LA BIOTECNOLOGÍA Y LAS BIOTOXINAS

Dra. Rosalba Alonso RodríguezLaboratorio de Biotoxinas Marinas

Unidad Académica MazatlánInstituto de Ciencias del Mar y Limnología

UNAM

Biotecnología y biotoxinas

• Seguridad Alimentaria-toxicoinfecciones• Terapia-uso de toxinas con fines

farmacológicos• Sistemas de detección biotecnológicos• Biosensores, PCR e imunoblotting• Biosensores biocatalíticos o por bioafinidad

DEFINICIONES BASICAS• La Toxinología se centra en el estudio de las sustancias tóxicas producidas o acumuladas por los

organismos vivos, sus características y su significado biológico.

• La Toxicología se encarga de los efectos nocivos de estas sustancias sobre los organismos.

• Toxicidad capacidad de una sustancia de causar efectos adverso sobre la salud.

• Biotoxinas son sustancias activas o metabolitos producidos por organismos y varían en origen, composición química, estructura, solubilidad y mecanismos de acción.

• Biotoxinas producidas por microalgas, dependiendo de sus características pueden causar daños por contacto directo (exotoxinas) o a través de la cadena alimenticia (endotoxinas).

Biotoxinas y seguridad alimentaria

Sustancias tóxicas producidas por organismos vivos

• Bacterias• Algas• Hongos• Plantas• Animales

Toxinas bacterianas

• Naturaleza proteica• Producidas en el alimento o en el organismo

infectado• Enfermedades gastrointestinales hasta la

muerte• Exoneurotoxinas, enterotoxina,

neuroenterotoxina

TOXINAS PRODUCIDAS POR ALGAS

• MACROALGAS (Chondria armata• MICROALGAS • Toxinas Paralizantes (PSP)• Toxinas Amnesicas (ASP)• Toxinas Neurotoxicas (NSP)• Ciguatoxinas (CTX)• Yesotoxinas (YTX)

Micotoxinas

• Estructura química diversa• Crecimiento de hongos en cereales, frutas secas,

especias, etc.• Efectos agudos y crónicos• Afecta hígado, riñones, sistema endocrino e

inmunológico• Carcinogénicas• 20 son las más importantes• Aflatoxinas y fumonicinas

Plantas productoras de toxinas

• Cianogenicos• Hematoxicas• Hemaglutininas• Innibidores enzimaticos• Vasoactivos• Saponinas• Aceites cancerigenos

TOXINAS PRODUCIDAS POR ANIMALES

• Tetrodotoxina pez globo LD50 5-8 g/kg

• Medusa australiana LD50 20 g/kg

• Serpiente Taipan (Australia) LD50 10 g/kg

• Abeja LD50 1-65 mg/kg

• Serpiente de cascabel LD50 4 mg/kg

• Avispa LD50 2.5 mg/kg

• Rana venenosa LD50 0.002 mg/kg

Biotoxinas marinas

• Ficotoxinas• Tóxicos• No proteica• Bajo peso molecular• Origen y estructura química diversa• Paralizante, amnésica, neurotóxica, diarreica y

ciguatera • Otras

TOXICIDAD DE EXPRESADA COMO LD50

en g/kg o ppb

MAGNICIDIOS USANDO BIOTOXINAS

• Amenofisis IV-1337-1364 a.c. Faraón egipcio-desconocida

• Sócrates 399-470 a.c. Filósofo-Cicuta (Conium maculatum) alcaloide

• Alejandro Magno 323-356 a.c. estricnina (Strychnos mix-vomica)

• Cleopatra-30-69 a.c. veneno de cobra Naja haje• Tiberio Claudio César-41-55 d.c. sardonia

(Ranunculus sceleratus)

Envenenamientos de Políticos • Gregory Marcov-1978-ricina (Ricinus comunis)• Varios-Estricnina

OTRAS TOXINAS

• Nazis-cianuro de hidrógeno en cámaras de gas• Hitler-cianuro• Víctor Yuschenko-dioxina

ESCALA DE TOXICIDADClase Dosis

Prácticamente no-tóxico >15 g/kg

Levemente tóxico 5-15 g/kg

Moderadamente tóxico 0.5-5 g/kg

Muy tóxico 50-500 mg/kg

Extremadamente tóxico 5-50 mg/kg

Supertóxico <5 mg/kg

VIAS DE ENTRADA• Intravascular-Intraarterial. Intravenosa• Inhalatoria-alveolos, tracto superior• Mucosa-sublingual, vaginal, nasal, ocular• Intraperitoneal-substancias solubles• Rectal- inferior,superior• Intramuscular• Subcutanea• Percutanea

DOSIS EFECTIVA 50 Y DOSIS LETAL 50Agente ED50 mg/Kg

LD50 mg/Kg Via de entrada

Etanol 700 g

10000 ratón Oral

NaCl 280 4000 ratón IP

Sulfato Ferroso 105 1500 rata oral

Sulfato morfina 63 900 rata oral

Fenobarbitol 10.5 150 rata oral

DDT 7 100 rata oral

Picrotoxina 0.35 5 rata sc

Estricnina sulfato 0.14 2 rata IP

Nicotina 0.07 1 rata iv

d-Tubocurarine 35mg 0.5 rata iv

Tetrodotoxina 7mg 0.1 rata iv

Dioxina (TCDD) 70g 0.001 cobayo iv

Toxina botulínica 0.7g

0.00001 rata iv

“Todo es veneno, nada es sin veneno.

Sólo la dosis hace el veneno“

"Philippus Aureolus Bombast von Hohenheim, conocido como Teofrasto Paracelso

1493-1541 Alquimista, medico y

astrologo suizo

BIOTOXINAS MARINAS

BIOTOXINAS USADAS TERAPEUTICAMENTE

FUENTE TOXINA LD50 g/kg EFECTOS USO TERAPEUTICO

Clostridium botulinium

BTX-A 0.00003 Paralisismuerte

Espasmos, distonias y paralisis cerebral

Serpientes ancrodbatroxobina

460-10000 NeurotoxicoHemoliticoNecrosante

Anticoagulante en trombosis

Apitoxinas 2800 Alergiamuerte

Hipertensión, aprendizaje, memoria e inmunidad

Toxinas de alacrán escozul - - Anticancerígeno

Alacrán Centruroides polipeptidos 310-60000 Falla respiratoriamuerte

Antiplasmodico, Antibioticoantiveneno

BIOTOXINAS USADAS TERAPEUTICAMENTE

FUENTE TOXINA EFECTOS USO TERAPEUTICO

Tetrodotoxina TTX Paralisismuerte

Euforia, anestesico local, adiccion a heroina

Amfidinolidos y caribenolidos

Macrolidos Antitumoral

Acido ocadaico AO Envenenamiento diarreico

Antitumoral de cancer de seno

Saxitoxina STX Bloqueo de canal de sodio

Anestésico dolores crónicos, dependencia de nicotina

Camacho et al (2007), Biotechnological significance of toxic marine dinoflagellates

FUENTE TOXINA EFECTOS USO TERAPEUTICO

Yesotoxina YTX citotoxico Afecta la producción de colesterol celular, supresor de tumores

Neurotoxina BTX Abre canales de sodio

Fibrosis quistica y enfermedades pulmonares

Gonyautoxinas GTX Bloquea canales de solio

Infiltraciones anales clinicas

Goniodimina antifungal

Gymnocina citotoxico util en leucemia

Protoceratina citotoxico anticancerigeno

Pectenotoxina citotoxico anticancerigeno

Zooxantellatoxina simbioimina Vasoconstrictor Osteoporosis, antiinflamatorio y antileucemico

Acido gambierico Antifungal

Ciguatera maitotoxina Abre canal de calcio AntifungalEstimula secreción de crecimiento de nervio