Publicado 11/07/2022 07:03

Identifican unas moléculas presentes en la mucosidad pueden evitar la infección por hongos

Archivo - Hongo Candida albicans.
Archivo - Hongo Candida albicans. - SHUTTERSTOCK - Archivo

   MADRID, 11 Jul. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussetts (MIT), en Estados Unidos, han identificado ahora componentes del moco que pueden interactuar con la 'Candida albicans' y evitar que provoque la infección, según publican en la revista 'Nature Chemical Biology'. Estas moléculas, conocidas como glicanos, son uno de los principales componentes de las mucinas, los polímeros formadores de gel que componen el moco.

   La 'Candida albicans' es una levadura que suele vivir en el tracto digestivo y la boca del ser humano, así como en los órganos urinarios y reproductores. Por lo general, no causa enfermedades en su huésped, pero bajo ciertas condiciones, puede cambiar a una forma dañina. La mayoría de las infecciones por 'Candida' no son letales, pero la infección sistémica, que afecta a la sangre, el corazón y otras partes del cuerpo, puede ser mortal.

   Las mucinas contienen muchos glicanos diferentes, que son moléculas de azúcar complejas. Según Katharina Ribbeck, catedrática Andrew y Erna Viterbi del MIT, cada vez son más las investigaciones que sugieren que los glicanos pueden especializarse para ayudar a domar patógenos específicos, no sólo la 'Candida albicans', sino también otros patógenos como la 'Pseudomonas aeruginosa' y el 'Staphylococcus aureus'.

   "La imagen que está surgiendo es que el moco muestra una extensa biblioteca de moléculas pequeñas con muchos inhibidores de la virulencia contra todo tipo de patógenos problemáticos, listos para ser descubiertos y aprovechados", explica Ribbeck, que dirigió el grupo de investigación.

   Aprovechar estas mucinas podría ayudar a los investigadores a diseñar nuevos medicamentos antifúngicos o hacer que los hongos causantes de enfermedades sean más susceptibles a los fármacos existentes. En la actualidad existen pocos medicamentos de este tipo, y algunos tipos de hongos patógenos han desarrollado resistencia a ellos.

   En la última década, Ribbeck y sus colegas han descubierto que el moco, lejos de ser un producto de desecho inerte, desempeña un papel activo en el control de microbios potencialmente dañinos. Dentro de la mucosidad que recubre gran parte del cuerpo, hay comunidades densamente pobladas de diferentes microbios, muchos de ellos beneficiosos pero otros perjudiciales.

   La 'Candida albicans' es uno de los microbios que pueden ser perjudiciales si no se contienen, causando infecciones de la boca y la garganta conocidas como aftas, o infecciones vaginales por hongos. Estas infecciones suelen solucionarse con fármacos antimicóticos, pero las infecciones invasivas por 'Candida albicans' en el torrente sanguíneo o en los órganos internos, que pueden producirse en personas con sistemas inmunitarios debilitados, tienen una tasa de mortalidad de hasta el 40%.

   Los trabajos anteriores de Ribbeck han demostrado que las mucinas pueden impedir que las células de 'Candida albicans' pasen de su forma de levadura redonda a unos filamentos multicelulares llamados hifas, que es la versión dañina del microbio. Las hifas pueden segregar toxinas que dañan el sistema inmunitario y el tejido subyacente, y también son esenciales para la formación de biopelículas, que es un sello distintivo de la infección.

   "La mayoría de las infecciones por 'Candida' son el resultado de biopelículas patógenas, que son intrínsecamente resistentes al sistema inmunitario del huésped y a los tratamientos antifúngicos, lo que plantea importantes retos clínicos para el tratamiento", afirma Takagi.

   En el moco, las células de la levadura siguen creciendo y prosperando, pero no se convierten en patógenas. "Estos patógenos no parecen causar daños en individuos sanos --afirma Ribbeck--. Hay algo en el moco que ha evolucionado a lo largo de millones de años, que parece mantener a raya a los patógenos".

   Las mucinas están formadas por cientos de glicanos unidos a una larga espina dorsal proteica para formar una estructura parecida a un cepillo. En este estudio, Ribbeck y sus estudiantes querían explorar si los glicanos podían desarmar a 'Candida albicans' por sí solos, separados de la columna vertebral de la mucina, o si era necesaria la molécula de mucina completa.

   Tras separar los glicanos de la columna vertebral, los investigadores los expusieron a 'Candida albicans' y descubrieron que estos conjuntos de glicanos podían impedir que la 'Candida' unicelular formara filamentos. También podían suprimir la adhesión y la formación de biopelículas, y alterar la dinámica de la interacción de 'Candida albicans' con otros microbios. Esto era cierto en el caso de los glicanos de mucina procedentes de la saliva humana y del moco gástrico e intestinal de los animales.

   Es muy difícil aislar glicanos individuales de estas colecciones, por lo que los investigadores del grupo de Rachel Hevey, investigadora asociada de la Universidad de Basilea (Suiza), sintetizaron seis glicanos diferentes que son los más abundantes en las superficies de las mucosas, y los utilizaron para comprobar si los glicanos individuales pueden desarmar a 'Candida albicans'.

   "Los glicanos individuales son casi imposibles de aislar de las muestras de mucosa con las tecnologías actuales --afirma Hevey--. La única manera de estudiar las características de los glicanos individuales es sintetizarlos, lo que implica procedimientos químicos extremadamente complicados y largos".

   Ella y sus colegas se encuentran entre un pequeño número de grupos de investigación de todo el mundo que están desarrollando métodos para sintetizar estas complejas moléculas.

   Las pruebas realizadas en el laboratorio de Ribbeck descubrieron que cada uno de estos glicanos mostraba al menos cierta capacidad para detener la filamentación por sí mismo, y algunos eran tan potentes como las colecciones de múltiples glicanos que los investigadores habían probado previamente.

   Un análisis de la expresión genética de 'Candida' identificó más de 500 genes que se regulan al alza o a la baja tras las interacciones con los glicanos. Entre ellos se encontraban no sólo genes implicados en la formación de filamentos y biopelículas, sino también otras funciones como la síntesis de aminoácidos y otras funciones metabólicas. Muchos de estos genes parecen estar controlados por un factor de transcripción llamado NRG1, un regulador maestro que es activado por los glicanos.

   "Los glicanos parecen aprovechar realmente las vías fisiológicas y reconfigurar esos microbios --afirma Ribbeck--. Es un enorme arsenal de moléculas que promueven la compatibilidad con el huésped".

   Los análisis realizados en este estudio también permitieron a los investigadores vincular muestras específicas de mucina con las estructuras de glicanos encontradas en ellas, lo que debería permitirles explorar más a fondo cómo esas estructuras se correlacionan con los comportamientos microbianos, dice Micheal Tiemeyer, profesor de bioquímica y biología molecular de la Universidad de Georgia (Estados Unidos).

    "Gracias a los métodos glicómicos más avanzados, hemos empezado a definir exhaustivamente la riqueza de la diversidad de los glicanos de las mucinas y a anotar esa diversidad en motivos que tienen implicaciones funcionales tanto para el huésped como para el microbio", afirma.

   Este estudio, combinado con el trabajo anterior de Ribbeck sobre Pseudomonas aeruginosa y los estudios en curso sobre 'Staphylococcus aureus' y 'Vibrio cholerae', sugieren que los diferentes glicanos están especializados para desactivar diferentes tipos de microbios.

   Espera que, aprovechando esta variedad de glicanos, los investigadores puedan desarrollar nuevos tratamientos dirigidos a diferentes enfermedades infecciosas. Por ejemplo, los glicanos podrían utilizarse para detener una infección por 'Candida' o ayudar a sensibilizarla a los fármacos antifúngicos existentes, rompiendo los filamentos que forman en el estado patógeno.

   "Los glicanos por sí solos pueden revertir potencialmente una infección y convertir a la cándida en un estado de crecimiento menos dañino para el organismo --afirma Ribbeck--. También podrían sensibilizar a los microbios a los antifúngicos, porque los individualizan, con lo que también los hacen más manejables por las células inmunitarias".

   Ribbeck trabaja ahora con colaboradores especializados en la administración de fármacos para encontrar formas de administrar los glucanos de las mucinas dentro del cuerpo o en superficies como la piel. También tiene en marcha varios estudios que investigan cómo los glicanos afectan a una variedad de microbios diferentes. "Nos estamos moviendo a través de diferentes patógenos, aprendiendo cómo aprovechar este increíble conjunto de moléculas reguladoras naturales", anuncia.

   "Estoy muy entusiasmado con este nuevo trabajo porque creo que tiene importantes implicaciones para el desarrollo de nuevas terapias antimicrobianas en el futuro --afirma Clarissa Nobile, profesora asociada de biología molecular y celular de la Universidad de California--. Si descubrimos cómo administrar o aumentar terapéuticamente estos glicanos de mucina protectores en la capa de la mucosa humana, podríamos prevenir y tratar potencialmente las infecciones en los seres humanos manteniendo los microorganismos en sus formas comensales".

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