Un estudio revela cómo la mucosidad domestica a los microbios
Un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), publicado en la revista Nature Microbiology, revela que los glucanos, moléculas de azúcar ramificadas que se encuentran en el moco, son responsables de la mayor parte de esta microbomba. Hay cientos de glucanos diferentes en el moco, y el equipo del MIT descubrió que estas moléculas pueden evitar que las bacterias se comuniquen entre sí y formen biopelículas infecciosas, convirtiéndolas así en inofensivas.
"Lo que tenemos en el moco es una mina de oro terapéutica --asegura Katharina Ribbeck, profesora de Desarrollo Profesional de Ingeniería Biológica en el MIT--. Estos glicanos tienen funciones biológicas que son muy amplias y sofisticadas. Tienen la capacidad de regular cómo se comportan los microbios y realmente sintonizar su identidad".
En este estudio, los investigadores se centraron en las interacciones de los glucanos con 'Pseudomonas aeruginosa', un patógeno oportunista que puede causar infecciones en pacientes con fibrosis quística y personas con sistemas inmunes comprometidos. El trabajo ahora en curso en el laboratorio de Ribbeck ha demostrado que los glucanos también pueden regular el comportamiento de otros microbios.
Las personas producen varios litros de moco todos los días, y hasta hace poco se pensaba que este moco funcionaba principalmente como lubricante y barrera física. Sin embargo, Ribbeck y sus colegas han demostrado que la mucosidad en realidad puede interferir con el comportamiento bacteriano, evitando que los microbios se adhieran a las superficies y se comuniquen entre sí.
En el nuevo estudio, Ribbeck quería probar si los glicanos estaban involucrados en la capacidad del moco para controlar el comportamiento de los microbios.
Estas moléculas de azúcar, un tipo de oligosacárido, se unen a proteínas llamadas mucinas, los bloques de construcción de moco que forman gel, para formar una estructura similar a un cepillo de botella.
Los glucanos asociados a la mucosidad han sido poco estudiados, pero Ribbeck pensó que podrían desempeñar un papel importante en la actividad de desarme de microbios que ella había visto previamente de la mucosidad.
Para explorar esa posibilidad, aisló los glucanos y los expuso a 'Pseudomonas aeruginosa'. Tras la exposición a los glucanos de mucina, las bacterias experimentaron grandes cambios de comportamiento que las hicieron menos dañinas para el huésped. Por ejemplo, ya no producen toxinas, se unen a las células huésped o mueren, ni expresan genes esenciales para la comunicación bacteriana.
Esta actividad de desarme de microbios tuvo consecuencias poderosas sobre la capacidad de esta bacteria para establecer infecciones. Ribbeck ha demostrado que el tratamiento de las quemaduras infectadas por 'Pseudomonas' con mucinas y glicanos de mucina reduce la proliferación bacteriana, lo que indica el potencial terapéutico de estos agentes neutralizantes de la virulencia.
"Hemos visto que las mucinas intactas tienen efectos reguladores y pueden causar cambios de comportamiento en toda una gama de patógenos, pero ahora podemos identificar el mecanismo molecular y las entidades responsables de esto, que son los glicanos", dice Ribbeck.
En estos experimentos, los investigadores utilizaron colecciones de cientos de glucanos, pero ahora planean estudiar los efectos de los glucanos individuales, que pueden interactuar específicamente con diferentes vías o microbios diferentes.
La 'Pseudomonas aeruginosa' es solo uno de los muchos patógenos oportunistas que el moco saludable mantiene bajo control. Ribbeck ahora está estudiando el papel de los glicanos en la regulación de otros patógenos, incluidos 'Streptococcus' y el hongo 'Candida albicans', y también está trabajando en la identificación de receptores en las superficies de las células microbianas que interactúan con los glicanos.
Su trabajo sobre 'Streptococcus' ha demostrado que los glicanos pueden bloquear la transferencia horizontal de genes, un proceso que los microbios suelen utilizar para propagar genes para la resistencia a los medicamentos.
Ribbeck y otros investigadores ahora están interesados en usar lo que han aprendido sobre las mucinas y los glicanos para desarrollar moco artificial, lo que podría ofrecer una nueva forma de tratar enfermedades derivadas de moco perdido o defectuoso.
Aprovechar los poderes del moco también podría conducir a nuevas formas de tratar las infecciones resistentes a los antibióticos, porque ofrece una estrategia complementaria a los antibióticos tradicionales, dice Ribbeck.
"Lo que encontramos aquí es que la naturaleza ha desarrollado la capacidad de desarmar microbios difíciles, en lugar de matarlos. Esto no solo ayudaría a limitar la presión selectiva para desarrollar resistencia, porque no están bajo presión para encontrar formas de sobrevivir, sino que también deberían ayuda a crear y mantener un microbioma diverso ", añade.
Ribbeck sospecha que los glucanos en el moco también juegan un papel clave en la determinación de la composición del microbioma: los billones de células bacterianas que viven dentro del cuerpo humano. Muchos de estos microbios son beneficiosos para sus huéspedes humanos, y los glicanos pueden proporcionarles los nutrientes que necesitan o ayudarlos a florecer, dice.
De esta manera, los glucanos asociados con el moco son similares a los muchos oligosacáridos que se encuentran en la leche humana, que también contiene una amplia gama de azúcares que pueden regular el comportamiento de los microbios.
"Este es un tema que probablemente está en juego en muchos sistemas donde el objetivo es dar forma y manipular comunidades dentro del cuerpo, no solo en humanos sino en todo el reino animal", dice Ribbeck.
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