Endotoxinas: Reações Sobre o Corpo Humano

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Endotoxina ou lipopolissacarídeo (LPS) é uma forma de um açúcar. É uma substância ligada à parede celular das bactérias gram-negativas com o propósito de manter a integridade das suas paredes celulares. A endotoxina é o principal componente da parede celular e é extremamente importante para a sobrevivência celular das bactérias.

O nome endotoxinas se dá pelo efeito tóxico que provocam em outros organismos. Ao entrarem na corrente sanguínea causam reações no sistema imune e a ativação de diferentes cascatas de reações não celulares em seus hospedeiros.

Patogênese Bacteriana

Patogênese é um processo multifatorial que depende do status imune do hospedeiro, dos fatores de virulência e do número de organismos na exposição inicial (carga viral).

Todos os seres humanos estão infectados com bactéria (microbiota) vivendo em nossos tecidos e fluidos (incluindo pele, intestino e pulmões). Além de sermos constantemente expostos a bactérias no ar, na água, solo e alimentos. No entanto, devido ao nosso sistema de defesa, a maioria dessas bactérias não apresentam perigo. E apenas um número limitado de espécies é responsável pela maioria das doenças infecciosas.

Bactérias provocam danos nos tecidos primariamente através de alguns mecanismos distintos, envolvendo:

Exotoxinas
Endotoxinas e imunidade não específica
Imunidade específica humoral ou mediada por células

Propriedade	Exotoxinas	Endotoxinas
Fonte bacteriana	Principalmente bactérias gram-positivas	Bactérias gram-negativas
Relação com o microorganismo	Produto metabólico de células em crescimento	Presentes em LPS da Membrana externa da parede celular e liberadas com a destruição da célula ou durante a divisão
Propriedade química	Proteínas, normalmente composta de duas partes (A-B)	Porção lipídica (lipídeo A) do LPS da membrana externa (lipopolissacarídeo)
Efeito no organismo	Específica para uma estrutura ou função celular particular no hospedeiro (afeta principalmente funções celulares, neurônios e trato gastrintestinal)	Geral, causando febre, franqueza, dores e choque; todas produzem os meios efeitos
Estabilidade ao calor	Instável; normalmente podem ser destruída em 60 a 80°C (exceto a enterotoxina estafilocócica)	Estável; podem suportar autoclave (121°C por uma hora)
Toxicidade (habilidade de causar doença)	Alta	Baixa
Geração de febre	Não	Sim
Imunologia (em relação ao anticorpos)	Podem ser convertidas em toxoídes para imunização contra a toxina; neutralizadas por antitoxinas	Não são facilmente neutralizadas por antitoxinas; toxoides não podem ser produzidos para imunizar contra as toxinas
Dose letal	Pequena	Consideravelmente maior
Doenças representativas	Gangrena gasosa, tétano, botulismo, difteria, febre escarlatina	Febre tifoide, infecções do trato e meningite meningocócica

Fonte: https://www.ibb.unesp.br/Home/ensino/departamentos/microbiologiaeimunologia/aula-patogenicidade-veterinaria-2019.pdf

Endotoxinas

Uma vez dentro do corpo humano, as células de defesa natural, como os macrófagos e os monócitos, reconhecem as bactérias como corpos estranhos. Este processo de reconhecimento é mediado pelos antígenos das bactérias, que incluem os antígenos O dos LPS. Em determinadas ocasiões, as bactérias conseguem evitar de ser destruídas, mas, geralmente, são degradadas pelas células de defesa do corpo humano. Uma vez degradadas, as endotoxinas armazenadas dentro da bactéria entram na circulação e produzem efeitos prejudiciais. As células de defesa do corpo humano também liberam substâncias que bloqueiam os efeitos negativos das endotoxinas.

A endotoxina clássica e mais potente é o lipopolissacarídeo. Entretanto, o peptidoglicano tem muitas propriedades semelhante às das endotoxinas. Certos peptidoglicanos são fracamente biodegradáveis e podem provocar lesões agudas ou crônicas nos tecidos.

A cascata de complemento, através de substâncias como C3a e C5a, produz a liberação de histamina, substância responsável pela resposta alérgica. A cascata de complemento, em geral, produz vasodilatação e inflamação.

A resposta inflamatória é mediada pela liberação de substâncias que incluem as citocinas interleucinas, as prostaglandinas e o fator de necrose tumoral. As interleucinas são pirogênicas, que causam a resposta da febre. Além da inflamação, estas substâncias também participam na resposta de choque.

A via de coagulação também é ativada. Produz-se um aumento generalizado de plaquetas, há dilatação dos vasos sanguíneos e aumento crescente da permeabilidade das paredes dos vasos. Os substratos necessários para formar um coágulo sanguíneo podem diminuir em caso de endotoxemia. Se ocorrer uma infeção bacteriana, esta diminuição, juntamente com a dilatação dos vasos sanguíneos e o aumento de permeabilidade, pode contribuir para o início de hemorragias.

Sepse e as Endotoxinas

A sepse, aliada a insuficiência de múltiplos órgãos que frequentemente acompanha a síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SIRS), é uma das principais causas de mortalidade em unidades de terapia intensiva (UTI). A sepse desenvolve-se em 650.000 a 750.000 pacientes, anualmente, nos Estados Unidos. Quase metade destes pacientes manifesta sepse grave e choque séptico. A mortalidade associada ao choque séptico no Brasil é de aproximadamente 60%, apesar dos esforços conjuntos no sentido de melhorar as opções de tratamento e o resultado alcançado.

O choque séptico é um estado de falência circulatória aguda associada a foco infeccioso ou predomínio de componente endotóxico. É a fase mais aguda e perigosa da sepse e um grande desafio médico devido à sua prevalência, morbimortalidade e custo do tratamento. É uma emergência médica que pode culminar com falência múltipla de órgãos e morte.

O fator de virulência importante quando se fala de sepse devido a bactérias Gram negativas são os lipopolissacarídeos. Sabe-se que os LPS podem levar a pessoa que contrai a infecção, num curto espaço de tempo, a um choque séptico.

As endotoxinas, para agirem, ativam células específicas no organismo hospedeiro, induzindo-as a secretar moléculas mediadoras. Os macrófagos são as células defensivas mais afetadas. Quando estimulados pela endotoxina, produzem outros mediadores derivados das proteínas, como interleucinas 1, 6 e 8; derivados dos lipídeos, como as prostaglandinas; e radicais livres, como o NO. Assim, quando uma bactéria Gram-negativa invade o tecido e libera quantidades moderadas de endotoxinas, a formação de produtos de macrófagos pode ajudar a erradicar a infecção imediata, gerando uma resposta localizada e controlada que serve para o restabelecimento e ajuda a proteger o organismo hospedeiro contra outros ataques microbianos.

Contudo, geralmente ocorrem efeitos letais quando a bactéria entra na corrente circulatória. Neste meio, elas se multiplicam rapidamente e, quando a infecção é severa, acumula grande quantidade de endotoxinas no sangue, induzindo macrófagos por todo o organismo. Assim, há uma liberação maciça de mediadores que dão início à hipotensão, hipóxia tissular e morte, caracterizando o choque séptico.

É importante contar com os meios para conseguir quantificar a concentração de LPS no plasma sanguíneo e em outros fluidos biológicos de forma a combater infecções. O método mais utilizado, tanto nos laboratórios de investigação como clínico para a detecção de endotoxinas bacterianas é o ensaio de LAL (lisado de amebócito de Limulus sp.) ou Teste de Limulus. O princípio do teste baseia-se no processo de coagulação que ocorre com a hemolinfa do Limulus polyphemus na presença de lipopolissacarídeos.