Los patógenos pueden crear situaciones complicadas. Cuando los microbios invaden el cuerpo para causar una infección, a menudo una de sus primeras estrategias es adherirse firmemente a las superficies de las células humanas objetivo.
Ciertos anticuerpos emplean tácticas inusuales para evitar que los gérmenes se adhieran a nuestras células. Estas estrategias defensivas podrían sugerir nuevas ideas para la prevención o el tratamiento de infecciones de próxima generación.
Un estudio reciente, liderado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, ha revelado varios mecanismos nuevos por los cuales los anticuerpos bloquean la adhesión de las bacterias E. coli, causantes de infecciones del tracto urinario, a las células de la vejiga. Una vez que las bacterias E. coli se adhieren con fuerza, pueden ser difíciles de eliminar.
Los anticuerpos utilizaron múltiples esquemas de interferencia distintos para superar los intentos de las bacterias de adherirse. Estos incluyen la creación de cuñas moleculares, trampas conformacionales o cierres de bolsillo en las proteínas de adhesión especializadas que utilizan las bacterias para sujetarse a las células humanas.
Uno de los mecanismos parece estar representado en una clase recién reconocida de anticuerpos que imitan las moléculas de la superficie celular. Utilizan este engaño para hacer que las bacterias se unan a ellos en lugar de a las células de la vejiga.
“Todos estos mecanismos de anticuerpos encontrados al estudiar la E. coli que infecta el tracto urinario son probablemente aplicables para defenderse de otros patógenos bacterianos y virales también”, afirmó el Dr. Evgeni V. Sokurenko, médico científico y profesor de microbiología en la Facultad de Medicina de la UW en Seattle y uno de los investigadores principales del proyecto.
Los hallazgos se publicaron en Nature Communications. Los autores principales y corresponsales son Pearl N. Magala, instructora interina de bioquímica, quien inició el estudio, y Justin M. Kollman, profesor y presidente de bioquímica, ambos en la Facultad de Medicina de la UW.
Muchos patógenos producen elaboradas proteínas de adhesión celular que les permiten, figurativamente, pegarse a las moléculas receptoras de las células humanas.
El equipo de investigación se sintió fascinado al descubrir que el sistema de adhesión celular bacteriana de la E. coli fue engañado por una molécula señuelo unida a una región crucial de uno de los anticuerpos que estudiaron.
El anticuerpo contenía un glucano, un tipo de estructura compleja de carbohidratos que se encuentra en casi todas las superficies celulares, que en este caso imitaba el receptor similar al glucano en las células humanas al que las bacterias intentaban adherirse. Las bacterias se unirían erróneamente a estos anticuerpos en lugar de a las células vivas.
Este movimiento falso bloqueó tanto la adhesión como marcó a las bacterias para su destrucción por el sistema inmunológico.
“Es probable que esta clase de anticuerpos se produzca ampliamente en respuesta a antígenos bacterianos y virales, o con la inmunización con vacunas”, señaló Sokurenko.
Kollman confirmó la novedad y la importancia del hallazgo, diciendo: “Si bien se sabe que muchos anticuerpos portan varias formas de glucanos, sorprendentemente, la existencia de anticuerpos antimicrobianos con los glucanos que imitan los receptores celulares no se había documentado antes”.
Kollman también señaló que ciertas proteínas bacterianas de unión a glucanos, incluidas las proteínas de adhesión que se encuentran en la E. coli, podrían interactuar potencialmente con un subconjunto de células B cancerosas en los linfomas y causar el crecimiento y la persistencia del tumor.
Además, las células B normales forman parte del sistema inmunológico del cuerpo. Por lo tanto, los antígenos de los microbios infecciosos podrían contribuir a los trastornos autoinmunes al estimular los receptores de las células B, señalaron los investigadores.
Los resultados del estudio proporcionan un punto de partida, según los científicos, para el desarrollo de terapias inmunitarias que se dirijan a las proteínas de adhesión celular de unión a glucanos producidas por las bacterias que causan infecciones del tracto urinario. Este enfoque también podría explorarse contra otras bacterias, virus, hongos patógenos y algunos parásitos relacionados con enfermedades.
Sin embargo, los investigadores advirtieron que las acciones de los anticuerpos antiadhesión podrían no siempre ser beneficiosas para las personas o los animales. Estos posibles efectos secundarios deben tenerse en cuenta, aconsejaron, al seleccionar los componentes que se probarán en el desarrollo de vacunas.
Los científicos utilizaron microscopía crioelectrónica, espectrometría de masas, ensayos de adhesión y simulaciones de dinámica molecular en la supercomputadora Expanse en San Diego para estudiar los aspectos estructurales y funcionales de la acción de los anticuerpos contra la adhesión bacteriana.
La investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. (F32 AI145111, R00 GM147304, K99 GM141364, R01 AI119675 R21 AI178593, R01 AI171570, R35 GM149542 y S10 OD023476).
