LA BIOTECNOLOGÍA Y LAS BIOTOXINAS Dra. Rosalba Alonso Rodríguez Laboratorio de Biotoxinas Marinas Unidad Académica Mazatlán Instituto 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 mg/kg Medusa australiana LD50 20 mg/kg Serpiente Taipan (Australia) LD50 10 mg/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 mg/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 TOXICIDAD Clase 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 50 Agente ED50 mg/Kg LD50 mg/Kg Via de entrada Etanol 700 g ratón Oral NaCl 280 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) 70g 0.001 cobayo iv Toxina botulínica 0.7g 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 mg/kg EFECTOS USO TERAPEUTICO Clostridium botulinium BTX-A 0.00003 Paralisis muerte Espasmos, distonias y paralisis cerebral Serpientes ancrod batroxobina 460-10000 Neurotoxico Hemolitico Necrosante Anticoagulante en trombosis Apitoxinas 2800 Alergia Hipertensión, aprendizaje, memoria e inmunidad Toxinas de alacrán escozul - Anticancerígeno Alacrán Centruroides polipeptidos 310-60000 Falla respiratoria Antiplasmodico, Antibiotico antiveneno

BIOTOXINAS USADAS TERAPEUTICAMENTE FUENTE TOXINA EFECTOS USO TERAPEUTICO Tetrodotoxina TTX Paralisis muerte 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 util en leucemia Protoceratina anticancerigeno Pectenotoxina Zooxantellatoxina simbioimina Vasoconstrictor Osteoporosis, antiinflamatorio y antileucemico Acido gambierico Antifungal Ciguatera maitotoxina Abre canal de calcio Estimula secreción de crecimiento de nervio