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Pseudomona aeruginosa:
Una bacteria con afinidad por células epiteliales muertas
Este es el hallazgo que Investigadores del Conicet y la UNSAM acaban de publicar en una prestigiosa revista científica internacional. El descubrimiento podría constituir un conocimiento clave para el desarrollo de nuevos tratamiento para la fibrosis quística.

Por Ana M. Pertierra

Existe un mecanismo fisiológico de regeneración celular llamado eferocitosis llevado a cabo por células epiteliales y del sistema inmune que se encargan de remover las células muertas o apoptóticas. Es un proceso muy eficiente capaz de fagocitar y digerir los millones de células muertas que se producen por día en el organismo. Ahora, científicos del Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIB-INTECH), dependiente de la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) y del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), liderados por la Dra. Arlinet Kierbel descubrieron que la bacteria patógena Pseudomona aeruginosa se une a las células muertas, y resulta fagocitada junto con ellas por las células circundantes responsables de la digestión.

• Dra. Arlinet Kierbel, , investigadora independiente del CONICET y directora del equipo de Interacciones Bacteria- Hospedador del IIB-INTECH

En diálogo con FABAINFORMA, la bióloga, investigadora independiente del CONICET y directora del equipo de Interacciones Bacteria- Hospedador del IIB-INTECH, doctora Arlinet Kierbel, explicó que una vez que las células epiteliales engullen a las bacterias estas quedan en vesículas intracelulares que luego se funden con los lisosomas y son degradadas: "La importancia de nuestro trabajo es que descubrimos una característica de la bacteria Pseudomona aeruginosa: que tenía atracción, se unía y agregaba a las células muertas, y luego por el proceso normal por el cual las células vivas digieren a las células muertas también engullen a las bacterias adheridas que luego son eliminadas".
Lo novedoso del hallazgo, publicado recientemente en PLOS Pathogens, es que el organismo se deshace de estas bacterias patógenas a través de un mecanismo de remoción celular.
A estos resultados arribaron los científicos del IIB-INTECH, trabajando con líneas celulares epiteliales cultivadas mediante técnicas que utilizan filtros permeables de tal modo que toman características muy similares a las de un epitelio. "Trabajamos además con cepas de Pseudomona aeruginosa de laboratorio y cepas provenientes de pacientes con fibrosis quística y encontramos los mismos resultados", comentó la investigadora.
Un conocimiento clave para la fibrosis quística
Los resultados de este trabajo de investigación de los científicos argentinos podrían ser de relevancia para la búsqueda de nuevas terapias para la enfermedad fibroquística.
Si bien la remoción de células muertas es un proceso fisiológico propio de organismos sanos, en el caso de pacientes que padecen fibrosis quística la eferocitosis no funciona adecuadamente en células epiteliales ni en células del sistema inmune. "En el epitelio pulmonar de una persona sana no se encuentran células muertas porque son removidas rápidamente, sin embargo, en pacientes con fibrosis quística y debido a varias causas, algunas ligadas a la mutación, y otras a la inflamación, hay gran cantidad de células muertas sobre todo en las vías respiratorias por lo que las bacterias tienen muchos lugares donde unirse", explicó Kierbel.
Según la investigadora, la infección por P. aeruginosa es la principal causa de muerte de los pacientes con fibrosis quística. Estas bacterias, una vez que ingresan al organismo, forman biofilms que son muy resistentes a los antibióticos y los pacientes terminan muriendo a causa del daño pulmonar provocado por la permanencia de esos biofilms a lo largo de los años.
El descubrimiento este equipo de investigación hace posible pensar en un fármaco capaz de manipular el proceso de eferocitosis para tratar a pacientes afectados con esta enfermedad. Sin embargo, según Kierbel, es necesario investigar más para encontrar alguna solución al tratamiento de esta enfermedad.
El equipo de trabajo está conformado por la doctora Arlinet Kierbel (investigadora del CONICET), María Victoria Pepe (becaria UNSAM/CONICET), Darío Capasso (becario de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires), Paula Arias (estudiante de grado de la UNSAM) y la doctora Valentina Salzman (investigadora del CONICET). También participaron Jéssica Rossello y Paola Lepanto, del Instituto Pasteur de Montevideo. El estudio se titula "Elimination of Pseudomonas aeruginosa through efferocytosis upon binding to apoptotic cells" y fue publicado recientemente por la prestigiosa revista científica PLOS Pathogens.

Un laboratorio joven

El laboratorio de Interacciones Bacteria- Hospedador del IIB-INTECH, que dirige la doctora Arlinet Kierbel, se formó a principios de 2013. Estudia las bases moleculares y celulares de la compleja interacción entre Pseudomonas aeruginosa y la barrera epitelial. El foco de sus investigaciones es la formación de estructuras multicelulares de P. aeruginosa sobre superficie celular así como la internalización y destino de este patógeno humano en células epiteliales.

• Equipo del Laboratorio de Interacciones Bacteria- Hospedador del IIB-INTECH

Kierbel es Doctora en Biología por la UBA y se fue del país en 2001 para trabajar en este tema que ha sido motivo de sus investigaciones desde su tesis postdoctoral en la Universidad de California, San Francisco, Estados Unidos, hasta 2007. Luego estuvo trabajando en el Instituto Pasteur de Montevideo de Uruguay. A principios de 2013 volvió al país y formó este laboratorio en el Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIB-INTECH), dependiente de la UNSAM y del CONICET.

Una bacteria oportunista

Pseudomona aeruginosa es un patógeno oportunista, responsable de una amplia gama de infecciones, principalmente intrahospitalarias, algunas tan severas como neumonía o bacteriemia, cuadro que se complica aún más debido a su resistencia intrínseca a diversos antibióticos y a su notable capacidad de adquirir nuevos mecanismos de resistencia, asociándola a elevados índices de mortalidad y convirtiéndola en un serio problema de salud pública. Se trata de un patógeno que no afecta a personas sanas, protegidas con la barrera más resistente que tiene el cuerpo: la piel, que recubre todos los órganos y que, junto con el sistema inmune, impide el ingreso de agentes patógenos.
Sin embargo, esta bacteria aprovecha las deficiencias epiteliales, como heridas y quemaduras, para ingresar en el organismo. Afecta particularmente a los pacientes con inmunosupresión, así como aquellos que han sufrido quemaduras severas, neutropenia inducida por quimioterapia o presentan enfermedades pulmonares subyacentes.
En la fibrosis quística P. aeruginosa infecta hasta más de un 90% de pacientes adultos, elevando la mortalidad y el deterioro pulmonar. Esta bacteria puede sobrevivir y persistir por algunas décadas en el tracto respiratorio de los pacientes con Fibrosis Quística.
Los hallazgos de los científicos del IIB-INTECH) pueden ayudar a explicar por qué en ciertos contextos la infección por esta bacteria es exitosa. En heridos y quemados hay un número elevado de células muertas, o sea, está aumentado el sustrato de adhesión de la bacteria.

Enfermedad genética

La fibrosis quística, o mucoviscidosis, es la enfermedad genética más frecuente de la raza blanca. Es una alteración caracterizada por enfermedad pulmonar crónica, insuficiencia pancreática exocrina y una elevada concentración de los electrolitos en el sudor. Está causada por la alteración del gen que codifica la síntesis de una proteína conocida con el nombre de "factor regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística" (CFTR por sus siglas en inglés), glucoproteína que forma un canal de cloro situado en la membrana apical de las células epiteliales. La CFTR facilita el paso de iones cloro a través de la membrana celular, lo que atrae sodio y agua a través de los espacios intercelulares, y fluidifica las secreciones. Cuando esta proteína se halla alterada se produce una deshidratación y aumento de la viscosidad de las secreciones mucosas y pancreáticas, que determina la obstrucción de los conductos de los órganos que poseen células epiteliales exocrinas, como los bronquios, páncreas, intestino y las glándulas sexuales. En las glándulas sudoríparas de los pacientes con fibrosis quística la conductancia del epitelio de los conductos se halla reducida a un nivel casi indetectable y, como consecuencia, los iones cloro y sodio no se pueden reabsorber normalmente, lo que origina un elevado contenido de sal en el sudor. Esta alteración se utiliza para realizar el diagnóstico de la enfermedad (Test del sudor).
Se hereda con carácter autosómico recesivo, lo que significa que para que un hijo tenga fibrosis quística ambos padres deben ser portadores del gen, con una probabilidad de heredar la enfermedad de un 25%. Produce alteraciones principalmente en el pulmón y el páncreas. Hasta hace pocos años estas alteraciones provocaban la muerte en la infancia, pero debido a los avances en el tratamiento dietético y de las alteraciones respiratorias y a la administración de enzimas pancreáticas, se ha conseguido mejorar la supervivencia media de estos enfermos.
Según los especialistas, hoy en día un paciente diagnosticado desde el nacimiento y bien tratado puede llegar a una sobrevida que vaya más allá de los 55 años.

Pesquisa neonatal

La fibrosis quística se diagnostica a través de varias pruebas, tales como genes, sangre y pruebas de sudor. El screening neonatal para fibrosis quística que se asocia a un tratamiento temprano permite disminuir el compromiso pulmonar, reducir gastos de cuidados, tener efectos beneficiosos sobre el estado nutricional mejorando los parámetros de crecimiento y aumentando la sobrevida del paciente. En la prueba de screening hecha en sangre de talón de recién nacido para detectar fibrosis quística se mide el aumento de tripsina inmunoreactiva (TIR), una familia de moléculas producidas por el páncreas constituida por tripsina y varias isoformas de tripsinógeno que son antigénicas y pueden reaccionar ante un determinado anticuerpo. La TIR está aumentada en la fibrosis quística porque la afectación pancreática produce el bloqueo de los conductos por acumulación de moco viscoso, y el páncreas no puede volcar sus secreciones al intestino por lo que éstas regurgitan hacia la circulación aumentando su nivel en sangre.
El dosaje se hace mediante un inmunoensayo fluorométrico a tiempo resuelto. Como en todos los sistemas de pesquisa pueden darse resultados falsos positivos y falsos negativos.
Existen más de 1700 mutaciones diferentes en el gen CFTR de tal modo que la enfermedad puede presentarse en casi 3 millones de fibrosis quísticas diferentes con severidad variable. Pero entre las cinco mutaciones más frecuentes en Latinoamérica, la denominada delta F o pF508 constituye el 60% de los casos en Argentina.
La sensibilidad de la prueba de pesquisa está en el orden del 95 a 97%. La toma de muestra se aconseja a partir de las 24 horas y hasta el 7º día de vida del niño. Cuando el resultado de la prueba es patológico se pide una segunda muestra a los 7 días de la primera, se repite el ensayo para confirmar el resultado. Si confirma positivo se le indica el test del sudor, y se pueden completar los estudios con análisis genéticos y de biología molecular en centros especializados.
Si bien se han discutido los beneficios y los riesgos de estas pruebas, estudios prospectivos hechos en Europa y los Estados Unidos han demostrado que la implementación de un programa de detección temprana de FQ por screening disminuye el número de hospitalizaciones, los gastos de los tratamientos, mejora la calidad de vida y la sobrevida del paciente.