Defensa mediada por simbiontes “salva vidas” contra Legionella pneumophila en amebas.

Cuando las personas se enferman de una infección bacteriana, la primera prioridad es tratar la enfermedad. Pero, ¿de dónde vienen estos patógenos y cómo prosperan en el ambiente antes de que ocurra la infección? Un equipo internacional dirigido por Matthias Horn, del Centro de Microbiología y Ciencias de los Sistemas Ambientales de la Universidad de Viena, ha abordado esta cuestión utilizando un importante patógeno bacteriano que causa la enfermedad pulmonar. Los resultados de su estudio han sido publicados recientemente en la revista científica mBio.

Legionella pneumophila es el agente causante de la enfermedad del legionario (legionelosis), una neumonía atípica que es inofensiva para las personas sanas, pero que puede ser potencialmente mortal para los pacientes inmunocomprometidos. El número de casos de enfermedades causadas por Legionella ha aumentado en todo el mundo desde 2000, con 228 casos registrados y 10 muertes en Austria solo en 2017. El último brote importante en Europa ocurrió en la ciudad italiana de Brescia en septiembre de 2018. Más de 400 pacientes sufrieron neumonía y tuvieron que ser tratados en hospitales.

El hábitat natural de Legionella son sedimentos de lagos y ríos, pero también ocurren en sistemas de agua hechos por el hombre. «Se multiplican dentro de protozoos como las amebas, que finalmente se destruyen con la liberación de los patógenos. Es precisamente esta propiedad la que permite a la Legionella infectar a los humanos. La enfermedad generalmente se presenta después de que la Legionella ha proliferado en protozoos», explica Matthias Horn. fundó el Centro de Microbiología y Ciencia de Sistemas Ambientales, que junto con su equipo y científicos del Instituto Pasteur y la Universidad de Michigan investigaron el ciclo de vida de la Legionella en las amebas.

Protección contra patógenos.

Legionella no son las únicas bacterias capaces de sobrevivir en protozoos. Los microeucariotas unicelulares, como los protozoos, a menudo albergan otras bacterias que no los dañan, los denominados endosimbiontes. El equipo de investigadores ha descubierto que estas bacterias influyen significativamente en la proliferación y propagación de la Legionella. En numerosos experimentos, pudieron probar que la Legionella puede proliferar menos eficientemente en las amebas si contienen endosimbiontes. Sorprendentemente, la mayoría de las amebas con endosimbiontes sobreviven a la infección por lo demás letal con Legionella.

«Esas bacterias que habían proliferado previamente en amebas con endosimbiontes eran considerablemente menos infecciosas y, por lo tanto, tuvieron menos éxito en infectar nuevas amebas», dijo Lena König, primera autora del estudio y estudiante de doctorado en el Centro de Microbiología y Ciencia de Sistemas Ambientales.

Descubriendo el mecanismo molecular.

Para comprender mejor lo que ocurre dentro de las amebas que albergan endosimbiontes y están infectadas por Legionella, los científicos analizaron más detenidamente la expresión genética de ambas bacterias. «La secuenciación de ARN permite extraer conclusiones sobre los eventos biológicos que tienen lugar dentro de las amebas», explica Cecilia Wentrup, una investigadora postdoctoral que desempeñó un papel importante en el proyecto.

König agrega: «Encontramos una explicación para el debilitamiento de la infectividad de Legionella. Parece que pierden la competencia por los nutrientes dentro de los protozoos, que tanto el patógeno como el endosymbiont natural necesitan para sobrevivir». La consecuencia: la Legionella se multiplica más lentamente y no puede producir los factores de virulencia necesarios para la infección de amebas y humanos. Por ejemplo, el patógeno no se vuelve móvil y carece de compuestos de almacenamiento importantes.

Del laboratorio al medio ambiente.

Otra observación más llamó la atención de los investigadores. La detención del crecimiento no solo funcionó con cepas de laboratorio de uso común, sino también con amebas recién extraídas del medio ambiente, así como con Legionella recientemente aislada. Los endosbiontes de amebas son, por lo tanto, un factor decisivo para la proliferación y diseminación de Legionella, no solo en condiciones de laboratorio, sino también en el medio ambiente. Esto es particularmente importante porque la mayoría de las amebas llevan simbiontes bacterianos en condiciones naturales. El estudio actual, por lo tanto, contribuye significativamente a comprender mejor el estilo de vida de estos patógenos bacterianos en el medio ambiente.

Referencia: American Society for Microbiology.

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