas en el laboratorio, existe la opción de utilizar una técnica de eliminación de endotoxinas para unir y eliminar las toxinas del cultivo. Esto puede ser particularmente crucial en la producción de productos biofarmacéuticos, es decir, fármacos derivados de organismos vivos como las bacterias.

¿Qué problemas producen las endotoxinas bacterianas?

Cuando las endotoxinas no se detectan a tiempo en los medicamentos y los instrumentos de laboratorio, entonces producen diversos problemas en la salud, como ya se mencionó anteriormente. Algunos de los daños que ocasionan, son los siguientes:

• Hipertensión arterial.

• Fiebre.

• Necrosis tumoral.

• Hemorragias en los tejidos.

• Enfermedades en las arterias coronarias.

• Enterocolitis necrotizante Neonatal.

• Enfermedad de Crohn.

• Colitis ulcerativa.

• Fibrosis Quística.

• Enfermedades autoinmunes.

¿Qué es el ensayo de endotoxinas bacterianas?

El ensayo de endotoxinas bacterianas es una técnica utilizada por la industria farmacéutica con el objetivo de detectar la presencia de este tipo de microorganismos. De este modo se evita que se contamine el material de laboratorio y, por ende, los medicamentos que se producen en ellos. 

Este ensayo de endotoxinas bacterianas es igualmente conocido como reactivo o ensayo LAL, mediante el cual se logra detectar a los agentes pirogénicos, es decir, a las endotoxinas bacterianas. A su vez, existen tres tipos o tres variantes de este tipo de ensayo. 

Tipos de ensayo de endotoxinas bacterianas

Existen 3 tipos de ensayos de endotoxinas bacterianas (EEB) o métodos LAL. 

• Método de gelificación o gel-clot 

Este método, además de detectar las endotoxinas, las cuantifica. Cuando las endotoxinas entran en contacto con los amebocitos (células de animales invertebrados), entonces comienza a reaccionar y a adquirir una forma de gel.

• Método de turbidimétricos 

Cuando se aplica este tipo de método, entonces además de que se adquieren algunos aspectos cualitativos de las endotoxinas, también se pueden reconocer aspectos cualitativos de estos microorganismos.

• Método de cromogénicos

Este tipo de método es un análisis óptico que consiste en los cambios de color, el cual permite medir la presencia de las endotoxinas de manera cualitativa y su concentración en diversos medios, es decir, el aspecto cualitativo. 

La industria farmacéutica ha procurado que este tipo de técnicas se estandaricen lo más fuertemente posible con el objetivo de que la contaminación en los instrumentos de laboratorio se erradique.

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¿Cuáles son los métodos de detección?

Existen distintos tipos para detectar estas moléculas, en donde cada uno tiene sus propias ventajas y limitaciones. Uno de los más comunes es el ensayo de lisado de amebocitos que aprovecha la capacidad de ciertos amebocitos de los cangrejos herradura para coagular en presencia de endotoxinas.

En general, este ensayo es altamente sensible y específico, pero puede verse afectado por interferencias y requiere de un manejo cuidadoso para evitar resultados falsos positivos o negativos. 

Otra técnica es la cromatografía de afinidad, la espectroscopia infrarroja y ensayos basados en células vivas. Aquí, cada método tiene sus propias implicaciones y requisitos, en consecuencia, la elección del método adecuado depende del contexto específico y los objetivos de detección.

¿Cómo funcionan estos métodos?

Los científicos emplean comúnmente métodos como pruebas cromogénicas, pruebas de coagulación en gel y pruebas turbidimétricas para evaluar la presencia de endotoxinas bacterianas. El agua, las materias primas utilizadas en la fabricación de medicamentos, así como los equipos y envases, deben cumplir con los estándares establecidos para endotoxinas.

En el caso de los seres humanos, la exposición a estas sustancias puede provocar síntomas como fiebre, coagulación anormal y choque séptico, entre otros. A diferencia de las exotoxinas, que son liberadas por bacterias hacia el medio externo, las endotoxinas permanecen dentro de las células bacterianas y no se convierten en toxoides.

La prueba de coagulación en gel, aunque utilizada, no es exclusiva debido a su límite de detección más alto, que es de 0.03 unidades de Ehrlich por mililitro (UE/ml). Por otro lado, las pruebas cromogénicas y turbidimétricas son capaces de detectar endotoxinas en un rango más bajo, de alrededor de 0.005 UE/ml. 

Los niveles de seguridad varían significativamente dependiendo de la sustancia analizada. Por ejemplo, el agua estéril utilizada para inyección o irrigación no debe contener más de 0.25 UE/ml, mientras que el límite permitido para el agua estéril destinada a inhalación es de hasta 0.5 UE/ml.

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Fuentes consultadas:

1. https://www.insst.es/documents/94886/326962/ntp_422.pdf/5f3f93e1-e754-44c8-8b38-125328982b2c#:~:text=Las%20endotoxinas%20son%20un%20componente,de%20daltons%20(endotoxina%20libre). 

2. http://www.anmat.gob.ar/webanmat/mercosur/ACTA01-14/AGREGADO_XVI/2-14/uni_XV/ANEXO_V._Ensayo_de_endotoxinas_bacterianas.pdf 

3. https://www.redalyc.org/pdf/499/49911102.pdf

4. https://estudyando.com/endotoxinas-definicion-y-ejemplos/

5.  https://spiegato.com/es/como-funciona-la-prueba-de-endotoxinas-bacterianas

6. https://spiegato.com/es/que-son-las-endotoxinas