Com evitar que els bacteris se sentin com a casa

torrentsFig2_webInvestigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) estan més a prop de comprendre com els bacteris provoquen infeccions cròniques mitjançant la identificació dels enzims clau que els permeten crear les condicions adequades per a la infecció en forma de biopel·lícula, la qual cosa ajudarà a millorar el disseny de fàrmacs antibacterians específics.

Quan els bacteris P. aeruginosa provoquen infeccions cròniques de pulmó, com per exemple en pacients de Fibrosi Quística o de Malaltia Pulmonar Obstructiva Crònica (EPOC), significa que han estat capaces de formar una biopel·lícula madura in situ que els permet créixer i adaptar-se.

Read more…

Peu de foto: Observacions per microscopia confocal de biofilms estructurats de P. aeruginosa PAO1 de tipus salvatge, i els ceps mutats per a cadascuna de les diferents classes de RNR (MTS102, MTS103 i MTS125). En el costat esquerre, es mostra un esquema de l’estructura longitudinal d’una biopel·lícula de P. aeruginosa, mostrant-se la concentració d’oxigen al llarg de la biopel·lícula (Stewart i Franklin, 2008). A la dreta, es mostren imatges preses de la regió aeròbica de la biopel·lícula (a dalt la part superficial de la biopel·lícula) i de la regió anaeròbica (part inferior, la més profunda en l’estructura de la pel·lícula).

Aquesta biopel·lícula no solament facilita la comunicació de cèl·lula a cèl·lula entre els bacteris, també permet que la infecció augmenti i prosperi, incrementant les possibilitats de desenvolupar noves resistències als antibiòtics i escapar al sistema immune del nostre cos.

Com la concentració d’oxigen en la biopel·lícula és un paràmetre crucial per al creixement dels bacteris, i en les capes inferiors d’una biopel·lícula madura es redueix la concentració d’oxigen provocant unes condicions anaeròbiques estrictes (sense oxigen) en el seu interior, els investigadors de l’IBEC, van analitzar l’efecte de l’oxigen sobre els tres tipus diferents de l’enzim ribonucleòtid reductasa (RNR) del bacteri P. aeruginosa, fonamental per subministrar els precursors necessaris per a la síntesi i reparació de l’ADN.

P. aeruginosa és un dels pocs bacteris que codifiquen per a les tres classes de RNR conegudes: classe I, la que és dependent de l’oxigen, classe II, la que és independent de l’oxigen, i classe III, la que és sensible a l’oxigen i solament pot funcionar en condicions anaeròbiques estrictes”, explica Eduard Torrents, investigador principal del IBEC que va dur a terme l’estudi. “Aquestes RNR són les responsables d’augmentar la capacitat d’aquest bacteri per créixer en els diferents entorns aeròbics i anaeròbic generats al llarg de les biopel·lícules”.

Els científics van modelar una biopel·lícula de P. aeruginosa com un conjunt de capes amb diferents perfils d’expressió de RNR. “Hem trobat que els bacteris tenien dificultats de formar una biopel·lícula quan faltaven les RNR de classe II i III -la classe independent i la sensible a l’oxigen-”, explica Anna Crespo, primera autora de l’article. “Les RNR de classes II i III són clarament essencials per al creixement anaeròbic i, sense elles, les biopel·lícules totalment madures no poden establir-se”.

Les seves troballes porten als investigadors a apropar-se a comprendre aquest complex patró de creixement dels bacteris, sobretot en infeccions pulmonars cròniques on juguen un paper molt important. Entendre la virulència de les biopel·lícules bacterianes ajudarà a millorar el disseny de fàrmacs antibacterians específics.

Article de referència: Anna Crespo, Lucas Pedraz, Josep Astola, Eduard Torrents (2016). Pseudomonas aeruginosa exhibits deficient biofilm formation in the absence of class II and III ribonucleotide reductases due to hindered anaerobic growth. Frontiers in Microbiology 7:688. doi: 10.3389/fmicb.2016.00688.

IBEC in the media:

La Vanguardia, “Investigadores abren nuevas vías para mejorar los fármacos antibacterianos”
NCYT, “Cómo evitar que las bacterias se sientan como en casa”
Gaceta Médica, “RNRII y III son clave para que las bacterias formen la biopelícula”
Agencia SINC, “Cómo evitar que las bacterias se sientan como en casa”
Fármaco Salud, “Cómo evitar que las bacterias se sienta como en casa”