La membrana externa de las bacterias podría ser una nueva diana para futuros antibióticos (Nature)


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Investigadores de un estudio realizado en Estados Unidos han desvelado que la membrana externa de las bacterias podría ser una importante diana para que los antibióticos puedan combatirlas con mayor éxito y para el desarrollo de nuevos antibacterianos.

Durante más de un siglo, los científicos han estudiado la bacteria Escherichia coli, uno de los principales patógenos causantes de intoxicación alimentaria, como un modelo para combatir las infecciones. Esa investigación ha llevado a una variedad de antibióticos que penetran en las paredes protectoras de las células de las bacterias para matarlas.

Ahora, un estudio dirigido por el bioingeniero K.C. Huang, de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, revela que E. coli ha logrado mantener como un gran secreto sus defensas. Informan en Nature que los científicos habían pasado por alto la asombrosa fuerza física de la delgada membrana externa que se adhiere a la gruesa pared celular de esta bacteria.

Sabían desde hace tiempo que muchas bacterias tienen membranas externas. Pero hasta ahora los investigadores pensaban que era una capa de envoltura retráctil que simplemente hacía más difícil introducir antibióticos en las células. Pero como muestra el nuevo estudio, la membrana externa protege físicamente a la célula y podría ser una buena diana para una nueva clase de fármacos antibacterianos.

"Descubrimos que la membrana externa puede actuar como una armadura que en realidad es más resistente que la pared celular -ha explicado Huang-. Es humillante pensar que esta función se ha estado ocultando a plena vista durante todos estos años".

Así, los hallazgos sugieren nuevas estrategias de lucha contra las infecciones para aproximadamente la mitad de todas las especies bacterianas que, como E. coli,  tienen membranas externas. "Si podemos atacar la membrana externa, las bacterias infecciosas se debilitarán previamente para atacar con tratamientos antibióticos que interrumpen las células de otras maneras", añade.

Todas las bacterias tienen una pared celular que rodea y protege el funcionamiento interno de la célula. Hace muchas décadas, los científicos descubrieron que E. coli y muchas otras bacterias tienen una capa adicional, llamada membrana externa, que rodea sus paredes celulares.

Desde su descubrimiento, esta membrana externa se ha utilizado como una forma de clasificar las bacterias en aquellas que reaccionan y no reaccionan a la tinción de Gram. Ambos tipos pueden volverse infecciosas y, cuando esto ocurre, la presencia o ausencia de una membrana externa también puede ayudar a determinar hasta qué punto serán sensibles a los antibióticos. Las bacterias Gram-negativas, que tienen membranas externas, tienden a ser más resistentes.

"Los científicos sabían que las membranas externas eran escudos químicos - explica Huang-. Por lo tanto, fue fácil relegar esta tercera capa a una molestia al administrar antibióticos a la célula".

En los últimos años, sin embargo, los investigadores han tenido pistas de que la membrana externa es más importante de lo que habían pensado. En un estudio, el laboratorio de Huang eliminó la pared celular de E. coli pero dejó intacta su membrana externa. Como era de esperar, las bacterias perdieron su forma apepinada y se convirtieron en manchas. Pero una gran parte de estas manchas sobrevivieron, se multiplicaron y finalmente regeneraron E. coli en forma alargada.

Enrique Rojas, un ex becario postdoctoral en el laboratorio de Huang y primer autor del nuevo artículo, ha explicado que el estudio era una pista de que la membrana externa debe desempeñar importantes funciones estructurales y de protección. "Acabamos de ver los datos. La ciencia trata de datos, no de dogmas", añade Rojas.

Durante los últimos cuatro años, trabajando con colaboradores de la Universidad de California, San Francisco y la Universidad de Wisconsin-Madison, los miembros del grupo probaron los poderes estructurales de la membrana externa.

De repente colapsaron la presión dentro de la bacteria, pero en lugar de hacer que la pared se encogiera masivamente, como habrían predicho las suposiciones prevalecientes, descubrieron que la membrana externa era lo suficientemente fuerte como para mantener casi por completo la forma apepinada de E. coli.

En otros experimentos, expusieron a células de E. coli a dos horas de incrementos rápidos y disminuciones en la presión. Las células de la bacteria generalmente minimizan estas agresiones repetidas y crecen como si no hubieran ocurrido cambios en absoluto. Sin embargo, cuando los investigadores debilitaron la membrana externa, las células murieron rápidamente. "La presencia o ausencia de una membrana externa fuerte es la diferencia entre la vida y la muerte", concluye Huang.

Los experimentos identificaron una serie de componentes que le dan a la membrana externa su sorprendente fuerza. Los fármacos que desestabilizan la capa externa engañosamente delgada podrían ayudar a destruir las bacterias infecciosas, añade Huang.