Las superficies mucosas en la nariz, la garganta, los pulmones, el intestino y el tracto genital son puntos de primer contacto para muchos patógenos. Como estrategia defensiva, la mayoría de los animales y los humanos pueden exfoliar rápidamente estas superficies es decir, eliminar la capa superficialpara deshacerse de los atacantes adjuntos. Un estudio publicado el 12 de mayo en PLOS Patógenos revela una estrategia común de las bacterias para prevenir la exfoliación y así ganar tiempo extra para colonizar la mucosa o penetrar en la barrera de la mucosa.
Christof Hauck, de la Universidad de Konstanz, Alemania, y sus colegas habían demostrado recientemente que un tipo de bacteria, Neisseria gonorrhoeae , que colonizan el tracto urogenital, pueden suprimir la exfoliación. En el proceso, las bacterias usan proteínas llamadas Opa para unirse a los miembros de la familia CEACAM de proteínas huésped para las moléculas de adhesión celular relacionadas con CEA que se expresan en la mucosacélulas. Esta unión de alguna manera hace que las células humanas en la capa superficial de la mucosa sean más pegajosas y menos propensas a desprenderse de las capas debajo.
La mayoría de las interacciones entre el patógeno y el huésped son bastante complejas e involucran varias proteínas bacterianas, a menudo denominadas "factores de virulencia" porque permiten que los microbios causen enfermedades. En este estudio, los investigadores examinaron si participar CEACAM no solo es necesario sino tambiénsuficiente para inhibir la exfoliación, o si también se requieren otros factores y procesos.
Comenzaron por ingeniería genética de bacterias a partir de una cepa normalmente inofensiva de E. coli que no tienen sus propias proteínas de unión a CEACAM para que expresen las proteínas Opa. Descubrieron que este único cambio permitió la modificación E. coli no solo para unir las proteínas CEACAM humanas sino también para inhibir la exfoliación.
Los investigadores también trabajaron con células de cultivo de tejidos que no tienen ningún miembro de la familia CEACAM. Si estas células están infectadas con Opa Neisseria o E. coli cepas, no cambian sus propiedades adhesivas. Por el contrario, si se introduce un gen que expresa CEACAM en estas células, se vuelven pegajosas cuando se infectan con bacterias que contienen Opa, pero no cuando se infectan con el inofensivo E. coli cepa que carece del gen Opa.
Tomados en conjunto, estos resultados muestran que es la interacción Opa-CEACAM lo que desencadena el aumento de la "adherencia" de las células infectadas. Los experimentos descritos hasta ahora se realizaron en células humanas cultivadas junto con bacterias en platos de plástico, y se midió la adherenciapor qué tan bien las células huésped se pegan a la superficie plástica
Para observar la interacción entre las bacterias y las superficies reales de la mucosa, los investigadores estudiaron ratones transgénicos diseñados para expresar altos niveles de CEACAM humano en sus superficies mucosas. Cuando dichos ratones se infectaron por vía intravaginal con bacterias que expresan Opa, los investigadores encontraron quemuchas bacterias se adhirieron a la superficie de la mucosa. También recuperaron un gran número de bacterias 24 horas después, lo que indica que la capacidad inicial de adherirse se traduce en una posterior 'colonización' exitosa de la mucosa.
Por el contrario, cuando los ratones de control que expresaron CEACAM de ratón en su mucosa se infectaron con bacterias que contienen Opa, se encontraron muy pocas bacterias adheridas a la mucosa vaginal. De manera similar, cuando los ratones que expresaban CEACAM humano se infectaron con sustancias inofensivas E. coli sin Opa, se encontraron pocas bacterias adheridas al revestimiento vaginal, presumiblemente porque la exfoliación funcionó de manera eficiente, y casi ninguna de ellas todavía estaba presente 24 horas después.
Varias otras cepas bacterianas que causan enfermedades tienen proteínas que también pueden unirse a CAECAM pero no están relacionadas con Opa. Para ver si esas proteínas funcionan como Opa, los investigadores probaron una de las cepas en los ratones que expresan CEACAM. Encontraron que grandes cantidadesde las bacterias que expresan Afa / Dr la proteína de unión a CEACAM no relacionada en cuestión se adhirieron a la pared vaginal después de la infección, y estas bacterias también lograron colonizar la vagina posteriormente.
Con base en estos resultados, los investigadores proponen que "las adhesinas de unión a CEACAM han evolucionado independientemente en múltiples patógenos bacterianos gramnegativos [...] como un medio para facilitar el contacto inicial específico de la especie con la mucosa de un organismo huésped apropiadoy para contrarrestar el desprendimiento de células superficiales ". Concluyen que" una visión mecanicista detallada de este proceso y la capacidad de manipular la exfoliación podría ayudar a prevenir o tratar infecciones bacterianas ".
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Materiales proporcionados por PLOS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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