Botulinum toxin: mechanisms of action Toxina botulínica: mecanismos de ação

• Main Authors: Dirk Dressler, Fereshte Adib Saberi, Egberto Reis Barbosa
• Format: Article
• Language: English
• Published: Academia Brasileira de Neurologia (ABNEURO) 2005-03-01
• Series: Arquivos de Neuro-Psiquiatria
• Subjects: toxina botulínica; mecanismos de ação; acetilcolina; fusos musculares; reflexo de estiramento; músculos lisos; glândulas exócrinas; transporte axonal retrógrado; barreira hematoencefálica; substância P; botulinum toxin; mechanisms of action; acetylcholine; muscle spindles; stretch reflex; smooth muscles; exocrine glands; retrograde axonal transport; blood-brain-barrier; substance P
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0004-282X2005000100035
• ISSN: 0004-282X; 1678-4227

This review describes therapeutically relevant mechanisms of action of botulinum toxin (BT). BT's molecular mode of action includes extracellular binding to glycoproteine structures on cholinergic nerve terminals and intracellular blockade of the acetylcholine secretion. BT affects the spinal stretch reflex by blockade of intrafusal muscle fibres with consecutive reduction of Ia/II afferent signals and muscle tone without affecting muscle strength (reflex inhibition). This mechanism allows for antidystonic effects not only caused by target muscle paresis. BT also blocks efferent autonomic fibres to smooth muscles and to exocrine glands. Direct central nervous system effects are not observed, since BT does not cross the blood-brain-barrier and since it is inactivated during its retrograde axonal transport. Indirect central nervous system effects include reflex inhibition, normalisation of reciprocal inhibition, intracortical inhibition and somatosensory evoked potentials. Reduction of formalin-induced pain suggests direct analgesic BT effects possibly mediated through blockade of substance P, glutamate and calcitonin gene related peptide.<br>O propósito deste artigo é uma revisão dos mecanismos de ação da toxina botulínica (TB) relevantes para a compreensão do seu uso terapêutico. A ação da TB a nível molecular consiste na sua ligação extracelular a estruturas glicoprotéicas em terminais nervosos colinérgicos e no bloqueio intracelular da secreção de acetilcolina. A TB interfere no reflexo espinal de estiramento através do bloqueio de fibras musculares intrafusais causando redução da sinalização aferente veiculada por fibras Ia e II e do tono muscular. Portanto, o efeito da TB pode estar relacionado não somente à paresia muscular mas também à inibição reflexa espinal. A TB promove ainda o bloqueio de fibras autonômicas para músculos lisos e glândulas exócrinas. Apesar de ocorrer alguma difusão sistêmica após a aplicação intramuscular a TB não atinge o sistema nervoso central (SNC) devido ao seu peso molecular (não atravessa a barreira hematoencefálica) e à lentidão do seu transporte axonal retrógrado que permite a sua inativação. Os efeitos indiretos sobre o SNC são: inibição reflexa, reversão das alterações da inibição recíproca, da inibição intracortical e de potenciais evocados somatosensoriais. A redução da dor induzida por formalina sugere que a TB tenha efeito analgésico direto possivelmente mediado por bloqueio da substância P, do glutamato e do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina.