La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que anualmente fallecen alrededor de 11 millones de personas debido a la sepsis bacteriana. Entre los microorganismos causantes se encuentra la Pseudomonas aeruginosa, una bacteria que se encuentra de forma natural en el suelo y el agua, pero también en hospitales, residencias de ancianos o centros de atención primaria, donde puede haber personas con sistemas inmunitarios debilitados.
Esta bacteria sobrevive en estos ambientes gracias a una poderosa táctica de defensa: la formación de una densa capa en su superficie que actúa como un escudo contra los antibióticos. Sin embargo, un reciente descubrimiento podría cambiar el curso de esta lucha microscópica. Un equipo de investigadores de la Universidad del Sur de Dinamarca, liderado por la microbióloga Clare Kirkpatrick, ha descubierto un mecanismo que reduce la formación de esta capa defensiva. Los resultados de su investigación se han publicado en la revista Microbiology Spectrum.
Kirkpatrick explica cómo la bacteria forma esta capa protectora: “Detecta que está en contacto con una superficie adecuada, o que hay una alta densidad bacteriana en el entorno, y empieza a fabricar una gran cantidad de material polisacárido de biopelícula y a transportarlo fuera de la célula”. Este material forma una gruesa capa fuera de las células, que mezcla y adhiere firmemente a las bacterias entre sí y a la superficie. La densidad del material ralentiza la difusión de los antibióticos, de modo que solo entran en contacto con las células de manera gradual y a menudo estos fármacos no alcanzan una concentración suficiente como para matarlas. En definitiva, “este biofilm es tan espeso y pegajoso que el antibiótico no logra penetrar ni alcanzar su objetivo en el interior de la célula”, subraya la microbióloga.
Para analizar cómo se podría destruir este material protector, los investigadores daneses trabajaron con tres genes recién descubiertos (denominados PA1371-1372, PA2732 y PA2735) en una cepa de P. Aeruginosa cultivada en laboratorio. Cuando aumentaron la expresión de estos genes, observaron una fuerte reducción de la biopelícula. Lo relevante de este hallazgo es que el sistema afectado por los genes forma parte del genoma central de P. Aeruginosa. Esto significa que se encuentra universalmente en todas las cepas de esta especie bacteriana secuenciadas hasta ahora.
Las bacterias pueden evolucionar individualmente y mutar de forma rápida y constante cuando están bajo presión. No es raro que los pacientes infectados por una variante de P. Aeruginosa respondan bien inicialmente al tratamiento antibiótico, pero luego se vuelvan resistentes a medida que los microorganismos desarrollan resistencia durante el tratamiento. Las cepas mutan, pero su genoma central común no cambia.
En sus experimentos, los investigadores activaron el sistema reductor de las biopelículas mediante la sobreexpresión de genes. Pero además descubrieron que el mecanismo se estimula de forma natural por el estrés de la pared celular. “Hemos descubierto también que la tensión de la membrana de las células induce la activación de la expresión de los genes, y que esto reduce de manera natural la capa protectora de las bacterias, aunque todavía no sabemos exactamente cómo”, indica Kirkpatrick.
En el futuro, el objetivo de los científicos será buscar métodos farmacológicos para inducir la activación de los genes de forma aún más eficaz, o quizás aumentar la actividad de los productos génicos, para intentar conseguir el mismo efecto. En palabras de Kirkpatrick, “los fármacos dirigidos a membrana celular no se utilizan de manera rutinaria contra P. Aeruginosa, pero quizá podrían empezar a usarse como aditivos para reducir la producción de biopelícula y mejorar el acceso de los antibióticos a las células”.
Estos aditivos podrían incluirse como ‘antibióticos auxiliares’. Por ejemplo, incorporados a dispositivos médicos o a vendajes, y así resultar útiles por sus propiedades antibiopelícula contra las infecciones por P. aeruginosa. De esta forma, se podría ayudar a los antibióticos ‘de referencia’ a hacer mejor su trabajo en beneficio de los pacientes.
Referencia: Magnus Z. Østergaard, Clare Kirkpatrick: The uncharacterized PA3040-3042 operon is part of the cell envelope stress response and a tobramycin resistance determinant in a clinical isolate of Pseudomonas aeruginosa. Microbiology Spectrum (2024).
