Toxina botúlica

A **toxina botúlica**, **toxina botulínica** (BoNT, BTX) ou **botulina** é unha proteína e neurotoxina producida pola bacteria *Clostridium botulinum*. É a toxina máis agudamente mortal que se coñece, cunha dose letal media en humanos (LD-50) de 1,3–2,1 ng/kg por vía intravenosa ou intramuscular e 10–13&nbsp;ng/kg inhalada. A toxina botulínica pode causar botulismo, unha grave enfermidade que pode ser mortal para homes e animais. Disponse comercialmente de tres formas da toxina botulínica tipo A, que se venden cos nomes *Botox*, *Dysport* e *Xeomin*, e unha forma da toxina botulínica tipo B comercializada como *Neurobloc* (ou *MyoBloc*) , que se usan en tratamentos estéticos e médicos. O nome comercial que se fixo máis popular foi *Botox* ®.

## Historia 
Justinus Kerner describiu a toxina botulínica como un "veleno da salchicha" e "veleno graxo", porque a bacteria que producía a toxina causaba con frecuencia envelenamentos ao crecer en carne manipulada incorrectamente ou en produtos cárnicos preparados, como as salchichas. Foi Kerner, que era médico, o primeiro que pensou nun posible uso terapéutico da toxina botulínica e acuñou o nome botulismo para a doenza (do latín *botulus* que significa "salchicha"). En 1897, Emile van Ermengem descubriu que o produtor da toxina botulínica era unha bacteria, á cal chamou *Clostridium botulinum.*  En 1928, P. Tessmer Snipe e Hermann Sommer purificaron por primeira vez a toxina. En 1949, o grupo de Arnold Burgen descubriu que a toxina botulínica bloquea a transmisión neuromuscular por medio dunha diminución da liberación de acetilcolina.

## Estrutura química 
Coñécense oito tipos seroloxicamente distintos da toxina formados por distintas cepas da bacteria, denominados do A ao H. Ademais, seis dos oito tipos de toxina teñen subtipos, e foron descritos cinco subtipos da BoNT A. Os tipos máis frecuentes de toxina botulínica causantes de botulismo humano son os A, B e E. En animais os tipos máis frecuentes causantes de botulismo son o C e D. Os tipos utilizados para aplicacións médicas ou estéticas son o A e o B.

A toxina é un polipéptido de dúas cadeas, cunha cadea pesada de 100 kDa unida por unha ponte disulfuro a unha cadea lixeira de 50 kDa. Esta cadea lixeira é un encima protease que ataca unha das proteínas de fusión (SNAP-25, sintaxina ou sinaptobrevina) da unión neuromuscular, o que impide que as vesículas sinápticas se ancoren á membrana plasmática para liberar acetilcolina. Ao inhibir a liberación de acetilcolina, a toxina interfire cos impulsos nervioso e causa a parálise fláccida dos músculos no botulismo, o que é diferente da parálise espástica observada no tétano.

A toxina botulínica desnaturalízase a temperaturas superiores a 80&nbsp;°C.

A toxina sintetízase en forma de monómero de 150 kDa, estado no que é inactiva. O monómero está composto de tres dominios. Un dominio con actividade protease (endopeptidase de cinc), outro dominio de translocación e outro de ligazón. O dominio de translocación é responsable da translocación da cadea lixeira que posúe actividade de protease no citoplasma da zona sináptica da neurona diana. O dominio de ligazón está composto por dous subdominios de tamaño equivalente. O subdominio HC-N ten unha estrutura similar á das proteínas que se unen a azucres. O subdominio HC-C está repregado de xeito similar ás proteínas implicadas en funcións de ligazón proteína-proteína. Este motivo contén unha estrutura de β-trevo que está presente en varias proteínas que recoñecen e se ligan a proteínas como IL-1, factores de crecemento ou inhibidores da tripsina. Este tipo de estrutura permite ligarse coa membrana presináptica por intermediación dunha dobre interacción entre dúas moléculas.

A cadea inactiva de 150 kDa da neurotoxina é activada ao sufrir unha proteólise específica do bucle exposto que contén a ponte disulfuro que unía a cadea lixeira e a pesada. Varias proteinases endóxenas bacterianas ou exóxenas dos tecidos do hóspede poden activar así a toxina. A cadea pesada e a lixeira quedan asociadas por dúas ligazóns non covalentes e por unha ponte disulfuro situada no bucle de clivaxe. Pero para que o sitio activo situado na cadea lixeira sexa operacional, será necesario romper a ponte disulfuro, o cal se realiza no momento da translocación cara ao interior da neurona.

## Fontes 
As toxinas botulínicas prodúcenas as bacterias *Clostridium botulinum*, *C. butyricum*, *C. baratii* e *C. argentinense.*
O botulismo adquirido dos alimentos pode ser transmitido por alimentos que non foron quentados correctamente antes de ser enlatados ou alimentos que non foron cociñados suficientemente despois de sacados da lata. A maioría dos casos de botulismo infantil non se poden previr porque a bacteria que os causa neses casos está no solo e no po. A bacteria pode encontrarse dentro das casas e pisos, alfombras, e mesados mesmo despois de limpos. O mel pode conter a bacteria e pode causar botulismo infantil, polo que ás veces se aconsella que aos nenos de menos de 12 meses non se lles dea mel. O mel é seguro para os nenos de máis de 1 ano e persoas maiores.

A bacteria produce esporas moi resistentes, polo que o botulismo producido por alimentos xeralmente é o resultado da inxestión de comida contaminada con esas esporas, que despois xerminan e crecen en ambientes anaeróbicos (como unha lata perforada). As bacterias en crecemento (vexetativas) son as que producen a toxina. A inxestión da toxina é a que causa o botulismo, e non a inxestión das esporas ou as bacterias vexetativas directamente. O botulismo en nenos ou o orixinado en feridas está causado por infección por esporas, as cales despois xerminan, empezando a producir a toxina e os síntomas do botulismo.

Unha axeitada refrixeración a temperaturas por debaixo de 3&nbsp;°C retarda o crecemento de *Clostridium botulinum*. O organismo é tamén susceptible ás altas concentracións salinas, alto nivel de oxíxeno, e pH baixo. A toxina é rapidamente destruída por calor, como o xerado ao cociñar os alimentos suficientemente. Ao contrario, as esporas son tolerantas á calor e sobreviven en auga fervendo durante un longo período de tempo.

A toxina botulínica pode ser absorbida polos ollos, membranas mucosas, tracto respiratorio ou pola pel non intacta.

A toxina botulínica é considerada como unha temible arma bioterrorista ou bélica potencial.

## Mecanismo bioquímico de toxicidade 
miniatura|dereita|300px|Moléculas diana das neurotoxinas botulínica (BoNT) e tetánica (TeNT) dentro do axón terminal.
A cadea pesada da toxina é especialmente importante para dirixir a toxina a tipos específicos de axóns terminais. A toxina debe chegar aos axón terminais para causar parálise. Despois da unión da cadea pesada da toxina a proteínas da superficie dos axóns terminais, a toxina pode ser introducida nas neuronas por endocitose. A cadea lixeira pode clivar as vesículas endocíticas e pasar ao citoplasma. A cadea lixeira da toxina ten actividade de protease. A toxina de tipo A degrada proteoliticamente a proteína SNAP-25, que é un tipo de proteína SNARE. A proteína SNAP-25 é necesaria para a fusión de vesículas que libera os neurotransmisores nos terminais axónicos (especialmente a acetilcolina). A toxina botulínica cliva especificamente estes SNAREs, polo que impide que as vesículas neurosecretoras atraquen/fusionen coa membrana plasmática da zona sináptica do nervio e liberen así os seus neurotransmisores.

## Toxicidade 
A toxicidade da toxina botulínica é xeralmente expresada en unidades rato (U), onde unha unidade (U) da toxina botulínica é a dose letal media intraperitoneal (LD 50) en ratos e é de aproximadamente 20 unidades / nanogramos (1U = aproximadamente 0,05&nbsp;ng). A dose letal en humanos non se coñece, pero extrapolada a partir de datos de experimentos en monos, para un humano de 70&nbsp;kg de peso, sería de 0,09-0,15 picogramos de toxina por vía intravenosa ou intramuscular, 0,70-0,90 picogramos por inhalación e 70&nbsp;µg por vía oral.

Un só gramo de toxina botulínica é dabondo para matar a un millón de cobaias, e para matar a un rato de laboratorio abonda só un picogramo de botulina (1 picogramo = 1x10−12 gramos).

## Tratamento do envelenamento por botulismo 
Se o diagnóstico dos síntomas do botulismo adquirido pola inxestión de alimentos é rápido, o tratamento utilizado é administrar antitoxina equina, enemas, e lavado de estómago. As infeccións orixinadas en feridas poden ser tratadas cirurxicamente. Son métodos de prevención as informacións sobre métodos de enlatado de alimentos con seguridade, e a educición pública sobre a doenza. A probas para detectar o botulismo inclúen escáneres cerebrais, probas de condución nerviosa, e unha proba para a miastenia gravis para diferenciar o botulismo doutras doenzas con síntomas similares. A electromiografía pode utilizarse para diferenciar a miastenia gravis e a síndrome de Guillain-Barré. As probas de toxicidade de mostras de soro, cultivos de tecidos de feridas, e cultivos de mostras de feces son os mellores métodos para identificar o botulismo. As probas de laboratorio do soro e feces do paciente son inxectadas en ratos. A forma máis rápida de detectar o botulismo nas persoas é a espectrometría de masas, porque reduce o tempo das probas a só tres ou catro horas e ao mesmo tempo pode identificar os sete tipos de toxina.

Todas estas probas e tratamentos fixeron que os casos de morte por botulismo diminuíran nas últimas décadas. En países como EUA entre 1950 e 1996 a mortalidade nesta doenza era do 15,5%, o que significa unha redución do 60% con respecto á taxa dos anteriores 50 anos. A morte nestes casos prodúcese xeralmente por unha insuficiencia respiratoria debido á parálise dos músculos respiratorios, polo que se administran antitoxinas e se proporciona ventilación artificial ata que as neurotoxinas son excretadas ou metabolizadas. Se se inician ao seu debido tempo, estes tratamentos son bastante efectivos, aínda que o antisoro pode non afectar aos polipéptidos BoNT que xa entraron nas células. Ocasionalmente, a recuperación funcional total pode tardar semanas ou meses.

Disponse de dous tipos de antitoxinas para o tratamento do botulismo, que son:

* Antitoxina botulínica trivalente (A,B,E) derivada de fontes equinas utilizando anticorpos completos (porcións Fab e Fc).
* A segunda antitoxina é a heptavalente (A,B,C,D,E,F,G), que deriva de anticorpos IgG equinos aos cales se lles eliminou a porción Fc, deixando só as porcións F(ab')2. Esta antitoxina menos inmunoxénica é efectiva contra todas as cepas coñecidas do bacilo.

## Investigación terapéutica 
A finais da década de 1960, o oftalmólogo de San Francisco Alan Scott, e Edward Schantz foron os primeiros que traballaron cunha preparación estandarizada de toxina botulínica con propósitos terapéuticos. En 1973, Scott (no Instituto Smith-Kettlewell) utilizou a toxina botulínica de tipo A (BTX-A) en experimentos con monos, e en 1980, utilizouna oficialmente por primeira vez con humanos para tratar o estrabismo, e o blefaroespasmo (pestanexo incontrolable). En 1993, Pasricha e colegas demostraron que a toxina botulínica podía usarse para o tratamento da acalasia, un espasmo da esfínter esofáxico inferior. En 1994, Bushara demostrou que as inxeccións de toxina botulínica inhibían a suoración. Esta foi a primeira demostración dun uso non muscular para a BTX-A en humanos.

### Blefaroespasmo e estrabismo 
A inicios da década de 1980, oftalmólogos universitarios dos Estados Unidos e do Canadá refinaron máis o uso da toxina botulínica como axente terapéutico. En 1985, determinárase empiricamente un protocolo científico de sitios de inxección e dosificación para o tratamento do blefaroespasmo e o estrabismo. Os efectos secundarios eran considerados raros, suaves e tratables. Os efectos beneficiosos da inxección duraban só 4–6 meses. Así, os pacientes de blefaroplasma precisaban reinxeccións dúas ou tres veces ao ano.

En 1986, o fabricante e distribuidor de Scott de *Botox* xa non podía subministrar o fármaco debido á imposibilidade de obter un seguro de responsabilidade. Os pacientes quedaron gradualmente sen medicación a medida que as existencias se foron consumindo. Os problemas co seguro de responsabilidade resolvéronse catro meses despois.

En decembro de 1989, o *Botox*, fabricado por Allergan, Inc., foi aprobado pola FDA norteamericana para o tratamento do estrabismo, blefaroespasmo, e espasmo hemifacial en pacientes de máis de 12 anos de idade.

Aínda que non foi aprobado para o uso pediátrico, o *Botox* foi tamén usado para o tratamento de pacientes de menos de 12 anos, especialmente os nenos con esotropía infantil. Varios estudos sobre estes tratamentos deron resultados variados; as taxas de éxito eran similares ás da cirurxía especialmente para a esotropía de ángulo medio ou pequeno.

### Estética 
O efecto cosmético ou estético do BTX-A sobre as engurras da pel documentouno orixinalmente o cirurxián plástico de Sacramento (Estados Unidos), Richard Clark, en 1989. Os oftalmólogos e dermatólogos canadenses JD e JA Carruthers foron os primeiros en publicar un estudo sobre o BTX-A para o tratamento das liñas de engurras da fronte entre os ollos en 1992.
Outros grupos independentes informaron de efectos similares (Brin, e o grupo da Universidade de Columbia dirixido por Monte Keen https://web.archive.org/web/20120903191833/http://www.doctorbinder.com/pdf/Academic/11_Botulinum%20Toxin%20A%20A%20Novel%20Method%20to%20Remove%20Periorbital%20Wrinkles.pdf). Despois de faceren ensaios clínicos formais, en 2002, a FDA anunciou a aprobación da toxina botulínica tipo A (*Botox Cosmetic*) para mellorar temporalmente a aparencia das engurras da fronte entre os ollos (liñas glabelares). Despois, o uso cosmético da toxina foi estendéndose cada vez máis. Os resultados do *Botox Cosmetic* poden durar catro meses e poden variar en cada paciente.
 A FDA norteamericana aprobou un método de proba de seguridade do produto alternativo en resposta á preocupación crecente da xente de que era necesaria unha proba de LD50 para cada lote do produto que se vendese no mercado.

Estímase que o mercado global do *Botox* moverá uns 2.900 millóns de dólares en 2018.

### Síndrome das motoneuronas superiores 
A BTX-A é agora un tratamento común para os músculos afectados pola síndrome das motoneuronas superiores (UMNS), como a parálise cerebral, para músculos que teñen afectada a súa capacidade de alongarse. Os músculos afectados por esta síndrome están frecuentemente limitados pola súa debilidade, perda de inhibición recíproca, diminución do control do movemento e hipertonicidade (incluída a espasticidade). En 2014, a toxina botulínica foi aprobada no Reino Unido para o tratamento da minusvalía de cadeira debida a espasticidade da perna asociada con accidente cerebrovascular en adultos. Ao inxectar a toxina nun músculo sobreactivo para que descenda o seu nivel de contracción, pode facilitarse o movemento recíproco, o que mellora a capacidade de moverse e exercitarse.

### Suoración 
Os primeiros en decatarse de que a toxina inhibía a suoración foron Khalaf Bushara e David Park mentres estaban tratando pacientes con espasmo hemifacial en Inglaterra en 1993.

Desde entón, varios ensaios con controis aleatorios demostraron que a toxina botulínica tipo A mellora os síntomas das dores de cabeza e a calidade de vida cando se usan profilacticamente en pacientes con migrañas crónicas.

## Usos médicos e cosméticos 
Aínda que a toxina botulínica é unha substancia natural letal, pode utilizarse nas doses e preparacións axeitadas como un medicamento eficaz e potente. Na década de 1950 descubriuse que inxectando nos músculos sobreactivos diminutas cantidades de toxina botulínica tipo A a actividade do músculo diminuía. A toxina botulínica tipo A exerce o seu efecto impedindo que se libere o neurotransmisor acetilcolina das vesículas onde está almacenado, o que debilita o músculo durante un período de tres ou catro meses.

Nas aplicacións cosméticas pode usarse unha inxección de *Botox*, que contén unha pequena dose da toxina botulínica, para previr o desenvolvemento de engurras ao paralizar os músculos faciais. As cualificacións que teñen que ter os profesionais que inxectan o *Botox* varían segundo os países, e poden ser dermatólogos, cirurxiáns plásticos, médicos de centros estéticos, dentistas, enfermeiras, e axudantes médicos. O efecto preventivo das engurras adoita durar tres ou catro meses, ás veces seis.

Ademais das súas aplicacións cosméticas, o *Botox* utilízase actualmente no tratamento de espasmos e distonías, ao debilitar os músculos implicados, cun período efectivo de 60–70 días.
As principais condicións que poden ser tratadas coa toxina botulínica son:

* Distonía cervical (cabaleiro espasmódico), que afecta ao pescozo e cabeza.
* Blefaroespasmo (pestanexo excesivo).
* Hiperhidrose axilar primaria (excesiva suoración axilar).
* Migrañas e outros trastornos con dor de cabeza, aínda que algunhas evidencias son contraditorias sobre esta indicación
* Bruxismo. Inxéctase a toxina nos músculos da mastigación, como o maseter.

**Outros usos** da toxina botuínica tipo A que son ben coñecidos pero non foron aprobados pola lexislación dalgúns países. Exemplos son as seguintes aplicacións non aprobadas pola FDA:
* Sobreactividade detrusora neuroxénica idiopática.
* Incontinencia pediátrica. incontinencia debida a vexiga sobreactiva, e incontinencia debida a vexiga neuroxénica
* Fisura anal.
* Vaxinismo para reducir o espasmo dos músculos vaxinais.
* Trastornos do movemento asociados con lesións ou enfermidades do sistema nervioso central, como traumas, accidentes cerebrovasculares, esclerose múltiple, enfermidade de Parkinson, ou parálise cerebral.
* Distonía focal que afecta a membros, face, mandíbula ou cordas vocais.
* Trastornos da articulación temporomandibular dolorosos.
* Neuropatía diabética.
* Curación de feridas.
* Salivación excesiva.
* Redución mandibular, reducindo o músculo maseter
* Síndrome da vexiga dolorosa. e de dores musculoesqueléticos crónicos son usos emerxentes da toxina botulínica tipo A. Ademais, pode axudar a perder peso ao inrementar o tempo de baleiramento gástrico.

### Relación con casos de mortes 
Nalgúns casos o uso do *Botox* foi relacionado con casos de mortes, e moitos dos informes sobre estes casos fixéronse nos Estados Unidos. En 2005 o *Journal of American Academy of Dermatology* publicaba datos da FDA de que o uso do *Botox* causara 28 mortes entre 1989 e 2003, aínda que ningunha delas se atribuía aos seus usos cosméticos, senón a á súa aplicación noutras patoloxías.

En 2008, a FDA anunciou que o *Botox* fora "asociado con algúns casos de reaccións adversas, como insuficiencias respiratorias e morte, despois de seguir untratamento de diversas condicións usando un amplo rango de doses", debido á súa capacidade de estenderse a áreas afastadas do sitio de inxección. En 2009, a FDA puxo ao día as súas advertencias sobre que a toxina botulínica pode estenderse desde o punto de inxección a outras áreas do corpo, causando síntomas similares ao botulismo. En 2009, as autoridades do Canadá fixeron advertencias similares.

### Efectos secundarios 
En xeral, os efectos secundarios son pouco importantes e temporais,

As mulleres preñadas, ou persoas con alerxia ao ovo ou con trastornos neuromusculares diagnosticados deberían evitar o uso do *Botox*.

Unha forma na que o *Botox* pode afectar ás emocións é atenuando o relevo de sinais desde a cara á amígdala cerebral e centros do tronco cerebral para a excitación autónoma.

Os efectos mentais do *Botox* poden estenderse á capacidade de entender a linguaxe sobre as emocións. Un estudo experimental suxire que o uso cosmético da toxina botulínica para o tratamento das engurras da fronte afecta á cognición e a capacidade de percibir as emocións doutras persoas. Havas e colegas realizaron un estudo no que suxiren que "o Botox causa un tipo de cegueira cognitiva suave temporal á información do mundo, información social sobre as emocións doutras persoas."

## Aplicacións bélicas 
Por ser unha das toxinas máis potentes de orixe biolóxica, a toxina botulínica foi proposta moitas veces como arma biolóxica para o seu uso en guerras ou como axente para ataques de bioterrorismo.

Durante a segunda guerra mundial, os servizos británicos de intelixencia tiveron coñecemento que na Alemaña Nazi se deseñara un sistema para atacar Inglaterra usando a toxina botulínica utilizando as bombas V1 para espallar o veleno; mais parece que o temor a un contraataque detivo o proxecto.

Os xaponeses usaron botulina en experimentación con finalidades bélicas con prisioneiros chinesess durante a ocupación de Manchuria ao principio da década de 1930.

En 1994 a policía xaponesa encontrou indicios de que a seita relixiosa apocalíptica Aum Shinrikyō, que provocara varias mortes usando gas nervioso no metro de Tokyo, planeaba producir e usar grandes cantidades de botulina con iguais propósitos.

En Iraq durante o réxime de Sadam Hussein chegouse a producir toxina botulínica en grandes cantidades con intención de usala con propósitos bélicos. Tamén os soviéticos tiñan proxectos coa botulina como arma, que se suspenderon ao se disgregar a URSS, e sospéitase que Corea do Norte, Irán, Siria e Estados Unidos desenvolveron ou poderían ter en desenvolvemento proxectos similares.

Actualmente a toxina botulínica de uso militar coñécese como «axente X» ou «XR», segundo o seu grao de pureza. O seu uso está prohibido polas Convencións de Xenebra e a Convención sobre Armas Químicas.

Un ataque terrorista con toxina botulínica é indistinguible dun ataque con axentes nerviosos no sentido de que un equipo de detección nuclear-biolóxica-química ou NBQ (como o papel M-8 ou o ICAM) non indicará un "positivo" cando se comproba unha mostra do axente. Ademais, os síntomas de botulismo desenvólvense de forma relativamente lenta, ao longo de varios días comparados cos efectos de axentes nerviosos, que poden ser instantáneos.

## Fabricantes 
*Botox* é fabricado por Allergan, Inc. nos Estados Unidos para usos cosméticos e médicos (en paquetes de 100 unidades). En 2011, Allergan necesitou só un gramo de neurotoxina botulínica pura para "fornecer as necesidades mundiais para 25 indicacións médicas aprobadas polas axencias gobernamentais de todo o mundo". *Xeomin* é fabricado en Alemaña por Merz para uso terapéutico e cosmético. * Dysport* fabrícase en Irlanda para o tratamento de distonías focais e certos usos cosméticos en paquetes de 100, 300 e 500 unidades. O *Lanzhou Institute of Biological Products* da China fabrica un produto de BTX-A denominado *Prosigne* en paquetes de 50 e 100 unidades. *Neuronox*, é un produto de BTX-A introducido por Medy-Tox Inc. en Corea do Sur en 2009. Nos Estados Unidos, *Neuronox* coñécese tamén como *Siax*. Por último, Solstice Neurosciences, LLC, filial de US WorldMeds, LLC vende o produto cos nomes *Myobloc* ou *Neurobloc*, pero non contén a toxina tipo A senón a toxina botulínica tipo B.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Toxinas microbianas

### Ligazóns externas 
* A Poison that can Heal da FDA de EUA
* Does Botox get into the brain? Troubling research contradicts earlier findings about the treatment
* Government backs vital plans to make Botox safer 
* BotDB: extensive resources on BoNT structures, inhibitors, kinetics, and literature
* A consumer sociological investigation of Botox Cosmetic's Rise