Cómo se protegen los estafilococos contra los antibióticos
El estudio aclara un mecanismo de resistencia hasta ahora desconocido
La bacteria cutánea Staphylococcus aureus suele desarrollar resistencia a los antibióticos. Así, puede causar infecciones difíciles de tratar. Investigadores de la Universidad de Bonn han descubierto una ingeniosa forma en la que una determinada cepa de Staphylococcus aureus se protege contra el importante antibiótico vancomicina. Los resultados se han publicado en la revista Microbiology Spectrum.
El Staphylococcus aureus -aquí cultivado en una placa- es una bacteria de la piel que puede causar graves infecciones en las heridas y, además, se vuelve rápidamente resistente a los antibióticos.
Volker Lannert/Uni Bonn
En el estudio, los investigadores estudiaron el desarrollo de la resistencia en una cepa de Staphylococcus aureus inocua para el ser humano. Para ello, cultivaron la cepa en el laboratorio en medios nutritivos a los que añadieron cantidades sucesivamente crecientes de vancomicina. Los estafilococos son bacterias que mutan rápidamente. La cepa estudiada carece además de un mecanismo que normalmente repara estos cambios genéticos. Esto significa que adquiere nuevas propiedades con especial rapidez, incluidas las asociadas a una mayor tolerancia a la vancomicina. En presencia del antibiótico, sólo sobreviven estos mutantes.
"De este modo, en ocho semanas obtuvimos una cepa capaz de soportar un aumento de más de 100 veces en la concentración del antibiótico", explica la Prof. Dra. Gabriele Bierbaum, del Instituto de Microbiología Médica, Inmunología y Parasitología del Hospital Universitario de Bonn. Los investigadores querían ahora averiguar cómo la cepa, con la denominación VC40, consigue esto.
Traje de protección molecular
Las bacterias son organismos unicelulares que están encerrados en una fina membrana de lípidos. Ésta es casi tan delicada como una burbuja de jabón y la presión interna de la célula estafilocócica haría estallar la membrana. Por ello, la membrana está rodeada por una pared celular que envuelve a la bacteria como una prenda protectora extremadamente robusta. Esta pared está formada por varias capas de cadenas de hidratos de carbono reticuladas por péptidos, el peptidoglicano. Esto crea un tejido estable.
Los estafilococos y otras bacterias producen los componentes básicos de este tejido dentro de la célula y luego los transportan al exterior a través de la membrana. El antibiótico vancomicina los atrapa allí e impide que se incorporen a la pared. Como resultado, las células mueren.
"Nuestra cepa de bacterias tiene una pared mucho más gruesa que los estafilococos normales", dice Bierbaum. "La pared celular también contiene muchas cadenas moleculares cuyos extremos apenas están reticulados. Estos sitios no reticulados pueden unirse a la vancomicina". La pared celular actúa así como una especie de esponja que absorbe el antibiótico e impide que llegue a la membrana. Al mismo tiempo, la vancomicina unida obstruye los poros de esta esponja y, por tanto, el camino hacia la membrana.
Tijeras peligrosas: las autolisinas
Sin embargo, esta estrategia tiene un precio: "La pared se debilita al estar menos reticulada", explica Michael Hort, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Bierbaum. "Por tanto, es más fácil de destruir por ciertas enzimas llamadas autolisinas". Las autolisinas son necesarias para las bacterias durante la reproducción, por ejemplo: Cortan la pared celular durante la división celular y aseguran que las células puedan separarse. Incluso mientras la célula crece, las tijeras moleculares siguen abriendo las costuras del traje protector para que puedan introducirse nuevos parches de peptidoglicano. Las autolisinas son, por tanto, muy importantes.
Sin embargo, suponen una amenaza para las bacterias con paredes celulares debilitadas. Los investigadores pudieron demostrar cómo se defiende la cepa estafilocócica de una de las autolisinas más importantes: La VC40 de S. aureus modifica un componente específico de las paredes celulares, los ácidos teicoicos de la pared. Estos desempeñan un papel menor en la reticulación normal y realizan otras tareas. La cepa VC40 de S. aureus une ciertas moléculas de azúcar a los ácidos teicoicos. Esto les permite inhibir la unión de la autolisina a la pared celular. "Generamos una cepa hija de S. aureus VC40 que no incorpora estas moléculas de azúcar", dice Bierbaum. "Esto la hizo casi 20 veces más susceptible a la vancomicina".
Nuevos conocimientos sobre el desarrollo de la resistencia
Los estafilococos pueden encontrarse en muchos lugares, incluida la piel de la mayoría de las personas. Allí suelen ser inofensivos. Sin embargo, si entran en las heridas o en el torrente sanguíneo, pueden causar infecciones graves. Las cepas denominadas MRSA (la abreviatura significa "Staphylococcus aureus resistente a la meticilina") suelen ser resistentes a varios antibióticos y, por tanto, son difíciles de controlar.
"Nuestro estudio muestra cómo las mutaciones pueden complementarse de forma tan sofisticada que la cepa desarrolla una pronunciada resistencia como resultado", explica Gabriele Bierbaum. "De este modo, aumenta nuestra comprensión de las formas en que los estafilococos se adaptan a su entorno mediante cambios genéticos espontáneos y escapan a los efectos de los antibióticos".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Michael Hort, Ute Bertsche, Senada Nozinovic, Alina Dietrich, Anne Sophie Schrötter, Laura Mildenberger, Katharina Axtmann, Anne Berscheid und Gabriele Bierbaum; "The role of β-glycosylated wall teichoic acids in the reduction of vancomycin susceptibility in vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus"; Microbiology Spectrum; 2021
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