Una investigación encuentra bacterias «hambrientas» que se enfadan liberando toxinas

¿Alguna vez has tenido tanta hambre que llegaste a enojarte? ¿Has sentido lo que significa estar hambriento? Algo parecido le sucede a ciertas células bacterianas que liberan toxinas dañinas en nuestros cuerpos y enfermándonos, según se recoge en una nueva investigación realizada por Adam Rosenthal, profesor asistente en el Departamento de Microbiología e Inmunología.

Rosenthal y sus colegas de Harvard, Princeton y Danisco Animal Nutrition descubrieron, utilizando una tecnología desarrollada recientemente, que las células genéticamente idénticas dentro de una comunidad bacteriana tienen funciones diferentes, algunos miembros se comportan de manera más dócil y otros producen las mismas toxinas que nos hacen enfermar.

«Las bacterias se comportan de forma diferente de lo que pensábamos tradicionalmente», dijo Rosenthal. «Incluso cuando estudiamos una comunidad de bacterias que son todas genéticamente idénticas, no todas actúan de la misma manera. Queríamos averiguar por qué».

Los hallazgos, publicados en Nature Microbiology, son particularmente importantes para comprender cómo y por qué las comunidades bacterianas difieren los deberes de ciertas células, y podrían conducir a nuevas formas de abordar la tolerancia a los antibióticos en el futuro.

Rosenthal decidió analizar más de cerca por qué algunas células actúan como «ciudadanos de buen comportamiento» y otras como «malos actores» que tienen la tarea de liberar toxinas en el medio ambiente. Seleccionó Clostridium perfringens, una bacteria en forma de bastón que se puede encontrar en el tracto intestinal de humanos y otros vertebrados, insectos y suelo, como su microbio de estudio.

Los nutrientes desempeñan un papel importante en la toxicidad

Con la ayuda de un dispositivo llamado generador de gotas de microfluidos, pudieron separar, o dividir, células bacterianas individuales en gotas para decodificar cada célula.

Descubrieron que las células de C. perfringens que no producían toxinas estaban bien alimentadas con nutrientes. Por otro lado, las células de C. perfringens productoras de toxinas parecen carecer de esos nutrientes cruciales.

«Si damos más de estos nutrientes», postuló Rosenthal, «tal vez podamos lograr que las células productoras de toxinas se comporten un poco mejor».

Reducir las toxinas

Luego, los investigadores expusieron las células de los malos actores a una sustancia llamada acetato. Su hipótesis sonaba cierta. No solo se redujeron los niveles de toxinas en la comunidad, sino que también se redujo la cantidad de malos actores. Pero a raíz de resultados tan asombrosos, surgen aún más preguntas.

Ahora que saben que los nutrientes desempeñan un papel importante en la toxicidad, Rosenthal se pregunta si se encuentran factores particulares en el medio ambiente que puedan estar 'activando' la producción de toxinas en otros tipos de infecciones, o si este nuevo hallazgo solo es cierto para C. perfringens.

Quizás lo más importante, Rosenthal teoriza que la introducción de nutrientes a las bacterias podría proporcionar un nuevo tratamiento alternativo para animales y humanos por igual.

Más investigación

Por ejemplo, el organismo modelo Clostridium perfringens es un poderoso enemigo en el gallinero. A medida que la industria alimentaria se aleja del uso de antibióticos, las aves de corral quedan indefensas frente a esta enfermedad mortal que se propaga rápidamente. Los hallazgos recientes de Rosenthal et al. puede dar a los agricultores una nueva herramienta para reducir las bacterias patógenas sin el uso de antibióticos.

En cuanto a nosotros, los humanos, hay más trabajo por hacer. Rosenthal está en el proceso de asociarse con colegas de la UNC para aplicar sus hallazgos recientes para abordar la tolerancia a los antibióticos. La tolerancia a los antibióticos se produce cuando algunas bacterias pueden esquivar el objetivo del fármaco incluso cuando la comunidad no ha desarrollado mutaciones para hacer que todas las células sean resistentes a un antibiótico. Tal tolerancia puede resultar en un tratamiento menos efectivo, pero los mecanismos que controlan la tolerancia no se comprenden bien.

Mientras tanto, Rosenthal continuará investigando estas comunidades bacterianas cada vez más complejas para comprender mejor por qué hacen lo que hacen.