Guerra en el intestino: cómo la microbiota humana resiste a la bacteria del cólera
V. choleraes crecimiento y competencia en superficies naturales (izquierda). El área enmarcada está ampliada a la derecha y muestra la muerte de una bacteria (indicada por la flecha roja) por las dos células de V. cholerae. Crédito: M. Blokesch & G. Knott (EPFL)
El cólera sigue siendo un enorme problema de salud pública. Ha habido siete grandes pandemias de la enfermedad diarreica aguda en los últimos 200 años. Según la OMS, el cólera todavía mata hasta 143.000 personas cada año e infecta hasta a 4 millones más, principalmente en países pobres o subdesarrollados.
El cólera es causado por la bacteria Vibrio cholerae, un patógeno transmitido por el agua que infecta el intestino de los humanos cuando beben agua contaminada. Tras la ingestión, Vibrio cholerae comienza a colonizar la superficie interna del intestino y libera una toxina sobre las células epiteliales. La toxina interrumpe el equilibrio iónico en las paredes del intestino, provocando la excreción de diarrea acuosa. El cólera grave puede provocar la muerte debido a una deshidratación grave.
Pero eso no es todo lo que hace V. cholerae. En 2015, los investigadores dirigidos por la profesora Melanie Blokesch de la EPFL publicaron un artículo fundamental que muestra que la bacteria usa una lanza con resorte para apuñalar a las bacterias vecinas y robar su ADN a medida que crece en su hábitat ambiental. Esta lanza molecular conocida como el «sistema de secreción tipo VI» o T6SS se ha descrito previamente para servir a la competencia interbacteriana. «Se espera que beber agua contaminada en áreas endémicas de cólera del mundo contenga V. cholerae activas para T6SS listas para competir», dice Blokesch.
Estudios anteriores han demostrado que los patógenos intestinales necesitan interactuar con las bacterias del microbioma intestinal para establecerse en este entorno. Lo hacen usando una variedad de tácticas, desde competir por nutrientes hasta una guerra interbacteriana total. Varios estudios han sugerido que los patógenos intestinales usan su lanza T6SS para limpiar el nicho intestinal y fomentar su propio asentamiento.
Pero es difícil estudiar cómo interactúa V. cholerae con el microbioma intestinal. Normalmente, los científicos desarrollarían un modelo animal adulto estandarizado, pero V. cholerae es conocido por colonizar animales adultos relativamente mal en comparación con los humanos. Esto significa que los investigadores tienen que recurrir a animales bebés, pero estos carecen del microbioma maduro con el que V. cholerae interactúa tan pronto como comienza a colonizar el intestino.
Mientras tanto, muchos estudios han demostrado que resistir la colonización por V. cholerae y otras bacterias infecciosas dependen en gran medida de los denominados microbios «comensales» del intestino. Los microbios comensales, y especialmente los del intestino humano, no se han investigado mucho en términos de interacción con V. cholerae.
Resistencia intestinal
En un artículo publicado en Nature Communications, el grupo de Blokesch ha ahora analizó la forma en que V. cholerae interactúa con las bacterias de la microbiota humana. Los científicos observaron una pequeña colección de comensales de voluntarios humanos, que incluía varias especies bacterianas como Escherichia coli, Enterobacter cloacae y varios aislamientos de Klebsiella.
Sus hallazgos mostraron que, aunque varias especies de bacterias intestinales están agotadas después de los ataques mediados por T6SS por V. cholerae, un subconjunto significativo lo resiste. Específicamente, algunas especies intestinales de Klebsiella se protegen contra los ataques T6SS de V. cholerae con una cápsula de polisacárido que es característica de las denominadas bacterias «encapsuladas».
Debido a que es un dispositivo de destrucción altamente eficiente, las bacterias como V. cholerae que usa T6SS también tiene formas de protegerse para evitar la autointoxicación. Para hacer esto, las bacterias que usan T6SS producen proteínas de inmunidad específicas que bloquean los efectos tóxicos de T6SS.
Pero el estudio encontró que algunos miembros de la microbiota humana se protegen de los ataques de T6SS sin pasar por la proteína de inmunidad. ruta. Específicamente, el estudio mostró que la E. cloacae en sí misma, un patógeno oportunista, contraataca al matar primero a la V. cholerae con su propio armamento T6SS superior.
«Este trabajo nos brinda una nueva perspectiva sobre el comportamiento de la comunidad bacteriana dentro de la microbiota intestinal y cómo la defensa contra la intoxicación por T6SS podría ayudar a las poblaciones bacterianas a defenderse contra los patógenos invasores», dice Melanie Blokesch. Pero también enfatiza que el estudio se llevó a cabo in vitro, lo que significa que se necesitan estudios adicionales si queremos obtener una imagen más completa.
«Sin embargo, nuestro trabajo podría servir como punto de partida para diseñar racionalmente Cepas probióticas protegidas con T6SS que pueden restaurar las barreras de colonización defectuosas o mejorar la eficiencia de las barreras», concluyen los autores.
Por último, Blokesch destaca la generosidad de los colegas que compartieron cepas bacterianas para este estudio. También enfatiza que llegar a nuevas direcciones, incluida la biología de Klebsiella, hubiera sido mucho más difícil sin la maravillosa colaboración con Olaya Rendueles y Eduardo Rocha en el Instituto Pasteur de París.
«Incluso más que la ciencia mensaje, lo que más disfruté fue el aspecto colaborativo (dentro y fuera del laboratorio) de la historia», coincide Nicolas Flaugnatti, posdoctorado en el grupo Blokesch y primer autor (compartido) de este estudio.
Explore más
La bacteria del cólera puede robar hasta 150 genes de una vez Más información: Nicolas Flaugnatti et al, Human commensal gut Las proteobacterias resisten los ataques de secreción de tipo VI a través de la inmunidad independiente de proteínas mecanismos, Nature Communications (01 de octubre de 2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26041-0 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Cita: War in the gut: How human microbiota resist the cholera bacteria (8 de octubre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-war-gut-human-microbiota-resist.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.