MADRID, 17 Abr. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y otras instituciones de Estados Unidos y México han descubierto que el 'Staphylococcus aureus', un patógeno oportunista que puede invadir parches de piel afectados por eccema, puede evolucionar rápidamente dentro del microbioma de una misma persona.
Según publican en la revista 'Cell Host & Microbe', los investigadores descubrieron que en las personas con eccema o dermatitis atópica, el 'S. aureus' tiende a evolucionar hacia una variante con una mutación en un gen específico que le ayuda a crecer más rápidamente en la piel.
Es la primera vez que los científicos observan directamente este tipo de evolución rápida en un microbio asociado a un complejo trastorno cutáneo. Los hallazgos también podrían ayudar a los investigadores a desarrollar posibles tratamientos que aliviarían los síntomas del eccema dirigiéndose a las variantes de 'S. aureus' que tienen este tipo de mutación y que tienden a empeorar los síntomas del eccema.
"Éste es el primer estudio que demuestra que los genotipos de 'S. aureus' cambian en personas con dermatitis atópica --afirma Tami Lieberman, profesora adjunta de Ingeniería Civil y Medioambiental y miembro del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas del MIT--. Que yo sepa, ésta es la prueba más directa de evolución adaptativa en el microbioma de la piel".
Se calcula que entre el 30 y el 60 por ciento de las personas son portadoras de 'S. aureus' en las fosas nasales, donde suele ser inofensivo. En las personas con eccema suele propagarse a los parches de eccema e infectar la piel.
"Cuando hay una fisura en la piel, el estafilococo dorado puede encontrar un nicho donde crecer y reproducirse --explica Lieberman--. Se cree que las bacterias contribuyen a la patología porque segregan toxinas y reclutan células inmunitarias, y esta reacción inmunitaria daña aún más la barrera cutánea".
En este estudio, los investigadores querían explorar cómo el 'S. aureus' es capaz de adaptarse a vivir en la piel de los pacientes con eccema.
"Estos microbios viven normalmente en la nariz, y queríamos saber si cuando se encuentra en la piel de la dermatitis atópica, ¿necesita cambiar para vivir allí? ¿Y podemos aprender algo sobre cómo interactúan estas bacterias con la piel con dermatitis atópica observando su evolución?", afirma Lieberman.
Para responder a estas preguntas, los investigadores reclutaron a pacientes de entre 5 y 15 años que recibían tratamiento para un eccema de moderado a grave. Tomaron muestras de los microbios de su piel una vez al mes durante tres meses, y de nuevo a los nueve meses. Se tomaron muestras de la parte posterior de las rodillas y el interior de los codos (las zonas más afectadas por el eccema), los antebrazos, que no suelen verse afectados, y las fosas nasales.
Las células de 'S. aureus' de cada lugar de la muestra se cultivaron por separado para crear hasta 10 colonias de cada muestra y, una vez formadas las colonias grandes, los investigadores secuenciaron los genomas de las células. Así se obtuvieron casi 1.500 colonias únicas, lo que permitió a los investigadores observar la evolución de las células bacterianas con mucho más detalle de lo que había sido posible hasta entonces.
Gracias a esta técnica, los investigadores descubrieron que la mayoría de los pacientes mantenían un único linaje de 'S. aureus', es decir, que era muy poco frecuente que una nueva cepa procedente del medio ambiente o de otra persona sustituyera a la cepa de 'S. aureus' existente. Sin embargo, dentro de cada linaje se produjeron numerosas mutaciones y evoluciones durante los nueve meses que duró el estudio.
"A pesar de la estabilidad a nivel de linaje, observamos mucha dinámica a nivel de todo el genoma, donde surgen constantemente nuevas mutaciones en estas bacterias que luego se propagan por todo el organismo", afirma Lieberman.
Muchas de estas mutaciones se produjeron en un gen llamado capD, que codifica una enzima necesaria para sintetizar el polisacárido capsular, un revestimiento que protege a 'S. aureus' del reconocimiento por parte de las células inmunitarias.
Los investigadores descubrieron que, en dos de los seis pacientes de los que se tomaron muestras profundas, las células con mutaciones en capD se apoderaron de toda la población del microbioma cutáneo de 'S. aureus'. Otros pacientes fueron colonizados con cepas que inicialmente carecían de una copia funcional de capD, lo que supuso un total del 22% de pacientes que carecían de capD al final del estudio.
En un paciente, cuatro mutaciones diferentes de capD surgieron de forma independiente en distintas muestras de 'S. aureus' antes de que una de esas variantes se convirtiera en dominante y se extendiera por todo el microbioma.
En pruebas con células bacterianas que crecían en una placa de laboratorio, los investigadores demostraron que las mutaciones de capD permitían a 'S. aureus' crecer más rápido que las cepas de 'S. aureus' con un gen capD normal. Sintetizar el polisacárido capsular requiere mucha energía, por lo que cuando las células no tienen que fabricarlo, disponen de más combustible para impulsar su propio crecimiento.
Los investigadores también plantean la hipótesis de que la pérdida de la cápsula puede permitir que los microbios se adhieran mejor a la piel porque las proteínas que les permiten adherirse a ella están más expuestas.
También analizaron cerca de 300 genomas disponibles públicamente de bacterias aisladas de personas con y sin eccema, y descubrieron que las personas con eccema eran mucho más propensas a tener variantes de 'S. aureus' que no podían producir el polisacárido capsular que las personas sin eccema.
El eccema suele tratarse con cremas hidratantes o esteroides tópicos, y los médicos pueden recetar antibióticos si parece que la piel está infectada. Los investigadores esperan que sus hallazgos puedan conducir al desarrollo de tratamientos que disminuyan los síntomas del eccema dirigiéndose a las variantes de 'S. aureus' con mutaciones en el polisacárido capsular.
"Nuestros hallazgos en este estudio aportan pistas sobre cómo evoluciona el 'S. aureus' en el interior de los huéspedes y revelan algunas de las características que podrían ayudar a la bacteria a permanecer en la piel y generar enfermedad frente a la posibilidad de ser eliminada", afirma María Teresa García-Romero, dermatóloga y profesora adjunta del Instituto Nacional de Pediatría de México--. En el futuro, las variantes de 'S. aureus' con mutaciones en el polisacárido capsular podrían ser una diana relevante para posibles tratamientos".
El laboratorio de Lieberman trabaja ahora en el desarrollo de probióticos que podrían utilizarse para atacar las cepas de 'S. aureus' con cápsula negativa. Su laboratorio también está estudiando si las cepas de 'S. aureus' con mutaciones capD tienen más probabilidades de propagarse a otros miembros de la familia de un paciente con eccema.
