La autoinmunidad de las cobras a su propio veneno

 La autoinmunidad de las cobras a su propio
veneno
Eleonora Flores Ramírez*
Las cobras (Naja sp) son conocidas por tener un veneno poderoso y
letal. Pertenecen a la familia Elapidae, serpientes altamente venenosas
que habitan en regiones tropicales y subtropicales de todo el mundo.
Poseen colmillos fijos y huecos por los que inyectan el veneno para
inmovilizar a sus presas y depredadores potenciales. Esta familia incluye
a las cobras, que se distribuyen en África y Asia; las serpientes de coral
o coralillo que tienen una distribución importante en Asia, y en América
desde el sur de Estados Unidos hasta Sudamérica; las marinas que se
encuentran en las aguas tropicales del Océano Índico y del oeste del
Océano Pacífico, y que en América se distribuyen de Perú al Golfo de
California; y la mamba verde y la mamba negra, que se encuentran en
África. En México se encuentran serpientes de coral de los géneros
Micrurus y Micruroides y una serpiente marinadel género Pelamis.
Las serpientes producen el veneno en glándulas especiales situadas a
cada lado de su mandíbula superior. Al morder a la presa sus músculos
exprimen las glándulas y provocan la salida del veneno. Una vez dentro
del cuerpo de la presa, las moléculas de veneno actúan sobre las células
musculares al unirse a receptores que se encuentran en sus
membranas. A través de dichos receptores las células reciben los
mensajes de otras células, órganos o del exterior, que los activan o
desactivan produciendo respuestas particulares, según el mensaje.
Estos mensajes o señales ( llamados ligandos cuando se unen a un
receptor) pueden ser moléculas de diversos tipos como proteínas,
neurotransmisores, hormonas, grasas o azúcares. Cada receptor tiene
una forma específica que sólo se acopla a un solo tipo de ligando, de ahí
su especificidad y el nombre que reciben (ejemplo: receptor de insulina,
receptor de acetilcolina?); el mecanismo por el cual interactúan el
receptor y el ligando es comparable con el de una cerradura y su llave,
respectivamente.
En la mayoría de los animales existe un ligando interno que se produce
naturalmente denominado acetilcolina (ACh) y que tiene como blanco un
receptor que se encuentra en la membrana de las células musculares
llamado receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR). Una función del
ACh, entre las múltiples que tiene (como la regulación de la activación
cortical, el paso del sueño a la vigilia, procesos de memoria y
activación?), es la de neurotransmisor en el sistema nervioso y
muscular. La del receptor nAChR es permitir que se propaguen los
impulsos nerviosos en la unión neuromuscular. Esto se produce cuando
en una zona de contacto entre una neurona (motoneurona) encargada
del movimiento muscular y un músculo, se libera ACh, el que se une con
los receptores nicotínicos de ACh de una fibra muscular activándolos
para permitir la contracción del músculo.
En el caso de las cobras, el veneno, que sería un ligando externo, es
una neurotoxina denominada alfa- bungarotoxina (a-BTX). Tiene como
blanco el receptor nAChR, ya mencionado, que se encuentra en la
membrana de las células musculares de la mayoría de los animales.
Cuando la a-BTX se une al nAChR y suplanta el espacio que ocuparía el
ligando interno ACh, se evita que los impulsos nerviosos que inducen la
contracción muscular se lleven a cabo (Figura 1) pues, a diferencia de la
acetilcolina que es retirada del receptor por una enzima (proteína o ARN
que cataliza una reacción química específica) que la degrada, la
neurotoxina a-BTX se queda unida al receptor de manera irreversible.
Con esto se produce una parálisis respiratoria por inhibición
neuromuscular y por consiguiente la muerte de los organismos
envenenados. Las neurotoxinas presentes en el veneno de las cobras
bloquean al receptor nAChR, que se ha mantenido en la mayoría de los
animales por mucho tiempo sin cambios en su estructura y por
consiguiente se encuentra en las células musculares de cualquier
vertebrado, lo que lo hace tan efectivo.
Figura 1. EFloresR. Unión neuromuscular donde se puede observar que
la ACh (círculos azules) es liberada por la terminación nerviosa de una
motoneurona y se une al receptor de acetilcolina (en naranja, nAChR)
de manera normal cuando no hay veneno (izquierda), permitiendo la
contracción muscular. A la derecha se puede observar que el veneno
(bungarotoxina, en círculos rojos) se une al receptor de acetilcolina y
ocupa el lugar que le corresponde a la ACh, impidiendo así la
contracción muscular.
Pero si las propias cobras también tienen estos receptores nAChR ¿cómo
es que no mueren por su propio veneno? La clave está en el mismo
receptor.
Para responder esto, el investigador húngaro Zoltan Takacs de la
Universidad de Columbia y sus colegas de la Universidad de California,
EUA , realizaron estudios en los cuales lo primero que se demostró fue
que el receptor de acetilcolina de la cobra egipcia (Naja haje) funciona
igual que el de los demás vertebrados, por lo que tiene el mismo sitio de
unión a la ?BTX y en principio, debería ser igual de vulnerable a su
propio veneno. Posteriormente buscaron cuáles eran las diferencias
entre los receptores de la cobra y el ratón (Mus musculus) a nivel de
secuencia de nucleótidos, y encontraron que había un sitio específico un dominio-que permite que un azúcar se añada (una señal de
glicosilación) al final del proceso de elaboración del receptor dentro de la
célula. Esta pequeña diferencia sólo está presente en la cobra, no en el
ratón. Se descubrió que ésta es la responsable de la resistencia a la BTX, mas no altera la respuesta inducida por el ligando natural, la ACh.
Esto sucede porque el azúcar que se le une al receptor es muy pequeño
y no interfiere en la unión al ligando natural, pero sí en la de la -BTX,
además de que la molécula de ACh también es más pequeña que la de
la neurotoxina (Figura 2). Este sitio de glicosilación tiene, entonces, la
función de enmascarar al sitio específico al cual se une la -BTX en el
receptor nAChR. Cuando este dominio se mutó en la cobra de modo que
no se le añadiera este azúcar en su proceso natural, su receptor se hizo
tan sensible al veneno como el de cualquier otro vertebrado.
Figura 2. EFloresR. El receptor de la cobra tiene un azúcar que permite
la unión del ligando natural ACh, pero no el de la neurotoxina.
En resumen, los receptores de acetilcolina de la cobra y los receptores
de otros vertebrados son iguales excepto por una pequeña diferencia,
que introduce una molécula de azúcar en el receptor de la cobra. Esto
fue corroborado cuando modificaron el receptor muscular de ratón con
un azúcar adherido, en la misma posición donde lo tiene el receptor de
la cobra, con lo cual crearon un receptor resistente al veneno de la
cobra.
El veneno de las víboras es un producto biológico extraordinario, con
importancia en muchos campos; su estudio puede ayudarnos a un mejor
diseño de mejores fármacos y a reducir el inmenso número de muertos
por mordeduras de víbora que hay en el mundo. En el Instituto de
Biotecnología de la UNAM, el grupo del Dr. Alejandro Alagón se dedica
principalmente al mejoramiento y desarrollo de nuevos antivenenos,
dentro de los cuales ha generado uno para varias serpientes africanas
de la familia Elapidae (Antivipmyn® Africa) y estudia el veneno de las
serpientes de coral. Para estas últimas, el Instituto Bioclon, S.A. de C.V.
ha fabricado un antiveneno para el género Micrurus sp., llamado
Coralmyn®. Hay que añadir que México es uno de los productores más
activos en la generación de faboterápicos o sueros contra animales
venenosos, no sólo para especies mexicanas, sino también de otros
países.
-----------------------------------------------------------------*Bióloga, estudiante de la maestría en Ciencias Biológicas,
con orientación en Restauración Ecológica. Instituto de Ecología, UNAM.
[email protected]
Bibliografía
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-Red Internacional de Centros Regionales de Referencia para el Control
y Tratamiento de las Intoxicaciones por Animales Ponzoñosos. Redtox:
http://www.redtox.org
Imagen del icono tomada de:
http://www.taringa.net/posts/offtopic/4289059/Hermosas-y-letales_Serpientes.html