Deconstruyendo la microbiología mordisco a mordisco

Resistencia agridulce

Written by

Disha Tandon

Un cuento de hadas bacteriano

Hace tiempo, las bacterias tenían miedo de los antibióticos. Poco después, se armaron de mutaciones. Gracias a estas mutaciones, algunas bacterias fueron capaces de superar los antibióticos. La vida era fácil para las bacterias. Hasta hoy…

Los investigadores pensaron que el mecanismo detrás de la resistencia a los antibióticos era sencillo: una vez que las bacterias adquirían mutaciones contra un antibiótico, podían resistir sus efectos mortales. Idearon varios métodos para contrarrestar este problema. Sin embargo, L. Galera Laporta y J. García Ojalvo han descubierto que la resistencia a los antibióticos puede no ser un mecanismo tan sencillo como muchos lo pensaron. Las bacterias pueden modular su susceptibilidad a los antibióticos al interactuar con sus vecinas. De ahí que los métodos diseñados para contrarrestar la resistencia a los antibióticos pueden no ser tan eficaces.

Resistencia a los antibióticos: ¿dinámica o clásica?

Algunas bacterias son tolerantes a un tipo de antibiótico, otras a otro. Cuando dos bacterias con diferentes grados de tolerancia a los antibióticos se co-cultivan en presencia de antibióticos, podría haber cuatro escenarios posibles (Figura 1) (a) la bacteria tolerante sobrevive, la sensible muere; (b) ambas bacterias pueden sobrevivir porque la tolerante fabrica suficiente compuesto neutralizante para ayudar a la sensible a luchar contra el antibiótico; (c) ambas bacterias mueren; (d) la bacteria tolerante muere, la sensible sobrevive aprovechando la capacidad de la tolerante de fabricar compuestos neutralizantes.

Representación gráfica de la respuesta bacteriana a los antibióticos en cultivos individuales y en cocultivos. Imagen extraída del artículo de L. Galera Laporta y J. García Ojalvo

La ampicilina es un antibiótico de amplio espectro, lo que significa que es eficaz contra una amplia gama de bacterias. Los investigadores eligieron dos bacterias con diferente susceptibilidad a la ampicilina: Bacillus subtilis (B. subtilis) y Escherichia coli (E. coli). Cuando se cultivan junto con el antibiótico, B. subtilis es tolerante y crece, aunque un poco lento, pero E. coli es sensible y no muestra un crecimiento óptimo. Los investigadores descubrieron que cuando las dos bacterias se cultivan juntas, B. subtilis pierde su tolerancia a la ampicilina, mientras que E. coli se vuelve tolerante a la ampicilina y sobrevive. Así que el destino del cocultivo siguió la última ruta entre los cuatro escenarios explicados en el párrafo anterior.

Ahora, la audiencia se preguntará: “todo el revuelo sobre la resistencia a los antibióticos ha girado en torno a las mutaciones adquiridas por las bacterias durante la evolución. ¿Cómo llegaron los investigadores a esta conclusión de resistencia dinámica a los antibióticos?” Los investigadores establecieron cultivos individuales de B. subtilis y E. coli con ampicilina, así como cocultivos. Extrajeron el sobrenadante de estos cultivos y crecieron nuevos cultivos de B. subtilis en el sobrenadante. Descubrieron que B. subtilis crecía mejor en el sobrenadante extraído de cultivos individuales de B. subtilis, un poco peor en el sobrenadante extraído de cocultivos de B. subtilis y E. coli, y peor en el sobrenadante extraído de un solo cultivo de E. coli (Figura 2).

(A) Los cultivos de *B. subtilis*, *B. subtilis/E. coli* y *E. coli* crecen en presencia de ampicilina. Después de 20 horas, el sobrenadante se utiliza como medio para nuevos cultivos independientes de *B. subtilis*. Se realizan mediciones de crecimiento para los diferentes cultivos; (B) Cambio en el crecimiento bacteriano (OD en la figura) a lo largo del tiempo para *B. subtilis* en el sobrenadante del monocultivo de *B. subtilis* (línea azul), el cultivo mixto (línea verde) y el monocultivo de *E. coli* (línea naranja). La línea discontinua corresponde a un cultivo de *B. subtilis* en ausencia de antibióticos.

¿Cómo afectaría esta nueva información a la medicina?

Esta interacción dinámica entre los microbios puede resumirse como una dinámica de cooperador y tramposo. El cooperador es B. subtilis porque neutraliza el antibiótico. El tramposo es E. coli porque no contribuye en nada a la inactivación del antibiótico y, en cambio, se aprovecha de todo el trabajo realizado por B. subtilis. Laporta y Ojalvo mencionaron en otra entrevista que esta información puede utilizarse para modificar la resistencia a los antibióticos de las bacterias patógenas, proporcionando probióticos que contengan bacterias tramposas no patógenas. La presencia de bacterias probióticas hará que el patógeno sea sensible a los antibióticos, debilitándolo.

¿Significa esto que los médicos tienen que cambiar su forma de prescribir antibióticos? Es una pregunta complicada. Quizá tengamos que esperar un par de años más de investigación para averiguarlo.

Link to the original post: L. Galera-Laporta and J. Garcia-Ojalvo, Antithetic population response to antibiotics in a polybacterial community, Science Advances, 6 march 2020
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Other references:

1. Özkaya Ö, Xavier KB, Dionisio F, Balbontín R. Maintenance of Microbial Cooperation Mediated by Public Goods in Single- and Multiple-Trait Scenarios. J Bacteriol. 2017 Nov 15;199(22):e00297-17. https://doi.org/10.1128/JB.00297-17

2. Katrina Krämer. Cheating bacterium becomes antibiotic-tolerant at expense of other species. Chemistry World 2020 March 10. https://www.chemistryworld.com/news/cheating-bacterium-becomes-antibiotic-tolerant-at-expense-of-other-species/4011320.article

Traducido por Gaby Bravo-Ruiseco