Las bacterias Dañinas Se Disfrazan de Glóbulos Rojos para Evadir el Sistema Inmunitario

Incluso las células individuales a veces deben ser maestros del disfraz.

Varios tipos de bacterias dañinas, por ejemplo, se disfrazan de células humanas para evadir el sistema inmunológico, cubriendo sus superficies con moléculas que se asemejan a las nuestras. El truco inteligente da efectivamente a los patógenos «capas de invisibilidad», dice David González, bioquímico y microbiólogo de la Universidad de California, San Diego.

Ahora, González y su equipo han descubierto una nueva forma de esta imitación microbiana que es especialmente macabra. Para evitar ser extinguidos por el sistema inmunitario, las bacterias que causan la faringitis estreptocócica desgarran los glóbulos rojos y luego se visten con los escombros, como se informó hoy en el diario Cell Reports.

Cuando esta estrategia funciona, las bacterias, llamadas Estreptococos del Grupo A (estreptococo del grupo A), permanecen ocultas mientras causan estragos en el cuerpo, muestran los experimentos con ratones del estudio. Pero cuando una proteína de la bacteria responsable del disfraz sanguíneo se extrae del genoma del estreptococo, los microbios quedan expuestos, lo que permite que el sistema inmunitario ataque a los patógenos y prevenga una infección potencialmente mortal.

Comprender la biología detrás del acto de desaparición sangrienta del estreptococo del grupo A podría ayudar a la búsqueda de nuevos medicamentos que «destapen las bacterias para que puedan eliminarse o eliminarse de manera efectiva», dice Martina Sanderson-Smith, microbióloga molecular de la Universidad de Wollongong en Australia que no participó en el estudio. «Este es un ejemplo de ciencia de descubrimiento en su mejor momento.»

Entre los patógenos, el estreptococo del grupo A es una especie de navaja suiza. Estos microbios versátiles pueden colonizar la piel, la garganta, los genitales y más, e infectan a cientos de millones de personas cada año. Muchas infecciones no progresan más allá de un molesto sarpullido o dolor de garganta, pero en circunstancias más extremas, la bacteria puede amenazar vidas con afecciones como fiebre reumática, síndrome de shock tóxico o enfermedad carnívora.

Un microbiólogo del Instituto Max-Planck de Biología de Infecciones prepara una colonia bacteriana de la cepa Streptococcus pyogenes, la especie primaria del estreptococo del grupo A, en una placa de agar sanguíneo. (Wolfgang Kumm / Picture Alliance a través de Getty Images)

Aunque existen antibióticos contra el estreptococo del grupo A, la resistencia a algunos medicamentos está creciendo entre las cepas de todo el mundo, y no hay vacunas disponibles comercialmente. Encontrar nuevos tratamientos para combatir estos patógenos, dice González, podría prevenir algunas de las más de 500,000 muertes que causan anualmente.

Gran parte de la forma en que el estreptococo del grupo A logra ser más astuto que las defensas del cuerpo sigue siendo misteriosa. Para comprender mejor las formas escurridizas de la bacteria, González y su laboratorio han pasado los últimos años estudiando el conjunto de moléculas producidas por el patógeno durante la infección. Algunas de estas moléculas se adhieren a los glóbulos rojos, incluyendo un puñado de proteínas que pueden hacer pedazos las células.

Pero cuando los investigadores usaron nanopartículas recubiertas con trozos de células sanguíneas como cebo, atraparon una nueva proteína llamada proteína S. En lugar de separar las células sanguíneas, esta molécula permitió que las bacterias se adhirieran a las piezas dejadas atrás.

Al principio, la pegajosidad aparentemente inocua de la proteína S desconcertó a González y a su equipo. Pero pronto se dieron cuenta de que podría permitir que las bacterias pasaran como las mismas células que habían destruido, el equivalente microscópico de lobos con piel de oveja.

El engaño es una táctica inusual, pero efectiva, dice la coautora Anaamika Campeau, bioquímica del laboratorio de González. Para ocultar cualquier característica que pueda incriminar a un estreptococo del grupo A como invasores extraños, los microbios se tapan con trozos de células que el sistema inmunitario ve todo el tiempo y sabe que no debe atacar, explica. «Una vez que llegamos a esa idea, todo encajó en su lugar.»

La interacción entre el estreptococo del grupo A y los glóbulos rojos fue tan fuerte que la bacteria se volvió carmesí brillante cuando se convirtió en soluciones de sangre humana. Las células inmunitarias, desconcertadas por el disfraz sangriento, fallaron en gran medida en capturar y matar a los posibles invasores.

Cuando los investigadores generaron una cepa mutante de la bacteria que no podía producir la proteína S, sin embargo, tuvo problemas para disfrazarse, volviéndose ligeramente rosada en presencia de sangre. Los patógenos modificados no engañaron a las células inmunitarias, que rápidamente engulleron a sus objetivos.

Los estreptococos normales del grupo A (derecha) se vuelven de color rojo brillante cuando se mezclan con glóbulos rojos, disfrazándose de glóbulos rojos. La proteína S faltante del estreptococo del grupo A (parte media) solo es ligeramente rosada. Una cepa con proteína S agregada en la parte posterior (derecha) parece normal. (Wierzbicki et al. / Informes de Células 2019)

Para probar la potencia de los efectos evasivos de la proteína S, los investigadores inyectaron cada una de las dos cepas bacterianas en ratones. Mientras que casi todos los animales infectados con el estreptococo típico del grupo A perdieron peso rápidamente y murieron, todos los ratones que recibieron los microbios mutantes sobrevivieron y permanecieron en un tamaño saludable.

La diferencia fue tan sorprendente que, al principio, González y su equipo estaban seguros de que habían cometido un error. Pero incluso con más de la dosis letal de bacterias mutantes, dice, » los ratones seguían siendo tan felices como podían ser.»

Los microbios que imitan a las células huésped no es un nuevo truco biológico, dice Tiara Pérez Morales, microbióloga molecular de la Universidad Benedictina que no participó en el estudio. Pero el nuevo estudio le da un giro argumental a una vieja historia. «Se están poniendo un disfraz y fingiendo que son glóbulos rojos», dice. «No creo que se me ocurra nada parecido.»

La pérdida de proteína S es tan grave que las bacterias se ven afectadas que la molécula podría ser un objetivo atractivo para nuevos medicamentos en el futuro, dice Sanderson-Smith. Bloquear la actividad de la proteína durante la infección esencialmente dejaría las bacterias en el potenciador, ayudando a las células inmunitarias a identificar y destruir los patógenos.

Resumen gráfico del estreptococo patógeno del Grupo A camuflado como glóbulos rojos. (Dorota Wierzbicki)

González espera que los tratamientos a base de proteína S vayan más allá de simplemente desenmascarar el estreptococo del grupo A. Después de recibir una dosis considerable de la bacteria mutante, los ratones comenzaron a producir proteínas inmunitarias, una indicación, dice, de que la cepa alterada había alertado al cuerpo de su presencia sin causarle daños graves. Los microbios, al parecer, se habían convertido en una vacuna viva.

El equipo llevó a cabo un experimento final, dosificando ratones con la bacteria mutante o con una solución salina antes de reinfectarlos con estreptococos normales del grupo A tres semanas después. Mientras que el 90 por ciento de los animales que recibieron solución salina murieron en diez días, siete de los ocho ratones que habían estado expuestos por primera vez a la cepa mutante sobrevivieron.

» Eso fue emocionante de ver», dice Pérez Morales, agregando que los hallazgos podrían ser especialmente significativos si se pueden repetir en otros miembros del género Streptococcus, que incluye varios otros patógenos que parecen también producir proteína S.

Pero Pérez Morales y Sanderson-Smith advierten que es necesario hacer mucho más antes de que se pueda considerar la vacunación humana. Los microbios y las células inmunitarias con las que paran son extremadamente complejos y en constante evolución, y lo que funciona en ratones no siempre se traduce en personas. Otros candidatos a vacunas han demostrado ser prometedores a lo largo de los años, pero se han encontrado con varios obstáculos que los han mantenido fuera de la clínica.

Sin embargo, a medida que el problema de la resistencia a los antibióticos continúa aumentando en todo el mundo, este estudio destaca la importancia de adoptar nuevos enfoques creativos para el tratamiento. «Necesitamos alternativas», dice Pérez Morales. «No podemos seguir atacando este problema con antibióticos.»

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