Científicos de la Universidad La Trobe han descubierto cómo una cepa de bacterias que causa diarrea utiliza “tijeras moleculares” para cortar y destruir las células intestinales, lo que provoca enfermedades graves y, a veces, la muerte. Publicada en Gut Microbes, la investigación revela por primera vez la estructura tridimensional de una toxina secretada por la bacteria E. coli enteropatógena (EPEC) y muestra cómo las bacterias utilizan la toxina para invadir y destruir las células epiteliales que recubren el intestino. La toxina, que es una enzima llamada EspC, destruye las células cortando su estructura proteica interna. La científica de la Universidad La Trobe, profesora Begoña Heras, quien codirigió la investigación, dijo que comprender cómo funciona la peligrosa toxina bacteriana es fundamental para el desarrollo futuro de nuevos medicamentos específicos para tratar las infecciones por EPEC frente a la creciente resistencia a los antimicrobianos.
“Muchas cepas de E. coli, incluida la EPEC, que es una causa importante de enfermedades diarreicas, se están volviendo cada vez más resistentes a los antibióticos que se usan comúnmente para tratar estas infecciones”, dijo el profesor Heras.
“Esto es alarmante, ya que 1,3 millones de niños menores de 5 años mueren cada año por enfermedades diarreicas debido a la deshidratación grave asociada y la pérdida de electrolitos esenciales.
Revelar la estructura del arma tóxica de la EPEC y mostrar cómo destruye las células nos acerca un paso más a detener esta enfermedad mortal que afecta a millones de personas en todo el mundo. Hay más de cinco tipos de E. coli que dañan las células epiteliales de diferentes maneras y causan infección intestinal.
Entre ellos se incluyen la STEC, responsable del reciente retiro del mercado de espinacas para ensaladas, que utiliza la toxina Shiga para invadir las células intestinales, y la EPEC (el tema de este estudio), que utiliza la toxina EspC y es la principal causa de diarrea en niños y bebés en todo el mundo. Actualmente, las infecciones causadas por las diversas cepas de E. coli suelen tratarse con antibióticos de amplio espectro. Sin embargo, estos fármacos eliminan tanto las bacterias intestinales dañinas como las beneficiosas, y la rápida capacidad de adaptación de la E. coli implica que estos patógenos se están volviendo resistentes a muchos antibióticos.
El Dr. Jason Paxman, quien codirigió la investigación con el profesor Heras, dijo que tratar las infecciones por E. coli se había vuelto cada vez más difícil y que los médicos con frecuencia necesitaban usar antibióticos fuertes como último recurso, lo que significa que no hay otros tratamientos disponibles.
“Nos estamos quedando sin opciones para tratar las enfermedades bacterianas, ya que algunos patógenos bacterianos ahora son resistentes a todos los antibióticos”, dijo el Dr. Paxman.
“Aún se están desarrollando nuevos antibióticos, pero el ritmo es extremadamente lento y, cuando están disponibles, a menudo se los somete a un control estricto y solo se utilizan cuando es absolutamente necesario, ya que las bacterias pueden desarrollar resistencia en tan solo unos años.
Este es un gran problema, ya que la mayoría de los antibióticos tradicionales no atacan bacterias específicas, lo que significa que un solo antibiótico puede ejercer presión selectiva sobre muchas especies bacterianas, ya sea E. coli, Staphylococcus aureus y otras, lo que genera una resistencia generalizada a un único tipo de fármaco.
El profesor Heras, el Dr. Paxman y el primer autor del artículo, el Dr. Akila Pilapitiya, trabajaron con un equipo multidisciplinario de investigadores del Instituto de Ciencias Moleculares de La Trobe (LIMS) y la Escuela de Agricultura, Biomedicina y Medio Ambiente de La Trobe (SABE). La Dra. Pilapitiya, quien trabajó en la investigación como parte de su doctorado, dijo que trabajar con un equipo multidisciplinario era esencial para comprender cómo la EPEC usaba EspC como arma molecular.
“Ya se sabía que la EPEC utilizaba EspC como toxina, pero se sabía poco sobre su estructura y cómo funcionaba”, dijo el Dr. Pilapitiya.
“Mediante un enfoque multidisciplinario, pude determinar la estructura 3D de la toxina EspC, que muestra cómo está construida y el papel que desempeña cada una de sus partes para que funcione.
“Este conocimiento proporciona una base para diseñar nuevos fármacos más específicos que puedan desactivar la EPEC, combatir las infecciones diarreicas y proteger nuestras células intestinales del daño”.
El profesor Heras espera que el enfoque multidisciplinario pueda allanar el camino para que otros investigadores encuentren nuevos tratamientos potenciales para muchos patógenos dañinos.
“Nuestro trabajo demuestra cómo la combinación de diferentes áreas de la ciencia puede ayudar a resolver cuestiones de investigación complejas y apoyar el desarrollo de nuevos medicamentos para proteger la salud humana”, afirmó el profesor Heras.
El profesor Heras, el Dr. Paxman y el Dr. Pilapitiya son miembros de la Escuela de Agricultura, Biomedicina y Medio Ambiente de La Trobe (SABE) y del Instituto de Ciencias Moleculares de La Trobe (LIMS), donde el profesor Heras es codirector del Programa de Infecciones e Inmunidad.
Fuente: Phys.org.
