Ranas dardo y peces globoLos dos seres ms venenosos del mundo no son una cobra o una vbora como se podra pensar sino una rana y un pez. El campen mundial es un anfibio, la rana dardo dorada (Phyllobates terribilis). Este bonito anfibio, de color amarillo o naranja, vive en la costa colombiana del Pacfico, en zonas hmedas como la selva hmeda del Choc, a altitudes entre 100 y 200 m, temperaturas superiores a 26 C, alta pluviosidad (5.000 milmetros o ms al ao) y una humedad relativa del 85-90%. El nombre de rana dardo se debe a que los indgenas Ember de esta regin envenenaban las puntas de los dardos de sus cerbatanas pasndolas por la piel de estos batracios.Las distintas especies de ranas dardo tienen colores brillantes y llamativos, una pigmentacin que se denomina aposemtica y que ha sido desarrollada evolutivamente para avisar a un posible predador de su toxicidad, de que comerse a esa rana es un error. Viven en pequeos grupos de 4-6 individuos y se alimentan de insectos, algunos de los cuales en particular los escarabajos del gnero Choresine (familia Melydirae), son los que realmente fabrican su veneno. Las ranas dardo son a menudo excelentes progenitores que llevan en la espalda a sus renacuajos hasta los charquitos de agua que se forman en las hojas de las bromelias y otras plantas epifitas. Los renacuajos se alimentan de los insectos que caen en esas pequeas pozas y en ocasiones la madre refuerza esa alimentacin realizando all puestas de huevos para que sean comidos por sus retoos ms desarrollados.La piel de estos batracios contiene un alcaloide venenoso denominado batracotoxina. La cantidad de veneno presente en cada animal depende su localizacin y de su dieta pero se estima que una Phylobates terribilis contiene en torno a 1 mg de toxina, suficiente para matar unos 10-20 humanos, unos 10.000 ratones o un par de elefantes africanos. Quin medir estas cosas? Curiosamente, la batracotoxina se encuentra solamente en tres especies de ranas colombianas del gnero Phyllobates (P. terribilis, P. aurotaenia y P. bicolor) y en tres aves de Papa Nueva Guinea: Pitohui dichrous, Pitohui kirhocephalus, e Ifrita kowaldi.La piel de los anfibios es una autntica droguera ambulante y se han descubierto en ella ms de 800 alcaloides con actividad biolgica. Entre ellos estn las samandarinas de las salamandras; las batracotoxinas, histrionicotoxinas, gefirotoxinas y epibatidina de las ranas dardo (Dendrobatidae); las pumiliotoxinas, allopumiliotoxinas y decahidroquinolinas de algunos anuros de las familias Dendrobatidae, Mantellidae, Bufonidae y Myobatrachidae; una amplia variedad de izidinas (pirrolizidinas, indolizidinas, quinolizidinas, lehmizidinas); pirrolidinas, piperidinas, tricclicos varios, espiropirrolizidinas, las pseudofrinaminas de un gnero de ranas australianas y otras ms todava sin determinar. Un tesoro de diversidad bioqumica. Con la excepcin de las samandarinas y las pseudofrinaminas, los dems alcaloides provienen de la alimentacin, es decir, los anfibios no sintetizan los alcaloides sino que aprovechan los que contienen los insectos que consumen y los usan en su propio beneficio.La batracotoxina es un alcaloide esteroideo liposoluble secretado por unas glndulas situadas en el lomo de la rana o detrs de sus odos en respuesta a situaciones de estrs o de dolor. Si un predador amenaza al pequeo anfibio o le da un mordisco a traicin puede encontrarse con una sorpresa muy desagradable: ha sido tu ltimo error. El veneno neurotxico contina activo fuera del cuerpo y se conoce el caso de perros o gatos que han muerto despus de pisar una toalla de papel manchada con la secrecin de uno de estos batracios.El veneno de la rana es neurotxico y cardiotxico. Su accin se ejerce directamente sobre los canales inicos de sodio regulados por voltaje situados en la membrana de las neuronas, unindose a ellos de forma irreversible y alostrica, es decir, que se fija en un punto diferente del sitio activo. Estos canales intervienen en la generacin de los potenciales de accin que es la forma en que las neuronas se comunican entre s, generando pulsos elctricos y con los que tambin dan rdenes a los msculos y las glndulas. La batracotoxina se une a los canales de sodio y los deja abiertos irreversiblemente, genera por tanto un aumento de la permeabilidad al sodio en la neurona, sin alterar las concentraciones de potasio o de calcio lo que hace que entre mucho sodio dentro de la clula nerviosa. El resultado es que el sodio se iguala a un lado y otro de la membrana de la neurona, la clula queda depolarizada y no consigue enviar seales porque precisamente la apertura de los canales es lo que origina el cambio brusco de las concentraciones de iones cargados. Al bloquearse el envo de seales desde las neuronas a los msculos se produce una parlisis muscular general y la muerte es inmediata. La rana dardo es inmune a su propio veneno porque los canales de sodio de sus neuronas tienen una estructura diferente y la batracotoxina no se une a ellos.Si la rana dardo es el campen mundial del veneno, el pez globo es la medalla de plata, el segundo vertebrado ms venenoso del mundo, debido a la presencia de otra potente sustancia neurotxica, la tetrodotoxina. El nombre viene de la familia de peces donde se encuentra esta molcula, los Tetraodontidae un grupo que incluye 19 gneros con 120 especies. La tetrodotoxina o TTX est localizada en algunos rganos internos del pez, como el hgado, o las gnadas y en ocasiones tambin en la piel. Los ms famosos de los Tetraodontidae son los peces globos y los peces puercoespn, que tienen una superficie con espinas y que cuando se sienten en peligro toman aire o agua y se hinchan. El pez globo es considerado un manjar en pases como Japn, donde es conocido como fugu, en Corea donde se llama bokeo y en China donde es conocido como htn. La TTX es la estrategia fundamental del pez globo para defenderse de los predadores pero tambin se usa para atraer a los machos durante el desove y la hembra lo sintetiza en el ovario y lo pone en la superficie corporal de las larvas como una capa de proteccin. Los predadores que se comen un alevn de pez globo lo escupen inmediatamente. La TTX se ha encontrado tambin en otros grupos de animales como el pulpo de anillos azules del gnero Hapalochlaena, los tritones del gnero Taricha, los sapos del gnero Atelopus y algunas especies de invertebrados incluyendo platelmintos, nemertinos, quetognatos, gasterpodos e incluso crustceos. En realidad, ninguno de estos animales la fabrica realmente sino que es sintetizada por bacterias simbiticas tales como Pseudoalteromonas tetraodonis, y otras especies de los gneros Pseudomonas y Vibrio y de forma similar a lo que sucede con la batracotoxina, los animales portadores la reciclan y la usan en su propio beneficio.La TTX es extremadamente txica y puede entrar al cuerpo por ingestin, inyeccin, inhalacin o por escoriaciones de la piel. Como en el caso de la batracotoxina, la tetrodotoxina se une a los canales de sodio regulados por voltaje pero en este caso lo que hace es mantenerlos cerrarlos impidiendo la entrada de los iones en la neurona y por tanto la formacin del potencial de accin. El uso de estas toxinas y otras en los laboratorios de Neurociencia ha permitido distinguir distintos tipos de canales y entender mejor el funcionamiento de las neuronas. Algunos animales, como los pulpos o los quetognatos, usan la TTX para cazar mientras que para otras especies, como los peces o los anfibios es fundamentalmente un elemento defensivo, una formidable arma frente a los que quieran comerse ese pez, incluso si se trata de un humano. De hecho, la parte ms sabrosa se supone que es el hgado, que es tambin la ms venenosa. Debido a los reiterados envenenamientos n 1984 se prohibi su consumo en los restaurantes japoneses. La forma ms comn de preparar el fugu es en forma de sashimi, lminas traslcidas, pero tambin forma parte de ensaladas, frituras o pueden comerse partes concretas diferentes de la carne del pez como el shirako que son las huevas o el hire-zake que son aletas desecadas cocinadas y servidas con sake caliente. Solamente algunos chefs que han pasado por una formacin especfica y rigurosa estn legalmente autorizados a preparar fugu. An as, algunos aprendices de brujo intentan preparar este delicioso plato en sus casas. El Ministerio de Sanidad japons indica que todos los aos se producen decenas de hospitalizaciones y un goteo de muertes debidas a la intoxicacin con el fugu.La primera referencia a un envenenamiento por TTX se encuentra en la anotacin del 7 de septiembre de 1774 del cuaderno de bitcora del capitn James Cook, el explorador del Pacfico. Cook escribe que su tripulacin pesc y comi unos peces tropicales y despus dieron los restos a los cerdos que llevaban a bordo. Los marinos notaron que se les dorman los labios y la lengua y les faltaba la respiracin pero los cerdos, que probablemente comieron los rganos menos apetitosos como el hgado o las gnadas donde la TTX est ms concentrada, aparecieron todos muertos a la maana siguiente. La tetrodotoxina bloquea los msculos voluntarios causando una parlisis que puede incluir al diafragma y los msculos intercostales lo que causa la muerte por asfixia. Pero no todo es malo, puesto que la TTX bloquea la transmisin nerviosa se ha usado con xito para detener la seal en las vas del dolor y aliviar el sufrimiento causado por distintos problemas mdicos como el cncer terminal, las migraas o el sndrome de abstinencia a la herona.LatrotoxinaLas latrotoxinas (LTXs) son una familia de protenas del alto peso molecular y de caracter acidas (pH entre 5.0-6.0), que se encuentran en los venenos de las araas del gnero Latrodectus, tambien conocidas como viudas negras. El veneno es un fluido oleoso y amarillento, integrado por lpidos, carbohidratos y protenas. Contiene al menos 86 protenas nicas (Duan et al. 2006), entre ellos varios homlogos de LTXs que desempean un papel en su toxicidad para los insectos y crustceos (Grishin 1998). Tambin tenemos dentro de esta familia de latrotoxinas, -LTX, especficamente que afecta a vertebrados.Ambos sexos de la especia animal sintetizan veneno, pero nicamente la hembra tiene colmillos suficientemente grandes y fuertes para penetrar en la piel humana. El veneno de esta araa contiene una familia de neurotoxinas relacionadas entre s, conocidas como latrotoxinas, las cuales causan una estimulacin de la exocitosis de neuronas y de clulas endocrinas. Estas neurotoxinas son selectivas dependiendo del taxn animal de la presa, de esta manera la alfa latrotoxina hace su efecto sobre vertebrados. Por otra parte la a, b y d latroinsectotoxina actan sobre insectos, as como la alatrocrustotoxina sobre crustceos.Las latrotoxinas actan solo en las clulas neuronales. Tanto la selectividad animal como la especificidad de tejido, se deben al hecho de que, para que acten las toxinas, estas se unen a receptores en la superficie celular especficos de las neuronas, estos receptores son distintos dependiendo de la clase de animal. No obstante existen ciertas excepciones como es el caso de la d.latroinsectotoxina, que tambin tiene efecto a nivel de los msculos de los insectos, los cuales son sus presas naturales.MECANISMO DE ACCION DE BUNGAROTOXINAun-bungarotoxina es uno de los bungarotoxins, componentes del veneno de la serpiente elapid taiwanesa krait con bandas. Se trata de un tipo de una neurotoxina-, una protena neurotxica que se sabe que se unen irreversiblemente y competitivamente al receptor nicotnico de acetilcolina se encuentra en la unin neuromuscular, causando parlisis, insuficiencia respiratoria y muerte en la vctima. Tambin se ha demostrado que desempean un papel antagnico en la unin del receptor de acetilcolina nicotnico a7 en el cerebro, y como tal tiene numerosas aplicaciones en la investigacin neurocientfica.Estructuraun-bungarotoxina es un aminocido 74, 8 kDa, una neurotoxina-con cinco puentes disulfuro que se une como un antagonista competitivo de los receptores nicotnicos de la acetilcolina. Al igual que con otros veneno de serpiente a-neurotoxinas, que tiene una estructura terciaria veces con tres dedos, que es una de cuatro bases globulares disulfuro del que emergen tres bucles y una cola C-terminal. Las puntas de los dedos I y II forman una regin mvil que es esencial para la unin adecuada.Los enlaces de hidrgeno permiten una-hoja antiparalela, que mantiene el segundo y tercer bucles ms o menos paralela. La estructura de tres-dedo se conserva por cuatro de los puentes disulfuro: la quinta puede ser reducida sin prdida a la toxicidad. El quinto puente se encuentra en la punta del segundo bucle.Los mltiples enlaces disulfuro y una pequea cantidad de estructura secundaria visto en un BTX-es la causa de la extrema estabilidad de este tipo de neurotoxina. Puesto que hay muchas formas viables entrpica de la molcula, que no desnaturaliza fcilmente, y se ha demostrado que es resistente a la ebullicin. y cidos fuertesMecanismoa-neurotoxinas antagnicamente se unen irreversiblemente a los nAChR de los msculos esquelticos, bloqueando de este modo la accin de la ACh en la membrana postsinptica, inhibiendo el flujo de iones y que conduce a la parlisis. nAChRs contienen dos sitios de unin para las neurotoxinas del veneno de serpiente. El progreso hacia la elucidacin de la dinmica de la accin de unin de estos sitios ha sido difcil, aunque estudios recientes que utilizan dinmicas modo normal han ayudado en la prediccin de la naturaleza tanto de los mecanismos de unin de las toxinas de serpientes y de ACh a nAChRs.Uno de estos estudios, por Samson y Levitt, 2008, revel un movimiento de puerta twist-como responsable de la apertura del canal nAChR. El dimetro del canal de iones ha demostrado aumentar con este movimiento, aunque se observ ni el giro ni el aumento de dimetro del canal cuando el nAChR era en el complejo, ya sea con una o dos molculas de un-bungarotoxina. El movimiento de giro-como est de acuerdo con la resolucin en el tiempo el anlisis microscpico de electrones del poro receptor de acetilcolina que muestra la rotacin de las dos subunidades de una unin sobre la ACh. El hecho de que slo uno de toxina es suficiente para inhibir la apertura de los canales tambin se correlaciona con los datos experimentales en la cantidad de toxina por receptor.Aplicaciones de investigacina-Bungarotoxina ha jugado un papel importante en la determinacin de muchos de los aspectos especficos de los receptores nicotnicos de la acetilcolina. Puede ser conjugado con un fluorforo o enzima para la tincin inmunohistoqumica de los tejidos fijos y visualizacin a travs de microscopa de luz o fluorescencia. Esta aplicacin permite la caracterizacin morfolgica de las uniones neuromusculares.