Las bacterias pueden volverse insensibles a los antibióticos al captar genes de resistencia del medio ambiente. Desafortunadamente para los pacientes, la respuesta al estrés inducida por los antibióticos activa la competencia, la capacidad de las células para absorber e integrar ADN extraño en los microorganismos. Microbiólogos de la Universidad deGroningen UG y la Universidad de Lausana ahora describen un nuevo mecanismo por el cual Streptococcus pneumoniae puede volverse competente y por qué las biopelículas pueden ser importantes en este proceso. Sus resultados se publicaron en Informes de celda el 27 de noviembre
El estudiante de doctorado de la UG, Jelle Slager, ya describió un mecanismo mediante el cual las bacterias pueden aumentar su capacidad para tomar ADN de su entorno, conocido como competencia, hace cuatro años. Posteriormente, su colega Arnau Domenech, miembro del equipo de Veeninglaboratorio de la Universidad de Lausana, que es el primer autor de Informes de celda artículo, examinó una gran cantidad de sustancias clínicamente relevantes por su capacidad para inducir competencia. Se destacaron dos fármacos: aztreonam y ácido clavulánico, que se utilizan para combatir infecciones. 'Pero cuando miramos más de cerca, no afectaron la competenciaa través de un mecanismo conocido ', dice Slager.' Así que investigamos lo que estaba pasando '.
división celular
La competencia se induce a través de la liberación del llamado péptido estimulante de la competencia CSP. Las células secretan este péptido cuando experimentan estrés, por ejemplo, cuando se enfrentan a ciertos antibióticos. Solo cuando la concentración de CSP a su alrededor alcanza un cierto umbral¿Las células se vuelven competentes? 'Este es un proceso llamado detección de quórum, que provoca una respuesta una vez que se ven afectadas suficientes células.' A medida que la CSP se secreta en el medio ambiente, todas las células se vuelven competentes más o menos al mismo tiempo.
Sin embargo, sucedió algo diferente con el Streptococcus pneumoniae células utilizadas en este estudio. Slager: 'A medida que estas células se dividen, normalmente forman pares de madre e hija. Pero en respuesta a estos dos medicamentos, comienzan a formar cadenas más largas, ya que el mecanismo de división celular se ve afectado por los medicamentosCuando las células de estas cadenas secretan CSP, la concentración local es más alta que cuando los pares de células nadan libremente en el medio. Esto significa que el umbral local para la detección de quórum se alcanzará antes para las células de estas cadenas.
biopelícula
Slager: 'A través de este mecanismo, los grupos de células se vuelven competentes en diferentes momentos. Entonces, en lugar de un' pulso 'sincronizado de competencia en todas las células, que normalmente vemos, ahora tenemos células competentes presentes durante un período prolongado de tiempo. 'Un aspecto interesante de este hallazgo es que las células bacterianas no flotan libremente en el cuerpo, como en estos experimentos de laboratorio, sino que generalmente se incorporan dentro de una biopelícula. Las bacterias producen estas biopelículas excretando moléculas pegajosas, que les brindan protección contra lasistema inmunológico, por ejemplo.
'En estas biopelículas, las células están empaquetadas mucho más juntas, lo que significa que la competencia probablemente esté regulada por la detección de quórum local, al igual que en nuestros experimentos', dice Slager. 'De hecho, como se descubrió recientemente, un gen queestimula la formación de biopelículas se activa junto con otros genes inducidos por la competencia. '' La primera conclusión de este estudio es que los experimentos de laboratorio estándar en los que las bacterias que nadan libremente se cultivan en matraces llenos de medio de cultivo son diferentes de la situación clínica, en la quecrecen en una biopelícula. Además, los medicamentos que, como el aztreonam y el ácido clavulánico utilizados en este estudio, conducen a la formación de cadenas, aumentarán la propagación de genes de resistencia a los antibióticos.
Implicaciones
¿Tendrá esto alguna implicación clínica? No directamente, dice Slager: "Este estudio aumenta principalmente nuestro conocimiento fundamental sobre la propagación de genes de resistencia a los antibióticos. Y nos dice más sobre cómo las células se comunican a través de la detección de quórum. Pero tal vez, a largo plazocorrer, este conocimiento podría usarse para perturbar esta comunicación y quizás reducir el desarrollo de resistencia. '
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Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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