Cuando las bacterias dañinas que causan intoxicación alimentaria, como E. coli, invaden el tracto digestivo, las células intestinales generalmente contraatacan expulsando las células infectadas del cuerpo para detener la propagación de la infección.
En un nuevo estudio publicado hoy en Nature, científicos de Genentech, miembro del Grupo Roche, en colaboración con investigadores de Oregon Health & Science University, descubrieron que una cepa peligrosa de E. coli —conocida por causar diarrea con sangre— puede bloquear esta defensa intestinal, lo que permite que las bacterias se propaguen más fácilmente.
Las bacterias inyectan una proteína especial llamada NleL en las células intestinales, que descompone enzimas clave, conocidas como ROCK1 y ROCK2, que son necesarias para expulsar las células infectadas. Sin este proceso, las células infectadas no pueden salir rápidamente, lo que permite que las bacterias se propaguen más fácilmente.
Generalmente, cuando las bacterias dañinas invaden el intestino, el cuerpo contraataca rápidamente. La primera línea de defensa es el revestimiento intestinal, formado por células muy compactas que absorben nutrientes y mantienen las bacterias fuera del torrente sanguíneo. Si una de estas células se infecta, se sacrifica y se expulsa fuera del revestimiento intestinal hacia los intestinos para ser eliminada. Esto ayuda a evitar que las bacterias se propaguen.
“Este estudio demuestra que las bacterias patógenas pueden impedir que las células infectadas sean expulsadas”, dijo Isabella Rauch, Ph.D., autora principal del estudio y profesora asociada de microbiología molecular e inmunología en la School of Medicine de OHSU.
“Es una estrategia completamente diferente a lo que hemos visto antes. Algunas bacterias intentan ocultarse para no ser detectadas, pero esta en realidad detiene la ruta de escape de la célula”.
Se revelan nuevos caminos para el tratamiento
Rauch ha dedicado su carrera a estudiar cómo los tejidos de barrera, como el revestimiento intestinal, interactúan con los microbios y protegen el cuerpo sin provocar constantemente inflamación. Su trabajo es especialmente relevante tanto para enfermedades infecciosas como para condiciones crónicas como la enfermedad inflamatoria intestinal o EII.
“Ahora sabemos que el revestimiento intestinal no es simplemente una pared pasiva”, dijo. “Estas células son realmente buenas para detectar infecciones de forma temprana y responder a ellas incluso antes de que el sistema inmunitario entre en acción”.
El estudio fue una colaboración entre varios científicos, incluidos expertos bioquímicos de Genentech que descubrieron cómo funciona NleL, y el laboratorio de Rauch, que utilizó modelos de tejido intestinal para mostrar los efectos de la proteína en células reales.
“Pudimos demostrar que cuando las bacterias llevan esta proteína específica, infectan mucho mejor el intestino”, dijo Rauch. “Impiden que las células infectadas sean expulsadas rápidamente, lo que les da más tiempo para multiplicarse e infectar más células”.
Este descubrimiento podría abrir el camino para nuevos tratamientos que se dirijan a cómo las bacterias causan enfermedades, en lugar de matarlas directamente, como lo hacen los antibióticos.
"Al comprender cómo las bacterias eluden las defensas de nuestro cuerpo, los científicos podrían diseñar terapias antivirulencia que no dependan de antibióticos", dijo Rauch. “Eso es realmente importante, especialmente porque la resistencia a los antibióticos continúa aumentando”.
Los hallazgos también tienen implicaciones para la salud mundial. Este tipo de E. coli puede ser especialmente peligroso para los niños pequeños, cuyos cuerpos no pueden manejar tan bien la pérdida de líquidos. Los científicos advierten que el cambio climático y el debilitamiento de los sistemas de seguridad alimentaria podrían hacer que estas infecciones sean más comunes.
“Este tipo de bacterias ya son un problema grave en lugares con malas condiciones sanitarias”, afirmó Rauch. “Pero con el aumento de las temperaturas y los recortes en el control de la seguridad alimentaria, se están convirtiendo en una amenaza creciente también en los países desarrollados”.
Más allá de las enfermedades infecciosas, el descubrimiento también podría arrojar luz sobre trastornos intestinales como la EII, en la que el revestimiento intestinal pierde demasiadas células con demasiada frecuencia.
“Este proceso de ‘extrusión’ celular ocurre en intestinos sanos todo el tiempo a un nivel bajo”, dijo Rauch. “Pero en la EII, la enfermedad aumenta y no entendemos completamente por qué. De manera similar, también vemos esto en los cánceres gastrointestinales. Esta investigación nos brinda más información sobre ambos lados de la ecuación: cómo se protege el cuerpo y cómo las cosas salen mal”.
Además de Rauch, los coautores de OHSU incluyen a Marin Miner, B.S., Rachael Peterson, B.S. y William Scott, B.A. El autor principal es Giovanni Luchetti, Ph.D., científico principal de Genentech. Está disponible aquí una lista completa de los autores.
Esta investigación cuenta con el apoyo del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los Institutos Nacionales de Salud, con los números de subvención 5R01AI167974 y 1F31AI188838. Los investigadores agradecen la asistencia técnica experta del personal de Microscopía Óptica Avanzada de OHSU. El contenido es responsabilidad única de los autores y no necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH u otros patrocinadores.