Los investigadores determinaron que dos especies bacterianas que se encuentran comúnmente en la boca humana y en los abscesos, cooperan para producir la bacteria patógena Aggregatibacter actinomycetemcomitans , más infeccioso. La clave de la cooperación es que la pareja inofensiva proporciona al patógeno un ambiente rico en oxígeno que lo ayuda a florecer. Los hallazgos, publicados esta semana en mBio , una revista en línea de acceso abierto de la Sociedad Estadounidense de Microbiología, podría conducir a mejores formas de combatir la mayoría de las infecciones bacterianas que se desarrollan dentro de comunidades complejas de bacterias.
"Históricamente, tendemos a pensar que las infecciones son causadas por un solo organismo, pero muchas enfermedades son causadas por múltiples especies", explica Apollo Stacy, un estudiante graduado en Biociencias Moleculares en la Universidad de Texas en Austin y autor principal deestudio "Queríamos preguntarnos, ¿qué efecto tienen estas especies múltiples entre sí durante las infecciones?"
Trabajando con el profesor Marvin Whiteley, Stacy y sus colegas usaron un modelo de laboratorio de dos bacterias orales A. Actinomycetemcomitans Aa y Streptococcus gordonii Strep, que viven juntos en la boca humana y también se encuentran en abscesos en los pulmones y el cerebro. Aa es uno de los principales culpables de la enfermedad periodontal y también puede viajar e infectar las válvulas cardíacas. Sin embargo, la especie Strep esconsiderado comensal y generalmente no causa problemas para su huésped humano. El trabajo previo del grupo de Whiteley había demostrado que estas dos bacterias por sí solas no causan enfermedades graves, pero juntas eran altamente infecciosas.
"En este estudio, preguntamos cuáles son todos los genes que Aa necesita para sobrevivir con y sin la bacteria Strep comensal", dice Stacy.
Para hacer eso, Stacy primero hizo cepas mutantes de Aa, en las que cada gen de su genoma había sido interrumpido por fragmentos de ADN llamados transposones Tn. Luego, colocó a los mutantes Aa solos o con Strep en abscesos en los muslosde ratones. Luego, utilizando una técnica llamada Tn-Seq, catalogó qué genes eran necesarios para la supervivencia de Aa, ya sea solo o con su compañero Strep.
La primera lista reveló qué procesos o funciones necesita Aa para sobrevivir sola. Comparando eso con la segunda lista le dijo a Stacy cuál de esos procesos podría compensar la presencia de Strep. Descubrió que cuando Strep está presente, Aa cambia de un metabolismo anaeróbico a unmás metabolismo aeróbico.
"Strep está aumentando la disponibilidad de oxígeno en la infección", dice Stacy. "Y eso es importante porque Aa puede usar oxígeno para generar más energía y crecer mejor".
Otros investigadores en el laboratorio de Whiteley ya habían demostrado que Strep produce un producto de desecho, L-lactato, que resulta ser uno de los alimentos favoritos de Aa. Además, Aa debe poder usar el L-lactato hecho por Strep, unproceso conocido como alimentación cruzada, para que las dos especies causen infección severa. Sin embargo, Aa no puede usar efectivamente L-lactato como fuente de alimento a menos que haya suficiente oxígeno para la respiración aeróbica. Los hallazgos de Stacy proporcionan la conexión clave.
"Es bastante sorprendente que estos errores hayan desarrollado estas interacciones", señala Whiteley. "Strep no solo alimentará a Aa, sino que le dará lo que necesita, el cuchillo y el tenedor, para comerlo también".oxígeno a Aa, un proceso que el equipo denominó respiración cruzada, Strep permite que el patógeno crezca a niveles mucho más altos, lo que resulta en una infección peor.
"Ahora estamos comenzando a comprender que muchas de las infecciones modernas son causadas por una comunidad de organismos", dice Whiteley, director del Centro John Ring LaMontagne para Enfermedades Infecciosas en Austin. "Estas dos bacterias han evolucionado para vivir juntas,entonces nos dan una manera de explorar estas relaciones altamente complejas "
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Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Microbiología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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