MADRID, 16 Nov. (EUROPA PRESS) -
Las "esferas" de almacenamiento de hierro en el interior de la bacteria 'Clostridioides difficile' (C. diff), la principal causa de infecciones hospitalarias, podrían ofrecer nuevas dianas para los fármacos antibacterianos que combaten el patógeno, según publican los investigadores en la revista 'Nature'.
Un equipo de la Universidad de Vanderbilt (Estados Unidos) ha descubierto que la (C. diff) produce las esferas, llamadas ferrosomas, y que estas estructuras son importantes para la infección en un modelo animal. Los hallazgos constituyen además una rara demostración de la existencia de una estructura unida a la membrana en el interior de una bacteria patógena.
Durante mucho tiempo se pensó que las bacterias no contenían orgánulos (como un núcleo, mitocondrias y otras estructuras especializadas) como las células eucariotas, pero ese dogma biológico parece ser incorrecto.
"La idea emergente de que las bacterias compartimentan los procesos bioquímicos de forma similar a las células eucariotas realmente pone patas arriba el campo de la microbiología", afirma Eric Skaar, Doctor en Medicina, Catedrático de Patología Ernest W. Goodpasture y Director del Instituto Vanderbilt de Infección, Inmunología e Inflamación.
Skaar, el coautor Qiangjun Zhou, profesor adjunto de Biología Celular y del Desarrollo, y sus colegas estaban intrigados por los hallazgos comunicados hace varios años de que algunas bacterias ambientales producen ferrosomas que contienen hierro.
Sabían que los genes de estas bacterias se conservaban en 'C. diff' y otras bacterias anaerobias (bacterias que mueren en presencia de oxígeno), y se propusieron determinar si la 'C. diff' produce ferrosomas para gestionar su necesidad de hierro. Como todos los organismos vivos, 'C. diff' necesita hierro para sobrevivir y crecer. El equipo se han centrado en el modo en que patógenos como la bacteria adquieren hierro y otros metales, con el objetivo de encontrar nuevas vías que puedan aprovecharse para "privar" a los patógenos de nutrientes esenciales.
Las personas que toman antibióticos que alteran la microbiota sana del intestino corren un mayor riesgo de infección por 'C. diff', que causa diarrea y colitis. Según Skaar, se necesitan nuevas estrategias para tratar esta urgente amenaza para la salud pública.
Para buscar hierro en el interior de la 'C. diff', los investigadores recurrieron primero a la experiencia y los recursos del Instituto Vanderbilt de Ciencia e Ingeniería a Nanoescala (VINSE).
"La mejor manera de buscar la acumulación de elementos en un espacio pequeño como una célula es con un método llamado STEM-EDS, que no se ha utilizado comúnmente para muestras biológicas --señala Skaar--. Tuvimos la suerte de tener acceso a un instrumento STEM-EDS y colaboradores en VINSE, y rápidamente demostramos que había una acumulación de 'puntos' de hierro dentro de la bacteria".
Los co-primeros autores, Hualiang Pi, y Rong Sun, dirigieron estudios para demostrar que esos puntos de hierro representaban orgánulos importantes para la infección por 'C. diff'.
El equipo de Pi y Skaar descubrió que dos genes (fezA y fezB), similares a los de las bacterias ambientales, eran necesarios para la formación de ferrosomas. Utilizando bacterias 'C. diff' que carecen de estos genes, demostraron que los ferrosomas son necesarios para que 'C. diff' colonice completamente y cause enfermedades en un modelo animal.
Descubrieron que los ferrosomas eran aún más importantes para la infección por 'C. diff' en un modelo de enfermedad inflamatoria intestinal, lo que demuestra que estas estructuras que contienen hierro ayudan a la bacteria a combatir la "inmunidad nutricional", es decir, la respuesta del huésped que produce proteínas para fijar el hierro e intentar matar de hambre al patógeno.
El equipo de Sun y Zhou utilizó microscopía electrónica criogénica (crioEM) y criotomografía para demostrar que las estructuras ferrosomales estaban encerradas en una membrana, clasificándolas como orgánulos.
Los resultados "establecen la formación de ferrosomas y todos los factores que intervienen en ella como posibles dianas de nuevos fármacos antibacterianos contra una importante enfermedad infecciosa --afirma Skaar--. Cada vez que encontramos nuevos factores implicados en las interacciones huésped-patógeno y demostramos que son importantes para la infección, se abren oportunidades totalmente nuevas para crear clases de fármacos antibacterianos que no existían antes. Esto es especialmente importante ante el aumento de la resistencia a los antimicrobianos que estamos observando en todo el mundo", destaca.
En futuros estudios, los investigadores planean explorar cómo se forman los ferrosomas, si otros patógenos intestinales producen ferrosomas y si estas estructuras podrían compartirse en el intestino como fuente de hierro. Skaar también está especialmente interesado en profundizar en el área emergente de los orgánulos bacterianos.
"Creemos que nuestro estudio es una rara demostración de un orgánulo en una bacteria patógena --resalta--. Ahora queremos saber si hay otros compartimentos subcelulares en las bacterias que nos interesen y que puedan enseñarnos cómo realizan estas células diversos procesos fisiológicos".
