Estructuras de las toxinas de hongos superiores (Parte II)
El Comité de Redacción de Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana ha seleccionado este artículo publicado en la Revista Industria & Química, Nº 352 de Mayo 2006, para su difusión a través de FABA Informa.
Alicia B. Pomilio, Miguel E. Battista y Arturo A. Vitale*
* PROPLAME (UBA y CONICET), Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Pabellón 2, Ciudad Universitaria, C1428EHA Buenos Aires, E-mail: abpomilio@sinectis.com.ar
d) Coprina
La coprina (Ver Fig. 6) es un único aminoácido natural que bloquea varias rutas metabólicas en el cuerpo humano. Bloquea la enzima acetaldehído-deshidrogenasa, la cual interrumpe el metabolismo del etanol en la etapa de acetaldehído. El acetaldehído causa efectos vasomotores que impactan en el sistema nervioso autónomo.
Coprina actúa en una forma muy similar a la droga disulfiram usada en el tratamiento del alcoholismo. Si no se consume etanol con la comida, estos hongos resultan ser comestibles.
La aparición de los síntomas es generalmente corta (30 min a 1 h). Los síntomas que generalmente sólo aparecen si se consumió etanol con la comida o dentro de las 24 h después de la comida, consisten en: enrojecimiento en la cara, un dolor punzante en el cuello, hinchazón o parestesia en manos y pies, ansiedad, náuseas, vómitos, un sabor metálico, taquicardia, y dolor de pecho. En casos severos, puede ocurrir la pérdida de tono muscular, dificultad respiratoria, y coma. El tratamiento es sintomático y de soporte; la remisión ocurre en unas pocas horas.
Debido al fuerte sabor metálico y otros síntomas, el envenenamiento con coprina es similar al de los alcohólicos que están con las tabletas “antabuse”. Por eso, el envenenamiento por coprina es llamado el efecto antabuse. El envenenamiento por coprina está restringido a especies de Coprinus, el hongo del “sombrero con tinta” (inky cap), llamado así porque cuandoquiera que madure, el basidioma se autodigiere y se convierte en una sopa de esporas negras que chorrean hacia el suelo (una etapa madura y delicuescente de Coprinus). Ejemplos: Coprinus atramentarius, Coprinus insignis, Coprinus quadrificus y otros.
Mientras que nuestro conocimiento de la reacción “coprina/alcohol” es un descubrimiento del siglo 20, la gente Yoruba de Nigeria supo esto hace años debido a que el nombre que le dan al Coprinus africanus es “Ajeimutin” (aje = comer + imu = sin beber + otin = alcohol)! Varias especies, como C. comatus, son consideradas especies comestibles de elección.
e) Envenenamiento por muscarina
La muscarina (Ver Fig. 7) fue la primera toxina fúngica que fue identificada cuando se la aisló de Amanita muscaria. Durante muchos años la muscarina fue considerada la causa de todos los envenenamientos fúngicos. Sin embargo, no es la toxina principal en A. muscaria.
La muscarina afecta al nivel de colinesterasa en el cuerpo, muy parecido a los efectos de los insecticidas de fosfato. Es decir que es fisiológicamente muy similar al neurotransmisor acetilcolina, y por lo tanto causa un síndrome colinérgico. La aparición de los síntomas es generalmente corta (30 min a 2 h), y consiste en sudor prolongado, salivación, y ojos lagrimosos, así como visión nublada, calambres abdominales, deposición acuosa floja, enrojecimiento de la piel, miosis, hipotensión, y bradicardia.
También se pueden observar broncorrea y bronco-constricción. La atropina es la droga de elección para el tratamiento de los síntomas colinérgicos, por lo tanto se usa como antídoto en las intoxicaciones por muscarina.
Si bien la toxina fue informada por primera vez en las especies de Amanita, se encontraron mayores niveles de muscarina en especies de Inocybe y Clitocybe, Mycena pura y otros.
Más de 15 especies de Clitocybe y 10 de Inocybe contienen muscarina. Como muchos de estos son pequeños hongos que se encuentran en césped sombreado, deberían ser de interés para los padres de los nenes y bebés que gatean ya que aman morder lo que encuentran sobre el césped.
f) Panterina (envenenamiento con ácido iboténico-muscimol)
Los principios psicotrópicos de Amanita muscaria fueron identificados como derivados isoxazólicos, ácido iboténico y su producto de descarboxilación, muscimol (Tyler, 1971) (Ver Fig. 8). Estos compuestos actúan sobre el sistema nervioso central como agonistas del ácido gamma-aminobutírico (GABA). El muscimol es 5-10 veces más potente que el ácido iboténico sobre el sistema nervioso central.
Los síntomas nerviosos centrales pueden alternarse entre depresión y estimulación. Los síntomas aparecen después de 30 min a 2 h de la ingestión e incluyen somnolencia, confusión, mareos, falta de coordinación, euforia, pero puede proceder a la excitación del SNC con agitación, ilusiones y excitación maníaca. Los individuos se tambalean como cuando están borrachos. Con gran consumo, puede aparecer hipertensión, calambres musculares y espasmos. Se observaron ataques primariamente en niños. El tratamiento es sintomático y de soporte. Un solo sombrero del hongo es capaz de causar incoordinación.
Para la ansiedad, agitación y convulsiones pueden resultar útiles las benzodiazepinas.
Hay una variedad de la costa oeste y otra de la costa este de Amanita muscaria en EE.UU.
Siete especies de Amanita contienen estas toxinas. Amanita muscaria (Fly agaric), A. muscaria var. alba, A. muscaria var. formosa, A. pantherina (Panther mushroom), A. cothurnata [como A. pantherina var. multisquamosa], A. strobiliformis, A. gemmata, A. regalis (Bresinsky y Besl, 1990) y A. rubescens son las más comunes. Tricholoma muscarium, en Japón, también dio positivo los ensayos de ácido iboténico y muscimol.
Si bien muchas especies de Amanita son venenosas y letales, se desconoce el carácter comestible de otras, como: A. cokeri y A. abrupta.
Las especies como A. chlorinosma no son tóxicas pero tampoco comestibles debido al sabor; mientras que otras como A. jacksonii , comúnmente llamada hongo del César, son muy apreciadas como alimento. Los césares romanos tenían una manera ingeniosa de descartar a sus enemigos políticos; los invitaba a un banquete e instruían al chef para que les preparara Amanita muscaria y hongos del César para el César! En salsa sobre costillas de cordero, quién notaría la diferencia?
g) Envenenamiento con Psilocina/Psilocibina (Compuestos alucinogénicos)
Estos compuestos fúngicos (Ver Fig. 9) afectan el sistema nervioso central, causando síntomas tipo LSD (López Sáez, 2000). Los síntomas aparecen dentro de los 30-60 minutos post exposición; el paciente exhibirá: risa nerviosa, confusión, desorientación, despersonalización, alucinaciones visuales y auditivas, movimientos compulsivos hiperkinéticos; y pueden causar “buenos”, o bien, “malos viajes”. Con el uso excesivo, puede ocurrir que haya debilidad muscular y somnolencia, así como sueño progresivo que dura horas. Algunas personas pueden experimentar fiebre alta seguida de convulsiones. Muy pocas muertes fueron informadas en la literatura clínica; los peligros principales son psicológicos. El tratamiento es sintomático y de soporte, en un ambiente tranquilo, terapia de silencio, y si fuera necesario, sedación.
Cuando Roger Heim, un micólogo francés, viajó en 1955 con G. Wasson a Méjico, pudo identificar un número de hongos psicoactivos (Samorini, 2000). La mayoría fueron especies del género Psilocybe. En base al uso recreacional de los hongos, Prof. Heim fue el instrumento que llevó culturas y ejemplares de sus colecciones a A. Hoffman en los Laboratorios Sandoz quien pudo identificar los principios alucinogénicos. Los compuestos activos de estos hongos son psilocibina y psilocina, derivados indólicos similares a LSD que ejercen sus efectos sobre el sistema nervioso central produciendo alucinaciones (Smith, 2000). Al oxidarse estos compuestos se vuelven azules. Cerca de 25 especies de Psilocybe (Psilocybe cubensis, un hongo psicotrópico común encontrado a lo largo de América Latina y en el Sur de EE.UU.), una docena de Panaeolus, y unas pocas especies de Copelandia, y Gymnopilus contienen estos compuestos.
Se sospecha que varias otras especies de Naematoloma y Stropharia tienen psilocina y psilocibina. La mayor información, sin embargo, se tiene de especies de Psilocybe y Panaeolus.
h) Irritantes gastrointestinales
Estas toxinas fúngicas son una colección de compuestos; sólo en muy pocos se han identificado las toxinas activas y los síntomas varían de un individuo a otro. Estas toxinas parecen causar la mayor parte de su sintomatología en el tracto gastrointestinal.
La aparición de los síntomas es generalmente rápida (30 min a 2 h) y está acompañada por náuseas, vómitos, y calambres abdominales con diarrea suave. En casos más severos, puede ocurrir debilidad, desvanecimiento, y escalofríos, seguidos por defecación sanguínea y dolor abdominal intenso. El tratamiento es sintomático y de soporte.
Se han aislado varios aminoácidos peculiares de los hongos de este grupo, pero ha habido poca confirmación que sean los principios tóxicos.
Se informó toxicidad Gl en especies de Agaricus (ej. A. hondensis), Amanita, Boletus, Chlorophyllum, Entoloma (ej. Enteloma luridus), Gomphus, Hebeloma (ej. H. crustiliniforme), Lactarius (ej. L. torminosus), Lepiota, Lycoperdon, Naematoloma, Omphalotus (ej. O. olearius), Paxillus (ej. P. involutus), Pholiota (ej. P. squarrosa), Polyporus, Ramaria (ej. R. formosa), Russula (ej. R. emetica), Scleroderma (ej. S. aurantium), Tricholoma y Verpa (ej, V. bohemica) (Bresinsky y Besl, 1990; Alexopoulos et al., 1996). Quizás los dos más importantes son las especies de Chlorophyllum y Russula, cuando se examina el número de registros anuales de varios centros de control de venenos. Varios géneros como Boletus tienen tanto especies comestibles, como: B. granuliceps, como también venenosas como: Boletus eastwoodiae, B. frostii y B. satanus. Se debe prestar atención a los boletos que cambian a color azul cuando se machucan (Boletus luridellus debería ser evitado) o con tubos rojos (B. frostii), porque muchos son tóxicos. Los Scleroderma con piel fina y blanco-esponjosos por dentro son deliciosos, pero aquellos con piel espesa y dura, son muy tóxicos. Ejemplo: Scleroderma bovista con piel dura que es tóxico.
Otras toxinas fúngicas
Se requiere más investigación científica de otras toxinas fúngicas que parecen estar asociadas con algunos síndromes tóxicos únicos. Algunos de los hongos implicados con sindromes tóxicos son: Amanita smithiana y A. proxima (daño renal), Auricularia auricula (contusiones fáciles y sangrado excesivo), Hypholoma fasiculare (lesión hepática), Paxillus involutus (anemia inmune hemolítica), Clitocybe acromelalga, Lepiota inversa, Clitocybes amaenoens (eritromelalgia, parestesia y disestesia permaneciendo por más de un año) (Hawksworth et al, 1995).
Radioactiviad en hongos
El desastre nuclear de Chernobyl en 1986 continúa afectando a la gente en distintos niveles. Ecosistemas enteros aún están experimentando los efectos de cesio 134 y 137 y ciertos organismos son especialmente buenos indicadores de los niveles de radioactividad que permanece en el ambiente. Los hongos constituyen uno de los grupos que tienen la capacidad innata de absorber altos niveles de cesio. Se teme que por consumo de hongos que crecen en las regiones alrededor de Chernobyl puedan causar mutaciones espontáneas dando lugar así a cánceres y defectos congénitos. Se le ha recomendado a las personas que juntan hongos en Rusia occidental que limiten su consumo ya que seguirán teniendo altos niveles de cesio anualmente, quizás hasta dentro de 20 años.
Genética de las rutas biosintéticas
Los hongos son una vasta fuente de productos naturales que presentan diversas actividades, desde antibióticos hasta venenos letales. Muchos de ellos son sintetizados usando péptido-sintetasas no-ribosomales (Nonribosomal peptide synthetases: NRPS) o rutas policétido-sintasa (polyketide synthases: PKS).
En nuestros laboratorios investigamos diversas estructuras y funciones optimizadas.
Las péptido-sintetasas no-ribosomales (NRPS) y las rutas policétido-sintasa (PKS) son enzimas multimodulares, que muestran similitud en la arquitectura modular de sus dominios catalíticos. Son responsables de la síntesis de un enorme número de metabolitos secundarios con diversa estructura y funciones. Se necesitan tres dominios para un módulo NRPS básico: un dominio de adenilación (A) que selecciona el aminoácido y lo activa como amino acil adenilato, un dominio peptidil carrier de proteina (peptidyl carrier protein: PCP o dominio T) que fija el co-factor 4’. fosfopanteteína y al cual se une el aminoácido, y un dominio de condensación (C) que cataliza la formación de la unión peptídica.
Unos pocos ejemplos de compuestos activos producidos no-ribosomalmente o mediante PKS son los antibióticos penicilina, vancomicina, eritromicina, agentes antitumorales como: epotilona, compuestos antifúngicos como: equinocandina, nematicidas como las onfalotinas, inmunosupresores como: ciclosporina o agentes anti-inflamatorios como: galielalactona.
Una mayor comprensión de estos mecanismos permitiría el diseño racional de enzimas recombinantes capaces de sintetizar nuevos compuestos. Más aún, la mayoría de los hongos y bacterias poseen en sus genomas genes para NRPS y PKS con funciones desconocidas. El análisis y la manipulación de tales genes conduciría al descubrimiento de nuevos compuestos que no pueden aislarse directamente de los organismos productores.
Las onfalotinas, aisladas del micelio de cultivos submergidos del basidiomicete Omphalotus olearius, presentan actividad fuerte y específica contra el nematodo fitopatogénico Meloidogyne incognita, sólo actividad débil frente al saprofítico Caenorhabditis elegans y ninguna actividad contra otros organismos (Anke y Stemer, 2002). Por lo tanto, las onfalotinas representan una nueva clase de nematicidas potentes y seguros desde el punto de vista ambiental.
Como las onfalotinas son producidas en pequeñas cantidades, se requiere una metodología biotecnológica para aumentar los rendimientos. La onfalotina A (Ver Fig. 10) es un dodecapéptido cíclico altamente N-metilado. La onfalotin-sintetasa putativa tendría una masa molecular de 1,8 MDa y el gen que lo codifica sería mayor de 50 kbp.
En el contexto del análisis de un proyecto GST, se han encontrado tres genes NRPS en O. olearius. Estos son los primeros genes NRPS identificados en homobasidiomicetes. Estos hongos han sido casi inexplorados y representan una fuente nueva y atractiva de metabolitos secundarios y sus genes sintéticos.
El análisis de uno de los genes NRPS de O. olearius dio lugar a la identificación de un cluster génico que consiste en tres genes que codifican una L-ornitin N5-monooxigenasa, una aciltransferasa y un NRPS con tres módulos completos y dos módulos adicionales que no poseen el dominio A (Welzel et al., 2005).
El daño potencial es particularmente importante para los alimentos humanos, y forrajes para el ganado vacuno mantenido en condiciones intensivas.
Tratamiento general del paciente intoxicado
La recuperación del paciente intoxicado por ingestión de hongos superiores se basa en disminuir la absorción, o bien aumentar la eliminación de las toxinas introducidas en el organismo.
La reducción de la absorción se logra principalmente mediante la administración de carbón activado. En sólo unos pocos minutos se adsorben las toxinas, por ello debe ser administrado aún antes del lavado gástrico o de inducir emesis (dosis: 50 a 100 g en adultos, 10 a 25 g en niños).
Diálisis y hemoperfusión pueden estar indicadas sólo en muy pocas intoxicaciones fúngicas (ej. por ciclopéptidos, orellanina), pero para ser efectiva se debe llevar acabo en una etapa temprana del envenenamiento.
Antídotos fúngicos específicos
Se cuenta con pocos antídotos para intoxicaciones fúngicas. Muchos de los antídotos propuestos no resultaron ser eficaces en los estudios clínicos controlados, pero aún tienen quienes los proponen internacionalmente.
Debe recordarse que cuando se trata con toxinas fúngicas, cuanto más largo sea el intervalo (generalmente > 6 a 12 h) entre la ingestión y la aparición de los síntomas, es más severo el tipo de toxina fúngica (ej. amatoxina, orellanina, giromitrina). A mayor tiempo en aparición de síntomas mayor será la posibilidad de un envenenamiento severo.
Seguimiento y cuidado continuo del paciente envenenado
Después de la diagnosis y tratamiento inicial, se debe establecer un adecuado período de observación, especialmente si el envenenamiento es severo.
Se indica la evaluación psiquiátrica en el caso de envenenamiento intencional (ej. suicidio, sustancia de abuso).
Se recomienda la educación en los casos de1 envenenamiento accidental (Barbato, 1993) para prevenir otros incidentes de envenenamientos. Numerosos centros de intoxicaciones poseen material de prevención y educacional.
AGRADECIMIENTOS
A CONICET y a la Universidad de Buenos Aires por los subsidios otorgados.
ABP Y AAV son Investigadores de CONICET.
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