El uso generalizado de antibióticos es en gran parte el culpable de la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos, que actualmente es una de las mayores amenazas a la salud global. No solo la resistencia a los antibióticos ya causa un estimado 700,000 muertes al año, también ha provocado numerosas infecciones, como neumonía, tuberculosis y gonorrea, más difícil de tratar. Sin saber cómo evitar que las bacterias desarrollen resistencia a los antibióticos, se predice que las enfermedades prevenibles podrían causar 10 millones de muertes al año para 2050.
Algunas de las formas en que las bacterias hacerse resistente a los antibióticos es a través de cambios en el genoma de la bacteria. Por ejemplo, las bacterias pueden bombear los antibióticos o pueden descomponer los antibióticos. También pueden dejar de crecer y dividirse, lo que los hace difíciles de detectar para el sistema inmunitario.
Sin embargo, nuestra investigación se ha centrado en otro método poco conocido que usan las bacterias para volverse resistentes a los antibióticos. Hemos demostrado directamente que las bacterias pueden "cambiar de forma" en el cuerpo humano para evitar ser blanco de antibióticos, un proceso que no requiere ajustes genéticos para que las bacterias continúen creciendo.
Prácticamente todas las bacterias están rodeadas por una estructura llamada pared celular. La pared es como una gruesa chaqueta que protege contra las tensiones ambientales y evita que la celda explote. Le da a las bacterias una forma regular (por ejemplo, una varilla o una esfera) y las ayuda a dividirse eficientemente.
Las células humanas no poseen una pared celular (o "chaqueta"). Debido a esto, es fácil para el sistema inmunitario humano reconocer a las bacterias como enemigas porque su pared celular es notablemente diferente. Y, debido a que la pared celular existe en bacterias pero no en humanos, es un objetivo excelente para algunos de nuestros antibióticos mejores y más utilizados, como la penicilina. En otras palabras, los antibióticos dirigidos a la pared pueden matar bacterias sin dañarnos.
En cualquier caso, las bacterias pueden sobrevivir ocasionalmente sin su pared celular. Si las condiciones circundantes pueden proteger a las bacterias de la explosión, pueden convertirse en las llamadas "formas L", que son bacterias que no tienen una pared celular. Estas bacterias fueron descubiertas en 1935 por Emmy Klieneberger-Nobel, quien las nombró por el Instituto Lister donde trabajaba en ese momento.
En un laboratorio, a menudo usamos azúcar para crear un ambiente protector adecuado. En el cuerpo humano, este cambio en la forma generalmente se desencadena por antibióticos que atacan la pared celular de la bacteria o ciertas moléculas inmunes como las lisozimas, que están presentes en nuestras lágrimas y nos ayudan a protegernos de las infecciones bacterianas.
Las bacterias sin una pared celular a menudo se vuelven frágiles y pierden su forma regular. Sin embargo, también se vuelven parcialmente invisibles para nuestro sistema inmunitario y completamente resistentes a todo tipo de antibióticos que se dirigen específicamente a la pared celular.
Los científicos sospecharon durante mucho tiempo que el cambio en forma de L podría contribuir a infecciones recurrentes al permitir que las bacterias se escondan del sistema inmune y resistan los antibióticos. Pero fue difícil encontrar evidencia para esta teoría debido a la naturaleza evasiva de las formas L y la falta de métodos apropiados para detectarlas.
Ver a las bacterias cambiar de forma
Nuestro estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza, observó específicamente las especies bacterianas asociadas con infecciones recurrentes del tracto urinario (ITU). Se encontró que muchas especies bacterianas diferentes, incluyendo E. coli y Enterococo—De hecho puede sobrevivir como formas L en el cuerpo humano. Esto es algo que nunca antes se había probado directamente. Pudimos detectar estas bacterias furtivas usando sondas fluorescentes que reconocen el ADN bacteriano.
Probamos muestras de orina de pacientes de edad avanzada con infecciones urinarias recurrentes al cultivarlas en una placa de Petri con alto contenido de azúcares. Este entorno no solo ayudó a proteger a las bacterias del estallido, sino que también aisló las bacterias en forma de L que estaban presentes en estas muestras. En un experimento separado, pudimos ver todo el proceso en embriones vivos de pez cebra en presencia de antibióticos.
Es importante destacar que nuestro estudio muestra que los antibióticos deben ser probados en condiciones que reflejen más el cuerpo humano. Los que se usan actualmente en el laboratorio médico no brindan suficiente protección para que las delicadas formas L sobrevivan.
Antes de que podamos comprender completamente la importancia de la conmutación de la forma L en comparación con otras formas de resistencia a los antibióticos, se necesitará más investigación con más pacientes. También será importante investigar qué papel pueden desempeñar las formas L en otras infecciones recurrentes, como sepsis o infecciones pulmonares.
Hasta ahora, la investigación de las formas L ha sido un campo controvertido, pero esperamos que estos hallazgos motiven más de estos estudios en situaciones de enfermedad. También esperamos que estos hallazgos ayuden a encontrar una manera de eliminar estas bacterias furtivas de nuestro cuerpo. La combinación de antibióticos activos en la pared celular con los que matarían las formas L podría ser una solución para combatir las infecciones resistentes a los antibióticos.
Nuestra batalla con las bacterias está en curso. A medida que se nos ocurren nuevas estrategias para combatirlos, se les ocurren formas de defenderse. Nuestro estudio destaca otra forma en que las bacterias se adaptan y que tendremos que tener en cuenta en nuestra batalla continua contra las enfermedades infecciosas.
Katarzyna Mickiewicz es investigadora en la Universidad de Newcastle.
Este artículo fue presentado originalmente en La conversación.
