Identificaron la proteína que actúa como mecanismo de defensa para los enterococos resistentes a la vancomicina (ERV).
Una superbacteria mortal que infecta a unos 54.500 estadounidenses al año tiene un arma secreta, una proteína, que le permite desafiar el tratamiento con antibióticos y los ataques del sistema inmunológico. Sin embargo, el secreto se ha revelado ahora que los investigadores del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston (UTHealth) han identificado la proteína que actúa como mecanismo de defensa para los enterococos resistentes a la vancomicina (ERV). Su descubrimiento abre la puerta a futuras opciones de tratamiento en la lucha contra la resistencia a los antibióticos.
"Sabemos que las bacterias tienen sistemas de respuesta al estrés innatos, pero no entendemos completamente cómo estas respuestas se desencadenan para causar resistencia a los antibióticos", dijo Ayesha Khan, estudiante de doctorado en el Programa de Microbiología y Enfermedades Infecciosas del Centro Oncológico MD Anderson de la Universidad de Texas, Escuela de Graduados en Ciencias Biomédicas de UTHealth, y el autor principal del estudio.
La investigación, publicada en la edición de diciembre de Proceedings of the National Academy of Sciences de los Estados Unidos de América, reveló que una proteína llamada LiaX es liberada por las bacterias en el ambiente para detectar la presencia de antibióticos, causando la reestructuración de la célula bacteriana que evita que el medicamento la destruya.
La ERV figura en el último informe de amenazas de los Centros para el Control de Enfermedades y se asocia más comúnmente con los entornos de atención de la salud. Puede conducir a complicaciones graves, causando casi 5.400 muertes en 2017 en los EE. UU.
"Hemos descubierto el talón de Aquiles de un importante patógeno asociado al hospital y resistente a múltiples fármacos", dijo el autor principal César Arias, MD, PhD, profesor de la Facultad de medicina McGovern de UTHealth y presidente de la cátedra de enfermedades infecciosas Herbert L. y Margaret W. DuPont.
"Al identificar el principal mediador de la respuesta contra los antibióticos y la primera línea de defensa de nuestro sistema inmunológico, esto abrirá importantes vías de investigación terapéutica y diagnóstica contra estos organismos que se asocian con la enfermedad en pacientes críticamente enfermos",
agregó.
Los investigadores estudiaron cepas clínicas de ERV que pudieron evitar que la daptomicina, un tratamiento de último recurso para las infecciones bacterianas graves, atacara la membrana celular de las bacterias.
"La forma en que la daptomicina funciona para matar las bacterias no se entiende completamente. Sabemos que las bacterias tienen un 'septo de división', una región en el medio de la célula donde se dividen, y que la daptomicina se une al septo para matar la célula. Sin embargo, las bacterias han aprendido a distraer al antibiótico de su objetivo",
señaló Khan.
Los enterococos y otras bacterias tienen un sistema de respuesta al estrés, llamado LiaFSR, que ayuda a los gérmenes a desarrollar resistencia a los medicamentos y a adaptarse a muchos factores estresantes del ambiente. LiaX, descubrieron, es un actor importante en ese sistema.
"Llamamos a LiaX el modulador maestro de la resistencia, y básicamente le dice a la bacteria que remodele su envoltura celular protectora, haciendo que la daptomicina se una al septo y permita que la célula sobreviva",
dijo Khan.
Cuando los investigadores estudiaron las cepas clínicas, notaron una en particular de un paciente que tenía una infección por ERV en la sangre. Aunque esa cepa comenzó siendo sensible a la daptomicina, desarrolló resistencia luego de que el paciente fue tratado con daptomicina.
"Observamos altos niveles de la proteína fuera de la célula que se unía al antibiótico y que le indicaba a la célula que activara la respuesta al estrés",
dijo Khan.
En esencia, la proteína LiaX se comporta como Paul Revere alertando a la bacteria de que los antibióticos están llegando. Sin embargo, los investigadores descubrieron que no sólo los antibióticos pueden ser percibidos por la proteína, sino que también señalan cuando se produce una respuesta inmunológica.
"La llamamos proteína centinela", dijo el Dr. Yousif Shamoo, bioquímico de la Universidad de Rice y uno de los autores del estudio. "Sale y explora. Cuando encuentra una amenaza, le da una señal a la célula para que active sus defensas".
El sistema inmunológico produce péptidos antimicrobianos, que son moléculas que ayudan a combatir las infecciones causadas por gérmenes como bacterias u hongos. Trabajan destruyendo la envoltura de la célula, como lo hace la daptomicina.
"Lo que revelamos es que LiaX no sólo actúa como una proteína centinela que se adhiere a la daptomicina, sino que puede sentir los péptidos antimicrobianos creados por nuestro sistema inmunológico y provocar la misma respuesta de reestructuración celular",
dijo Khan.
La bacteria, los enterococos, viven de forma natural en el intestino. Para los individuos sanos que no tienen un sistema inmunológico comprometido, por lo general no es un problema. Sin embargo, el descubrimiento de este mecanismo de defensa tanto para el tratamiento con antibióticos como para la respuesta inmunológica que el cuerpo produce de forma natural apunta a la evolución general de los gérmenes para seguir creciendo cada vez más resistentes a los medicamentos y a la resistencia.
De acuerdo con los investigadores, una de las principales conclusiones de su estudio es que el ERV no sólo produce una proteína centinela que puede proteger a las bacterias contra los antibióticos y el sistema inmunológico, sino que su protección inherente hace que las bacterias sean más letales durante la infección.
Otros autores de UTHealth del estudio incluyeron a Diana Panesso, PhD; William Miller, MD; Melissa Cruz; April Nguyen; Sara Siegel, PhD; Kavindra Singh, PhD; Danielle Garsin, PhD; y Truc Tran, PharmD.
La investigación fue apoyada en parte por el financiamiento del Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas y el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial, ambos parte de los Institutos Nacionales de Salud. La Beca Kopchick, el Premio de Adquisición y Retención de Ciencia y Tecnología del Sistema de la Universidad de Texas (STAR) y el Premio Presidencial de UTHealth también proporcionaron fondos.
