¿Hacen endosporas las micobacterias?

Robert Koch(1843–1910),
descubridor de Mycobacterium tuberculosis

Recientemente han aparecido un par de interesantes comentarios sobre las micobacterias. Uno en el blog de Miguel Vicente, "Esos pequeños bichitos", dedicado a la co-evolución y dispersión del patógeno Mycobacterium tuberculosis en su relación con la especie humana, y otro en el blog de Moselio Schaeter "Small Things Considered". Este último está escrito por Peter Setlow de la Universidad de Connecticut y trata del reciente descubrimiento de la capacidad de las micobacteias de formar endosporas como otras bacterias Gram positivas. A continuación presento su traducción:


Rara vez ocurre una noticia que amenace con poner patas arriba nuestras creencias más arraigadas. Desde el descubrimiento del bacilo de la tuberculosis por Robert Koch en 1882, las micobacterias ha sido consideradas como bacterias que no forman esporas. Ahora, ha aparecido un estudio que desafía dicho aserto.

Primera página del artículo original de Robert Koch, La etiología de la Tuberculosis publicado en el Berliner Klinische Wochenschrift el 10 de abril de 1882

El género Mycobacterium engloba a una serie de los más importantes patógenos humanos incluyendo a M. tuberculosis. Una de las características principales de la infección por dicho microorganismo es su habilidad de persistir en el hospedador durante largos períodos de tiempo y sin producir ningún síntoma, para luego reaparecer y causar nuevamente la enfermedad. El reciente artículo de Ghosh et al. de la Universidad de Uppsala en Suecia, afirma que algunos miembros del género Mycobacterium son capaces de formar esporas muy parecidas a las que producen las especies del género Bacillus. Estos investigadores han trabajado con M. marinum, una micobacteria de crecimiento relativamente rápido, con tiempos de generación de 4 a 6 horas. Observaron que en cultivos envejecidos aparecían formas que recordaban a las endosporas, no sólo en su morfología, también en su resistencia y en la acumulación de ácido dipicolínico, una molécula característica de las esporas de Bacillus. También han observado estructuras similares en cultivos de M. bovis (el causante de la tuberculosis en el ganado). Al estudiar los genomas de las distintas especies del género Mycobacterium, incluyendo el de M. tuberculosis, han encontrado que todos contienen homólogos de genes importantes para la esporulación en B. subtilis. Algunos de dichos genes son transcritos activamente en los cultivos envejecidos de M marinum.

Microfotografías electrónicas de transmisión mostrando las posibles endosporas de M. marinun. En los paneles de la izquierda se observa la estructura de dichas endosporas. En los paneles de la derecha se muestra la germinación de dichas endosporas cuando son inoculadas en medio fresco. La fotografía de la esquina inferior derecha muestra dos células, la superior conteniendo una pre-espora y la inferior una endospora madura. (Ghosh et al.)

De confirmarse estas observaciones se provocaría una transformación en nuestro conocimiento de la biología de Mycobacterium, particularmente en el aspecto de las causas de la latencia y persistencia de las infecciones micobacterianas. Dado el carácter revolucionario que implicarían estas conclusiones es imperativo que dichas observaciones sean confirmadas y duplicadas. Una posibilidad es que las estructuras observadas puedan ser contaminantes. Las micobacterias tienen tiempos de generación muy grandes y crecen muy lentamente en cultivo. En cambio las especies de Bacillus tienen tiempos de generación muy cortos (30 minutos) por lo que podrían ser un posible contaminante. Los investigadores han realizado una variedad de controles para evitar las contaminaciones, pero el escepticismo en este caso es obligado, ya que es la primera vez que se describe una cosa así. Es de esperar que otros laboratorios trabajen para confirmar dichas observaciones y que las amplíen incluyendo análisis del DNA de las esporas purificadas y examinar si en cultivos de otras especies de Mycobacterium se ven dichas estructuras. Si finalmente se concluye que el género Mycobacterium es capaz de formar endosporas entonces si que estaremos frente a un cambio paradigmático. Será fascinante observar el desarrollo de esta historia, ya sea para confirmar o rebatir esta primera observación.

Actualización: ¿Hacen endosporas las micobacterias? Pues va a ser que no.

.

El erotismo de las multitudes

O al menos eso es lo que debe de pensar Candida albicans. Esta levadura es el principal patógeno fúngico que afecta a la especie humana. Recientemente se ha celebrado el congreso de la ISHAM y allí se presentaron una serie de trabajos muy interesantes sobre la regulación de la formación de biofilms o biopelículas como parte de la estrategia patogénica de dicha levadura.

En el blog ya se ha hablado antes sobre las ventajas que supone para un microorganismo patógeno el formar un biofilm. Una de ellas es que se adquiere una mayor resistencia a la acción del sistema inmune y de cualquier compuesto microbicida. También evita que los microorganismos sean arrastrados en áreas donde hay un flujo constante como puede ser la boca, el intestino o la vagina, permitiéndose así su colonización. La tercera es que con el biofilm los microorganismos son capaces de crear un microambiente adecuado para su desarrollo y reproducción.

Aunque las levaduras generalmente se multiplican gracias al proceso de reproducción asexual, como la mayor parte de los organismos eucariotas C. albicans también practica el sexo. Pero lo hace de una forma bastante peculiar. Si nos fijamos en las costumbres sexuales de la levadura cervecera Sacharomyces cereviseae encontraremos dos sexos haploides: a y a (*). Estas formas haploides pueden multiplicarse asexualmente. Pero en algunas condiciones, cuando una levadura de sexo a se encuentra con una levadura de sexo a, surge el flechazo en forma de secreción de feromonas, se fusionan y forman una levadura diploide a/a. Esta levadura diploide también puede tener reproducción asexual pero generalmente suele entrar en el proceso de meiosis y tras la formación de un asca volvemos a tener dos levaduras haploides a y dos levaduras haploides a.

Vida íntima de la levadura Sacharomyces cereviseae.

(imagen modificada de un artículo de la revista Investigación y Ciencia de Noviembre de 1981)

Sin embargo Candida albicans tiene un estilo de vida alternativo, que diríamos hoy. Resulta que la mayor parte de las cepas que se encuentran en la naturaleza son del sexo a/a. Pero estas nunca sufren meiosis y además son incapaces de aparearse entre si. En su lugar lo que hacen es sufrir un proceso denominado Homozigosis-MTL (**). Es decir, se generan los sexos a/a y a/a. Pero aún hay otro requisito para que ambos sexos tengan una feliz unión. Las cepas de C.albicans suelen mostrar un fenotipo "blanco". Eso quiere decir que las colonias tienen un aspecto cremoso y blanquecino y que las células provenientes de dichas colonias suelen ser ovaladas. Sin embargo, las células que son capaces de aparearse, además de ser homozigóticas muestran un fenotipo "opaco". Las células son algo más alargadas y tienden a formar hifas y las colonias suelen tener un color grisáceo. Sólo las células "opacas" y homozigóticas son capaces de aparearse entre sí porque son las únicas capaces de generar feromonas que induzcan a la levadura de sexo contrario a formar un tubo de conjugación y así aparearse. Tras la fusión de los tubos viene la fusión de los núcleos, posteriormente la meiosis y volvemos a tener otra vez células a/a. Aunque la historia no acaba aquí.

Células "blancas" y "opacas" al microscopio

Ya se ha indicado más arriba que C. albicans puede generar biofilms. Eso quiere decir que las células de dicha levadura pueden encontrarse o bien como células libres o planctónicas, o bien como células embebidas en el biofilm. El proceso de formación de un biofilm por parte de C. albicans es el siguiente. Primero las células planctónicas se adhieren al sustrato. Simultáneamente las células secretan un polisacárido que además de permitir la adhesión al sustrato, actúa como una sustancia cementante del biofilm facilitando la cohesión celular. Cuando se alcanza una determinada densidad de población, las células de las capas profundas comienzan a generar unas hifas, proyecciones tubulares de las células, que ascienden hacia las capas superiores. Se consigue así una especie de entramado bastante resistente a las fuerzas mecánicas.

Cuando uno se pone a analizar cual es el sexo de las células planctónicas lo que se encuentra es que todas ellas son a/a. No hay ni una sola homozigótica. Las homozigóticas sólo se encuentran dentro de los biofilms, y nunca en gran número. Sólo representan una pequeña fracción de todas lás células que componen el biofilm. Y eso es porque el proceso de homozigosis-MLT sólo se induce si se forma un biofilm. Más sorprendente aún es el hecho de que un porcentaje significativo de las células que desarrollan las hifas son células homozigóticas. Mediante herramientas moleculares se ha encontrado que las hifas de las células homozigóticas muestran un quimiotropismo. En realidad se tratan de tubos de conjugación que van a permitir el apareamiento celular. Los provenientes de células a/a buscan a los a/a y viceversa. Cuando se encuentran, los tubos se fusionan y posteriormente se fusionan los núcleos.

¿Y para qué se ha complicado tanto la vida C. albicans? Pues la verdad es que esa pregunta se la ha hecho más de un investigador. Como se ha indicado más arriba las células "opacas" son capaces de secretar feromonas para atraer a las células del sexo contrario. Eso implica que la célula de sexo contrario debe de tener en su superficie un receptor para dichas feromonas. Lo curioso es que las células "blancas" que forman el biofilm también tienen dichos receptores, lo que significa que estas células también responden a dichas moléculas. Pero lo hacen de una forma muy distinta. Mientras que una célula "opaca" responde a la feromona intentando aparearse con otra célula "opaca" del sexo opuesto, las células "blancas" son inducidas a formar hifas y secretar más polisacarido para engrosar el biofilm. No sólo eso, también favorecen el quimiotropismo de las "opacas" para poder encontrarse. Si por un casual una célula "opaca" se encuentra en el exterior del biofilm no muestra ningún tipo de quimiotropismo. Sólo aquellas que están en el interior intentan aparearse. De esa forma el biofilm ofrece un microambiente mucho más favorable y protector para las células que deben de aparearse. Resumiendo, Candida albicans sufre de oclofilia.

Fotos C, D, E: Quimiotropismo postivio entre dos células opacas que se encuentran en el interior de un biofilm. Los tubos de conjugación se acercan.

Fotos F, G, H: Quimiotropismo negativo entre células opacas que se encuentran en el exterior. Los tubos de conjugación se alejan, salvo en una célula de la foto G.

(*) Estrictamente hablando a los sexos de las levaduras se les denomina Tipo Sexual o en inglés Mating Types.

(**) Las siglas MTL hacen referencia al inglés Mating Type Locus.

Referencias:
Daniels et al. EMBO journal
Soll D. Current Biology

Audio en "El podcast del microbio"

¿Por qué mata el virus de la gripe A (H1N1)? Una posible hipótesis

La atención mundial por el nuevo virus de la gripe A (H1N1) continúa. Y uno de los aspectos más preocupantes es su preferencia por la gente joven y aparentemente sana. La revista Viral Immunology va a publicar un número especial dedicado al tema de como este virus parece provocar una des-regulación del sistema inmune del paciente lo que podría causar una "Tormenta de citokinas" en el que se hiper-activaría dicho sistema causando un daño irreversible. Dicho síndrome se describió para explicar la alta mortalidad del virus de la gripe aviar (H5N1).

Cuando un microorganismo patógeno intenta entrar en nuestro cuerpo, generalmente nuestras células inmunitarias lo detectan y reaccionan alertando a otras células del sistema inmune mediante la secreción de unos mensajeros químicos denominados citokinas (*). Estas a su vez secretan otras citokinas que activan a más células. Las citokinas permiten la movilización efectiva de nuestras defensas. Generalmente sus niveles están muy bien controlados, pero el virus de la gripe parece alterar dicha regulación, por lo que el nivel de citokinas se dispara. Se produce una situación conocida como "Tormenta de citokinas" que consigue que el sistema inmune del paciente hiperreaccione frente al virus. Pero dicha "Tormenta" produce más mal que bien porque induce una severa respuesta inflamatoria en el lugar de infección. Así una gran cantidad de células inmunitarias y de fluidos se acumula en los pulmones produciendo su deterioro y fallos de funcionamiento lo que puede causar la muerte.

Tormenta de citokinas producida por el virus de la gripe aviar (H5N1). Link a una animación sobre esta figura. Lo que se describe es la entrada del virus gripal H5N1 en las células epiteliales de las vias respiratorias. El virus se reproduce dentro de dichas células y a partir de ellas puede infectar a los macrófagos. Estos actuan como células presentadoras de antígeno (APC) al disponer péptidos virales en su membrana y activar a células T ayudantes (linfocitos T4 helper). Todas estas células producen una serie de citokinas que inducen una respuesta inflamatoria severa que causan necrosis de los tejidos pulmonares lo que puede conducir a la muerte.

La paradoja está en que es mucho más probable que se desencadene la tormenta en un sistema inmune fuerte y sano que en uno algo debilitado, lo que explicaría el porqué son más susceptibles los jóvenes que los adultos o los niños. Una situación muy parecida la de la pandemia de 1918 (La tristemente famosa gripe española) también causada por un virus con perfil H1N1. De todas formas, como indica el doctor David L. Woodland, editor en jefe de la revista, aún queda mucho por saber del actual brote de gripe y todavía no se sabe ni su grado de patogenicidad, ni su potencial pandémico y si realmente es la "tormenta de citokinas" la principal causa de mortalidad.


(*)En muchos textos se traduce el término citokine por citocinas o por citoquinas. A mi me gusta más citokina. Su sonido y su grafía se parecen más al término anglosajón.

Audio en "El podcast delmicrobio"

.

¿Por qué es diferente este virus de la gripe de otros virus gripales?

Situación de la gripe porcina en el mundo en tiempo real. En negro se muestran los dos países en los que hay muertes atribuidas al virus. En rojo los países en los que se han confirmado casos de gripe porcina. En naranja los países donde hay casos sospechosos pero aún no confirmados (fuente: wikipedia).

Según vamos conociendo noticias del reciente brote de virus de la gripe porcina más preguntas nos vamos haciendo. Ayer comentaba que el virus porcino era del tipo H1N1 y había una esperanza de que la vacuna usada durante el año 2008 pudiera ofrecer un cierto grado de protección ya que se había usado una cepa de virus humano tipo H1N1. Pues por las pruebas preliminares realizadas en hurones parece que nuestro gozo ha acabado en un pozo según se publica en la revista Science. A nivel serológico, la vacuna actual no ofrece ninguna protección. Sin embargo no se descarta que haya una cierta protección a nivel celular ni que las pasadas dosis de vacunas gripales ofrezcan también una cierta inmunidad, ya que en Méjico se vacuna a los niños menores de 5 años y a los mayores. Y es precisamente en esos segmentos de población donde no se han encontrado pacientes.

El nuevo virus está llevando de cabeza a los investigadores. Tal y como puede leerse en este comentario de Nature, su composición genética es completamente distinta a la de otras cepas de virus gripales. Es un auténtico rompecabezas que la hace única (Puede verse con más detalle en esta entrada del blog). En palabras de Robert Webster, un virólogo de St Jude Children's Research Hospital in Memphis, Tennessee - No sabemos dónde demonios consiguió todos esos genes pero es un auténtico virus supermezclado.

Hay un montón de importantes preguntas que aún no tienen respuesta. Se sabe que puede transmitirse de persona a persona muy fácilmente y que gracias a eso ya ha viajado a otros continentes. En España hay 10 casos confirmados y uno de ellos no ha viajado a México; la novia de un chico que si viajó a dicho país. Sin embargo no se conoce su virulencia, su morbilidad ni su tasa de mortalidad. Datos necesarios para realizar predicciones epidemiológicas.

El virus parece que apareció en México a mediados de marzo. Fue identificado cuando las autoridades mejicanas mandaron al Canadá, una muestra de un paciente en la que no podía identificar el subtipo viral. La Agencia de Salud Pública canadiense lo caracterizó y es cuando comenzaron a saltar las alarmas. Hasta que no se realizaron diversas pruebas confirmativas el CDC de Atlanta no anunció la existencia oficial de dicho virus, hecho que sucedió el pasado 23 de abril. Una de las cosas buenas es que las autoridades sanitarias de los diversos países y la OMS tenían la experiencia de la situación de prevención que se puso en marcha cuando apareció la famosa gripe aviar con el virus H5N1. Por eso con este brote se ha actuado con mucha más rapidez.

Como se hace la vacuna contra la gripe

.

Por motivos del actual brote de virus de la gripe porcina he sufrido un pequeño bombardeo de preguntas y e-mails sobre la vacunación frente a dicha enfermedad y el porqué no existen vacunas ya dispuestas para combatirla. Así que a continuación paso a describir como se produce dicha vacuna esperando despejar algunas de esas dudas


En primer lugar la gripe es una enfermedad bastante fastidiosa, no solo para el que la padece, sino también para aquél que quiere combatirla. El virus de la gripe es un virus RNA muy contagioso. Es un virus de aves, pero que suele pasar con bastante facilidad a otros mamíferos como el cerdo, y de allí a humanos. La persona infectada tose o estornuda y en las gotitas que expulsa van millones de partículas virales. Si uno respira esas gotitas ya puede darse por infectado, pero la infección también puede producirse por tocar una superficie en la que estén dichos virus y luego llevarse la mano a la boca o la nariz. Nuestras vías respiratorias tienen una serie de mecanismos de defensa pasivos que impiden la entrada de patógenos. Uno de ellos es la producción de moco. Los microorganismos quedan inmovilizados por dicho moco y así luego podemos expulsarlos. Pero el virus de la gripe consigue atravesar esa primera línea de defensa gracias a una enzima que presenta en su envoltura exterior llamada neuraminidasa (NA ó N). El siguiente paso es que es capaz de infectar a las células epiteliales de las vías respiratorias gracias a otra proteína, la hemaglutinina (HA ó H), que se une a dichas células y permite que el virus penetre en ellas. Una vez dentro el virus comienza a replicarse y generar más partículas virales que se diseminaran por el organismo. Las distintas cepas de virus de la gripe se clasifican por el tipo de proteínas que tienen en su envoltura. Así, el famoso virus de la gripe aviar que nos dio el susto hace un par de años era el H5N1. El actual virus tiene el perfil H1N1.

Esquema del virus de la gripe. En la envoltura puede observarse la disposición de la neuraminidasa (NA) y la hemaglutinina (HA). En el interior se encuentra el RNA viral rodeado de la nucleoproteina (filamentos amarillos)

Los antivirales, como el tamiflu, inhiben la acción de la neuraminidasa por lo que el virus no puede llegar a sus objetivos. Otros como la amantadina interfieren con el ensamblaje de las partículas víricas en el interior de las células infectadas. Lo malo es que dichos antivirales son relativamente eficaces pues deben ser usados en los primeros momentos de la infección, antes de que se manifiesten los síntomas. Por eso la mejor estrategia preventiva es la vacunación. Pero el virus de la gripe tiene una capacidad de cambio, de mutación, muy elevada y por ello la vacunación contra los virus presentes en un año no suele valer para los del siguiente año.

La elaboración de la vacuna de la gripe se basa en una predicción. En cierto sentido se parece al pronóstico del tiempo. Un meteorólogo tiene una serie de datos sobre la atmósfera y gracias a ellos realiza una predicción sobre el tiempo que va a hacer al día siguiente. Pues un epidemiólogo de la gripe realiza una función similar. Cada año, el personal de la OMS vigila las zonas de Asia donde suele originarse las nuevas variantes del virus de la gripe. Entre los meses de enero y marzo se realiza la predicción de las tres cepas que van a ser las dominantes. Generalmente esas predicciones suelen acertar, pero a veces fallan. Una vez determinadas las tres cepas con las que se va a elaborar la vacuna, muestras de estas se mandan a las compañías que las van a elaborar.

Elaborar una vacuna contra un virus significa que necesitas crecer ese virus a gran escala. Y la única forma de crecer ese virus es sobre células vivas. Hay algunos virus que se pueden crecer sobre cultivos celulares de fibroblastos. En el caso de la gripe no se tiene tanta suerte. Por ahora y a pesar de los esfuerzos para encontrar una alternativa, la única forma de crecer a los virus de la gripe en laboratorio es utilizando huevos embrionados. Y eso es complicado y caro.

Cada cepa de virus debe de ser cultivada independientemente. Y para realizar los millones de dosis necesarias se necesitan millones de huevos embrionados. El valor de cada huevo embrionado es de 1'5 euros. Antes de ser inoculados con el virus, los huevos son desinfectados mediante la aplicación de productos químicos en su cáscara. Luego cada huevo sufre el siguiente proceso. Una persona mira si el huevo está embrionado y realiza una punción con una aguja de 1 mm en el polo más puntiagudo de la cáscara. Otra persona utiliza dicha perforación para inocular el virus en el líquido amniótico del huevo. Finalmente, otra persona sella el huevo. De esa forma se pueden inocular unos 3.600 huevos en 8 horas.

Pasadas 72 horas se recoge el líquido amniótico. Se requieren cinco personas para procesar esos 3.600 huevos antes inoculados. El líquido recogido es entonces esterilizado, bien mediante un tratamiento térmico o bien mediante un tratamiento químico. Hay que asegurarse que los virus producidos están "muertos", porque de lo contrario podían provocar una nueva infección. Generalmente se suele fragmentar al virus en sus componentes y utilizar sólo parte de esos componentes en lugar de todo el virus. El paso final es realizar una mezcla de los componentes de las tres cepas de virus que se han seleccionado al inicio y comprobar la dosis para realizar la vacunación. Como puede deducirse este proceso no es precisamente muy rápido

Más arriba se ha indicado que las tres cepas llegan a los laboratorios a finales de marzo. El proceso de crecer los virus, procesarlos y luego elaborar los millones de dosis necesarias generalmente requiere unos 6 meses de trabajo. Eso significa que hasta julio no se tienen dispuestas las primeras vacunas. Y normalmente se requiere un par de meses para distribuirlas por todo el mundo. Por eso las campañas de vacunación no empiezan hasta octubre y siempre son vacunas que se basan en una predicción realizada 10 meses antes.

¿Qué ocurre con la actual amenaza de pandemia del virus H1N1? Pues sencillamente que es un virus de la gripe que ha aparecido en un lugar que no se esperaba y "fuera de plazo". Por eso no hay vacunas elaboradas a propósito contra dicha cepa. Las primeras dosis estarían dispuestas para dentro de tres meses, no antes. Sin embargo no todo son malas noticias porque la vacuna de la gripe que se suministró el año pasado llevaba la siguiente composición:

• Cepa A/Brisbane/59/2007 (H1N1)-like.
• Cepa A/Brisbane/10/20075 (H3N2)-like
• Cepa B/Florida/4/2006-like

Como puede verse hay una cepa H1N1. Es importante tener en cuenta que es un subtipo distinto a la cepa mejicana, pero quizás de algo de protección a aquellos a los que se suministró la vacuna. Esperemos que con las actuales medidas de cuarentena y con los antivirales se pueda parar la propagación. El tiempo lo dirá.

Otros enlaces relacionados sobre el mismo tema:

• ¿Cómo se hace la vacuna de la gripe?
• ¿Es eficaz la vacuna contra la gripe?

.

Audio-1 y Audio-2 en "el podcast del microbio"

.

El cinturón de la meningitis

Neisseria meningitidis

Según publica la revista Science, Nigeria y Niger están sufriendo la peor epidemia de meningitis menigocócica en años. Hay 25.000 personas afectadas y ha causado 1.500 muertes. Según la OMS lo peor está aún por llegar e incluso hay temores de que se repita la gran epidemia de 1996-97 que causó 250.000 casos y 25.000 muertes en diversos países africanos.

Número de casos de meningitis por semana desde que comenzó la epidemia en Niger y en Nigeria.Se compara con los anteriores brotes de años pasados. (fuente bibliográfica: Science)

Tanto la OMS como otras organizaciones médicas han mandado equipos para ayudar a las autoridades sanitarias con la epidemia. Los primeros casos se detectaron a mediados de enero, hace 14 semanas. Las primeras medidas ha sido enviar antibióticos y millones de dosis de la conocida como "vacuna de emergencia". Desgraciadamente dicha "vacuna de emergencia" fue desarrollada en los años 60 y no es muy efectiva contra las actuales cepas del meningococo. Y para colmo el stock de dosis es bastante limitado por lo que se debe de decidir quién recibirá primero y cuánto recibirá. Muchos temen que el esfuerzo sea demasiado poco y que llega demasiado tarde.

La bacteria Neisseria meningitidis o meningococo, causa una infección de las membranas que recubren el cerebro y la médula espinal. Si la meningitis no es tratada puede causar hasta el 50% de mortalidad. Incluso con tratamiento llega a causar un 10% de muertes y dejar secuelas como la sordera en un 25% de los enfermos. Es una de las plagas que asola el conocido como el cinturón africano de la meningitis que cubre desde Etiopía hasta el Senegal. Todos los años se producen brotes de meningitis con la llegada del Harmattan, el viento cálido y seco que indica el comienzo de la estación seca a comienzos del año. Dicha estación acaba en mayo con la llegada de las lluvias. Nadie sabe la razón de dicha asociación entre estación seca y brote de meningitis, ni tampoco se puede predecir dónde y cómo de fuerte será dicho brote. De hecho, Nigeria y Niger parecían haberse salvado de los brotes en años anteriores.

La vacuna de la meningitis se basa en el procesamiento de un polisacárido presente en la membrana externa de la bacteria. Es efectiva contra el serotipo A, la principal cepa epidémica, y su inmunidad tan sólo dura 3 años por lo que la OMS recomienda que sólo sea usada para controlar las epidemias, no para prevenirlas. Las vacunas son suministradas al país afectado sólo si se confirma que es la cepa A mediante ensayos de laboratorio y para ser inyectada en habitantes de zonas que todavía no se haya declarado el brote pero estén amenazadas por zonas cercanas en las que si se ha descrito la enfermedad. Es decir, deben usarse como un cortafuegos. En la epidemia actual la cepa mayoritaria es la A, pero también se ha detectado una cepa distinta, la W135. Se estima que tras una campaña masiva de vacunación que dure unas 3 ó 4 semanas pueden prevenirse un 70% de los casos. El problema es que esta vez la enfermedad llegó demasiado pronto y se ha extendido demasiado rápido con lo que la cantidad de vacunas no está siendo suficiente por lo que surge el dilema de dónde suministrar las vacunas, en otras palabras, dónde poner el cortafuegos.

Pero claro, eso es una decisión difícil para una autoridad sanitaria. ¿Cómo le explicas a la gente que ellos no van a tener vacunas y los del pueblo de al lado sí? En Nigeria se ha optado por la solución de distribuir las vacunas de forma igualitaria entre todas las zonas, estén afectadas o no. Está claro que es la mejor solución desde el punto de vista de los políticos, pero no parece que lo sea desde el punto de vista sanitario. El stock de emergencia está por debajo de los 10 millones y los fabricantes como mucho pueden disponer de otros 6. La OMS está considerando incluso fraccionar las dosis para poder vacunar a más gente.

¿Hay otra solución? En el año 2005 se aceptó el uso en humanos de la llamada vacuna conjugada. Su nombre describe el proceso de obtención. Se trata de conjugar polisacáridos capsulares de distintos serotipos de meningitis con una proteína inmunogénica proveniente de otra bacteria y de probada eficacia en la estimulación del sistema inmune. La OMS diseñó un ambicioso proyecto para utilizarla en África. Para este año se preveía vacunar a 5 millones de personas en Burkina Faso. Se esperaba que con una campaña de 6 años y un gasto total de 370 millones de dólares se podría vacunar a todo el cinturón de la meningitis. Pero debido a la actual crisis económica sólo se ha conseguido disponer de unos 30 millones de dólares para las necesidades de la campaña del 2009-10 y de 55 millones para hacer un stock de dosis de emergencia.

Una completa desgracia que por apretarnos el cinturón no se pueda eliminar otro cinturón más mortal.

Walt Disney y las enfermedades venéreas

En la década de los 60 del siglo pasado comenzó una revolución bastante pacífica en las sociedades occidentales. Para unos fue al ritmo de "Los Beatles", para otros al de los "Rolling Stones", pero para todos fue conocida como la Revolución Sexual. Básicamente fue un movimiento en el que se cuestionaron los convencionalismos vigentes sobre el comportamiento sexual humano y en el que se buscaron unos nuevos. Quizás el más conocido de esos nuevos estilos de vida era el famoso "amor libre" tan típico del movimiento hippie. La liberación sexual supuso una nueva ética en el que el sexo dejó de considerarse como un tema tabú.

Pero dicho cambio de mentalidad no sólo fue posible gracias a unas nuevas formas de pensamiento. También influyó, y mucho, el desarrollo de los métodos anticonceptivos. Sobre todo la aparición en el mercado de la píldora anticonceptiva en el año 1960. La fama de dicho medicamento fue tal que llegó a aparecer en la portada de la revista Time de abril de 1967.

Sin embargo también empezaron a detectarse otros cambios, esta vez no tan agradables. Dichos cambios afectaban a la epidemiología de las enfermedades venéreas. Porque si bien es cierto que los métodos anticonceptivos favorecieron la liberación sexual, también es cierto que dicha liberación fue en parte posible a que se había perdido el miedo a las enfermedades venéreas. Quince años antes que la comercialización de la píldora los medicamentos más famosos eran los antibióticos. Parecía que cualquier enfermedad podía ser curada gracias a dichas sustancias y entre ellas las enfermedades venéreas. Los antibióticos crearon una sensación de falsa seguridad. En paralelo al consumo de la píldora se comenzó a observar un incremento alarmante de la incidencia de la gonorrea y la sífilis.

La cosa debió de ser bastante preocupante. Tanto que en 1970 la compañía Walt Disney elaboró un interesante corto de dibujos animados para alertar y concienciar a los adultos sobre dicho problema. El corto se llama "VD Attack Plan" por "Venereal Disease". En ella vemos a un bacilo lanzar una arenga a las bacterias de la gonorrea y de la sífilis. Les explica cómo es el contagio entre humanos y los síntomas que causan. Pero lo mejor en mi opinión es cuando les dice que para llevar a cabo su dañina acción contarán con tres aliados poderosísimos: el miedo, la vergüenza y sobre todo la IGNORANCIA.

Aquí puede verse el corto. No he podido encontrar la versión en español, pero incluso en su versión original puede entenderse muy bien su mensaje.

Personalmente, y aplicándolo a otras enfermedades de transmisión sexual como es el caso del SIDA, creo que todavía no ha perdido ni un ápice de interés ni de actualidad.

Unir para destruir

La bacteria Gram positiva Streptococcus pneumoniae al microscopio electrónico

Streptococcus pneumoniae es uno de los patógenos más fastidiosos con los que tiene que enfrentarse la humanidad. Su nombre de pila es neumococo y nos dice que es uno de los muchos microorganismos que producen neumonía. Pero su infección también puede causar otras enfermedades, sobre todo en niños y ancianos. Entre ellas están algunas como sinusitis, otitis media, bacteriemia o incluso meningitis.

Actualmente el neumococo es el causante de 1,6 millones de muertes en todo el mundo cada año. Se está intentando desarrollar vacunas, pero la cosa no es nada fácil. El motivo es que el neumococo está rodeado de una cápsula polisacarídica. Esta cápsula es como una armadura que defiende al neumococo de los ataques de las células de nuestro sistema inmune. Normalmente, las vacunas se diseñan contra los componentes de esas cápsulas. Así nuestro sistema inmune reconoce mejor sus puntos débiles y puede destruir a la bacteria. Lo malo es que el fondo de armario del neumococo no tiene nada que envidiar al de nuestra actual vicepresidenta. Se han descrito 91 tipos distintos de cápsulas, por lo que nos podemos hacer una idea de lo difícil que es diseñar una vacuna que sea efectiva contra esas 91 armaduras.

Otra forma de combatir al neumococo es mediante el uso de antibióticos. La aparición de estas sustancias en la segunda mitad del siglo pasado permitió una lucha efectiva contra las infecciones causadas por dicha bacteria. Desgraciadamente, el uso y abuso de los antibióticos ha producido la aparición de un gran número de cepas resistentes a los mismos. Es por ello que se está buscando con ahínco nuevas moléculas con potencial antibacteriano y para las que no sea fácil la aparición de resistencias.

Recientemente el equipo liderado por el profesor Jesús Sanz de la Universidad Miguel Hernández en colaboración con otros grupos europeos ha diseñado un tipo de moléculas que puede abrir un nuevo camino en la lucha contra el pneumococo. Y lo mejor es que precisamente no actúan sobre la armadura del neumococo, sino sobre lo que está debajo de ella.

Como se ha indicado más arriba, el neumococo es una bacteria Gram postiva. Eso quiere decir que la envoltura de la bacteria tiene la estructura siguiente: una membrana plasmática rodea al citoplasma (banda azul). A su vez la membrana es rodeada por una pared celular compuesta de peptidoglicano y ácidos teicoicos. Aunque el modelo biofísico de la pared de las bacterias aún está siendo dilucidado, podemos imaginarnos que una bacteria es como un edificio en el que la pared está hecha como si fuera hormigón armado y en ese caso el peptidoglicano es como una especie de cemento elástico y los ácidos teicoicos son como las varillas de acero que lo atraviesan y le dan su fortaleza. La cápsula de la que hemos hablado antes serían las placas de mármol o de aluminio que ponemos por fuera para embellecer al edificio.

En la parte de arriba se muestra un esquema de la envoltura del pneumococo. En azul oscuro se representa la membrana citoplasmática. Los hexágonos enlazados de azul claro sería el peptidoglicano. Las líneas verticales rojas y marrones segmentadas son los ácidos teicoicos y en verde se muestran la fosfocolina, lugar de unión de las CBP. En la parte de abajo se muestra la estructura del dominio de unión a colina de la amidasa LytA, la CBP mejor conocida (origen de la imagen).

El caso es que los ácidos teicoicos del neumococo están decorados con grupos de fosfocolina. Esos grupos le sirven a la bacteria para que se peguen una serie de Proteínas de Unión para Colina o CBP (Coline Binding Protein) que deben de realizar su función en el exterior de la célula. Siguiendo con la analogía del edificio, imaginemos que se necesita que unos operarios realicen tareas de mantenimiento externo de la fachada y para ello necesitan asegurarse a una serie de ganchos que se disponen en las barras de acero del hormigón armado. La fosfocolina serían esos ganchos. Evidentemente los operarios llevarían un mecanismo de anclaje a esos ganchos o bolsillos de unión a colina. Entre esas proteínas que cumplen su función en el exterior de la célula hay algunas implicadas en la finalización de la división celular, otras en la producción de toxinas y otras involucradas en la adherencia al hospedador.

Molécula de cloruro de colina

La idea desarrollada por el grupo de Jesús Sanz fue la siguiente. Si evitamos que esas proteínas CBP se unan a la fosfocolina de la pared celular no podrán cumplir su función y por lo tanto la bacteria no podrá dividirse, no podrá liberar toxinas y no podrá adherirse al hospedador. Una forma sencilla de comprobar dicha hipótesis es tomar un cultivo de neumococo y añadirle una gran cantidad de colina. Cuando se hace esto, las CBPs se unen a la colina que se ha añadido y no a la fosfocolina de la pared celular. Entonces las células no pueden separarse y forman largas cadenas y además dejan de producir toxinas.

Pero el problema es que la colina no puede ser usada terapéuticamente, al menos en las cantidades requeridas para producir dichos efectos si se lo administraramos a un paciente. Las CBPs tienen más afinidad por las fosfocolinas debido a que se presentan agrupadas en los ácidos teicoicos. Para resolver el problema los investigadores han diseñado un dendrímero, una molécula polimérica ramificada con forma de árbol, y que presenta una gran cantidad de sitios análogos a la colina en sus ramas y a los que las CBPs se unen. La estructura resultante mimetiza a la de los agrupamientos de fosfocolina de los ácidos teicocicos. Y las CBP's se unen con bastante afinidad a ellos. Tanto que dejan de cumplir su función para la célula. Y las concentraciones de uso son tan pequeñas que pueden ser utilizados como agentes terapéuticos

Estructura de los diferentes dendrímeros de poli(propileno imina) usados. Cada punto negro al final de las ramas es un grupo de colina (origen de la imagen) .

Pero lo mejor de la estrategia de usar estos dendrímeros como agentes antibacterianos es que es muy difícil que las bacterias puedan desarrollar resistencias frente a los mismos. La colina es parte del ácido teicoico y por ello es usada por muchas CBPs, luego la bacteria no puede sustituirla por otra cosa así como así. Es como si en los edificios tuvieran que cambiar los barrotes de acero del hormigón armado por barrotes de otro material. Tampoco pueden cambiar los dominios de unión a colina que se encuentran en las CBPs, porque en ese caso ya no se unirían a la fosfocolina de la pared y tampoco podrían cumplir su función. Los dendrímeros están engañando a las CBP's.

Efecto de la colina y de los dendrímeros en cultivos de neumococo. En el control se observan células normales y a su derecha el efecto de la colina. En las demás se indica el nombre de los diferentes dendrímeros mostrados en la figura anterior. Estos se usaron a concentraciones de 100 micromolar. En comparación la colina se uso a una concentración 500 veces superior (origen de la imagen).

Audio 1 y 2 en "El podcast del microbio"

De la coprofagia como terapia digestiva

ACTUALIZACION noviembre 2011: Ensayos clínicos mostrando la efectividad del trasplante de microbiota fecal.


.

Estoy convencido que cualquier lector del blog ha oído hablar de las mil y un maravillas y beneficios que se obtienen al comer alimentos probióticos. Dejando de lado la publicidad, la idea que hay detrás de alimentarse con microorganismos vivos es mantener o restablecer nuestra flora intestinal y evitar que seamos colonizados por microorganismos patógenos.

Y es que si miramos al contenido de nuestras tripas nos encontraremos que están habitadas por una gran multitud de diversos tipos de microorganismos. De hecho, en números, hay diez veces más células microbianas en nuestro cuerpo que células propias (ver E pluribus Unum). Y nosotros tenemos 10.000.000.000.000 de células en nuestros tejidos. Se calcula que esos 100 billones de microorganismos pertenecen a unas 500 especies distintas. El 99% de esas especies son beneficiosas o no son perjudiciales para el ser humano. El 1% restante está compuesto por microorganismos que pueden ser patógenos, pero afortunadamente para nosotros están presentes en muy pequeño número para hacernos daño pues las poblaciones beneficiosas los mantienen a raya. En términos de ecología microbiana nuestros intestinos es un ecosistema de una gran biodiversidad.

Cuando por alguna circunstancia las poblaciones que forman parte de dicho ecosistema se ven alteradas podemos tener problemas. Más de uno habrá oído hablar de la molesta "diarrea del viajero" o de la "venganza de Moctezuma". Esta se produce por haber consumido agua o alimentos contaminados con bacterias fecales como Escherichia coli, Shigella, Salmonella, etc. Generalmente no es grave y suele desaparacer después de algunos días. Otras causas de alteración es la ingesta de antibióticos. No es raro que se originen diarreas después de un tratamiento de varios días con algún beta-lactámico. La mayoría de las veces la situación es reversible y las cosas vuelven a la normalidad una vez que se deja el tratamiento.

El emperador azteca Moctezuma según el Códice Mendoza

Sin embargo a veces la alteración de la microflora es grave. Un antibiótico puede alterar de tal forma las poblaciones que no sólo no se recupere la normalidad, sino que encima se produzca una patología porque se ha favorecido el crecimiento de alguna especie de ese 1% de patógenos. Es lo que le ocurrió a Vicky Doriott. Esta mujer de Minnesota tuvo que pasar dos tratamientos de antibióticos muy seguidos debido a un resfriado y a una visita al dentista. Al cabo de unos días manifestó un cuadro febril y una diarrea severa. Le diagnosticaron colitis pseudomenbrabosa producida por Clostridium difficile, una bacteria Gram positiva anaerobia endosporulada. Esta bacteria es un habitante común del intestino y es capaz de generar toxinas, pero generalmente sus niveles de población son muy bajos por lo que no causa ningún daño. Lo malo es que los antibióticos habían eliminado a sus competidores y por lo tanto C. difficile había podido crecer sin ningún problema. Cuando esto sucede, los niveles de población son tan altos que la concentración de toxinas comienza a producir serios daños al organismo.

Células de Clostidium difficile al microscopio electrónico

Como indica el apellido del bicho, el tratamiento de su infección es bastante difícil. La bacteria es insensible a la mayor parte de los antibióticos y solo la vancomicina o el metronidazol consiguen hacer algún efecto sobre ella. Lo malo es que las esporas son totalmente insensibles al efecto de los antibióticos, por lo que una vez retirados el paciente puede volver a recaer una vez germinen las esporas. Y eso es lo que le ocurría a Vicky. Tras varios meses de padecimiento se optó por un tratamiento mucho más drástico para curarla.

Dicho tratamiento consiste en la "Bacterioterapia fecal" o "transplante fecal". Básicamente consiste en tomar las heces de un donante sano e introducirlas por via oral en el paciente enfermo (también puede suminstrarse mediante un enema). Con ello se espera que los microorganismos presentes en dichas heces desplacen al microorganismo patógeno y restablezcan la microflora. En el caso de Vicky, el donante sano se trató de su marido y no sin razón. Hay un refrán castellano que dice quien en la cama departe, ideas comparte. En este caso su marido probablemente compartía microflora con su mujer antes de que esta enfermara y además dicha microflora seguramente ya había entrado en contacto con las esporas de C. difficile y no había permitido que se establecieran en su intestino.

El procedimiento consiste tomar las heces frescas recien excretadas. Posteriormente se hace con ellas una papilla que luego es filtrada para eliminar restos y fibras indigeribles, ya que solo un 50% del peso de las heces humanas son bacterias, el resto es material no digerible. El filtrado se introduce en el estómago del paciente a través de una sonda nasogástrica, por lo que en ningún momento tiene que tragarlas. En el caso de Vicky la mejoría fue cuestión de días, otros pacientes necesitan la repetición de la infusión durante una semana. Los defensores de esta técnica aseguran que el éxito es superior al 90%, aunque también reconocen que solo la utilizan como "último recurso" si la terapia de antibióticos falla.

Esquema que muestra la introducción de la sonda nasogastrica para realizar el transplante fecal

En resumen, eat shit to feel better

Audio en "El podcast del microbio"

.

Películas y bichos: "La mascara de la muerte roja"

Ya que se conmemora el 200 aniversario de la muerte de Edgar Allan Poe me parece interesante traer aquí una de las muchas adaptaciones cinematográficas que se han realizado basándose en su obra. Y que evidentemente tiene que ver con los microorganismos.

"La máscara de la muerte roja" es una película de 1964 protagonizada por Vincent Price y dirigida por Roger Corman. Está ambientada durante la epidemia de peste que asoló la Italia Renacentista. Aunque está basada en el relato del mismo título escrito por Poe, lo cierto es que Roger Corman modificó bastante la historia original e introdujo otras subtramas como la del culto satánico o el romance de los campesinos. También incluyó otro relato de Poe, la historia del bufón "Hop-Frog".

La "muerte roja" es una enfermedad ficticia. En palabras de Poe comenzaba con agudos dolores, un vértigo repentino, y luego los poros sangraban y sobrevenía la muerte. Las manchas escarlata en el cuerpo y la cara de la víctima eran el bando de la peste, que la aislaba de toda ayuda y de toda simpatía, y la invasión, progreso y fin de la enfermedad se cumplían en media hora. Se discute mucho sobre el tipo de enfermedad que inspiró a Poe. Para algunos es un tipo de tuberculosis, ya que su mujer la sufría cuando escribió el relato. Para otros es el cólera, pues en 1831 hubo una epidemia de dicha enfermedad en Baltimore. Otros dicen que es una forma hemorrágica de la peste y que en realidad este cuento es como un epílogo tenebroso de el "Decamerón" de Bocaccio. Y finalmente hay quien dice que está basada en las fiebres virales hemorrágicas como la que produce el Ébola.

La película de Corman es un clásico del género de terror de los años 60. Ahora podría parecer bastante ingenuo e inocente si lo comparamos con las recientes producciones más del estilo gore. Pero es una buena película en líneas generales con un guión más que sólido y bastante decente si tenemos en cuenta que está hecha con cuatro perras.

Audio en "El podcast del microbio"

Películas y Bichos: "La amenaza de Andrómeda"

El pasado 4 de noviembre murió Michael Crichton uno de los más famosos escritores de Ciencia-Ficción. Recalco lo de "ciencia" porque una de las características de su obra es que siempre procuraba que fuera creible utilizando para el desarrollo de la trama los últimos avances del mundo científico. En su obra no vamos a encontrar espadas láser o telépatas superpoderosos pero si dinosaurios clonados o autómatas descontrolados.

Michael Crichton: médico, escritor, director y productor de cine.

La fama de Michael Crichton comenzó con la versión cinematográfica de su novela "La amenaza de Andrómeda". En realidad el título correcto debería haber sido "La cepa Andrómeda" (The Andromeda Strain) pero hay que reconocer que desde el punto de vista publicitario, el título español es mucho mejor. La novela fue publicada en 1969 y adaptada a la pantalla dos años después, por el director Robert Wise. Trata de la llegada a la Tierra de un microorganismo alienígena muy virulento y de los esfuerzos de un grupo de científicos por neutralizarle. Para ello lo primero que deben de hacer es aislarlo y estudiarlo. El microorganismo es bautizado como Andrómeda y lo que causa es una coagulación masiva de la sangre. Durante el proceso de caracterización del patógeno están a punto de desencadenar una catástrofe que podría acabar con toda la vida del planeta. La película tiene una trama apocalíptica muy típica de la Guerra Fría, sobre todo en el aspecto de las armas biológicas. Pero como volvemos a estar en tiempos en los que el Apocalipsis está de moda en forma de "calentamiento global", no es de extrañar que se haya realizado un remake actualizado para la televisión.

La película en Youtube

Yo vi "La Amenaza de Andrómeda" por primera vez en el programa "Sábado Cine" de TVE hacia 1980. Me acuerdo porque ese fin de semana estaba estudiando para el examen de Biología de 1º de Bachillerato y uno de los temas eran los virus. Una de las características de estos microorganismos acelulares cuyo nombre significa veneno es que cuando se describieron por primera vez se les denominó "virus filtrables" porque eran capaces de atravesar los filtros de porcelana. Pues bien, en la película hay una secuencia en la que los investigadores están tratando de determinar el tamaño de Andrómeda haciendo pasar aire contaminado por una serie de filtros con un tamaño de poro creciente. Ese aire filtrado acababa en una caja transparente en cuyo interior había una rata de laboratorio. Ni que decir tiene que tras ver la película entendí a la perfección lo que quería decir "virus filtrable".

Confieso que hubo muchas cosas que no entendí de la película. Sobre todo como conseguían deshacerse de Andrómeda. Posteriormente, cuando ya estaba cursando la carrera de Biología, encontré una edición del libro en un puesto de la Cuesta de Moyano. No dudé ni un segundo en comprarlo y aquella misma tarde comenzar a leerlo. La verdad es que no me defraudó. Como esperaba en la novela se detallan las diferentes etapas que seguía el equipo de científicos para estudiar y neutralizar a Andrómeda. Pero hubo dos cosas que me sorprendieron. La primera es que los ensayos de laboratorio que describía Crichton para analizar a Andrómeda eran reales. Entre ellos estaba la elaboración de un perfil para determinar el rango de pH a los cuales Andrómeda era viable (la curva se ve en los títulos del comienzo de la cinta), una imagen de difracción de rayos X de un cristal de Andrómeda, y el análisis cuantitativo de contenido de Carbono, Nitrógeno, Fósforo y otros elementos de dicho microorganismo. La segunda era que al final de la obra había una bibliografía de artículos científicos.

La cuesta de Moyano.

Uno de los mejores lugares para los amantes de los libros

Curiosamente la película se vio envuelta en una polémica por una de sus escenas. Es aquella en la que un mono cae fulminado debido a la exposición a Andrómeda. La secuencia está tan bien rodada que efectivamente parece que el mono muere de verdad. Pero si así hubiera sido la productora habría sido demandada por la Sociedad Protectora de Animales. Wise filmó la escena bajo la supervisión de dicha asociación. Para ello lo que hizo fue poner el mono dentro de una caja con aire y la caja en una habitación llena de dióxido de carbono (CO2). En la misma habitación se colocó a un operario fuera de plano respirando con una botella de oxígeno y con una máscara adicional para el mono. Cuando en la película un brazo mecánico levanta la tapa de la caja, el mono inmediatamente quedó expuesto al CO2, por lo que dio unas cuantas bocanadas y se desmayó. Wise continuó rodando por un par de segundos e inmediatamente el operario puso la máscara al mono para reanimarlo. Sólo hubo una toma.

Un gran clásico de la Ciencia-Ficción.

Audio en "El Podcast del Microbio"

Sanchez, M. (2011). Biosafety and Biological Weapons: The Andromeda strain (1971) Journal of Medicine and Movies, 72 (1), 15-20

Bioterrorismo Vegetal

La bacteria Xanthomonas oryzae en el interior del xylema de una planta de arroz

La Madre Naturaleza es el bioterrorista más peligroso. Dr. Stephen Morse

Una noticia reciente de la revista Nature informa de que el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) ha añadido a la bacteria Xanthomonas oryzae en la lista negra de agentes antimicrobianos con potenciales usos bioterroristas.

Generalmente los microbios que se usan en la elaboración de armas biológicas suelen ser microorganismos patógenos que afectan al ser humano, como es el caso de Bacilus anthracis. Pero también pueden ser usados los microorganismos que ataquen a las cosechas o a los animales de granja. El daño que se produce es indirecto, pero igual de terrible para los seres humanos, pues en lugar de enfermedades toma la forma de hambrunas y escasez. Es el caso de la bacteria Xanthomonas oryzae, un patógeno que afecta al arroz. En concreto causa lo que se conoce como tizón foliar del arroz (leaf blight o también bacterial rice blight). Esta enfermedad es muy destructiva y tiene un gran potencial epidémico, sobre todo en las regiones tropicales. La bacteria ataca al sistema vascular de la planta produciendo unas lesiones de color blanquecino a lo largo de los venas de las hojas. En los casos más severos puede destruir hasta un 50% de la superficie cultivada. Teniendo en cuenta que el arroz es el principal sustento alimentario en el sudeste asiático uno puede imaginarse el daño que produce esta bacteria sin necesidad de que nadie intervenga.

Lesiones foliares producidas por Xanthomonas oryzae

Plantas de arroz afectadas por el tizón foliar causado por X. oryzae

Fotografías de T.W. Mew, International Rice Research Institute, Bugwood.org

Los primeros estudios sobre X. oryzae se realizaron en Japón en 1901 centrándose en su ecología y en su control mediante diversos tratamientos químicos. Actualmente se sabe que las estrategias más efectivas de control de dicha plaga es el desarrollo de plantas resistentes, pero eso no parece fácil. En el año 2005 se secuenció su genoma completo. Como se dispone también del genoma completo del arroz se pudo realizar un estudio sobre la coevolución entre el patógeno y su hospedador. Así se han identificado una serie de genes involucrados en el reconocimiento de la planta por el parásito, y más importante, de genes involucrados en la resistencia de la planta a la infección.

Microfotografía de X oryzae infectando a una planta a traves del hidatodo

Al parecer el USDA ha incluido X. oryzae en la lista como una medida preventiva, pues la bacteria no parece aclimatarse bien en las latitudes norteamericanas. Por ahora las zonas americanas más afectadas parecen encontrarse en Venezuela. Son muchos los laboratorios estadounidenses los que se han opuesto a dicha medida preventiva. Incluir un microorganismo en la lista negra supone que una serie de restricciones y dificultades para su manejo. Restricciones que pueden llevar a condenas judiciales si no se cumplen o se obvian. Pero el efecto más nocivo de dichas restricciones es que no facilitan para nada la investigación y por lo tanto el desarrollo de un tratamiento efectivo de dicha plaga.

Y es que a veces, las mejores intenciones causan los peores males.

Audio en "El podcast del microbio"

Úlceras precolombinas

Momias precolombinas (fuente: El Mundo)

Cuando uno lee algún texto sobre la colonización de las Américas por los europeos enseguida se topa con algún párrafo dedicado a las enfermedades transmitidas desde el viejo continente al nuevo, destacando sobre todas ellas a la viruela. Sin embargo desde hace tiempo se sospecha que más de una enfermedad ya estaba allí y que incluso realizó el camino inverso. Parece que ahora le ha llegado el turno a las úlceras de estómago.

En el año 1983 los microbiólogos Robin Warren y Barry Marshal postularon que la bacteria Helicobacter pylori era la principal causa de las úlceras gástricas. La comunidad médica no les creyó, así que llevaron a cabo una serie de experimentos para demostrar que H. pylori cumplía los famosos postulados de Koch. Para demostrar el tercer postulado, Barry Marshal se bebió un cultivo de H. pylori y a los diez días había desarrollado una úlcera. En el año 2005 Robin Warren y Barry Marshal recibieron el premio Nobel de Medicina.

Helicobacter pylori

El caso es que desde que se demostró que H. pylori era un patógeno más, aparecieron algunos artículos indicando que dicha bacteria había sido llevada al Nuevo Mundo por los conquistadores. H. pylori es un parásito y por lo tanto tiene una estrecha relación con su hospedador, tanta que ha co-evolucionado con el. Si uno analiza los genes responsables de la patogenicidad de dicha bacteria encontrará que hay cinco tipos distintos. Lo que se encontró es que el llamado Tipo 1 era muy frecuente en España y en Latinoamérica, pero también en los Estados Unidos. El tipo II era el más frecuente en China y Japón. El estudio utilizaba 43 cepas europeas: 33 españolas, 7 suecas y 3 lituanas, lo que me hace preguntarme el papel de los franceses, ingleses, irlandeses, portugueses, italianos y alemanes en la colonización de América. Posteriormente aparecieron otros estudios genéticos que indicaban que H. pylori estaba presente en las poblaciones americanas antes de la llegada de Colón.

Ahora un grupo de la Universidad Autónoma Nacional de México parece que ha aclarado algo más las cosas. Han cogido muestras de tejido de unas momias precolombinas de 700 años de antigüedad. Los tejidos muestreados fueron el estómago, el paladar y el cerebro. Estos dos últimos eran controles negativos, porque H. pylori nunca se encuentra en ellos. Mediante PCR han encontrado DNA de H. pylori solamente en las muestras gástricas.

Supongo que el estudio se repetirá con otras momias y si se confirma, entonces se podrá afirmar que H. pylori ya había llegado a las Américas antes de Colón.

Audio en "El podcast del microbio"

.

Matar bacterias a laserazos

No, no se trata de una nueva saga de ciencia-ficción. Un grupo de la University College London está desarrollando una nueva técnica terapéutica para tratar las heridas infecctadas por microorganismos resistentes a los antibióticos.

Una de las preocupaciones principales en el tratamiento de heridas y quemaduras es que estas se infecten. El tratamiento rutinario es la administración preventiva de antibióticos, pero si uno tiene la mala suerte de estar infectado con un microorganismo resistente a los antibióticos entonces tiene un serio problema. El tratamiento puede ser largo, costoso y lo que es peor, inefectivo.

El Dr. Michael Wilson y su grupo han desarrollado esta nueva estrategia para luchar contra los microorganismos patógenos pero sin que estos desarrollen fácilmente una resistencia que la anule. La técnica ha sido probada in vitro usando cultivos de Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes y Pseudomonas aeruginosa a los que se añadía el colorante verde de indocianina. Este colorante es inocuo para los humanos (de hecho se usa en angiografía de fluorescencia), y también para las bacterias. Este colorante es absorbido rápidamente por estas últimas.

Verde de Indocianina

Y ahora viene la segunda parte. Si tras la administración del colorante irradiamos con un laser "cerca de infrarrojo" que emite en 808 nm, la molécula verde de indocyanina absorbe dicha energía y se activa. Y cuando lo hace se convierte en una sustancia que produce una gran cantidad de radicales reactivos del oxígeno que atacan a diversos componentes de la bacteria causando su destrucción. El mecanismo de acción de los radicales es muy inespecífico, por lo que en principio no se espera que se desarrollen resistencias, aunque no podemos olvidar que algunas bacterias poseen pigmentos que precisamente inactivan a esos radicales. Sin embargo esos pigmentos suelen estar localizados en las envolturas bacterianas y no en el citoplasma.

Los investigadores avisan que estos resultados han sido obtenidos en condiciones de laboratorio, y que el siguiente paso será probar la eficacia in vivo utilizando animales de laboratorio y cepas de los llamados "superbichos" como el MRSA.

Caparazones y Cólera

.

Se considera que la quitina es el segundo biopolímero más abundante del planeta (el primer puesto lo ostenta la celulosa). Este polisacárido está compuesto por N-acetilglucosamina unida por enlaces β-1,4 (GlcNAc para abreviar) y es el componente principal de los caparazones de crustáceos e insectos. Se calcula que los seres vivos producen 100.000.000.000 toneladas al año de este compuesto, la mayor parte de ellos en ambientes acuáticos.

Uno de los fenómenos más curiosos es la asociación existente entre la bacteria Vibrio cholerae y la quitina. Puede sorprender que una bacteria patógena presente tan estrecha relación. Pero si lo pensamos un momento dicha asociación no es tan extraña. V. cholerae es una bacteria acuática y la quitina es el polímero más abundante en dichos ambientes. Esta asociación dota al microorganismo de una serie de ventajas: - disponibilidad de comida, adaptación a gradientes nutricionales, tolerancia al stress y protección frente a depredadores -. Pero la relación va más allá influyendo en la forma de vida de la bacteria tanto dentro como fuera de su hospedador. Se han descrito una serie de propiedades debidas a esta interacción entre la bacteria y su sustrato. Estas propiedades ligadas unas a otras de manera jerárquica, pueden ser detectadas en múltiples niveles desde el celular al medioambiental. Entre ellas se cuentan las respuestas fisiológicas a nivel celular: - quimiotaxis, metabolismo de la quitina, multiplicación celular -, formación de biofilms, ciclos del nitrógeno y del carbono en los ecosistemas acuáticos.

V. cholerae es capaz de colonizar la superficie de los caparazones de los crustáceos y para ello necesita disponer de un tipo de pili que le permita unirse al polisacárido de la quitina. Lo curioso es que este tipo de pili es un factor de virulencia en muchas cepas patógenas de V. cholerae pues también le permite unirse a la manosa presente en el glucocalix de las células del epitelio intestinal de los mamíferos. Se ha observado que V. cholerae presenta quimiotaxia positiva hacia la quitina y que esta molécula induce la producción de las proteínas que forman dicho pili.

Una vez unida a la quitina, V. cholerae la utiliza como fuente de carbono y nitrógeno, es decir, se la come. Pero no lo hace en tal extensión que cause un perjuicio al hospedador. Más bien come lo poco que le sobra al crustáceo. Y aquí viene otra curiosidad. Se ha observado que V. cholerae unido a la quitina entra en estado de competencia. Es decir, es capaz de integrar más facilmente material genético foráneo. Y ahí no acaba la cosa, V. choleare forma un biofilm sobre el caparazón, por lo que sus posibilidades de supervivencia aumentan al ser menos susceptible al ataque de depredadores. Y en esa supervivencia está implicado el hospedador. Un experimento demostró que la viabilidad era mayor en los biofilms de V. cholerae sobre caparazones de copépodos vivos, un miembro del zooplacton, que sobre aquellos que permanecían en copépodos muertos. Finalmente, el hecho de que V. cholerae se coma la quitina evita que este polisacárido se acumule en los fondos oceánicos y tanto su carbono como el nitrógeno que lo componen se incorporen a los ciclos biogeoquímicos.

Copépodo

La siguiente pregunta que uno se plantearía es ¿Qué ventaja obtiene el crustáceo? Aún no está muy clara pero se especula con que la presencia de biofilms de V. cholerae en dichos animales les permite una mejor osmoregulación. Muchos de los crustáceos que mantienen biofilms viven en estuarios o en aguas en las cuales hay cambios de salinidad. Al parecer V. cholerae produciría una serie de proteínas que permitirían aguantar dichos cambios a las células del crustáceo. Sin embargo algunas de dichas proteínas son las famosas enterotoxinas que acaban con las células del epitelio intestinal.

Vibrio cholerae en el epitelio intestinal

¿Y en cuánto a la enfermedad? Por lo dicho arriba está claro que cualquier artrópodo acuático es un posible reservorio de uno de los patógenos humanos más temibles. Y si la distribución geográfica de un copépodo es mundial eso significa que el V. cholerae que va con él también lo es. Se ha calculado que puede haber unas 10.000 V. cholerae por copépodo y bastan 1.000 para producir una infección. Adicionalmente, el hecho de que dichas bacterias estén formando un biofilm las hace mucho más resistentes a la acción de los ácidos estomacales cuando se ingiere agua conteniendo dicho zooplacton.

Resumiendo, pedir la Cangre-Burguer muy hecha la próxima vez que alguien vaya al Krusty Krab.

Audio en "El podcast del microbio"