El insecto que envenena los mariscos frustra una defensa clave del huésped al atacar el citoesqueleto de la célula

DALLAS – La principal causa de gastroenteritis aguda relacionada con el consumo de mariscos crudos desarma un sistema de defensa clave del huésped de una manera novedosa: paraliza el esqueleto de una célula, o citoesqueleto.

Ese hallazgo, de UT Southwestern Medical Center, se informó hoy en PLoS Pathogens. Sin un citoesqueleto que funcione, las células infectadas no pueden producir moléculas defensivas llamadas especies reactivas de oxígeno (ROS) que normalmente atacan el ADN bacteriano, dijo la Dra. Marcela de Souza Santos, autora principal del estudio e investigadora postdoctoral en el laboratorio del autor principal, el Dr. Kim Orth El Dr. Orth es profesor de biología molecular y bioquímica en UT Southwestern, así como investigador en el prestigioso Instituto Médico Howard Hughes.

“La bacteria Vibrio parahaemolyticus despliega un aparato similar a una aguja llamado Sistema de secreción tipo III (T3SS) que inyecta proteínas bacterianas tóxicas, conocidas como efectores, en las células que recubren el intestino, lo que provoca una gastroenteritis grave”, dijo el Dr. de Souza Santos.

Por lo general , V. parahaemolyticus causa solo unos pocos días de malestar gastrointestinal en forma de vómitos o diarrea. Sin embargo, en raras ocasiones, particularmente en personas con enfermedades crónicas como diabetes o enfermedad hepática que comprometen el sistema inmunitario, las bacterias pueden escapar del intestino y entrar en el torrente sanguíneo, causando una infección sistémica potencialmente mortal.

De las casi 80 cepas conocidas de Vibrio , solo una docena infectan a los humanos. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) estiman que Vibrio causa 80 000 enfermedades y 100 muertes en los EE. UU. anualmente. De ellos, aproximadamente 45.000 personas están enfermas por V. parahaemolyticus. Otra cepa de Vibrio , V. vulnificus, puede causar infecciones potencialmente mortales en personas con heridas abiertas expuestas al agua de mar tibia. Al igual que con otras cepas de Vibrio , las personas inmunodeprimidas corren el mayor riesgo.

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” Vibrio parahaemolyticus es la razón del viejo dicho de que no debe comer ostras en los meses sin una ‘r’ en ellos, es decir, los meses de verano”, dijo el Dr. Orth, titular de la Cátedra Earl A. Forsythe en Ciencias Biomédicas y un WW Caruth, Jr. Scholar en investigación biomédica. “Con el calentamiento de los océanos, el riesgo ahora comienza a principios de año y el rango geográfico de la bacteria se está extendiendo”. La hoja informativa de los CDC dice que el 80 por ciento de las infecciones por vibriosis en los EE. UU. ocurren entre mayo y octubre.

El estado de Alaska informó su primer brote de V. parahaemolyticus en julio de 2004. Otra cepa de Vibrio enfermó a más de 80 personas expuestas a agua de mar contaminada durante una ola de calor en el norte de Europa en 2014. Las primeras cepas de Vibrio se identificaron en el siglo XVIII.

Hasta hace poco, se creía que la bacteria Vibrio permanecía fuera de las células y causaba daño disparando efectores dentro de las células. Sin embargo, en 2012, el laboratorio de Orth identificó una forma en que V. parahaemolyticus engaña a las células aleatorias que recubren el intestino para que absorban la bacteria y la lleven al interior de la célula. El estudio actual indica cómo la proteína VopL de T3SS ayuda a la infección por V. parahaemolyticus al ayudar al patógeno a asegurar un nicho dentro de la célula para la replicación bacteriana.

Es una buena estrategia que una bacteria infecte células al azar solamente, dijo el Dr. Orth. Si un patógeno infectara rápidamente la mayoría de las células del huésped, como se cree que ocurre con el virus del Ébola, el patógeno podría matar a su huésped tan rápido que podría socavar su propia supervivencia, dijo.

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En un estudio publicado el mes pasado en Science Signaling , el laboratorio Orth hizo algo sin precedentes: siguió la infección por V. parahaemolyticus a lo largo del tiempo (muestras congeladas instantáneamente cada 15 minutos) para trazar el efecto del patógeno en la señalización del huésped. Ese estudio identificó 398 genes cuyas expresiones fueron cambiadas por la infección por Vibrio , dijo la autora principal e investigadora postdoctoral, la Dra. Nicole De Nisco.

En el estudio actual, los investigadores encontraron que uno de los muchos efectores de V. parahaemolyticus , VopL, paraliza el citoesqueleto a través de un mecanismo novedoso. La maquinaria celular, o complejo, que produce las ROS se encuentra en la superficie celular, pero las moléculas que la fábrica celular necesita para ensamblar las ROS se crean dentro de la célula. Es necesario un citoesqueleto funcional y flexible para mover las moléculas a la fábrica de ROS, explicó.

Para confirmar su observación, los investigadores crearon dos cepas de V. parahaemolyticus , una capaz de producir VopL y otra no. Usando microscopía confocal, encontraron que el Vibrio capaz de producir VopL inactivaba el ensamblaje de ROS al reunir el citoesqueleto en filamentos no funcionales. Por el contrario, la bacteria mutante incapaz de producir VopL era vulnerable al ataque de ROS.

Este estudio identifica el factor de virulencia utilizado por V. parahaemolyticus para suprimir la generación de ROS del huésped y también revela un mecanismo sin precedentes utilizado por un patógeno microbiano para hacerlo, dijo el Dr. Orth.

“Al secuestrar el citoesqueleto, VopL evita que la célula lance una de sus principales armas, las especies reactivas de oxígeno”, dijo el Dr. Orth. “Esperamos que nuestro trabajo conduzca a una mejor comprensión de la defensa del huésped, lo que, a su vez, podría conducir a nuevas formas de socavar los patógenos”.

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El trabajo contó con el apoyo del Instituto Médico Howard Hughes; Érase una vez…, que proporcionó el microscopio que aceleró enormemente la investigación; la Fundación Welch; y los Institutos Nacionales de Salud.

Acerca de UT Southwestern Medical Center

UT Southwestern, uno de los principales centros médicos académicos de la nación, integra investigación biomédica pionera con educación y atención clínica excepcionales. El cuerpo docente de la institución ha recibido seis premios Nobel e incluye a 22 miembros de la Academia Nacional de Ciencias, 18 miembros de la Academia Nacional de Medicina y 14 investigadores del Instituto Médico Howard Hughes. El cuerpo docente de más de 2700 es responsable de los avances médicos revolucionarios y está comprometido a traducir rápidamente la investigación impulsada por la ciencia en nuevos tratamientos clínicos. Los médicos de UT Southwestern brindan atención en alrededor de 80 especialidades a más de 100 000 pacientes hospitalizados, 600 000 casos en la sala de emergencias y supervisan aproximadamente 2,2 millones de visitas ambulatorias al año.

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