Los especialistas buscan comprender cómo actúan sobre los biofilms, estructuras responsables de infecciones persistentes, y aportan claves para desarrollar terapias más eficaces.
Por Florencia Belén Mogno
Las bacterias, aunque invisibles, constituyen la población más numerosa del planeta. Su existencia data de hace millones de años, convirtiéndolas en los primeros seres vivos que habitaron la Tierra.
En ese aspecto, las bacterias, enfrentadas a ambientes cambiantes y hostiles, lograron desarrollar mecanismos de resistencia que les permiten adaptarse a condiciones extremas. Entre estas amenazas se encuentran los antibióticos, compuestos que interfieren con funciones vitales de su fisiología.
En este contexto, un equipo de investigación del CONICET en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, CONICET-UNR) liderado por Diego Serra, se dedicó a estudiar el impacto poco conocido de los antibióticos sobre los biofilms, y compartió los hallazgos en un informe facilitado a Diario NCO.
En un análisis general del tema, el estudio señaló que, más allá de la resistencia genética, las bacterias poseen mecanismos fisiológicos que las ayudan a sobrevivir. Uno de estos mecanismos es la formación de biofilms, comunidades microbianas organizadas que permiten a las bacterias vivir en un entorno más seguro y coordinado.
En concordancia con lo plantead, la investigación expuso que estas estructuras les otorgan la capacidad de resistir condiciones adversas y han sido identificadas como responsables de la mayoría de las infecciones persistentes que afectan a la salud humana.
Precisiones y estadísticas del informe
En ese sentido, el documento facilitado a este medio describió: “Se estima que más del 50 por ciento de las bacterias patógenas que provocan infecciones crecen en forma de biofilms. Por eso, el desafío científico reside en conocer en profundidad cómo estas comunidades logran resistir a los antibióticos y cómo se podrían desarrollar estrategias para neutralizarlas”.
A propósito de ello, la comunidad científica se enfocó en investigar los efectos de los antibióticos sobre estos ecosistemas bacterianos, particularmente sobre aquellos efectos que van más allá de su función principal de eliminar bacterias.
El equipo explicó que en los biofilms las bacterias se organizan en un tejido complejo, con división de tareas y cooperación. A su vez, Serra explicó en el estudio que “casi todas las bacterias tienen la capacidad de formar y vivir en biofilms; incluso se piensa en estas estructuras como el prototipo más antiguo de lo que luego con la evolución serían los organismos multicelulares, porque los biofilms funcionan como un tejido, con coordinación y división de tareas”.
Sin embargo, esta organización tiene un costo para las bacterias que producen la matriz extracelular: al proteger a las que se encuentran más abajo, se alejan de la fuente de nutrientes y terminan por “dormirse” en un estado de baja actividad. Esto complica la acción de los antibióticos, ya que solo afectan a las bacterias activas de la capa inferior.
En esta instancia Serra contó que esta resistencia que presentaron los biofilms constituye un obstáculo en el área clínica: “Cuando un antibiótico se enfrenta a un biofilm, sólo puede actuar sobre la capa inferior de bacterias que se encuentra en activo crecimiento cerca de los nutrientes, mientras que las bacterias dormidas de la capa superior sobreviven”, apuntó.
Asimismo, el especialista agregó en el documento publicado que “es un problema en el área clínica ya que entre un 50 y un 80 por ciento de las infecciones están relacionadas con el crecimiento de las bacterias patógenas en comunidades de biofilms”.
Detalles y análisis del tema
En coincidencia con lo planteado anteriormente, cabe mencionar y destacar que la línea de investigación de Serra combina la comprensión fundamental del fenómeno con una proyección hacia la salud.
“Cuando decido volver al país, quise combinar todos los conocimientos que teníamos sobre por qué y cómo las bacterias forman estas comunidades, para darle una aplicación en el ámbito de la salud, siento que es importante tener esta retribución hacia la sociedad y que la ciencia atienda estas problemáticas”, explicó el investigador.
Mientras tanto, el laboratorio dirigido por Serra lleva adelante dos líneas principales de estudio: una de ellas se enfoca en comprender los detalles de la tolerancia de los biofilms a concentraciones letales de antibióticos.
Por otra parte, la otra línea de investigación analiza los efectos de las concentraciones subletales de antibióticos, aquellas que no matan a las bacterias, pero pueden tener impactos significativos en su comportamiento.
En concordancia, Estefanía Cordisco, investigadora del CONICET, detalló que las concentraciones subletales de antibióticos están presentes en distintas situaciones: “Se toma una concentración muy alta calculando que luego de pasar por vía sistémica, llegue al sitio de acción la concentración efectiva”.
Igualmente, la especialista aclaró también que “por un lado, no todos los organismos son iguales y en muchos casos ese antibiótico llega a una concentración reducida al sitio de la infección, y, por otro lado, están los efectos sobre otras bacterias no patógenas que viven en el organismo y también quedan expuestas a concentraciones bajas de antibiótico que les llega por el torrente sanguíneo”.
Desarrollo de los resultados
En sintonía con lo mencionado previamente, Serra señaló que estos niveles subletales también existen en el ambiente debido a la contaminación: “Se pueden detectar antibióticos en casi todos los ambientes, porque hay un abuso en el uso”.
Asimismo, el investigador del CONICET planteó en el informe publicado que “en los ríos, por ejemplo, suele encontrarse antibióticos que llegan a través de efluentes industriales o como desechos de orina y heces derivados de la actividad ganadera, avícola e incluso de la piscicultura”.
En ese sentido, el equipo del IBR exploró cómo estos niveles subletales actúan como señales de estrés que, en la mayoría de los casos, promueven la formación de biofilms. Sin embargo, también hallaron un caso excepcional: un antibiótico que inhibe la formación del biofilm.
“Encontramos el caso de un antibiótico que inhibe la formación del biofilm. Estos casos excepcionales son buenos para definir nuevos mecanismos para explorar”, afirmó Serra en la investigación difundida.
Desarrollo y ejecución del estudio
Por otro lado, cabe señalar que el hallazgo surgió mientras buscaban compuestos que actuaran inhibiendo la formación de biofilms. Observaron que la especie Bacillus subtilis podía frenar la formación y el avance de otras bacterias creciendo en forma de biofilm.
Al respecto, el equipo de científicos del CONICET comentó y remarcó que la sorpresa fue que la sustancia responsable de este efecto resultó ser un antibiótico natural llamado baciloína y a su vez, el informe expuso y puntualizó que “la baciloína puede inactivar la matriz del biofilm sin que la bacteria se dé cuenta, es decir, sin generar una señal de estrés”.
Serra explicó que este hallazgo tiene un sentido ecológico muy claro: “El bacilo libera la baciloína a su alrededor y si hay otro microorganismo a cierta distancia protegido en su biofilm, lo primero que hace es quitarle la protección de la matriz extracelular, provocando la desintegración del biofilm”.
“Entonces, a medida que el bacilo sigue creciendo y se acerca al microorganismo desprotegido, puede finalmente eliminarlo y prevalecer”, explicaron y detallaron en el documento consultado por este medio.
Según el investigador, este conocimiento puede inspirar nuevas estrategias en salud: “Por síntesis química se podría obtener un compuesto que emule este comportamiento o incluso podrían implementarse tratamientos que combinen el uso de antibióticos con compuestos anti-biofilms”.
De esta manera y ya a modo de conclusión se destacó que las nvestigaciones llevadas adelante por Serra y su equipo ofrecen una nueva mirada sobre los antibióticos y sus efectos no convencionales, abriendo el camino a terapias más eficaces para combatir las infecciones persistentes causadas por bacterias que habitan en biofilms.
Fuente fotografías: CONICET.
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