Alteraciones del sistema nervioso central asociadas con desmielinización y estrés oxidativo inducidos por la toxina épsilon de clostridium perfringens

Fecha

2024

Tipo

tesis de maestría

Autores

Madrigal Gamboa, Verónica

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Resumen

La toxina épsilon (ETX) es una neurotoxina formadora de poros producida por Clostridium perfringens toxinotipos B y D, un bacilo anaeróbico, grampositivo y formador de esporas. La ETX es considerada la tercera toxina bacteriana más potente. Esta toxina provoca enteritis severa en terneros, potrillos, corderos y lechones jóvenes, así como enterotoxemia en ovejas y cabras y ocasionalmente en bovinos. Los efectos inducidos por la ETX en el sistema nervioso central (SNC) de ovinos han sido ampliamente estudiados y recientemente se ha sugerido su participación en la etiología de la esclerosis múltiple (EM) en humanos, enfermedad caracterizada por la desmielinización a nivel del SNC y las consecuentes disfunciones motoras. El objetivo de este trabajo fue caracterizar el mecanismo de la citotoxicidad inducida por la ETX en células “Madin-Darby canine kidney” (MDCK), así como los cambios en la actividad motora y la desmielinización generados por esta toxina en un modelo murino. En células MDCK se determinó que la citotoxicidad está mediada por la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y es prevenible con el uso de antioxidantes. Además, se encontró que el daño oxidativo inducido por la toxina en células MDCK se relaciona con la activación de óxido nítrico sintasa (NOS), la mieloperoxidasa (MPO), la vía de las ERK y la fosforilación oxidativa a nivel de mitocondria. Por análisis inmunohistoquímicos se observó que la expresión de la proteína básica de mielina (MBP) disminuye levemente en el árbol de la vida del cerebelo de ratones expuestos a dos dosis de las proteínas secretadas por C. perfringens toxinotipo D. Además, un análisis de Western Blot demostró desmielinización en cerebro y cerebelo de animales tratados con las proteínas secretadas. Finalmente, se realizaron pruebas de comportamiento y se determinó que la toxina induce cambios significativos en la actividad motora al aplicar dos dosis subletales. Estos resultados aportan información novedosa del mecanismo de acción de la ETX, lo cual puede llevar a futuras investigaciones que relacionen y ayuden a esclarecer el papel de la ETX en la patogénesis de la EM.
Epsilon toxin (ETX) is a pore-forming neurotoxin produced by Clostridium perfringens toxinotypes B and D, an anaerobic, Gram-positive, spore-forming bacillus. ETX is considered the third most potent bacterial toxin. This toxin causes severe enteritis in young calves, foals, lambs, and piglets, as well as enterotoxemia in sheep and goats and occasionally in cattle. The effects induced by ETX on the central nervous system (CNS) of sheep have been extensively studied, and its involvement in the etiology of multiple sclerosis (MS) in humans, a disease characterized by demyelination at the CNS level and consequent motor dysfunctions, has recently been suggested. The aim of this work was to characterize the mechanism of ETX-induced cytotoxicity in Madin-Darby canine kidney (MDCK) cells, as well as the changes in motor activity and demyelination generated by this toxin in a murine model. In MDCK cells, it was determined that the cytotoxicity is mediated by the generation of reactive oxygen species (ROS) and is preventable with the use of antioxidants. Additionally, it was found that the oxidative damage induced by the toxin in MDCK cells is related to the activation of nitric oxide synthase (NOS), myeloperoxidase (MPO), the ERK pathway, and oxidative phosphorylation at the mitochondrial level. Immunohistochemical analysis showed that the expression of myelin basic protein (MBP) slightly decreases in the cerebellar tree of mice exposed to two doses of proteins secreted by C. perfringens toxinotype D. Furthermore, a Western Blot analysis demonstrated demyelination in the brain and cerebellum of animals treated with the secreted proteins. Finally, behavioral tests were conducted, and it was determined that the toxin induces significant changes in motor activity when applying two sublethal doses. These results provide novel information on the mechanism of action of ETX, which may lead to future investigations that relate and help clarify the role of ETX in the pathogenesis of MS.

Descripción

Palabras clave

SISTEMA NERVIOSO, MICROBIOLOGÍA, TOXINA, ALTERACIONES

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