02 Dic 2020
Resistencia a los antibióticos: ¿Serán las bacterias la causa de la próxima pandemia?
Las enfermedades farmacorresistentes ya causan al menos 700 mil muertes al año en todo el mundo y el ritmo con el cual aparecen cepas resistentes a antibióticos predice que volverán a ser la principal causa de muerte a nivel mundial, por encima del cáncer y las enfermedades neurodegenerativas. Una revisión científica liderada por científicos de la Fundación Instituto Leloir (FIL) arroja pistas para desarrollar estrategias terapéuticas eficaces.
Giuliano Antelo, Daiana Capdevila, David Giedroc y Alejandro Vila.
Científicos de la FIL, en colaboración con colegas de otras instituciones, interpretan la resistencia de las bacterias a los antibióticos, y también al sistema inmune, valiéndose de una hipótesis cuyo nombre está inspirado en una frase de “A través del espejo y lo que Alicia encontró allí”, la novela de Lewis Carroll que sucedió a “Alicia en el país de las maravillas”.
Una de las claves para entender la “rebelión” microbiana es la llamada “inmunidad nutricional”: una respuesta del sistema inmune que consiste en secuestrar del medio celular nutrientes esenciales, en particular metales de transición, con el objeto de matar a las bacterias “de hambre”.
“Sin embargo, las bacterias logran evadir al sistema inmune, pues han evolucionado estrategias que les permiten acceder a esos metales secuestrados”, explicó Daiana Capdevila, jefa del Laboratorio de Fisicoquímica de Enfermedades Infecciosas de la FIL.
Capdevila, también investigadora del CONICET, lo definió como una “danza evolutiva” en donde el patógeno y el huésped “intentan” superar el uno al otro, pero terminan manteniendo niveles de adaptación similares, ya que cualquier ventaja adquirida por uno actuará como presión de selección sobre el otro, y así sucesivamente en una especie de carrera sin fin.
En evolución, esta relación de mutua presión entre organismos se conoce como la Hipótesis de la Reina Roja, por la frase que ésta le dice a Alicia en la obra de Carroll: “Para quedarte donde estás tienes que correr lo más rápido que puedas”, señaló el biólogo Giuliano Antelo, becario doctoral del CONICET en el grupo de Capdevila.
Ilustración original de John Tenniel para el libro “A través del espejo y lo que Alicia encontró allí” de Lewis Carroll adaptada por Daiana Capdevila con proteínas secuestradoras de metales humanas y bacterianas. La escena representa la Hipótesis de la Reina Roja, una hipótesis evolutiva inspirada en la frase que ésta le dice a Alicia: “Para quedarte donde estás tienes que correr lo más rápido que puedas”, y que refleja la batalla por los nutrientes que libran las células y las bacterias.
En un artículo publicado en “Trends in Microbiology”, los investigadores revisaron la literatura más actual acerca de los mecanismos mediante los cuales los patógenos evaden la inmunidad nutricional, con el propósito de delinear líneas de investigación orientadas al desarrollo de medicamentos antimicrobianos innovadores.
Metales “preciosos”
Los metales de transición, como hierro, zinc y manganeso, son nutrientes esenciales para cualquier organismo. Un ejemplo muy conocido es el hierro que une la hemoglobina y permite el transporte de oxígeno a todos los tejidos del cuerpo humano. “En bacterias, el 30% de sus proteínas unen algún metal necesario para su función. Sin metales, no pueden sobrevivir”, explicó Antelo, primer autor del trabajo.
Como uno de sus mecanismos de defensa, nuestro sistema inmune utiliza una proteína llamada “Transferrina” para secuestrar el hierro en sangre y evitar que las bacterias puedan utilizarlo. “Sin embargo, algunos patógenos han evolucionado receptores específicos que extraen el hierro directamente de Transferrina”, destacó Antelo.
En el mismo trabajo, los investigadores analizan múltiples proteínas que las bacterias usan para volverse multirresistentes a antibióticos.
“Si hay algo que nos está demostrando COVID-19 es la importancia de entender los mecanismos mediante los cuales emergen nuevas cepas de patógenos y comprender la raíz de su resistencia. Solo así vamos a poder prevenir o estar más preparados para la próxima pandemia. Por eso urge el desarrollo de nuevas estrategias para combatir a estos patógenos”, indicó Antelo.
El laboratorio de Capdevila busca entender cómo cambios sutiles en las proteínas encargadas de modular la expresión de genes de resistencia bacteriana pueden afectar su función drásticamente.
“Esperamos que comprender cómo ocurren estos cambios nos dé herramientas para mitigar la resistencia bacteriana. De esta forma, podríamos volver a un balance ‘natural’ que no implique necesariamente exterminar a todas las bacterias de nuestro cuerpo y solo evite que las bacterias patógenas puedan generarnos enfermedades”, señaló Capdevila, quien alertó sobre el mal uso de los antibióticos que acelera la resistencia y limita los tratamientos disponibles.
Del trabajo también participaron Alejandro Vila, del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario, y David Giedroc, de la Universidad de Indiana, Estados Unidos.
Giuliano Antelo, Daiana Capdevila, David Giedroc y Alejandro Vila.Científicos de la FIL, en colaboración con colegas de otras instituciones, interpretan la resistencia de las bacterias a los antibióticos, y también al sistema inmune, valiéndose de una hipótesis cuyo nombre está inspirado en una frase de “A través del espejo y lo que Alicia encontró allí”, la novela de Lewis Carroll que sucedió a “Alicia en el país de las maravillas”.
Una de las claves para entender la “rebelión” microbiana es la llamada “inmunidad nutricional”: una respuesta del sistema inmune que consiste en secuestrar del medio celular nutrientes esenciales, en particular metales de transición, con el objeto de matar a las bacterias “de hambre”.
“Sin embargo, las bacterias logran evadir al sistema inmune, pues han evolucionado estrategias que les permiten acceder a esos metales secuestrados”, explicó Daiana Capdevila, jefa del Laboratorio de Fisicoquímica de Enfermedades Infecciosas de la FIL.
Capdevila, también investigadora del CONICET, lo definió como una “danza evolutiva” en donde el patógeno y el huésped “intentan” superar el uno al otro, pero terminan manteniendo niveles de adaptación similares, ya que cualquier ventaja adquirida por uno actuará como presión de selección sobre el otro, y así sucesivamente en una especie de carrera sin fin.
En evolución, esta relación de mutua presión entre organismos se conoce como la Hipótesis de la Reina Roja, por la frase que ésta le dice a Alicia en la obra de Carroll: “Para quedarte donde estás tienes que correr lo más rápido que puedas”, señaló el biólogo Giuliano Antelo, becario doctoral del CONICET en el grupo de Capdevila.
Ilustración original de John Tenniel para el libro “A través del espejo y lo que Alicia encontró allí” de Lewis Carroll adaptada por Daiana Capdevila con proteínas secuestradoras de metales humanas y bacterianas. La escena representa la Hipótesis de la Reina Roja, una hipótesis evolutiva inspirada en la frase que ésta le dice a Alicia: “Para quedarte donde estás tienes que correr lo más rápido que puedas”, y que refleja la batalla por los nutrientes que libran las células y las bacterias.En un artículo publicado en “Trends in Microbiology”, los investigadores revisaron la literatura más actual acerca de los mecanismos mediante los cuales los patógenos evaden la inmunidad nutricional, con el propósito de delinear líneas de investigación orientadas al desarrollo de medicamentos antimicrobianos innovadores.
Metales “preciosos”
Los metales de transición, como hierro, zinc y manganeso, son nutrientes esenciales para cualquier organismo. Un ejemplo muy conocido es el hierro que une la hemoglobina y permite el transporte de oxígeno a todos los tejidos del cuerpo humano. “En bacterias, el 30% de sus proteínas unen algún metal necesario para su función. Sin metales, no pueden sobrevivir”, explicó Antelo, primer autor del trabajo.
Como uno de sus mecanismos de defensa, nuestro sistema inmune utiliza una proteína llamada “Transferrina” para secuestrar el hierro en sangre y evitar que las bacterias puedan utilizarlo. “Sin embargo, algunos patógenos han evolucionado receptores específicos que extraen el hierro directamente de Transferrina”, destacó Antelo.
En el mismo trabajo, los investigadores analizan múltiples proteínas que las bacterias usan para volverse multirresistentes a antibióticos.
“Si hay algo que nos está demostrando COVID-19 es la importancia de entender los mecanismos mediante los cuales emergen nuevas cepas de patógenos y comprender la raíz de su resistencia. Solo así vamos a poder prevenir o estar más preparados para la próxima pandemia. Por eso urge el desarrollo de nuevas estrategias para combatir a estos patógenos”, indicó Antelo.
El laboratorio de Capdevila busca entender cómo cambios sutiles en las proteínas encargadas de modular la expresión de genes de resistencia bacteriana pueden afectar su función drásticamente.
“Esperamos que comprender cómo ocurren estos cambios nos dé herramientas para mitigar la resistencia bacteriana. De esta forma, podríamos volver a un balance ‘natural’ que no implique necesariamente exterminar a todas las bacterias de nuestro cuerpo y solo evite que las bacterias patógenas puedan generarnos enfermedades”, señaló Capdevila, quien alertó sobre el mal uso de los antibióticos que acelera la resistencia y limita los tratamientos disponibles.
Del trabajo también participaron Alejandro Vila, del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario, y David Giedroc, de la Universidad de Indiana, Estados Unidos.