Las gotas de lípidos son máquinas intracelulares que combaten las bacterias
ARRIBA: Células humanas con gotas de lípidos (azul) que contienen catelicidina (verde)MARTA BOSCH
Alguna vez se pensó que eran poco más que gotas de grasa dentro de eucariotas células, las gotitas de lípidos pueden, de hecho, proporcionar una primera línea de defensa contra los patógenos invasores, según la evidencia publicada hoy (15 de octubre) en Science. Cuando una bacteria ingresa al citoplasma de una célula, las gotas de lípidos intracelulares se cierran, trayendo consigo un arsenal de proteínas antimicrobianas, según muestra la investigación.
Esta es la primera evidencia de que existe un mecanismo [inmune] directo entre gotitas de lípidos y patógenos intracelulares, y pensé que eso era simplemente fascinante, dice Stacey Gilk del Centro Médico de la Universidad de Nebraska, quien estudia patología microbiana y no participó en la investigación.
Conocemos las gotitas de lípidos por más de 100 años, pero todavía no sé mucho sobre ellos, agrega la viróloga Sue Crawford del Baylor College of Medicine, quien tampoco participó en el estudio. Este es un artículo fantástico, dice ella. Realmente identificó algunos de los mecanismos por los cuales las gotas de lípidos tienen una función antibacteriana.
Las gotas de lípidos son un tipo de orgánulo que existe en todas las células eucariotas. Están repletos de grasas, como sugiere su nombre, y están rodeados por una monocapa de fosfolípidos (a diferencia de la clásica membrana bicapa que rodea a la mayoría de los otros orgánulos). Históricamente, las gotas de lípidos se han considerado lugares para almacenar el exceso de grasas y suministrarlas cuando y donde sea necesario, por ejemplo, a las mitocondrias para la producción de energía. Más recientemente, la investigación ha demostrado que ciertos virus, bacterias y parásitos que invaden las células aprovechan estas gotitas ricas en combustible para sobrevivir y crecer, dice Crawford.
Pero también hay evidencia de que la célula une las gotitas de lípidos con proteínas antimicrobianas, al igual que una persona podría envenenar el queso para librar su casa de roedores invasores. Las gotitas de lípidos en células de ratón, por ejemplo, contienen el compuesto antiviral viperina y una proteína involucrada en la activación de la respuesta inmune contra antígenos extraños, mientras que las de las células de mosca de la fruta contienen proteínas con propiedades antibacterianas.
El nuevo estudio, del biólogo celular de la Universidad de Barcelona Albert Pol y sus colegas, se suma a esta evidencia, demostrando definitivamente que las gotas de lípidos en las células de los mamíferos pueden contener una gran cantidad de proteínas inmunitarias y tener actividad antibacteriana contra una serie de especies bacterianas.
El equipo simuló una infección bacteriana en ratones vivos inyectando a los animales lipopolisacárido (LPS), una molécula bacteriana que estimula la respuesta inmunitaria innata. Esto provocó un aumento en el número de gotitas de lípidos dentro de las células del hígado de los animales, explica Marta Bosch, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Pol.
Gotas de lípidos aisladas de estos animales, o de suero salino inyectado. , animales de control, podría inhibir el crecimiento de E. coli in vitro, pero la capacidad antibacteriana de las gotas inducidas por LPS fue significativamente más potente. Esto indica que las señales inmunitarias impulsadas por LPS podrían preparar las gotas para la acción antibacteriana, argumenta el equipo. Las gotas de lípidos aisladas de ratones con una infección bacteriana real tenían una potencia antibacteriana similar a la de los animales tratados con LPS.
El equipo también analizó el contenido de proteínas de las gotas de lípidos de los animales tratados con LPS y de control, y encontró que el tratamiento con LPS redujo la cantidad de proteínas implicadas en el metabolismo de los lípidos y aumentó los niveles de factores inmunitarios innatos como la catelicidina, una proteína antimicrobiana de amplio espectro.
La catelicidina también estaba presente en las gotitas de lípidos de los macrófagos humanos , mostró el equipo, y cuando estas células se infectaron con E. coli, las gotas aumentaron en número y parecían localizarse con la bacteria. Cuando los macrófagos se incubaron con ácidos grasos para aumentar la abundancia de gotas de lípidos antes de la infección, fueron más capaces de inhibir E. coli.
Dicha capacidad antibacteriana se vio afectada en los macrófagos donde la producción de catelicidina se detuvo, pero mejoró en las células diseñadas para tener niveles más altos de catelicidina en sus gotas de lípidos. De hecho, las células con catelicidina potenciada fueron más eficaces que las células de control para reducir el crecimiento de E. coli, Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina.
Dado que la mayoría de los estudios hasta ahora demuestran la importancia de las gotitas de lípidos en el contexto de explotación mediada por patógenos. . . la demostración de la capacidad antibacteriana de las gotas de lípidos es emocionante y prometedora, escribe en un correo electrónico a The Scientist Minal Mulye, microbióloga e inmunóloga de la Universidad de Marian, que no participó en el trabajo. Este efecto debe explorarse más a fondo en diferentes modelos de infección por patógenos bacterianos, agrega, y eventualmente podría ser el objetivo de un tratamiento antibacteriano alternativo.
M. Bosch et al., Las gotitas de lípidos de mamíferos son centros inmunitarios innatos que integran el metabolismo celular y la defensa del huésped, Science, 370:eaay8085, 2020.