https://bodybydarwin.com
Slider Image

El problema de les fases microbianes i la resistència als antibiòtics

2022

L’extremisme és un problema habitual al món. Formades per faccions d’individus enramats, els mètodes i accions que es consideren fora de la norma, existeixen al marge de la societat. Si bé això pot relacionar-se amb el món humà, aquesta és la realitat de l’univers bacterià i la seva dinàmica poblacional.

Aparentment, els grups microbians aïllats tenen la capacitat de desviar-se de les accions esperades i desenvolupar diversos mecanismes que condueixen a un entorn alterat. Tot i que això pot tenir conseqüències severes en el microcosmos del seu món, també s’han observat els efectes sobre la nostra vida i la nostra salut. Des de la resistència a l’antibiòtic i l’augment de la virulència fins a la supervivència de la desinfecció, els bacteris han demostrat que quan passen maleducats, tots patim.

Durant les últimes dècades, s'ha identificat un element comú a aquestes faccions: la S-ribosilhomocisteina, més coneguda com a LuxS. Originalment, es va pensar que aquest enzim estava implicat en la comunicació cèl·lula a cèl·lula, coneguda com a detecció del quòrum. Els bacteris utilitzen LuxS per produir un senyal, conegut com autoinductor, per parlar amb altres cèl·lules. Al seu torn, això donaria lloc a un conjunt d’accions a tota la comunitat, com ara augmentar la densitat cel·lular, formar biofilms o fins i tot produir productes químics defensius per evitar un atac. Però un altre mecanisme es va fer evident a mesura que els investigadors van examinar de prop la cèl·lula.

Igual que els humans, els bacteris tenen un mitjà per controlar l’expressió de proteïnes a nivell genètic. El procés, conegut com a metilació, implica l'addició d'un grup metil a una citosina o a una adenina. Quan això es produeix, no es pot produir la transcripció i es mantindrà que s’expressa una proteïna. L’efecte de la metilació ajuda a evitar que alguns bacteris exerceixin innecessàriament energia i recursos valuosos sobre productes no essencials, com les toxines.

El 2012, un grup d’investigadors de Nova Zelanda va estudiar la metilació dependent de LuxS per observar qualsevol efecte sobre el metabolisme dels bacteris. Els resultats van ser aclaparadors. Gairebé tots els aspectes del metabolisme cel·lular van tenir un impacte amb aquest enzim. Els resultats van suggerir que luxS va ser un contribuent important al comportament dels bacteris i possiblement podria ser la base del tractament d'alguns dels problemes que tenim els humans amb la contaminació, la infecció i la resistència als antibiòtics.

Tot i això, hi va haver un problema; pocs van entendre com es controlava la metilació mitjançant LuxS. Per assegurar-se que un tractament funcionava correctament, calia dilucidar el mecanisme. La setmana passada, un equip d’investigadors del Regne Unit va publicar les seves troballes sobre la regulació de LuxS i van comprovar que el conductor del seu paper no depenia de l’estat individual del bacteri, sinó de la comunitat on residia.

L’equip es va centrar en el bacteri, E. coli, i la seva capacitat de resistir l’antibiòtic rifampicina, que és necessari en el tractament de diverses infeccions, inclosa la tuberculosi. El mecanisme va comportar un canvi en el codi genètic que impedia que el fàrmac atacés el seu objectiu principal a la cèl·lula. El grup tenia com a objectiu observar com es van produir aquests canvis a nivell molecular. Es van centrar en unes poques condicions possibles, incloent la taxa de generacions al dia (forma física), la densitat de població i la percepció de quòrum.

Si bé van trobar que la forma física i la detecció del quòrum eren factors en el desenvolupament de la resistència, els va sorprendre veure una relació inversa entre la densitat de població i la propensió a mutar. L'observació va anar en contra de la majoria de les creences. Es va suposar una població més densa necessària per aturar el tractament antimicrobians. Però tot el contrari era cert. L’acte de resistència era, per tant, un acte desenfrenat recolzat per un grup radical de bacteris extremistes.

Un examen més detallat del procés de metilació va revelar les petites faccions utilitzades per LuxS per no tancar els gens implicats en virulència i resistència, sinó els implicats en processos cel·lulars normals. El seu comportament va canviar d'una comunitat feliç a una en guerra. Com a resultat, les mutacions eren molt més propenses a produir-se i la resistència es va desenvolupar a un ritme més elevat. En canvi, quan la densitat de cèl·lules era alta, els bacteris es dedicaven al seu negoci sense tenir en compte l’atac antimicrobià.

Els resultats de l'estudi van ser sorprenents i descoratjadors. Des de la perspectiva dels autors, la millor manera d’evitar la mutació i la posterior resistència era mantenir alta la densitat cel·lular. Si bé això seria útil en un experiment de laboratori, assegurar que aquesta massa crítica en el medi ambient seria impossible i en l’ésser humà, senzillament poc ètic.

No obstant això, hi havia una manera possible d’avançar mitjançant el llenguatge dels bacteris contra ells. En afegir senyals que farien que els bacteris creguessin que hi ha una densitat cel·lular més elevada, tendirien a mantenir-se en silenci i, possiblement, alentir o aturar la taxa de mutacions. LuxS continuaria funcionant amb normalitat i no participaria en un canvi tan radical en el procés de metilació. Els antibiòtics serien atrapats als bacteris per aconseguir un tractament amb més èxit.

L’eliminació de faccions nocives no és fàcil tant en el món humà com en el món microbià. Ara bé, ara hi ha un full de ruta possible per canviar aquest últim mitjançant nous tractaments per aprofitar LuxS. L’oportunitat de reduir l’extremisme i centrar-nos en una societat més normal i més tranquil·la ara pot comportar un canvi en la nostra capacitat de lluita contra les infeccions amb antibiòtics. A mesura que ens dirigim a una era en què aquestes armes antimicrobianes són cada cop menys fiables, qualsevol mitjà per evitar que es produeixin brots de guerra són notícies benvingudes.

Què sabem sobre el nou responsable de l’Oficina de Política de Ciència i Tecnologia

Què sabem sobre el nou responsable de l’Oficina de Política de Ciència i Tecnologia

Com s’utilitza el peix daurat per obtenir un hivern dur

Com s’utilitza el peix daurat per obtenir un hivern dur

El cosí pelut de la rata nua no també sent cap dolor

El cosí pelut de la rata nua no també sent cap dolor