Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) de Singapur, ha descubierto un nuevo enfoque que podría acelerar la curación de heridas crónicas infectadas por bacterias resistentes a los antibióticos.
A nivel mundial, las heridas crónicas representan un importante desafío para la salud, con una estimación de 18.6 millones de personas que desarrollan úlceras en el pie diabético cada año. Hasta una de cada tres personas con diabetes corre el riesgo de desarrollar una úlcera en el pie a lo largo de su vida.
Estas heridas son una de las principales causas de amputaciones de extremidades inferiores y, con frecuencia, se complican por infecciones persistentes que impiden la curación.
En Singapur, las heridas crónicas como las úlceras del pie diabético, las lesiones por presión y las úlceras venosas de la pierna son cada vez más comunes, con más de 16,000 casos anuales, especialmente entre los adultos mayores y las personas con diabetes.
Publicado en Science Advances, el estudio, realizado en colaboración con la Universidad de Ginebra, Suiza, muestra cómo una bacteria común, Enterococcus faecalis (E. faecalis), previene activamente la curación de heridas. El equipo también demostró cómo neutralizar este proceso biológico puede permitir que las células de la piel se recuperen y cierren las heridas.
E. faecalis es un patógeno oportunista que se encuentra con frecuencia en infecciones crónicas como las úlceras del pie diabético. Estas heridas son difíciles de tratar y, a menudo, no cicatrizan, lo que aumenta el riesgo de complicaciones y amputación.
La resistencia a los antibióticos también es una preocupación creciente en E. faecalis, ya que algunas cepas son resistentes a varios antibióticos de uso común, lo que dificulta el tratamiento de ciertas infecciones.
Si bien se sabe que estas infecciones retrasan la curación, el mecanismo biológico detrás de esta interrupción ha permanecido poco claro para los médicos y científicos.
El estudio está dirigido conjuntamente por el profesor asociado de la NTU, Guillaume Thibault, de la Escuela de Ciencias Biológicas, y la profesora Kimberly Kline de la Universidad de Ginebra, quien es profesora visitante en SCELSE – Centro de Singapur para las Ciencias de la Vida y la Ingeniería Ambiental, en la NTU.
El equipo descubrió que, a diferencia de otras bacterias, que producen toxinas cuando infectan las heridas, E. faecalis produce un subproducto metabólico llamado especies reactivas de oxígeno (ROS) que perjudica el proceso de curación de las células de la piel humana.
Mecanismo que interrumpe la curación de heridas
El primer autor del estudio, el investigador de la NTU, el Dr. Aaron Tan, descubrió que E. faecalis utiliza un proceso metabólico conocido como transporte de electrones extracelular (EET), que produce continuamente peróxido de hidrógeno, una especie reactiva de oxígeno altamente reactiva que puede dañar los tejidos vivos.
Cuando está presente en heridas infectadas, esta bacteria produce peróxido de hidrógeno, que daña las células de la piel humana a través del estrés oxidativo.
Los experimentos de laboratorio demostraron que el estrés oxidativo desencadena un mecanismo de defensa celular conocido como la «respuesta de proteína desplegada» en las células de la piel llamadas queratinocitos, que son responsables de la reparación de la piel.
Esta respuesta de proteína desplegada es normalmente utilizada por las células para hacer frente al daño al ralentizar la producción de proteínas y otras actividades vitales, para que puedan recuperarse.
Una vez activada, la respuesta al estrés paraliza eficazmente las células, impidiendo que se muevan para cerrar la herida, un proceso conocido como migración.
Cuando los investigadores utilizaron una cepa modificada genéticamente de E. faecalis que carecía de la vía EET, la bacteria produjo significativamente menos peróxido de hidrógeno y fue incapaz de bloquear la curación de heridas.
Esto confirmó que la vía metabólica era fundamental para la capacidad de la bacteria de interrumpir la reparación de la piel. El equipo luego probó si neutralizar el peróxido de hidrógeno podría revertir el daño.
Posible solución que evita la resistencia a los antibióticos
Al tratar las células de la piel afectadas con catalasa, una enzima antioxidante natural que descompone el peróxido de hidrógeno, los investigadores redujeron el estrés celular y, por lo tanto, restauraron la capacidad de las células para migrar y curar.
Esto ofrece otra solución para abordar las cepas de E. faecalis resistentes a los antibióticos en lugar de intentar matarlas o inhibirlas con antibióticos.
«Nuestros hallazgos muestran que el metabolismo de la bacteria en sí es el arma, lo cual fue un hallazgo sorprendente desconocido para los científicos», dijo el profesor asociado Thibault, quien también es el Decano Adjunto (Compromiso Internacional) de la Facultad de Ciencias.
«En lugar de centrarnos en matar la bacteria con antibióticos, lo cual es cada vez más difícil y conduce a una futura resistencia a los antibióticos, ahora podemos neutralizarla bloqueando los productos dañinos que genera y restaurando la curación de heridas. En lugar de atacar la fuente, neutralizamos la causa real de las heridas crónicas: las especies reactivas de oxígeno».
El estudio establece un vínculo directo entre el metabolismo bacteriano y la disfunción de las células huésped, ofreciendo una nueva estrategia terapéutica para las heridas crónicas.
Los investigadores sugieren que los apósitos para heridas infundidos con antioxidantes como la catalasa podrían ser un tratamiento eficaz en el futuro.
Debido a que los antioxidantes como la catalasa ya se utilizan ampliamente y se comprenden bien, los investigadores creen que esta estrategia podría acortar el camino desde la investigación de laboratorio hasta la aplicación clínica, en comparación con el desarrollo de un nuevo fármaco.
Dado que el estudio utilizó células de la piel humana para demostrar el mecanismo, los hallazgos son relevantes para la fisiología humana y podrían allanar el camino para nuevos tratamientos para pacientes con heridas que no cicatrizan.
El equipo tiene como objetivo avanzar hacia ensayos clínicos en humanos después de determinar la forma más eficaz de administrar antioxidantes a través de estudios en curso en modelos animales.
