En la investigación de enfermedades infecciosas, se considera ampliamente beneficioso interrumpir la comunicación bacteriana. Sin embargo, un estudio realizado por la Universidad de Ginebra (UNIGE) y la Universidad Tecnológica de Nanyang de Singapur (NTU Singapore) desafía esta creencia.
¿Es siempre beneficioso bloquear la comunicación bacteriana? Un equipo de la UNIGE y la NTU Singapore cuestiona una suposición común en la investigación de enfermedades infecciosas. Al estudiar una bacteria responsable de una grave infección cardíaca, los científicos demostraron que interrumpir la comunicación bacteriana puede estar asociada con resultados clínicos adversos. Publicados en Nature Communications, estos hallazgos abren la puerta a estrategias terapéuticas más específicas y potencialmente más eficaces contra este tipo de infección.
La endocarditis infecciosa es una infección grave del revestimiento interno del corazón, que afecta con mayor frecuencia a las válvulas. Puede ser causada por varias bacterias, incluida la Enterococcus faecalis, particularmente extendida. Estas bacterias coordinan su comportamiento colectivo a través del quorum sensing, un sistema de comunicación química que les permite evaluar cuántas bacterias hay cerca. Este proceso les permite formar grupos densos conocidos como biopelículas, que perjudican la función valvular y son muy resistentes a los antibióticos. Como resultado, la endocarditis infecciosa se asocia con una alta morbilidad.
Un equipo del SCELSE (Centro de Ciencias Ambientales de la Vida y la Ingeniería) de la NTU, un centro multidisciplinario de investigación de biopelículas y microbiomas, y la Facultad de Medicina de la UNIGE, está cuestionando una suposición común en la investigación de enfermedades infecciosas: que bloquear la comunicación bacteriana siempre es beneficioso. Si bien los inhibidores del quorum sensing se están explorando activamente como terapias antivirulencia, el estudio muestra que suprimir la señalización bacteriana en las infecciones cardíacas puede, en cambio, empeorar la enfermedad al promover formas más agresivas.
Los científicos descubrieron que cuando la Enterococcus faecalis ya no puede comunicarse con las bacterias vecinas, forma biopelículas más grandes y resistentes en las válvulas cardíacas, lo que resulta en resultados clínicos más graves.
Estos hallazgos desafían una idea ampliamente aceptada en la investigación de enfermedades infecciosas: que bloquear el quorum sensing siempre es beneficioso.
El flujo sanguíneo silencia la comunicación bacteriana
Al combinar dispositivos que imitan el flujo sanguíneo con un modelo animal de infección cardíaca, el equipo descubrió que el flujo sanguíneo suprime activamente el quorum sensing en las primeras etapas de la infección. “En la superficie de las válvulas cardíacas, las bacterias están expuestas a un intenso flujo sanguíneo”, explica el Dr. Haris Antypas, investigador principal de SCELSE y autor principal del estudio. “Este flujo interrumpe las señales químicas que utilizan las bacterias para comunicarse, interrumpiendo efectivamente el quorum sensing”.
A medida que la infección progresa, las bacterias se adentran en la vegetación de la válvula, donde están protegidas del torrente sanguíneo. En esta etapa, el quorum sensing normalmente se activa, actuando como un freno para limitar el crecimiento excesivo de la biopelícula. Sorprendentemente, las bacterias que carecen por completo de quorum sensing evitan este control. En modelos animales, estas cepas formaron biopelículas más grandes, mostraron una mayor tolerancia a los antibióticos y causaron enfermedades más graves.
El equipo atribuyó este efecto a dos mecanismos clave: la reducción de la producción de proteasas bacterianas (enzimas que descomponen las proteínas) y un cambio metabólico que permite a las bacterias utilizar los nutrientes del huésped de manera más eficiente, impulsando el crecimiento persistente.
Resultados menos favorables en individuos afectados
El estudio también examinó bacterias E. Faecalis aisladas de pacientes con endocarditis infecciosa en los Estados Unidos y Suiza. Casi la mitad de los aislados clínicos carecían de quorum sensing, y estos casos se vincularon a una presencia más prolongada de bacterias en el torrente sanguíneo a pesar del tratamiento antibiótico activo. “No son mutantes raros”, señala el Dr. Haris Antypas. “Son comunes en los pacientes, y nuestros datos sugieren que pueden contribuir activamente a peores resultados clínicos”.
Estos hallazgos desafían una idea ampliamente aceptada en la investigación de enfermedades infecciosas: que bloquear el quorum sensing siempre es beneficioso. “Nuestros resultados muestran que en la endocarditis infecciosa, inhibir el quorum sensing en realidad puede dañar al paciente al promover el crecimiento de la biopelícula”, explica Kimberly Kline, profesora titular del Departamento de Microbiología y Medicina Molecular de la Facultad de Medicina de la UNIGE y académica visitante de SCELSE, y autora principal del estudio. “Comprender cuándo y dónde la comunicación bacteriana ayuda o perjudica al paciente será esencial para diseñar terapias más inteligentes”.
