(Los acentos fueron
obviados por cuestiones tecnicas)
Posible final de la era de los antibioticos.
Los ultimos avances en comunicacion bacteriana estan transformando el futuro de la biomedicina
La investigacion en comunicacion bacteriana ha dado un giro sorprendente al tratamiento de las enfermedades. El incremento y la implementacion del denominado quorum bacteriano se presenta como una potente alternativa al tratamiento convencional de las enfermedades infecciosas tal y como han publicado investigadores de la Universidad de Calorina del Sur recientemente.
Por Anabel Parama.
![](http://www.tendencias21.net/photo/art/default/7810305-12110104.jpg?v=1432116884)
Micrografia electronica de barrido de la bacteria Pseudomonas
aeruginosa, asociada con frecuencia a las infecciones pulmonares
graves. Fuente: CDC Public Health Image Library.
¿Considera que toma demasiados antibioticos? ¿Le gustaria tener
una alternativa al uso de los antibioticos para combatir
enfermedades? La investigacion biologica y biomedica esta
implementando lo que podria ser una de las mejores alternativas a
los antibioticos. Esto podria llegar a ser posible en un futuro.
Parece que estamos ante una nueva era en la que la cura de
infecciones bacterianas podria llegar a realizarse de una manera
mas natural.
Esto nos podria conducir a una transformacion en el tratamiento de
las enfermedades bacterianas. Ademas, podria solventar el
alarmante incremento de resistencia bacteriana a los antibioticos.
Esta idea es la que exponen investigadores del laboratorio de
interaccion microbiologica y del Departamento de Quimica y
Bioquimica de la Universidad de Calorina del Sur en una reciente
publicacion en la revista Frontiers
in Microbiology .
En el trabajo al que hacemos referencia se prueba una manera de
atacar las biopeliculas que forman las bacterias y que son
responsables de enfermedades cronicas. Estas biopeliculas son
autenticas comunidades bacterianas altamente organizadas que
crecen adheridas a una superficie. Son capaces de evadir las
defensas del huesped y resistir terapia con antibioticos, lo que
contribuye a la cronicidad de las infecciones. Se ha estimado que,
incluso, esta actividad es la responsable del 80 % de las
infecciones hospitalarias.
Pues bien, estos investigadores demuestran la funcionalidad de
nanoparticulas de oxido de silicio (Si-NPs) recubiertas con beta-ciclodextrina
para aumentar el papel de otros agentes que son capaces de
debilitar la comunidad bacteriana causante de infecciones.
Comunicacion bacteriana
Durante mucho tiempo se creyo que unicamente los organismos
multicelulares, los mas complejos, tenian capacidad de
comunicacion intercelular. Sin embargo, el descubrimiento de la
existencia de este tipo de comunicacion entre organismos tan
simples como son las bacterias, ha permitido saber que pueden
relacionarse entre si, estableciendo actividades coordinadas.
Este descubrimiento ha alterado la concepcion que existia de estos
pequeños microorganismos. Asi, las bacterias han dejado de ser
consideradas como organismos simples, carentes de habilidades
sociales e incapaces de comunicarse con sus semejantes, con la
unica finalidad de captar alimento y dividirse para generar nuevas
bacterias. Ahora bien, debemos advertir que “esta concepcion de
comunicacion no es considerada como tal en el ambito de las
ciencias sociales”, tal y como nos ha indicado personalmente el
profesor Valero Matas de la Universidad de Valladolid.
El “lenguaje” empleado en este sistema de comunicacion consiste en
un mecanismo de liberacion al medio de pequeñas moleculas
bioquimicas, del tipo de las feromonas, denominadas autoinductores,
mediante el cual pueden transmitir informacion desde un punto
concreto hasta todo el conjunto del organo o tejido. Este sistema
es el denominado quorum
sensing o
percepcion de quorum (QS).
Los autoinductores son reconocidos por receptores especificos de
las bacterias una vez que han logrado sobrepasar el umbral de
concentracion, provocando cambios en la regulacion genica. Gracias
a la utilizacion de estas señales, las bacterias tienen la
capacidad de detectar la densidad poblacional y en el momento en
el que alcanzan el umbral, pueden emitir un ataque coordinado que
les permita la superacion de las barreras de defensa del huesped,
adaptar nuevas formas de crecimiento como la formacion de
biopeliculas, responder a diversas condiciones ambientales y/o
presencia de competidores y posibles hospedadores a los que
invadir, asi como, la produccion de factores de virulencia, entre
otros. Por tanto, pueden colaborar, competir e intercambiar
informacion de forma coordinada.
Colgando el movil bacteriano
El descubrimiento de los mecanismos que regulan este proceso de
comunicacion ha llevado consigo la sospecha de la posibilidad de
interrumpir esta comunicacion. De este modo, las bacterias podrian
ser silenciadas y aisladas, por lo que carecerian de estrategias
grupales para adaptarse al ambiente del huesped, se volverian
antisociales y, consecuentemente, podrian ser eliminadas por las
propias defensas del hospedador. Es el conocido quorum
quenching (QQ) o
interferencia sobre los mecanismos de quorum
sensing.
En base a este conocimiento, esta tomando fuerza el diseño de
estrategias o metodos no citotoxicos que permitan luchar contra
las infecciones al tiempo que limiten el riesgo de resistencia a
los farmacos, ya que no afectan directamente a la supervivencia
del patogeno, sino a la expresion de los factores de virulencia.
En este sentido, la profesora Casal del grupo de investigacion de
Biotecnologia y Acuicultura de la Universidad de Santiago de
Compostela ha afirmado, respecto al ambito acuicola, que “la mayor
parte de las bacterias patogenas que hay en acuicultura utilizan
este mecanismo para organizarse y atacar, no solo a los peces,
sino a plantas y animales, entre los que nos encontramos los
humanos”, segun han indicado en una entrevista realizada para Ipac.
Lo que muestra las posibilidades que abre este tipo de
investigaciones.
El trabajo al que estamos haciendo referencia prueba la
funcionalidad de nanoparticulas de oxido de silicio (Si-NPs)
recubiertas con beta-ciclodextrina para aumentar el papel de
agentes quenching in
vitro que
debiliten la comunidad bacteriana causante de infecciones.
Las Si-NPs, tienen un amplio rango de aplicaciones en la industria
biomedica debido a su alta biocompatibilidad y cuyo tamaño de
particula es facilmente controlable. El diseño realizado por este
grupo de investigadores tuvo como objetivo transportar componentes
que actuaran como moleculas señal quenching (las que cortan la
comunicacion). Y ¿como actuarian? La eliminacion de señales del
medio impide que se produzca la union entre la molecula y su
receptor, por lo que los investigadores hipotetizan que este
proceso hara que se apague el QS y la comunidad bacteriana queda
silenciada.
Las nanoparticulas se unen a las moleculas señal emitidas por las
bacterias impidiendo la comunicacion entre ellas bloqueando de
esta manera el QS bacteriano. De hecho, este mecanismo bloqueo la
capacidad de comunicarse silenciando y aislando alas bacterias.
Segun estos investigadores, esta tecnologia podria suponer una
futura herramienta dirigida especificamente a la interrupcion de
la comunicacion bacteriana, pudiendo emplearse para penetrar en
las biopeliculas y asi eliminar infecciones, muy dificiles de
tratar hoy en dia con los farmacos actuales.
Posibilidades futuras
Hablar de quorum
sensing o quorum
quenching no
es hacer referencia exclusivamente a la reduccion de problemas
sanitarios. Aunque evidentemente es lo que mas nos interesa. En
febrero de este año, investigadores chinos y estadounidenses han
publicado un interesante trabajo en Journal
of Bacteriology en
la que identificaban nuevas estructuras de regulacion de las redes
de comunicacion de la bacteria Rhizobium.
Esta bacteria tiene gran interes agronomico en la plantacion de
especies forestales, agricolas e, incluso, en el cultivo de
hongos, ya que este organismo desarrolla simbiosis con plantas
mejorando su porte y crecimiento.
Por otro lado, investigadores norteamericanos han realizado una
destacada revision en la revista Nature
Reviews Microbiology sobre
la generacion, regulacion y control de las biopeliculas de la
bacteria productora de colera. Ello podria sentar las bases de la
consecucion de tratamientos alternativos a una enfermedad que
segun la Organizacion Mundial de la Salud provoca entre 3 y 5
millones de casos de infeccion anuales.
Pero las posibilidades que ofrecen estos estudios van mucho mas
alla del fomento de la simbiosis para mejorar el crecimiento de
determinadas especies o de reducir la comunicacion para evitar
patologias. Claudio Nunes-Alves en otro reciente articulo de Nature
Reviews Microbiology publicado
en abril del 2015 habla de “Microbioma” para hacer mencion a ese
nuevo mundo biologico constituido por bacterias en los que existen
esos procesos de comunicacion. El conocimiento de los entresijos
de este microbioma podria hacer que nuestro proceso de
envejecimiento fuese mucho mejor
Por todo ello parece que la comunicacion bacteriana ha abierto las
puestas a un conocimiento que hace unos pocos años no era
sospechado por nadie. Las posibilidades son innumerables. No le
pierdan el rastro a este tipo de investigaciones.
Anabel Parama Diaz es Doctora en Biologia. Colaboradora honorifica
de la Escuela de Enfermeria, campus “Duques de Soria”, Universidad
de Valladolid. Directora del Centro de Estudios y Asesoramiento
Gallaecia (CEASGA).
Fuente: Tendencias 21
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