Los microsporidios causan diarrea, una enfermedad llamada microsporidiosis e incluso la muerte en individuos inmunocomprometidos.
A pesar de esos problemas médicos generalizados, los científicos no estaban seguros de cómo estos hongos unicelulares se reproducen en células humanas o animales.
Pero en un estudio que empleó gusanos redondos transparentes, los biólogos de la Universidad de California en San Diego lograron observar directamente cómo estos microorganismos se replican y se propagan. Y lo que vieron los sorprendió.
Los biólogos de UC San Diego informan en el número de esta semana de Microbiología de la naturaleza que los microsporidios fusionan las células de sus anfitriones animales para que puedan multiplicarse y propagarse rápidamente, como extraterrestres, dentro de las células no infectadas de sus anfitriones.
"Se ha demostrado que los virus y las bacterias fusionan las células huésped para facilitar la propagación de una infección", dijo Emily Troemel, profesora de biología que dirigió el estudio. "Pero esta es la primera vez que vemos este modo deinfección por un patógeno eucariota, que es un organismo unicelular con un núcleo distinto que contiene material genético ".
"Es como si los microsporidios hubieran descubierto que, como los soldados que luchan en una guerra urbana, es más fácil y seguro ir de casa en casa entrando en casas adyacentes a través de una pared común, en lugar de pasar por la puerta principal de cada casa,"dijo Troemel.
Los microsporidios se encuentran típicamente en los tractos intestinales de animales y humanos, que están formados por millones de células. Esa es una razón por la cual estudiar su modo de reproducción antes había sido tan difícil.
"A menudo no sabemos dónde invaden los patógenos o cómo se propagan de una célula a otra", explicó Keir Balla, un estudiante graduado que trabaja en el laboratorio de Troemel y el primer autor del artículo. "Esto se debe en parte a la compleja disposiciónde células en el cuerpo. Debido a que el intestino está formado por millones de células, es prácticamente imposible saber qué célula intestinal fue invadida por primera vez o en qué medida la infección pudo propagarse. Y esto puede evitar un tratamiento efectivo ".
Aunque algunos compuestos se han usado para tratar infecciones con microsporidios, ninguno ha demostrado ser efectivo, lo que lleva a infecciones generalizadas tanto en humanos como en animales. Un estudio reciente realizado en la República Checa encontró que aproximadamente la mitad de la población estaba infectada conal menos una de las 14 especies de microsporidios que se sabe que infectan a los humanos.
"Ha sido un problema médico poco apreciado debido a lo difícil que ha sido detectar los microsporidios", dijo Troemel.
Balla y otros dos científicos en el laboratorio de Troemel, el estudiante graduado Robert Luallen y su compañera posdoctoral Malina Bakowski, usaron el pequeño gusano redondo C. elegans para descubrir cómo se replican los microsporidios a partir de una sola infección. El gusano no solo es transparente, lo que permite a los investigadores observar directamente el proceso, sino que tiene un intestino muy simple.
"Todo el cuerpo de este gusano es aproximadamente 10 veces más corto que una sola pestaña humana y su intestino está formado por solo 20 células", dijo Balla. "Pero a pesar de las diferencias drásticas en la cantidad de células intestinales entre los gusanos yhumanos, su estructura intestinal es bastante similar. Esto significa que probablemente haya paralelos en la forma en que las infecciones por microsporidios se propagan tanto en las células humanas como en las de gusanos ".
Al etiquetar el ARN de los microsporidios con un tinte fluorescente rojo y al etiquetar las membranas de las células intestinales en verde, los investigadores pudieron rastrear microscópicamente una sola infección de una célula de microsporidios en una célula intestinal mientras se reproducía durante dos días por másmás de 50,000 individuos y viajaron a través de las 20 células intestinales. Por lo tanto, una célula parásita puede replicarse para tomar el control de todo el órgano intestinal.
"Mientras observamos estas infecciones en los gusanos vivos, vimos que los microsporidios crecían y se diseminaban más allá de la célula inicialmente invadida al fusionar las células intestinales vecinas", dijo Troemel. "Este proceso continuó en todas las células intestinales hasta que la mayoría detodo el intestino se fusionó en una célula gigante llena de microsporidios "
Cuando los investigadores infectaron las células musculares del gusano con microsporidios, se produjo el mismo proceso. Los invasores fusionaron las células en una estructura continua, lo que sugiere que el mismo modo de reproducción que emplean los microsporidios en las células intestinales se produce en muchos otros tipos de células animales.infectar, incluidos los humanos.
"Nuestra observación en este estudio de que un solo microbio puede fusionar muchas células huésped en una debería proporcionar información para otros científicos que diseñan tratamientos más efectivos para las infecciones por microsporidios", dijo Balla. "Debido a que estos patógenos permanecen ocultos dentro de las células de sus huéspedes, los tratamientosdeberá diseñarse para administrar medicamentos u otros agentes a estas regiones intracelulares ".
El estudio fue apoyado por subvenciones del Instituto de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud R01GM114139 y la Fundación David y Lucile Packard.
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Materiales proporcionados por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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