FABA Informa

El Comité de Redacción de Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana ha seleccionado este artículo publicado en Investigación y Ciencia (mayo de 2002) para su difusión a través de FABA Informa.

Las últimas investigaciones sugieren la necesidad de estrategias nuevas que mejoren la prevención y el tratamiento. Encabeza la lista el modo de neutralizar la mortífera toxina de la bacteria del carbunco.
La necesidad de nuevos tratamientos frente al carbunco quedó patente cuando cinco personas murieron tras la inhalación de carbunco, víctimas de la primera diseminación intencionada de esporas bacterianas en los Estados Unidos. Tras pasar unos días con síntomas inespecíficos, los pacientes empeoraron a pesar de recibir un tratamiento intensivo con antibióticos. Otras seis personas enfermaron también gravemente antes de lograr recuperarse.
Por suerte, varios laboratorios comenzaron a estudiar el agente etiológico, el Bacillus anthracis y a buscar el antídoto correspondiente. Recientes descubrimientos han llevado a la elaboración de nuevos medicamentos y de vacunas más eficaces. Es más, sólo en el pasado año, se han dado a conocer tres prometedores prototipos de fármacos.

UN ASESINO ESQUIVO

Los nuevos planeamientos en la lucha contra el carbunco surgieron de las investigaciones sobre la patogénesis inducida por B. anthracis El carbunco no se transmite de persona a persona. El hombre (o el animal) enferma sólo cuando una gran cantidad de esporas penetra en su cuerpo a través de una herida o mediante alimentos contaminados, o por esporas esparcidas por el aire. En el interior del cuerpo las esporas se transforman en células "vegetativas", que acometen un proceso de multiplicación activa.
Las bacterias carbuncosas que invaden la piel o el tracto digestivo producen una alteración local que puede quedar autolimitada: úlceras negras o inflamación en primer lugar; vómitos, dolor abdominal y hemorragias quizás a continuación. Si el crecimiento bacteriano persiste en la piel o en el tracto digestivo sin ser detectado, los microorganismos pueden terminar por alcanzar el torrente sanguíneo y desencadenar una enfermedad sistémica.
Las esporas que se inhalan e invaden profundamente los pulmones suelen permanecer allí poco tiempo; adquieren la forma vegetativa y se trasladan con rapidez a los nódulos linfáticos situados a mitad del tórax, desde donde muchas células acceden a la sangre.
Mientras tanto, las bacterias que continúan en los pulmones provocan un edema que dificulta la respiración.
La masiva multiplicación de la bacteria carbuncosa en la sangre conduce, por regla general, a la muerte del enfermo. B. anthracis debe su éxito difusor a la secreción de dos factores virulentos que pueden hacer fracasar por completo las defensas inmunitarias, destinadas a frenar el crecimiento bacteriano. Uno de estos factores envuelve las células vegetativas en una cápsula polimérica que inhibe su ingestión por los macrófagos y los neutrófilos del sistema inmunitario, las células carroñeras que habitualmente degradan las bacterias patógenas. El segundo es una toxina extraordinaria que realiza su acción en estas células carroñeras o fagocitos e impide que cumplan su misión aniquiladora de bacterias.
Se supone que la toxina carbuncosa, que también penetra en otras células, contribuye a esta mortal enfermedad no sólo debilitando la respuesta inmunitaria, sino también mediante una acción directa. Apoya esta idea la observación de que la toxina sola, sin presencia de bacterias, puede matar animales. Por el contrario, si se promueve que el sistema inmunitario neutralice la toxina, se puede evitar que el B. anthracis cause la enfermedad.

UNA TOXINA LETAL

La toxina fue descubierta en los años cincuenta. Comprobado su papel central en la letalidad del carbunco, muchos investigadores se propusieron descubrir el mecanismo por el cual esta sustancia "intoxicaba" las células, es decir, su penetración y actuación consiguiente.
La toxina consta de tres proteínas: un antígeno protector, el factor edematoso y el factor letal. Estas proteínas cooperan, si bien no se hallan siempre en conexión física. Consideradas una por una son inocuas, hasta que atacan y entran en las células, proceso que ejecutan siguiendo un patrón orquestado.
El factor edematoso y el factor letal catalizan reacciones moleculares diferentes en las células. El factor edematoso atenta contra los mecanismos de control de flujo de iones y agua a través de las membranas celulares; produce, en consecuencia, un edema en los tejidos. En los fagocitos consume una energía preciosa que podría haberse empleado para englobar a las bacterias.
Se conoce menos el proceder exacto del factor letal, que parece desempeñar un papel principal en la muerte de los enfermos. Se sabe que se trata de una proteasa que segmenta las enzimas de la familia MAPKK. Ahora hay que descubrir que ocurre en el nivel molecular tras esta lisis y poner de manifiesto la intervención de este factor en la enfermedad y en la muerte.

TÁCTICAS TERAPÉUTICAS

Algunos fármacos capaces de neutralizar la toxina carbuncosa facilitarían el quehacer del sistema inmunitario en su lucha contra la multiplicación bacteriana y quizá redujeran el riesgo de muerte. En este momento, los antibióticos administrados a las víctimas que inhalaron carbunco pueden controlar la diseminación bacteriana, pero no impiden que la toxina realice su acción destructora.
En principio la actividad de la toxina podría detenerse si se lograra atajar algunas de las etapas del proceso de intoxicación. Cabría proponerse bloquear el proceso secuencial en una fase precoz, impidiendo que el antígeno protector atacara a las células. Hará unos diez años se comprobó que esta proteína iniciaba la entrada de la toxina enlazándose con alguna proteína de la superficie celular; cuando se trataba a las células con enzimas que eliminaban todas sus proteínas de superficie, el antígeno protector no encontraba punto de anclaje. Pero hasta hace muy poco no se sabía cuál de las innumerables proteínas celulares servía de receptor crucial.
El mismo fue descubierto y se reveló que atraviesa la membrana celular y forma un saliente, y esta parte emergente contiene una zona similar a la región que en otros receptores sirve de punto de anclaje de ciertas proteínas.
Ahora se intenta producir dicho compuesto soluble en la cantidad necesaria para evaluar su capacidad anticarbuncosa en roedores y primates no humanos, experimentos que deben realizarse antes de aplicar cualquier fármaco nuevo en el hombre.

MÁS OBJETIVOS

Conforme se vayan despejando más incógnitas sobre la toxina, aparecerán nuevas terapias posibles. Conocido ya el receptor del antígeno protector, puede utilizarse como un objetivo en las pruebas llevadas a cabo para encontrar fármacos que impidan la unión. El desentrañamiento de la estructura tridimensional del receptor revelará los puntos de contacto exactos entre el antígeno protector y el receptor y permitirá elaborar fármacos que bloqueen el receptor.
Habrá que sacar a la luz las interacciones moleculares en cuya virtud los heptámeros del antígeno protector transitan de la superficie celular a los endosomas del interior. Sería muy útil impedir ese traslado. ¿Y qué ocurre después de que el factor letal lise las enzimas MAPKK" ¿De qué modo esos acontecimientos afectan a las células? Aunque esta última pregunta permanece sin respuesta, la investigación reciente sobre el factor letal da esperanzas de hallar fármacos capaces de inactivarlo.
Tras la secuenciación del código genético de B. anthracis se abren nuevas pistas para la investigación farmacológica. El descubrimiento de genes semejantes a otros que regulan funciones conocidas en organismos distintos aportará información adicional sobre el modo en que la bacteria carbuncosa produce la enfermedad y cómo detenerla. De la investigación persistente saldrán nuevas antitoxinas. Para conseguir una mayor eficacia, probablemente se administrarán estos fármacos con antibióticos, al igual que se recomiendan cócteles de fármacos antivíricos en el tratamiento de la infección por VIH.
TERAPIAS PREVENTIVAS PROMETEDORAS
A la par que se trabaja para mejorar los procedimientos terapéuticos, se investigan posibles vacunas. Las que actúan contra bacterias productoras de toxinas preparan el sistema inmunitario para que neutralice la toxina en cuanto aparezca en el organismo y así prevenir la enfermedad. Ganado procedente de diferentes regiones de los Estados Unidos ha recibido preparaciones de células de B. anthracis que carecían de la cápsula protectora, por lo que apenas se replicaban. Una vacuna humana similar se ha utilizado en la antigua Unión Soviética. Sin embargo, las preparaciones que contienen microorganismos completos causan a menudo efectos secundarios y preocupa la posibilidad de que estas células lleguen a producir la enfermedad que se quería prevenir.
La única vacuna anticarbuncosa aprobada en los Estados Unidos para su aplicación en humanos procede en forma diferente. Consiste en moléculas de toxina sometidas a un tratamiento químico para impedir que causen la enfermedad en el hombre. Se produce mediante crecimiento de la cepa atenuada de B. anthracis en un cultivo, filtrado de las células bacterianas del medio de cultivo, adsorción de las proteínas de la toxina del filtrado resultante por un coadyuvante (una sustancia que aumenta la respuesta inmunitaria) y tratamiento de la mezcla con formaldehído para inactivar las proteínas. La inoculación de esta vacuna anticarbuncosa adsorbida (VAA), así se llama el preparado, estimula la producción de anticuerpos por parte del sistema inmunitario, los cuales se unen específicamente e inactivan a los componentes de la toxina. La mayoría de los anticuerpos, sin embargo actúan sobre el antígeno protector, lo que explica el nombre de la proteína: es el componente que mejor obtiene su inmunidad protectora.
La VAA se ha administrado a soldados y a algunos civiles, aunque resulta complicado extenderla a toda la población en caso de guerra biológica. Sus existencias son limitadas, pero aún cuando se dispusiera de la misma en abundancia, sería engorroso administrarla a gran escala, ya que el protocolo habitual requiere seis inyecciones a lo largo de 18 meses, seguidas de dosis de refuerzo anuales. No se permite la utilización de la vacuna en personas ya expuestas a las esporas del carbunco. En el pasado año las autoridades preocupadas por si las esporas pudieran sobrevivir en los pulmones mucho tiempo, comenzaron a ofrecer una vacuna abreviada, en series de tres dosis, a carteros y otras personas que hubieran tomado ya durante sesenta días antibióticos como medida preventiva. Las personas que aceptaban este tratamiento se comprometían a tomar antibióticos otros cuarenta días más, tras los cuales la inmunidad, estimulada por la vacuna, probablemente sería suficiente para ofrecer una protección adecuada.
Con la esperanza de obtener una vacuna más potente, con menos efectos secundarios y más rápida, muchos investigadores se han centrado en desarrollar vacunas compuestas sobre todo de antígeno protector fabricado mediante técnicas de recombinación de ADN. A través de la unión de proteína recombinante con un potente coadyuvante de nueva generación, se puede generar con relativa rapidez una inmunidad protectora con tan sólo una o dos inyecciones. Los inhibidores negativos dominantes antes nombrados como posibles tratamientos pueden escogerse como formas útiles de antígeno protector. Estas moléculas conservan su capacidad para suscitar respuestas inmunitarias. Por los tanto, podrían realizar un óptimo servicio: desorganizar la toxina carbuncosa a corto plazo, mientras construyen la inmunidad que persistirá posteriormente.
No hay dudas de que la creciente investigación sobre la biología de B. anthracis y sus posibles tratamientos y vacunas recompensará con toda una gama de terapias eficaces contra el carbunco. Se espera fervientemente que esos esfuerzos signifiquen que nadie morirá a causa de un carbunco adquirido de forma natural ni, por supuesto, como resultado del terrorismo biológico.