Las toxinas botulínicas se encuentran entre las sustancias más mortales en la Tierra, y dos toxinas específicas, incluida la popular droga Botox, tienen múltiples usos para tratar muchas afecciones neuromusculares, incluidas las líneas de expresión, los espasmos musculares incapacitantes y los dolores de cabeza por migraña.
Las toxinas botulínicas cancelan las señales nerviosas a los músculos, creando parálisis que puede durar meses. Dada su extraordinaria toxicidad, las dosis generalmente se miden en billonésimas de gramo, y los objetivos se eligen cuidadosamente para silenciar solo los nervios motores deseados.
Cuando el Botox y los medicamentos botulínicos relacionados ingresaron al mercado, "la idea era que eran seguros de usar, se quedaban donde se inyectaban y no tenía que preocuparse de que la toxina llegara al sistema nervioso central y causara efectos extraños", dice Edwin Chapman, investigador del Instituto Médico Howard Hughes y profesor de neurociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison.
La preocupación de que esta poderosa toxina pueda moverse más allá del sitio de inyección se reforzó en 2009, cuando la Administración de Alimentos y Medicamentos agregó una advertencia destacada a la información de prescripción "para resaltar que la toxina botulínica puede extenderse desde el área de inyección para producir síntomas consistentes conbotulismo, "incluyendo" pérdida inesperada de fuerza o debilidad muscular ... Comprenda que las dificultades para tragar y respirar pueden poner en peligro la vida y ha habido informes de muertes relacionadas con los efectos de la propagación de la toxina botulínica ".
Además, los médicos han visto resultados desconcertantes del tratamiento, agrega Ewa Bomba-Warczak, un candidato doctoral en neurociencia. "En muchos casos, después de una inyección para un espasmo incapacitante de los músculos del cuello llamado distonía cervical, no hay cambio en el tono muscularpero el paciente encuentra alivio y está perfectamente feliz. Ese resultado no puede explicarse por los efectos locales ".
En un estudio publicado hoy 4 de agosto de 2016 en Informes de celda , autor principal Chapman, primer autor Bomba-Warczak y sus colegas presentan evidencia clara de que la toxina se mueve entre las neuronas en una placa de laboratorio.
El estudio analizó las neuronas de los ratones en pozos conectados por pequeños canales que permiten el crecimiento de axones, las fibras largas que las neuronas usan para comunicarse. En las pruebas de dos toxinas botulínicas, los investigadores vieron moléculas de toxinas que ingresan a la célula inyectada, como se esperaba.
Una vez dentro de una neurona, la toxina botulínica escinde las proteínas responsables de la fusión de los recipientes químicos, conocidos como vesículas, con la membrana plasmática. Este evento de fusión libera señales químicas que subyacen a la comunicación con los músculos, y la incapacidad de fusionarse conduce a la parálisis temporal causadapor toxina botulínica.
Utilizando anticuerpos para identificar fragmentos de las proteínas dañadas, el grupo de Chapman demostró que las moléculas de toxina se movían a las células nerviosas en pozos que inicialmente no habían recibido las moléculas dañinas ". Cada vez que una fracción de la toxina actúa localmente en la primera célula nerviosaentra en contacto, otra fracción actúa a distancia ", dice Chapman." No se sabe qué tan lejos viajan, lo que probablemente depende de la dosis de toxina y otros factores ".
El coautor Jason Vevea, becario postdoctoral de la UW-Madison, produjo videos que muestran moléculas etiquetadas de toxina botulínica que se mueven a lo largo de los axones que conectan las neuronas.
Las toxinas botulínicas se describieron por primera vez en el siglo XIX y han sido objeto de investigación durante mucho tiempo en UW-Madison. Allergan PLC, que comercializa cuatro versiones de toxina botulínica, informó ventas globales de Botox de casi $ 2 mil millones en 2015.
Al descubrir que las moléculas de toxina no siempre permanecen donde se inyectan, Chapman dice que el estudio de Wisconsin responde una pregunta de larga data sobre la movilidad, pero plantea varias más. "Hemos visto que estas toxinas ingresan a las neuronas en el sitio de inyección,causando la parálisis local deseada, pero Ewa y Jason han demostrado inequívocamente la existencia de una segunda vía de entrada que lleva algunas de las moléculas de toxina a otras neuronas ".
La investigación, realizada en un plato de laboratorio, elimina las variables que han plagado estudios similares realizados en animales, dice Chapman. "Queríamos ver si podíamos construir un sistema in vitro en un plato que permitiera la visualización directa de este supuestomovimiento, de una manera simple, fácil de interpretar y sin ambigüedades. ¿Se mueven o no? "
Chapman se pregunta acerca de los efectos de moléculas de toxina extraordinariamente poderosas que viajan por las redes neuronales. Hasta ahora, los efectos locales se han considerado los únicos efectos. ¿Pero podría deberse parte de sus efectos a la toxina transportada?
Estas preguntas podrían responderse mediante ingeniería genética Clostridium dice Chapman, bacteria que produce la toxina botulínica para alterar la estructura de la toxina. "Podemos estar en condiciones de mutar la parte de la toxina que se une a un receptor en la neurona para que solo pueda ingresar a la vía local, no a esta nuevacamino que hemos descrito "
Si solo los efectos locales son importantes para la medicina, las versiones de mañana de esta antigua molécula de toxina pueden aliviar los síntomas de las arrugas a los espasmos musculares severos sin moverse más allá de las neuronas objetivo.
"Me cuesta mucho imaginar que cualquier médico querrá inyectar algo que sepa que puede moverse cuando tenga la opción de usar algo que se quede quieto", dice Chapman. "Es una perspectiva emocionante, suplantar $ 2 mil millonesdroga con una droga más segura "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por David Tenenbaum. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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