Deconstruyendo la microbiología mordisco a mordisco
Un simple cambio de amigo a enemigo.
El mundo alrededor nuestro está repleto de microorganismos, desde las profundidades del océano a nuestro propio intestino. Los microbios son comúnmente etiquetados como infecciosos cuando, en realidad, solo una pequeña porción es clasificada como patógenos. Muchos microbios viven felizmente sin causar ningún daño a nosotros u otras formas de vida; pueden incluso beneficiar al hospedador proveyéndolo con protección o nutrientes esenciales.
Entonces, ¿Qué hace que un patógeno sea un patógeno?
La clave de la capacidad de un microbio para infectar a un hospedador determinado se encuentra dentro de su genoma. Los patógenos albergan una colección de herramientas codificadas por sus genes para atacar a un hospedador o evitar las defensas inmunológicas del hospedador. Los microbios comensales generalmente no poseen estos genes o, si los tienen, no los expresan. Otras bacterias, conocidas como patógenos oportunistas, pueden pasar sin problemas de amigos inofensivos a enemigos infecciosos.
Muchos científicos están explorando este cambio oportunista en una bacteria llamada Staphylococcus epidermidis. S. epidermidis es uno de los muchos microbios que se encuentran normalmente en nuestra piel. Aunque generalmente es benigna, esta bacteria puede ser un patógeno problemático en hospitales y clínicas. S. epidermidis a menudo crece en dispositivos médicos implantados y ocasionalmente incluso infecta la sangre, lo que lleva a enfermedades potencialmente mortales como la sepsis. También ha adquirido resistencia a varios antibióticos, lo que hace que el tratamiento sea un desafío continuo. Curiosamente, S. epidermidis no tiene muchos genes que ayuden a atacar directamente a su hospedador. En cambio, se basa en herramientas genéticas para escabullirse de la respuesta inmune del hospedador, invadir y establecer su residencia en el hospedador.
¿Cómo pasa este microbio de ser inofensivo para nuestra piel a causar infecciones potencialmente mortales?
Investigaciones anteriores de la Dra. Laura Cau y otros/as encontraron que algunas cepas de S. epidermidis producen naturalmente más proteasas, conocidas como EcpA, que otras que provocan daño e inflamación de la piel. Para obtener más información sobre EcpA en S. epidermidis, consulte El “amigo-enemigo” de la piel. En un estudio reciente, en una colaboración entre investigadores de Alemania, Dinamarca y China encontró que las cepas de S. epidermidis han cambiado de un estilo de vida comensal a patógeno con la ayuda de una molécula de azúcar compleja conocida como ácido teicoico de pared RboP (WTA). WTA es bastante común en bacterias y se aprieta entre el peptidoglicano en la pared celular bacteriana (Figura 1).
Es probable que desempeñe un papel fundamental en la forma en que las bacterias mantienen su forma, controlan los procesos celulares, e interactúan con sus hospedadores [2]. Todas las cepas de S. epidermidis poseen WTA, pero solo las cepas patógenas tienen RboP-WTA. Los investigadores han demostrado que RboP-WTA cambia la forma en que S. epidermidis infeccioso coloniza a su hospedador y le permite compartir algunas de sus herramientas genéticas con Staphylococcus aureus, un patógeno pariente de S. epidermidis, para mejorar su nuevo estilo de vida virulento.
El equipo de investigadores utilizó muestras clínicas de pacientes infectados con S. epidermidis para comprender las diferencias clave entre cepas inofensivas e infecciosas. Descubrieron que las cepas patógenas de S. epidermidis poseen dos tipos de WTA: GroP-WTA y RboP-WTA. Las cepas de S. epidermidis no patógenas, por otro lado, solo tienen GroP-WTA (Figura 2).
S. aureus también expresa RboP-WTA, lo que sugiere que RboP-WTA permite un estilo de vida patógeno para S. epidermidis. Investigaciones posteriores revelaron que RboP-WTA cambia la forma en que la bacteria interactúa con su hospedador y lo coloniza. Según el estudio, S. epidermidis que expresa RboP-WTA infecta fácilmente el torrente sanguíneo del huésped y pierde su capacidad para colonizar el epitelio del hospedador como las cepas comensales.
Las bacterias a menudo se unen para sobrevivir y evolucionar intercambiando genes valiosos. Dado que S. aureus y S. epidermidis patógeno expresan RboP-WTA, los autores querían ver si las dos especies son capaces de intercambiar ADN. Descubrieron que solo las cepas de S. epidermidis con RboP-WTA albergan un grupo de genes relacionados con WTA que permiten que las bacterias intercambien ADN con S. aureus. El S. epidermidis comensal carece tanto del grupo de genes como de la capacidad de intercambiar información genética con sus parientes de S. aureus. Los autores plantean la hipótesis de que la capacidad del patógeno para intercambiar ADN con S. aureus brinda a S. epidermidis la oportunidad perfecta para aprender cómo atacar mejor a su huésped y resistir a los antibióticos comunes.
Estos hallazgos pueden abrir la puerta a la producción de vacunas estafilocócicas que se dirigen a RboP-WTA sin alterar nuestra microflora normal, lo que es un gran paso adelante en la lucha contra patógenos bacterianos resistentes a los antibióticos.
Link al artículo original: Du, X., Larsen, J., Li, M. et al. Staphylococcus epidermidis clones express Staphylococcus aureus-type wall teichoic acid to shift from a commensal to pathogen lifestyle. Nat Microbiol 6, 757–768 (2021).
Otras referencias:
- Cau, Laura et al. “Staphylococcus epidermidis protease EcpA can be a deleterious component of the skin microbiome in atopic dermatitis.” The Journal of Allergy and Clinical Immunology vol. 147 (2021): P955-966. doi:10.1016/j.jaci.2020.06.024
- Brown, Stephanie et al. “Wall teichoic acids of gram-positive bacteria.” Annual review of microbiology vol. 67 (2013): 313-36. doi:10.1146/annurev-micro-092412-155620
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Traducido por: Santiago Chaillou
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