Principii active şi mecanism de acţiune al toxinei epsilon de Clostridium perfringens

Clostridium perfringens, cunoscut anterior sub denumirile Bacillus capsulatus aerogenes şi Clostridium welchii, este un bacil Gram-pozitiv, anaerob, imobil, capabil să sporuleze în condiţii disgonice⁽¹⁾. În anumite situaţii, această bacterie poate deveni patogenă, cauzând cangrenă gazoasă, tulburări gastrointestinale şi enterotoxemii la rumegătoarele domestice⁽²⁾. Deşi C. perfringens poate genera până la 16 toxine distincte, acestea sunt clasificate în cinci toxinotipuri, fundamentate pe producţia a patru toxine principale, conform tabelului 1⁽³⁾.
 

Toxina epsilon (ETX) este sintetizată de tulpinile de C. perfringens de tip B şi D şi este implicată în dezvoltarea unor patologii semnificative la animalele domestice. De exemplu, C. perfringens de tip B este agentul etiologic al dizenteriei neonatale la miei, dar poate induce şi alte afecţiuni. ETX este principalul factor de virulenţă al C. perfringens de tip D, fiind responsabil pentru manifestările clinice şi leziunile asociate enterotoxemiilor la rumegătoarele domestice⁽⁴⁾.

 Toxina epsilon este cauza principală a enterotoxiemiei la rumegătoarele domestice⁽⁵⁾ şi aparţine familiei toxinelor b, formatoare de pori de tip aerolizină, ca şi toxina a de Clostridium septicum. Deşi aceste toxine prezintă remarcabile asemănări structurale, ele nu manifestă omologie în secvenţele lor de aminoacizi⁽⁶⁾. Cu o DL₅₀ de 100 ng/kg la şoareci, toxina epsilon este a treia cea mai potentă toxină bacteriană cunoscută, după toxina botulinică şi cea tetanică^(7,8). Au fost raportate câteva cazuri de afecţiuni umane asociate cu C. perfringens de tip D^(9,11). În prezent, această toxină este percepută ca un potenţial agent de bioterorism sau război biologic şi a fost inclusă ca agent biologic de categoria B de către Centrul pentru Controlul şi Prevenirea Bolilor (CDC) din Statele Unite ale Americii.

Genele ETX, care codifică informaţia pentru sinteza ETX, sunt găzduite pe plasmide. În fapt, gena etx este localizată pe cinci sau mai multe plasmide distincte, cu dimensiuni cuprinse între 48 kb şi 110 kb. Cel puţin două dintre aceste plasmide sunt conjugative: ele se replică independent, facilitează conjugarea şi transferul de material genetic. Un singur izolat bacterian poate conţine multiple plasmide, fiecare având capacitatea de a transporta până la trei gene distincte care codifică toxine suplimentare sau alţi factori accesorii de virulenţă. Prezenţa frecventă a locusului tcp în aceste plasmide, care facilitează transferul plasmidului de rezistenţă la tetraciclină (pCW3), corespunde posibilităţilor de transfer al plasmidelor care codifică gena etx între două izolate de C. perfringens^(14,16).

Datorită localizarii genei etx pe elemente extracromozomale, dar şi datorită prezenţei factorului de conjugare şi structurii genetice a acestor plasmide, este facilitat transferul orizontal intraspecii al genelor toxinelor, cu dobândirea sau pierderea acestor factori de virulenţă, contribuind astfel la modificarea tipurilor toxigenice observate la anumite specii. Structura ETX a fost elucidată definitiv de Cole et al.⁽⁶⁾ prin cristalografia cu raze X. Proteina are o structură alungită [(100 20 20) Å] şi este compusă din trei domenii. Domeniul I include un a-helix extins, urmat de o buclă şi un alt a-helix. Între domeniile I şi II se află un alt a-helix urmat de o buclă. Domeniul II constituie un b-sandwich compus din două b-sheeturi antiparalele şi un b-hairpin. Domeniul III constituie, de asemenea, un b-sandwich format din două sheeturi b, iar a doua dintre acestea formează terminaţia carboxilică a toxinei⁽⁶⁾.

ETX are asemănări structurale remarcabile cu alţi membri ai familiei de toxine care formează pori asemănători aerolizinei, cum ar fi aerolizina produsă de Aeromonas hydrophila, parasporina-2 produsă de Bacillus thuringiensis şi lectina formatoare de pori (LSL) produsă de Laetiporus sulphureus. Deşi structurile primare ale acestor proteine ​​prezintă o similaritate de secvenţă de sub 20%, ele manifestă similaritate structurală semnificativă în ceea ce priveşte formele şi aranjamentul b-sheets. Toate exemplele menţionate anterior sunt toxine care generează pori. ETX şi aerolizina formează pori heptamerici, în timp ce LSL formează pori hexamerici. De asemenea, ETX, aerolizina şi parasporin-2 sunt eliberate ca protoxine şi activate prin scindarea proteolitică a secvenţelor lor amino- şi carboxil- terminale⁽¹²⁾.

În ciuda asemănărilor structurale remarcabile ale acestor toxine, ETX este semnificativ mai puternică decât celelalte, cu o activitate letală la şoareci de aproximativ 100 de ori superioară celei a aerolizinei sau a alfatoxinei de C. septicum, un alt membru al acestei familii de toxine. Aceste molecule prezintă diferenţe semnificative de toxicitate, probabil din cauza compoziţiilor lor distincte de aminoacizi, dar în principal date fiind interacţiunile acestor proteine cu receptorii specifici de legare.

Domeniul I al ETX pare a fi fundamental pentru interacţiunea sa iniţială cu celula şi prezintă o similitudine limitată cu domeniul II al aerolizinei, care este esenţial pentru interacţiunea cu moleculele de glucid ale ancorelor de glicozilfosfatidilinositol (GPI). Un grup de aminoacizi aromatici proximali (Tyr42, Tyr43, Tyr49, Tyr209 şi Phe212) din domeniul I al ETX, împreună cu singurul triptofan (esenţial pentru legarea receptorilor), pot fi direct implicaţi în interacţiunea proteinei cu receptorii săi celulari⁽⁶⁾.

Domeniul II al aerolizinei şi domeniile de interacţiune cu receptorul toxinei alfa de C. septicum şi enterotoxinei de C. perfringens, membre ale familiei toxinelor formatoare de pori, includ, de asemenea, reziduuri aromatice de suprafaţă. Generarea acestor aminoacizi aromatici în compuşi nearomatici compromite semnificativ legarea la respectivii receptori^(6,11,18). Alinierea secvenţelor din domeniul II al ETX şi din domeniile similare ale alfatoxinei de C. septicum şi aerolizinei evidenţiază zonele amfipatice în aceste regiuni. Zonele cu aceste trăsături sunt fundamentale pentru integrarea proteinei în membranele celulare şi sunt prezente în alte toxine din familia aerolizinelor. Domeniul II al ETX este considerat regiunea de inserţie în membrană, având rol în oligomerizarea proteinelor şi în formarea şi stabilizarea porilor^(6,12).

Mutaţiile aminoacizilor din domeniul II al ETX induc modificări ale citotoxicităţii şi influenţează caracteristicile canalelor generate de toxină. Reziduurile Ser124 şi Thr143 par a fi esenţiale pentru aceste trăsături şi pentru funcţionarea canalelor. Examinare secvenţei şi a hidrofobicităţii acestei regiuni a relevat că segmentul His¹¹⁹-Ala¹⁴⁹ constituie o componentă esenţială a canalului transmembranar al heptamerilor ETX⁽¹⁹⁾. De asemenea, acelaşi segment conţine una sau mai multe regiuni cu rol de epitop, neutralizante⁽²⁰⁾.

Domeniul III al ETX, care conţine porţiunea carboxilterminală a toxinei, este în principal asociat cu heptamerizarea proteinei, deşi a fost implicat şi în inserţia membranară. În protoxinele epsilon şi aerolizină, peptidele carboxilterminale par să inhibe oligomerizarea toxinelor. Când aceste peptide nu sunt eliminate în timpul activării protoxinei, interacţiunea întreruptă dintre monomeri împiedică ulterior oligomerizarea^(6,12). Protoxina epsilon poate interacţiona cu receptorii celulari, însă în absenţa activării protoxinei, aceşti receptori nu pot forma complexe heptamerice în membrana celulară. Conform descrierii anterioare, peptida carboxil-terminală din Domeniul III trebuie eliminată pentru a facilita formarea complexelor heptamerice. Această peptidă terminală acţionează ca o însoţitoare intramoleculară, facilitând plierea proteinelor şi prevenind agregarea moleculelor active de ETX în soluţie⁽²¹⁾. Domeniul III al ETX, care conţine porţiunea carboxilterminală a toxinei, este în principal asociat cu heptamerizarea proteinei, deşi a fost implicat şi în inserţia membranară. În protoxinele epsilon şi aerolizină, peptidele carboxilterminale par să inhibe oligomerizarea toxinelor. Când aceste peptide nu sunt eliminate în timpul activării protoxinei, interacţiunea întreruptă dintre monomeri împiedică ulterior oligomerizarea^(6,12). Protoxina epsilon poate interacţiona cu receptorii săi celulari, însă, în absenţa activării protoxinei, aceşti receptori nu pot forma complexe heptamerice în membrana celulară.

ETX este secretată ca protoxină cu masa de 32981 kDa, care ulterior este convertită într-o toxină activă, având o toxicitate de aproape 1000 de ori mai mare decât cea a precursorului. Activarea protoxinei induce o mică variaţie în masa sa moleculară şi o modificare semnificativă a punctului său izoelectric (pI), de la 8,02 la 5,36 sau 5,74. Această activarea este catalizată de proteaze: tripsină, chemotripsină şi ʎ-toxina(l), o termolizină sintetizată de Clostridium perfringens^(3,22).

Pentru activarea protoxinei, peptidele amino-terminale şi cele carboxil-terminale trebuie să fie alterate. Scindarea proteolitică rezultă în eliminarea a 10-13 proteine amino-terminale şi 22-29 de reziduuri carboxil-terminale, variind în funcţie de proteaza care catalizează scindarea. Prin urmare, secvenţa primară a proteinelor scindate şi potenţa lor toxică pot varia în funcţie de proteaze^(22,23).

Potenţa maximă se manifestă când toxina este activată prin acţiunea combinată a tripsinei şi a chimotripsinei, rezultând în pierderea a 13 reziduuri amino-terminale şi a 29 de resturi carboxi-terminale^(21,23).

Recent a fost identificată o tulpină de C. perfringens care produce ʎ-toxină negativă şi se constată că procesează protoxina epsilon intracelular. O protează încă neidentificată scindează regiunile amino- şi carboxil-terminale ale protoxinei, eliberând un produs toxic în urma lizei bacteriene, care poate fi decelat când cultura atinge faza de creştere staţionară⁽⁸⁾. O modalitate de activare diferită a toxinelor clostridiene a fost identificată utilizând linia celulară mpkCCDc14, în care protoxina epsilon este procesată şi complet activată de proteaze localizate pe suprafaţa apicală a membranei plasmatice a acestor celule⁽²⁴⁾. Este demonstrată ştiinţific existenţa unui număr restrâns de linii celulare care prezintă receptori pentru protoxina epsilon (tabelul 2).
 

Este cunoscut de mult timp că ETX se asociază cu receptorii localizaţi pe suprafaţa exterioară a membranei celulelor endoteliilor vasculare din anumite organe, inclusiv sistemul nervos central, rinichi şi ficat. De asemenea, se cunoaşte că interacţiunea toxinei cu aceşti receptori este dependentă de un mediu lipidic⁽³¹⁾. Cu toate acestea, identitatea receptorului celular pentru ETX nu este complet elucidată. ETX se asociază cu receptori localizaţi în anumite zone, cu o suprafaţă medie de 0,35-0,45 mm². Aceşti receptori depind de colesterol şi sfingomielină şi se localizează în regiuni specifice ale membranei celulare, denumite membrane rezistente la detergenţi (DRM)‌⁽³²⁾. Se observă că numărul receptorilor celulari este mai mare pe membrana apicală decât pe membrana bazolaterală a celulelor^(24,33). Dimensiunea limitată a acestor receptori determină o concentraţie crescută de monomeri ETX, ceea ce facilitează oligomerizarea acestora şi explică parţial toxicitatea semnificativă a proteinei⁽³²⁾.

Similar cu receptorii aerolizinei şi alfatoxinei de C. septicum^(34,35), receptorii ETX sunt consideraţi proteine ​​ancorate în glicozilfosfatidilinositol (GPI) localizate în DRM-uri. Cu toate acestea, nu există cercetări care să susţină această ipoteză, iar domeniile ETX şi ale aerolizinei care interacţionează cu receptorii celulari sunt semnificativ diferite⁽¹⁹⁾.

Recent, Ivie şi col.⁽²⁹⁾ au demonstrat că ETX se leagă de receptorul celular 1 al virusului hepatitei A (HAVCR1) in vitro şi au confirmat că aceşti receptori contribuie la citotoxicitatea proteinei. Conform autorilor, HAVCR1 poate funcţiona ca receptor pentru ETX sau ca un coreceptor pentru toxină⁽³⁶⁾. Studii ulterioare de caracterizare a interacţiunilor dintre ETX, HAVCR1 şi linia celulară sensibilă MDCK (Madine-Darby Canine) au evidenţiat că reziduurile de tirozină Y⁴², Y⁴³, Y⁴⁹ şi Y²⁰⁹ sunt fundamentale pentru aceste interacţiuni⁽¹⁸⁾. Pentru ca ETX să inducă efecte sistemice, C. perfringens, în special tulpinile de tip D, trebuie mai întâi să colonizeze intestinul animalelor afectate şi să sintetizeze toxina. Ulterior, toxina trebuie să acţioneze local şi să fie absorbită în circulaţia sanguină⁽³⁷⁾.

Ulterior, Bokori-Brown şi col.⁽³⁶⁾ au confirmat importanţa reziduurilor de tirozină, care sunt prezente în domeniul I, pentru legarea ETX la celulele MDCK. Acestea nu s-au dovedit a fi la fel de critice pentru legarea la celulele ACHN (adenocarcinom renal uman), sugerând că toxina recunoaşte diferiţi receptori celulari şi interacţionează cu aceştia prin intermediul unor situsuri de legare distincte. Unul dintre aceste situsuri poate fi prezent între două b-sheeturi aflate în domeniul III.

Pentru ca ETX să exercite efecte sistemice, C. perfringens, în special tulpinile de tip D, trebuie mai întâi să colonizeze intestinul animalelor afectate şi să producă toxina. Ulterior, toxina trebuie să acţioneze local şi să treacă în torentul sanguin.

Sialidazele produse de bacterie pot avea un rol esenţial în această etapă, facilitând adeziunea microorganismului la celulele enterice, permiţând astfel colonizarea intestinului de către C. perfringens de tip D. Sialidazele amplifică sensibilitatea celulelor la ETX prin legarea şi oligomerizarea sporită a toxinei. Aceste modificări implică, probabil, unul sau ambele dintre următoarele mecanisme: sialidazele expun receptori suplimentari pentru ETX pe suprafeţele celulare şi/sau alterează componentele neutre ale suprafeţei celulare, transformându-le în receptori pentru toxină. Tripsina îndeplineşte, de asemenea, o funcţie esenţială în aceste etape: pe lângă activarea ETX, tripsina activează şi amplifică activitatea sialidazelor⁽³⁷⁾.

C. perfringens de tip D se multiplică şi sintetizează toxine atât în intestinul subţire, cât şi în cel gros. Toate segmentele intestinale absorb ETX, însă aceasta este absorbită în proporţie mai mare în colon. De asemenea, factori precum pH-ul scăzut şi concentraţiile crescute de glucoză şi clorură de sodiu în intestin, caracteristice enterotoxemiei, facilitează o absorbţie sporită a toxinei în intestinul rumegătoarelor.

Deşi leziunile induse de ETX provoacă alterări ale funcţiei intestinale şi facilitează absorbţia toxinei, aceste leziuni nu sunt frecvente în cazurile de enterotoxemie provocate de C. perfringens D. Prin urmare, toxina poate altera permeabilitatea intestinală prin intermediul unor mecanisme care nu depind de leziunile morfologice⁽³⁹⁾. Studiile au demonstrat că ETX provoacă acumularea de lichide şi creşterea permeabilităţii intestinale prin dilatarea spaţiilor intercelulare şi inducând modificări degenerative în lamina proprie; aceste modificări influenţează homeostazia, posibil printr-o cale paracelulară^(39,40). Consecutiv, apa, electroliţii şi macromoleculele sunt eliberate în lumenul intestinal, explicând astfel apariţia diareii sau a conţinutului apos în intestinul animalelor afectate. Deşi ETX se leagă de enterocite, efectele directe ale acestei interacţiuni sunt incomplet cunoscute; nu se cunoaşte dacă toxina interacţionează cu alte componente ale mucoasei şi/sau submucoasei pentru a modula fiziologia enterocitelor⁽³⁹⁾.

Două mecanisme adiţionale pot facilita absorbţia intestinală a ETX: un prim mecanism este reprezentat de faptul că ETX induce leziuni directe asupra endoteliului, crescând permeabilitatea pereţilor vasculari intestinali; al doilea mecanism este reprezentat de efectul inhibitor al ETX asupra tranzitului gastrointestinal (demonstrat prin studii pe şoareci), ceea ce poate facilita multiplicarea lui C. perfringens de tip D, determinând implicit intensificarea producţiei şi absorbţiei toxinelor. Au fost formulate două ipoteze pentru a elucida mecanismul inhibării tranzitului gastrointestinal: acesta poate fi cauzat de acţiunea locală a toxinei în intestin şi/sau de influenţa asupra centrilor nervoşi, conducând la leziuni neuronale şi la afectarea funcţiei motorii intestinale⁽⁴¹⁾.

Modelul general acceptat al acţiunilor ETX este următorul: (1) protoxina epsilon este activată predominant de proteazele tripsină, chimotripsină şi toxina lambda; (2) toxina activată se asociază cu receptorii neidentificaţi, probabil HAVCR1, localizaţi la nivelul membranelor celulare în regiuni denumite rafturi lipidice^(29,42). La acest nivel se constituie complexe proteice de mari dimensiuni, cu o masă moleculară de aproximativ 155 kDa sau 220 kDa. Aceste complexe sunt compuse din monomeri ETX care s-au oligomerizat într-o stare preporoasă şi nu s-au integrat în membrana celulară⁽⁴³⁾. Heptamerii toxinei sunt inseraţi în aceleaşi regiuni ale membranei în care au fost asamblaţi, generând pori activi care facilitează trecerea ionilor şi a moleculelor până la ~0,5 kDa, provocând astfel modificări şi leziuni celulare. Există dovezi că aceşti heptameri induc leziuni intracelulare^(24,45,46).

Pe lângă intestin, unde este absorbită toxina epsilon, rinichiul, pulmonul şi creierul constituie alte organe-ţintă ale toxinei; toxina a fost însă identificată şi în măduva spinării, ochi, splină şi ficat^(30,47). Acţiunea toxinei în aceste regiuni se corelează cu declanşarea semnelor clinice şi instalarea leziunilor specifice enterotoxemiei la rumegătoare. În intestin, ETX poate provoca acumulare de lichid, hemoragie în mucoasă şi conţinut hemoragic. Modificările histopatologice ale intestinului subţire şi ale intestinului gros includ congestia şi eroziunea mucoasei, cu hemoragie care afectează mucoasa, lamina proprie şi submucoasa, precum şi o infiltrare moderată de celule polimorfonucleare. Toxina provoacă detaşarea celulelor epiteliale şi necroza celulară la nivel ultrastructural. Deschiderea joncţiunilor şi dilatarea spaţiilor intercelulare sunt severe în intestinul gros^(39,40). Împreună cu ETX, şi b-toxina pare să participe la patogeneza leziunilor observate în intestin. Această toxină poate fi responsabilă pentru necrozele şi ulcerele observate în anumite cazuri de enterotoxemie, în special la capre⁽⁴⁸⁾. Prin fluxul sanguin, ETX este distribuită tuturor organelor-ţintă, dar se acumulează în principal în rinichi. Cu excepţia zonei medulare şi a tubilor proximali, toxina este detectabilă în întregul rinichi, acumulându-se predominant în glomeruli, capilare şi ductele colectoare. În sistemul renal, ETX poate fi identificată şi în celulele epiteliale ale vezicii urinare^(47,49). Histologic, se constată dilatarea capsulei Bowman, însoţită de modificări degenerative în tubii distali şi în canalele colectoare, incluzând reducerea în înălţime a celulelor epiteliale, dilatarea lumenului şi exfolierea celulelor. În ciuda acumulării semnificative de ETX în rinichi, leziunile renale asociate „bolii rinichiului moale” sunt probabil modificări post-mortem, iar semnele clinice rezultate sunt relativ insignifiante în contextul evoluţiei enterotoxemiei. Într-adevăr, nefrectomia bilaterală a şoarecilor injectaţi cu ETX scade durata de supravieţuire. Este posibil ca rinichii să contribuie la diminuarea cantităţii de toxină în circulaţie, reducând astfel efectele dăunătoare ale acesteia atunci când se acumulează în alte organe^(3,47).

În sistemul cardiorespirator şi pleură, ETX acţionează asupra endoteliului vaselor sanguine, determinând formarea porilor şi o permeabilitate vasculară crescută. Prin urmare, se observă extravazarea fluidelor, hidropericardul, hidrotoraxul şi edemul pulmonar^(11,50).

Când cantităţi mari de ETX ajung la creier, leziunile sunt microscopice şi sunt însoţite de edem vasogen. Când doze mai mici de toxină ajung la organ sau când animalul intoxicat prezintă imunitate parţială la toxină, leziunile sunt frecvent macroscopice şi se observă malacia focală simetrică bilaterală. Degenerarea ţesuturilor poate fi răspândită la ganglionii bazali, talamus, hipocamp sau pedunculii cerebeloşi, afecţiune denumită encefalomalacie simetrică focală (ESF). Deşi mai puţin frecvent, s-au constatat liza şi lichefierea anumitor regiuni ale substanţei albe⁽⁵¹⁾. O modificare microscopică specifică acţiunii ETX asupra ţesutului nervos este edemul perivascular, caracterizat prin acumularea de lichid şi proteine în jurul arterelor mici şi al venelor de dimensiuni medii şi mici. Această modificare este probabil cauzată de deteriorarea endoteliilor vasculare arteriale şi venoase⁽⁵⁰⁾.

Suprafaţa luminală a endoteliilor vasculare cerebrale constituie locul probabil de interacţiune cu ETX, iar endoteliul vascular este zona în care apar modificările principale. Deteriorarea celulelor endoteliale cauzată de toxină se manifestă prin edem, pierderea organitelor citoplasmatice, formarea veziculelor, reducerea citoplasmei şi picnoză. Date fiind leziunile vasculare, bariera hematoencefalică este abolită, permeabilitatea vasculară este crescută, se instalează edem cerebral generalizat şi creşte presiunea intracraniană. În substanţa albă cerebeloasă se instalează edem intramielinic şi edem periaxonal, însoţite de distensie a terminalelor axonale şi a dendritelor în substanţa cenuşie adiacentă. În afara acţiunii asupra endoteliului, toxina afectează şi membranele sinaptice^(51,52).

Evenimentele vasculare cerebrale par a fi implicate în dezvoltarea regiunilor cu ESF. Leziunile endoteliale pot induce microtromboză şi ocluzie vasculară prin agregarea plachetelor sanguine; împreună cu edemul adiacent, aceste modificări pot conduce la obstrucţie capilară, stază sanguină şi colaps. De asemenea, pot apărea manifestări de insuficienţă de flux sanguin precum ischemie focală şi/sau hipoxie. Este posibil ca, după perturbarea barierei hematoencefalice, ETX să-şi exercite efectele citotoxice prin acţiunea directă asupra neuronilor şi a altor componente^(51,52).

Dovezi care susţin ferm ipoteza acţiunilor directe ale ETX au fost recent raportate de Lonchamp şi colab.⁽⁵³⁾ Autorii au demonstrat că ETX se leagă de diferite structuri cerebrale, în principal cerebelul, dar şi hipocampul, talamusul, substantia nigra, bulbul olfactiv şi materia albă cerebrală. În cerebel, toxina se leagă de oligodendrocite, ulterior determină eliberarea de glutamat, un neurotransmiţător excitant. De asemenea, stimulează eliberarea de dopamină către celulele neuronale din hipocamp expuse la toxină⁽⁵⁴⁾.

Inducerea eliberării de glutamat de către celulele granulare este probabil un efect indirect al alterării morfologiei şi fiziologiei neuronale. ETX diminuează rezistenţa membranelor neuronale, provoacă deschiderea porilor şi depolarizarea membranei, culminând cu activarea neuronală şi stimularea eliberării neurotransmiţătorilor. În final, efectele glutamatului eliberat în sistemul nervos central pot contribui la semnele neurologice observate la animalele cu enterotoxemie⁽⁵³⁾. Există o cunoaştere limitată privind relevanţa epsilontoxinei de C. perfringens pentru sănătatea umană. Au fost înregistrate doar două cazuri de boală umană asociată cu toxina epsilon, ambele datând din 1955. În plus, având în vedere că anumite linii celulare umane (G402, HRTEC şi ACHN) manifestă sensibilitate la ETX, este aproape incontestabil că expunerea indivizilor la această toxină, fie în condiţii naturale, cum ar fi starea de boală, fie în mod indus, poate prezenta riscuri majore pentru sănătatea umană. ETX este în prezent percepută ca un potenţial agent de bioterorism sau de război biologic, fiind clasificată ca un agent biologic de categoria B de către Centrul pentru Controlul şi Prevenirea Bolilor din SUA.

Ca agent de bioterorism, ETX prezintă potenţial de diseminare în masă, în principal prin aerosoli. Inhalarea microparticulelor poate duce la deteriorarea celulelor endoteliale vasculare pulmonare, ceea ce determină leziuni pulmonare primare caracterizate prin permeabilitate vasculară crescută şi edem pulmonar. Apoi toxina absorbită poate afecta alte organe, provocând leziuni la nivel renal, cardiac şi nervos central. Având în vedere că DL₅₀ estimată este de 1 mg/kg la om, pe cale respiratorie, doze adecvate de ETX pot teoretic diminua rapid populaţiile civile şi militare sau chiar provoca decesul unui număr semnificativ de indivizi.

Deşi serurile care conţin anticorpi împotriva ETX pot neutraliza această toxină, nu există un tratament aprobat împotriva efectelor sale pentru utilizare la oameni. În plus, debutul rapid al simptomelor şi creşterea letalităţii pot face tratamentul impracticabil. Prin urmare, utilizarea ETX ca potenţială armă biologică, împreună cu absenţa unui tratament eficient şi viabil, evidenţiază necesitatea dezvoltării vaccinurilor sigure şi eficiente şi pentru oameni^(12,58). Cu toate acestea, nu există rapoarte referitoare la testele de eficacitate efectuate la oameni sau la alte primate. Majoritatea imunogenilor aprobaţi pentru utilizare veterinară sunt obţinuţi din culturi bacteriene sau din supernatantul parţial purificat al culturilor de C. perfringens. Prin urmare, este improbabil ca aceste vaccinuri, compuse majoritar din toxoizi, să fie aprobate pentru utilizare umană⁽⁵⁸⁾.

Chiar dacă ar exista un vaccin pentru oameni, în contextul unui posibil război biologic sau atac bioterorist, este probabil ca eficacitatea imunizării să fie compromisă în cazul inhalării unei cantităţi mari de ETX. Concentraţia pulmonară a imunoglobulinelor circulante poate fi insuficientă pentru a contracara acţiunea şi efectele toxinei. În acest context, elaborarea de măsuri profilactice şi dezvoltarea de tratamente auxiliare sunt de importanţă capitală. Anticorpi umani sau de origine animală, administraţi prin aerosoli sau intravenos, ar putea fi utilizaţi ca tratament profilactic şi curativ împotriva ETX⁽⁶⁰⁾. O alternativă se bazează pe elaborarea de terapii cu medicamente sau subunităţi de toxină pentru a concura cu proteina nativă pentru legarea de receptorii celulari.

Se poate concluziona că ETX, ca factor determinant al enterotoxemiilor la rumegătoarele domestice, este o componentă esenţială în vaccinurile comerciale pentru prevenirea anaerobiozelor, având o importanţă deosebită pentru practica medicală veterinară. ETX a captat atenţia cercetătorilor la nivel mondial prin riscul de a fi utilizată ca armă biologică, conducând la includerea acestei molecule pe lista Centrului pentru Controlul şi Prevenirea Bolilor ca potenţial agent de bioterorism. În consecinţă, un număr semnificativ de studii au examinat structura, caracteristicile fiziologice, patogenice şi imunologice ale ETX, sporind considerabil cunoaşterea asupra acţiunii acestei toxine.

Autori pentru corespondenţă: Elena Negru E-mail: elenanegru2003@gmail.com

CONFLICT OF INTEREST: none declared.

FINANCIAL SUPPORT: none declared.

This work is permanently accessible online free of charge and published under the CC-BY.