Cómo evitar que las bacterias se sientan como en casa

torrentsFig2_webInvestigadores del Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) están más cerca de comprender cómo las bacterias provocan infecciones crónicas mediante la identificación de las enzimas clave que les permiten crear las condiciones adecuadas para la infección en forma de biopelícula, lo que ayudará a mejorar el diseño de fármacos antibacterianos específicos.

Cuando las bacterias P. aeruginosa provocan infecciones crónicas de pulmón, como por ejemplo en pacientes de Fibrosis Quística o de Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), significa que han sido capaces de formar una biopelícula madura in situ que les permite crecer y adaptarse.

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Pie de foto: Observaciones por microscopía confocal de biofilms estructurados de P. aeruginosa PAO1 de tipo salvaje, y las cepas mutadas para cada una de las distintas clases de RNR (ETS102, ETS103 y ETS125). En el lado izquierdo, se muestra un esquema de la estructura longitudinal de una biopelícula de P. aeruginosa, mostrándose la concentración de oxígeno a lo largo de la biopelícula (Stewart y Franklin, 2008). A la derecha, se muestran imágenes tomadas de la región aeróbica de la biopelícula (arriba la parte superficial de la biopelícula) y de la región anaeróbica (parte inferior, la más profunda en la estructura de la película).

Esta biopelícula no solo facilita la comunicación de célula a célula entre las bacterias, también permite que la infección aumente y prospere, incrementando las posibilidades de desarrollar nuevas resistencias a los antibióticos y escapar al sistema inmune de nuestro cuerpo.

Como la concentración de oxígeno en la biopelícula es un parámetro crucial para el crecimiento de las bacterias, y en las capas inferiores de una biopelícula madura se reduce la concentración de oxígeno provocando unas condiciones anaeróbicas estrictas (sin oxígeno) en su interior, los investigadores del IBEC, analizaron el efecto del oxigeno sobre los tres tipos diferentes de la enzima ribonucleótido reductasa (RNR) de la bacteria P. aeruginosa, fundamental para suministrar los precursores necesarios para la síntesis y reparación del ADN.

P. aeruginosa es una de las pocas bacterias que codifican para las tres clases de RNR conocidas: clase I, la que es dependiente de oxígeno, clase II, la que es independiente de oxígeno, y clase III, la que es sensible al oxígeno y solo puede funcionar en condiciones anaeróbicas estrictas”, explica Eduard Torrents, investigador principal del IBEC que llevó a cabo el estudio. “Estas RNR son las responsables de aumentar la capacidad de esta bacteria para crecer en los diferentes entornos aeróbicos y anaeróbicos generados a lo largo de las biopelículas”.

Los científicos modelaron una biopelícula de P. aeruginosa como un conjunto de capas con diferentes perfiles de expresión de RNR. “Hemos encontrado que las bacterias tenían dificultades de formar una biopelícula cuando faltaban las RNR de clase II y III -la clase independiente y la sensible al oxígeno-”, explica Anna Crespo, primera autora del artículo. “Las RNR de clases II y III son claramente esenciales para el crecimiento anaeróbico y, sin ellas, las biopelículas totalmente maduras no pueden establecerse”.

Sus hallazgos llevan a los investigadores a acercarse a comprender éste complejo patrón de crecimiento de las bacterias, sobretodo en infecciones pulmonares crónicas donde juegan un papel muy importante. Entender la virulencia de las biopelículas bacterianas ayudará a mejorar el diseño de fármacos antibacterianos específicos.

Artículo de referencia: 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»