Estrutura da tetanospasmina
Mecanismo de acción da tetanospasmina
Cadea pesada da toxina tetánica fragmento C
A **tetanospasmina** ou **toxina tetánica** (tamén **toxina espasmoxénica** ou **TeNT**) é unha neurotoxina extremadamente potente producida pola célula vexetativa de *Clostridium tetani* en condicións anaerobias, que causa o tétano. Non se coñece que teña algunha función para os clostridios no ambiente do solo, onde normalmente vive. A súa LD50 é duns 2,5-3 ng/kg, polo que é a segunda toxina máis letal coñecida, despois da toxina botúlica (con LD50 2 ng/kg) Porén, estas probas de medición de LD50 foron realizadas só en ratos, os cales poden reaccionar á toxina de maneira diferente aos humanos e outros animais.

*C. tetani* tamén produce a exotoxina tetanolisina, que non é unha neurotoxina senón unha hemolisina, que causa a destrución dos tecidos.

Distribución
------------

A tetanospasmina ou, por antonomasia, toxina tetánica espállase a través dos espazos tisulares ata o sistema linfático e o vascular. Entra no sistema nervioso nas unións neuromusculares e migra a través dos troncos nerviosos e no sistema nervioso central (SNC) por transporte retrógrado axonal usando as proteínas dineínas.

Estrutura
---------

A toxina é unha proteína de 150kDa de peso molecular. Está codificada no xene *TetX* e tradúcese como unha proteína que despois é cortada en dúas partes: unha cadea pesada de 100 kDa ou cadea B e outra lixeira de 50 kDa ou cadea A. As cadeas están conectadas por medio dunha ponte disulfuro.

* A cadea B únese a dissialogangliósidos (GD2 e GD1b) da membrana neuronal e contén un dominio de translocación, que axuda ao movemento da proteína a través da membrana e na neurona.
* A cadea A, unha endopeptidase de zinc, ataca a proteína de membrana asociada a vesícula (VAMP).

O xene *TetX* que codifica esta proteína está localizado no plásmido PE88. Ten homoloxías co xene da toxina botúlica.

A secuencia desta proteína pode consultarse en Uniprot co número de identificación P04958. Varias estruturas do dominio de unión e o dominio peptidase foron resoltas por cristalografía de raios X e poden encontrarse en PDB. Un resumo destas estruturas está dispoñible na aplicación UniPDB Arquivado 13 de xuño de 2013 en Wayback Machine. en PDBe, por exemplo 1z7h
ou 3hmy
.

Mecanismo de acción
-------------------

O mecanismo da acción da TeNT pode describirse e 6 etapas:

Transporte
1. Unión específica nas neuronas do sistema nervioso periférico.
2. Transporte axonal retrógrado cara ás interneuronas inhibidoras do sistema nervioso central.
3. Transcitose desde o axón ás interneuronas inhibidoras.

Acción
1. A temperatura e o pH inflúen na translocación da cadea lixeira ao citosol.
2. Redución do enlace disulfuro entre as cadeas lixeira e pesada.
3. Clivaxe da sinaptobrevina.

Os primeiros tres pasos perfilan a viaxe da toxina tetánica desde o sistema nervioso periférico ao lugar onde vai ser finalmente captada no sistema nervioso central e onde terá o seu efecto final. Os últimos tres pasos representan os cambios necesarios para o mecanismo final da neurotoxina.

O transporte ás neuronas inhibidoras do sistema nervioso central empeza cando a cadea B media a unión neuroespecífica da TeNT á membrana terminal do nervio. Únese a polisialogangliósidos GT1b, de maneira similar á neurotoxina botúlica. Tamén se une a outro receptor proteico ancorado a GPI mal caracterizado e máis específico para a TeNT. Tanto o gangliósido coma a proteína ancorada a GPI están localizados en microdominios lipídicos e ambos son un requisito necesario para a unión específica da TeNT. Unha vez que se une a neurotoxina, vai ser endocitada no nervio e empeza a viaxar polo axón ás neuronas da medula espiñal. O seguinte paso, a transcitose desde o axón ata as neuronas inhibidoras do sistema nervioso central, é unha das partes menos coñecida da acción da TeNT. Están implicadas polo menos dúas vías, unha que depende da reciclaxe do sistema de vesículas sinápticas 2 (SV2) e outra que non.

Unha vez que a vesícula está na interneurona inhibidora, a súa translocación é mediada polo pH e temperatura, especificamente un pH ácido (baixo) na vesícula e temperaturas fisiolóxicas normais. Unha vez que a toxina foi translocada ao citosol a ponte disulfuro é reducida, principalmente polo sistema redox da NADPH-tiorredoxina redutase-tiorredoxina e a cadea lixeira xa pode clivar o enlace Gln76-Phe77 da sinaptobrevina. A clivaxe da sinaptobrevina (unha proteína SNARE) afecta á estabilidade do seu núcleo SNARE ao impedirlle pasar á conformación de baixa enerxía, que é a diana para a unión da proteína de fusión de vesículas NSF. A sinaptobrevina é unha proteína integral V-SNARE necesaria para a fusión das membranas das vesículas. A clivaxe da sinaptobrevina é a acción final da TeNT e incluso en baixas doses a neurotoxina inhibe a exocitose dos neurotransmisores nas interneuronas inhibidoras. O bloqueo destes neurotransmisores é o que causa os efectos fisiolóxicos que acompañan a TeNT, especificamente o bloqueo dos neurotransmisores GABA e glicina.

O resultado é que a toxina tetánica causa violentas parálises espásticas ao bloquear a liberación de ácido γ-aminobutírico (GABA). O GABA é un neurotransmisor que inhibe as motoneuronas.

A ación da cadea A, ademais de impedir que as neuronas afectadas liberen os neurotransmisores inhibidores GABA e glicina, tamén impide a de transmisores excitadores, ao degradarf a proteína sinaptobrevina 2. A consecencia disto é unha perigosa sobreactividade nos músculos co máis pequeno dos estímulos, é dicir, o fallo da inhibición dos reflexos motores por estimulacion sensorial. Isto causa contraccións xeneralizadas da musculatura agonista e antagonista, o que se denomina espasmo tetánico.

Importancia clínica
-------------------

Os espasmos tetánicos poden ocorrer nunha forma distintiva chamada *opistotonos* e ser suficientemente graves como para fracturar ósos longos. Os nervios máis curtos son os primeiros en ser inhibidos, o que orixina aos característicos síntomas iniciais na cara e mandíbula, riso sardónico e trismo (boca fortemente pechada).

A unión da toxina ás neuronas é irreversible e a función nerviosa só pode recuperarse polo crecemento de novas terminais e sinapses.

Inmunidade e vacinación
-----------------------

Debido á súa extrema potencia, incluso unha dose letal de tetanospasmina pode ser insuficiente para provocar unha resposta inmune. As infeccións de tétano adquiridas de forma natural non proporcionan, pois, inmunidade a infeccións posteriores. A inmunización (que non é permanente e debe repetirse periodicamente) utiliza en vez da toxina un toxoide menos letal derivado da toxina, como na vacina do tétano e nalgunhas vacinas de combinación (como a DTP).

Notas
-----

1. ↑  Diccionario Galego de Termos Médicos. Real Academia de Medicina e Cirurxía de Galicia. 2002. Páxina 757.
2. ↑  "Pinkbook | Tetanus | Epidemiology of Vaccine Preventable Diseases | CDC". *www.cdc.gov* (en inglés). Consultado o 2017-01-18.
3. ↑  "Toxin Table » Environmental Health & Safety » University of Florida". *www.ehs.ufl.edu* (en inglés). Arquivado dende o orixinal o 18 de xaneiro de 2017. Consultado o 2017-01-18.
4. ↑  "Botulism". *World Health Organization* (en inglés). Consultado o 2017-01-18.
5. ↑  Willey, Joanne (2009). *Prescott's Principles of Microbiology*. New York City, NY: McGraw-Hill. pp. 481. ISBN 978-0-07-337523-6.
6. 1 2  Farrar JJ; Yen LM; Cook T; Fairweather N; Binh N; Parry J; Parry CM (September 2000). "Tetanus". *Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry* **69** (3): 292–301. PMC 1737078. PMID 10945801. doi:10.1136/jnnp.69.3.292.
7. ↑  AU Lalli G, Gschmeissner S, Schiavo G (November 15, 2003). "Myosin Va and microtubule-based motors are required for fast axonal retrograde transport of tetanus toxin in motor neurons". *Journal of Cell Science* **116** (22): 4639–50. PMID 14576357. doi:10.1242/jcs.00727.
8. ↑  Eisel U, Jarausch W, Goretzki K, Henschen A, Engels J, Weller U, Hudel M, Habermann E, Niemann H. "Tetanus toxin: primary structure, expression in E. coli, and homology with botulinum toxins". *EMBO J* **5**: 2495–502. PMC 1167145. PMID 3536478.
9. ↑  Popp D, Narita A, Lee LJ, Ghoshdastider U, Xue B, Srinivasan R, Balasubramanian MK, Tanaka T, Robinson RC (2012). "Novel actin-like filament structure from Clostridium tetani". *The Journal of Biological Chemistry* **287** (25): 21121–9. PMC 3375535. PMID 22514279. doi:10.1074/jbc.M112.341016.
10. ↑  Munro, P; Kojima, H; Dupont, JL; Bossu, JL; Poulain, B; Boquet, P (30 November 2001). "High sensitivity of mouse neuronal cells to tetanus toxin requires a GPI-anchored protein.". *Biochemical and Biophysical Research Communications* **289** (2): 623–9. PMID 11716521. doi:10.1006/bbrc.2001.6031.
11. 1 2  
Winter, A; Ulrich, WP; Wetterich, F; Weller, U; Galla, HJ (17 June 1996). "Gangliosides in phospholipid bilayer membranes: interaction with tetanus toxin.". *Chemistry and physics of lipids* **81** (1): 21–34. PMID 9450318. doi:10.1016/0009-3084(96)02529-7.
12. ↑  Yeh, FL; Dong, M; Yao, J; Tepp, WH; Lin, G; Johnson, EA; Chapman, ER (24 November 2010). "SV2 mediates entry of tetanus neurotoxin into central neurons." (PDF). *PLoS Pathogens* **6** (11): e1001207. PMC 2991259. PMID 21124874. doi:10.1371/journal.ppat.1001207.
13. ↑  Pirazzini, M; Rossetto, O; Bertasio, C; Bordin, F; Shone, CC; Binz, T; Montecucco, C (4 January 2013). "Time course and temperature dependence of the membrane translocation of tetanus and botulinum neurotoxins C and D in neurons.". *Biochemical and Biophysical Research Communications* **430** (1): 38–42. PMID 23200837. doi:10.1016/j.bbrc.2012.11.048.
14. ↑  Burns, JR; Baldwin, MR (8 August 2014). "Tetanus neurotoxin utilizes two sequential membrane interactions for channel formation.". *The Journal of Biological Chemistry* **289** (32): 22450–8. PMC 4139251. PMID 24973217. doi:10.1074/jbc.m114.559302.
15. ↑  Pirazzini, M; Bordin, F; Rossetto, O; Shone, CC; Binz, T; Montecucco, C (16 January 2013). "The thioredoxin reductase-thioredoxin system is involved in the entry of tetanus and botulinum neurotoxins in the cytosol of nerve terminals.". *FEBS Letters* **587** (2): 150–5. PMID 23178719. Arquivado dende o orixinal o 02 de maio de 2019. Consultado o 02 de maio de 2019.
16. ↑  
Pellegrini, LL; O'Connor, V; Lottspeich, F; Betz, H (2 October 1995). "Clostridial neurotoxins compromise the stability of a low energy SNARE complex mediating NSF activation of synaptic vesicle fusion.". *The EMBO Journal* **14** (19): 4705–13. PMC 394567. PMID 7588600.
17. ↑  Kumar, Vinay; Abbas, Abul K.; Fausto, Nelson; Aster, Jon (2009-05-28). Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease, Professional Edition: Expert Consult - Online (Robbins Pathology) (Kindle Locations 19359-19360). Elsevier Health. Kindle Edition.
18. ↑  Kanda K, Takano K (February 1983). "Effect of tetanus toxin on the excitatory and the inhibitory post-synaptic potentials in the cat motoneurone.". *J. Physiol.* **335**: 319–333. PMC 1197355. PMID 6308220. doi:10.1113/jphysiol.1983.sp014536.
19. ↑  Schiavo G, Benfenati F, Poulain B, Rossetto O, Polverino de Laureto P, DasGupta BR, Montecucco C (October 29, 1992). "Tetanus and botulinum-B neurotoxins block neurotransmitter release by proteolytic cleavage of synaptobrevin". *Nature* **359** (6398): 832–5. PMID 1331807. doi:10.1038/359832a0.

Véxase tamén
------------

### Ligazóns externas

* tetanospasmin *Medical Subject Headings* (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
* Pellizzari R, Rossetto O, Schiavo G, Montecucco C (1999). "Tetanus and botulinum neurotoxins: mechanism of action and therapeutic uses". *Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci.* **354**: 259–68. PMC 1692495. PMID 10212474. doi:10.1098/rstb.1999.0377.  *(en inglés)*
* Rossetto, O.; Scorzeto, M.; Megighian, A.; Montecucco, C. (2013-5). "Tetanus neurotoxin". *Toxicon* (en inglés) **66**: 59–63. doi:10.1016/j.toxicon.2012.12.027.  *(en inglés)*
* Montecucco, Cesare (1986-8). "How do tetanus and botulinum toxins bind to neuronal membranes?". *Trends in Biochemical Sciences* (en inglés) **11** (8): 314–317. doi:10.1016/0968-0004(86)90282-3.  *(en inglés)*

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q411288
* EBID: ID
* JSTOR: tetanus-toxoid
* MAG: 2781304852

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* EC: 3.4.24.68
* MeSH: D013744
* UniProt: P04958

 |