Investigadores encuentran proteína que podría ayudar a combatir la resistencia a los antibióticos

ANN ARBOR: los implantes artificiales de cadera, los implantes de rodilla y los catéteres son susceptibles a las infecciones: las bacterias que fluyen a través del sistema sanguíneo pueden acumularse en estas superficies extrañas y atrincherarse para proliferar.

Ahora, investigadores de la Universidad de Michigan, en colaboración con el Instituto de Investigación Scripps, han descubierto que una proteína producida dentro del cuerpo humano podría combatir este problema.

Cuando las bacterias se acumulan en una superficie, forman una capa protectora llamada “biopelícula”. Estas biopelículas se mantienen unidas por un andamiaje compuesto por una proteína llamada “amiloide” que produce la propia bacteria. El amiloide bacteriano es similar a la estructura que enreda las neuronas en el cerebro de las personas con enfermedad de Alzheimer, lo que altera la capacidad de la persona para formar y recordar recuerdos.

La proteína transtiretina humana puede adoptar una forma agregada o amiloide bajo ciertas condiciones

En el caso de bacterias en una prótesis, las biopelículas protegen la colonia de bacterias de su entorno, incluso de los antibióticos que un médico puede recetar para atacar la infección. En un nuevo estudio, los investigadores encontraron que una proteína producida por humanos llamada transtiretina, o TTR, puede suprimir la formación de amiloide y biopelícula en E. coli, una cepa bacteriana común que se encuentra en los humanos.

El equipo, que incluye a Matthew Chapman, profesor de biología molecular, celular y del desarrollo de la UM; Joel Buxbaum, profesor de medicina molecular en TSRI; y la autora principal Neha Jain, becaria postdoctoral en el laboratorio de Chapman, publicaron sus resultados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

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“Una de las implicaciones para la salud más importantes de las biopelículas está en los catéteres. En cualquier tipo de dispositivo que intente colocar en un ser humano, se formará una biopelícula”, dijo Chapman, profesor de biología molecular, celular y del desarrollo de la UM. “Este es un problema enorme, enorme porque al ser cateterizado por solo unos días, las bacterias pueden formar biopelículas en el dispositivo, lo que puede provocar infecciones graves”.

El equipo estudió cómo la TTR interactuaba con una cepa de E. coli que se encuentra en las infecciones del tracto urinario. En las infecciones urinarias, la cepa bacteriana se asienta en la vejiga y forma comunidades de biopelículas. Las bacterias en una biopelícula se encierran en una capa de fibras amiloides que ayudan a protegerlas de los factores estresantes del medio ambiente. Los amiloides de E. coli están compuestos por una proteína llamada CsgA.

Cuando los investigadores mezclaron TTR purificada y CsgA, CsgA no pudo producir amiloides protectores. Derribar la defensa clave de una bacteria contra su entorno podría permitir que el cuerpo combata la infección de manera más efectiva.

“Es más fácil romper palos individuales que un paquete. De manera similar, las infecciones bacterianas se pueden tratar de manera más efectiva si las bacterias no se mantienen unidas en biopelículas”, dijo Jain. “Descubrimos que la TTR puede prevenir la formación de biopelículas en una cepa de E. coli uropatógena, así como en otras cepas bacterianas”.

Buxbaum, que ha estudiado durante mucho tiempo la TTR, señaló que, en algunas condiciones, la TTR puede formar fibras amiloides por sí misma, y ​​podría ser esta capacidad la que le da a la TTR las características estructurales para interrumpir la formación de amiloide por parte de otras proteínas, como la CsgA.

Combatir fuego con fuego: Sin embargo, la variante de TTR que puede formar polímeros, llamada M-TTR, puede evitar que otras proteínas adopten el pliegue amiloide.  Aquí se muestran fibras amiloides derivadas de proteínas curli bacterianas y las mismas proteínas mezcladas con M-TTR.  M-TTR previene la agregación de fibra amiloide de las proteínas curli bacterianas.

Combatir fuego con fuego: Sin embargo, la variante de TTR que puede formar polímeros, llamada M-TTR, puede evitar que otras proteínas adopten el pliegue amiloide. Aquí se muestran fibras amiloides derivadas de proteínas curli bacterianas y las mismas proteínas mezcladas con M-TTR. M-TTR previene la agregación de fibra amiloide de las proteínas curli bacterianas.

Aproximadamente una de cada 100 personas que reciben reemplazos de cadera o rodilla experimentan una infección, según la Academia Estadounidense de Cirujanos Ortopédicos. Un estudio de 2001 encontró que el 95 por ciento de las infecciones del tracto urinario en pacientes críticamente enfermos se remontaban a sus catéteres, mientras que el 87 por ciento de las infecciones del torrente sanguíneo procedían de un catéter vascular permanente y el 86 por ciento de los casos de neumonía estaban asociados con un ventilador mecánico.

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“Es posible que los productos derivados o basados ​​en estas interacciones de proteínas puedan reducir este problema en la medicina, que se forman biopelículas en muchas superficies artificiales implantadas dentro del cuerpo”, dijo Buxbaum. “La idea es que podríamos impregnar estas superficies con esta proteína para que no formen estas biopelículas y facilitar el tratamiento de estas infecciones con antibióticos”.

Chapman y Buxbaum dicen que implementar esto requerirá más investigación, pero la medida podría ayudar a prevenir infecciones en los implantes, así como la resistencia a los antibióticos.

“Si pudiera apuntar a esa resistencia, el huésped podría eliminar la infección”, dijo Chapman. “También podría potencialmente prescribir dosis más bajas de antibióticos o acortar la duración del uso de antibióticos, lo que sería bueno”.

Más información:

  • Estudio:  Inhibición del ensamblaje de curli y  la formación de biopelículas de Escherichia coli  por el precursor amiloide sistémico humano transtiretina

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