De fluorescencia, prótesis y caderas reales infectadas

Hace cosa de un mes no había periódico, radio o televisión de este país en la que no apareciese una noticia o comentario sobre la infección de la prótesis de cadera del rey. Muchos periodistas y tertulianos varios se convirtieron de la noche a la mañana en especialistas de microbiología clínica y de cirugía ortopédica y se preguntaban y clamaban que cómo era posible que no se hubiera detectado antes esa infección. Como es lógico la cuestión llegó al parlamento, y hubo incluso una diputada de ERC que aprovechando el río revuelto recomendó que el rey se tratara con homeopatía en su defensa de regular esa pseudociencia (menos mal que no la hicieron caso). Tras la operación se determinó que los microbios causantes de la infección habían sido una cepa de Staphylococcus hominis y un Propionibacterium sin identificar ¿Y por qué no se detectó a tiempo la infección? la respuesta es que no es fácil. Uno de los sueños de cualquier microbiólogo clínico es que existiera algún tipo de sonda que inyectada en el cuerpo del paciente se dirigiera al foco de infección y allí se uniese a los microrganismos patógenos lo que facilitaría mucho la diagnosis y el tratamiento a seguir. Bien, pues puede que esa herramienta esté mucho más cerca de existir de lo que parece.

En un reciente artículo publicado en la revista Nature Communications un grupo de científicos holandeses, alemanes y norteamericanos han desarrollado una técnica que permitiría la visualización en tiempo real de los focos de infección mediante el uso de vancomicina fluorescente. Los investigadores tomaron ratones a los que provocaban una infección en el interior de un músculo utilizando a la bacteria Staphylococcus aureus o a la bacteria Escherichia coli . Como control utilizaron ratones en los que provocaban una inflamación muscular utilizando bolitas de Cytodex estéril. A los dos días de la infección se les inyectaba el antibiótico fluorescente y 24 horas después los investigadores podían observar los lugares a los que el antibiótico se había unido y el progreso en el tratamiento.

Estructura de la molécula fluorescente Vanco-800CW que está compuesta del fluoroforo IRDye800CW (parte superior) unido mediante una deoxi-glucosa a la Vancomicina (parte inferior). Fuente: Van Oosten et al. 2013

Así encontraron que S. aureus era fácilmente detectada pero E. coli no. La explicación es que la vancomicina es un antibiótico que inhibe la síntesis del peptidoglicano, el componente principal de la pared bacteriana. Como la penicilina también inhibe la transpeptidación pero su mecanismo de acción es distinto. En el caso de la penicilina, el antibiótico se une al centro activo de la enzima PBP y lo bloquea irreversiblemente. Lo que hace la vancomicina es unirse al dipéptido D-ala-D-ala bloqueando la entrada de la enzima PBP con lo que no puede realizar la transpeptidación. En el caso de las bacterias Gram positivas la vancomicina puede acceder al lugar donde ejerce su acción. Pero las bacterias Gram negativas como E. coli tienen una membrana externa que rodea a la pared de peptidoglicano, con lo que la vancomicina se queda fuera y no hace nada.

Diseño experimental: A los ratones se les provocaba una miositis inyectando intramuscularmente a la bacteria S. aureus en un muslo y a la bacteria E. coli en otro para comparar. El control negativo era la producción de una miosistis mediante el uso de bolitas estériles de Cytodex, un polímero inerte. Posteriormente por vía intravenosa se inyecta el fluoróforo. La molécula de Vanco-800CW se une a los dipéptidos D-Ala-D-Ala del peptidoglicano de S. aureus lo que permite su detección. Fuente: Van Oosten et al. 2013

Pero claro, una cosa es usar un ratón que es un animal pequeñito y donde es relativamente sencillo detectar la fluorescencia interna y otra cosa es un ser humano. El siguiente paso fue comprobar si este método funcionaba en el caso de una infección localizada en una prótesis dentro de una pierna humana. Evidentemente no usaron a un ser humano vivo, sino la pierna proveniente de un cadáver. También en este caso tuvieron éxito en la detección del foco infeccioso. Ahora se van a comenzar los ensayos clínicos con pacientes reales, y hablando de eso, quizás podrían preguntar en la Zarzuela por algún voluntario.

Imágenes de un ratón al que se le ha inducido una miositis en su pierna izquierda con E. coli y en su pierna derecha con S. aureus. Las imágenes han sido recogidas a las 8 y a las 24 horas después de la inyección intravenosa del fluoróforo. Las imágenes de la columna izquierda son de bioluminiscencia mientras que las de la izquierda son de florescencia. Nótese el llamativo color naranja de la inflamación provocada por S. aureus. Fuente: Van Oosten et al. 2013

Esta entrada participa en el XXIX carnaval de la Química organizado por el blog Más ciencia por favor, y en ka siguiente edición del carnaval de la biología cuando tenga un sponsor

La imagen superior fue montada a partir de imágenes de los siguientes sitios web: El Mundo, wikipedia, Microbial Clasification y leavingbio. Y sí, ya sé que los colores están en vertical y no en horizontal, pero el montaje me quedaba mejor así.



van Oosten M, Schäfer T, Gazendam JA, Ohlsen K, Tsompanidou E, de Goffau MC, Harmsen HJ, Crane LM, Lim E, Francis KP, Cheung L, Olive M, Ntziachristos V, van Dijl JM, & van Dam GM (2013). Real-time in vivo imaging of invasive- and biomaterial-associated bacterial infections using fluorescently labelled vancomycin. Nature communications, 4 PMID: 24129412