5 etapas de desarrollo de biopelícula. Etapa 1: adhesión inicial; etapa 2: fijación irreversible; etapa 3: maduración I; etapa 4, maduración II; etapa 5: dispersión. Cada etapa de desarrollo en el diagrama se combina con una fotomicrografía de una biopelícula de Pseudomonas aeruginosa en desarrollo. Todas las fotomicrografías se muestran a la misma escala; Autor: D. Monroe. Fuente: Wikimedia Commons, con licencia Creative Commons 2.5.
Puede que los 4 μm de un germen como la bacteria pseudomonas aeruginosa no resulten amenazantes a primera vista. Nuestro sistema inmune fulmina y aniquila todo tipo de elementos ajenos, como las bacterias invasoras, armado con diversos tipos de células inmunes, como los neutrófilos y los macrófagos. Frente a los 30 μm de un macrófago, una bacteria podría parecer insignificante. Sin embargo, una simple bacteria puede acabar resultando letal.
La fuerza de las bacterias recae en su comportamiento social. Además de proliferar incluso bajo condiciones adversas, las bacterias segregan moléculas pegajosas que les permiten aglutinarse formando una masa pastosa, llamada biopelícula. Aunque nuestro sistema inmune es muy eficiente enviando centinelas a aniquilar a las bacterias circulantes, o esporádicas, no lo es tanto cuando se trata de combatir las biopelículas bacterianas. Inmersas en capas de exopolisacáridos, las bacterias se esconden del radar del sistema inmune y consiguen un doble objetivo: esquivar el sistema inmunitario y proliferar en un entorno diseñado – por ellas – a su medida.
Pese a que la formación de biopelículas en mucosas pueda suponer un peligro para cualquier persona sana, aun lo es más para personas con el sistema inmune deprimido, personas hospitalizadas o afectados por enfermedades crónicas, como es el caso de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) o la fibrosis quística (FQ). De hecho, las infecciones crónicas con biopelículas, que suponen a día de hoy más del 60% de las infecciones tratadas, son especialmente resistentes a los antibióticos actuales.
Figura A: muestra los órganos que la fibrosis quística puede afectar. Figura B: muestra una sección transversal de una vía aérea normal. Figura C: muestra una vía aérea con fibrosis quística. La vía aérea ensanchada está bloqueada por una mucosidad espesa y pegajosa que contiene sangre y bacterias. Fuente: National Heart Lung and Blood Institute (NIH), imagen del dominio público.
En particular, la fibrosis quística (FQ), una enfermedad hereditaria rara, afecta al aparato respiratorio produciendo una secreción espesa, deshidratada y viscosa que acaba mermando la función respiratoria de la persona gravemente. Una consecuencia de este “moco” que cubre los bronquios de los afectados por la FQ es una mayor propensión a ser atacados por gérmenes, como las bacterias pseudomonas auruginosa, y a desarrollar biopelículas bacterianas muy resistentes. La infección bacteriana persistente, combinada con la deficiente capacidad respiratoria, puede resultar letal para los enfermos de fibrosis quística.
Los investigadores de IBEC están trabajando en el estudio de la formación de biopelículas bacterianas, y en las posibles terapias para combatirlas. De hecho, los grupos Bacterial infections: antimicrobial therapies y Nanobioengineering han empezado a trabajar juntos en el proyecto BiofilmChip para desarrollar un dispositivo que permita a los médicos evaluar la eficacia de diversos antibióticos y determinar el mejor tratamiento individualizado para pacientes infectados con microorganismos.
Además de permitir el crecimiento y la cuantificación de biopelículas bacterianas in vitro, el dispositivo microfluídico de BiofilmChip también servirá como una plataforma de gran escala para detectar nuevas moléculas que combatan las biopelículas. Los resultados de este proyecto podrán ser de ayuda en enfermedades como la fibrosis quística, que celebró su día mundial el pasado 8 de septiembre.
Referencias:
[1] ¿Qué es la fibrosis quística?
[2] 8 de septiembre – Día Mundial de la Fibrosis Quística
[3] Population dynamics; Nature Reviews Microbiology (Editorial), volume 14, p.543 (2016)
[5] Nanopartículas para combatir las infecciones crónicas; Investigación y Ciencia (2015)
[6] Curso de inmunología general, Universidad de Granada; Enrique Iáñez Pareja (1999)
[7] Tendencias 21: Tendencias científicas, 2016.
[8] Blog Microbitos: Gil Microbitos, 2015.
[10] Fibrosis quística: ¿Cuándo empieza la colonización de las bacterias?
Ana Soteras; EFE SALUD (2017)
Autora: Pilar Rodríguez-Franco
Divulgadora científica en el IBEC