Avance: Descubren cómo la neumonía se expande aprovechando las defensas inmunitarias de los infectados

Nuevos datos alientan el uso de toxinas bacterianas desarmadas, o toxoides, como ingredientes de la vacuna contra el mal.

NYU Langone Medical Center / New York University School of Medicine. La bacteria que causa la mayoría de los casos de neumonía en todo el mundo secreta una toxina que le ayuda a saltar de un cuerpo al siguiente, con la ayuda de las defensas inmunitarias de los huéspedes. Este es el hallazgo de un estudio dirigido por investigadores del NYU Langone Medical Center y publicado hoy en Cell Host & Microbe.

El estudio explica estrategias de supervivencia utilizadas por la bacteria Streptococcus pneumoniae, o neumococo, que causa millones de infecciones cada año. Con frecuencia infectando la cavidad nasal, los senos paranasales y los pulmones, estas infecciones pueden ser mortales en pacientes con sistemas inmunitarios débiles, especialmente niños pequeños y ancianos.

En el estudio actual, realizado en ratones, los investigadores determinaron que S. pneumoniae ha evolucionado para emitir una toxina llamada pneumolisina, que causa una fuerte reacción inflamatoria inmune en las vías respiratorias. Esto, a su vez, deriva en el aumento de las secreciones nasales, las que permiten que las células que recubren las membranas mucosas expulsen S. pneumoniae del cuerpo y este pueda infectar a alguien más.

Los investigadores sostienen que estas bacterias han evolucionado para tomar ventaja de ser expulsadas, “cabalgando” sobre las secreciones fuera del cuerpo hasta llegar a su próximo anfitrión. La prubea de lo anterior es que los investigadores encontraron que S. pneumoniae no podía propagarse de un cachorro de ratón a otro cuando las bacterias fueron manipuladas genéticamente para ser incapaces de producir la toxina.

"Los factores que permiten la transmisión de huésped a huésped de las bacterias causantes de enfermedades no han sido investigados a fondo por el campo como un medio de prevención", dice Jeffrey Weiser, presidente del Departamento de Microbiología en NYU Langone. "Nuestros resultados proporcionan evidencia de la herramienta utilizada por estas bacterias para propagarse, lo que promete guiar el diseño de nuevos tipos de contramedidas".

Lucha en las vías aéreas

Las bacterias tratando de sobrevivir en las superficies de las vías respiratorias humanas deben superar dos desafíos que no tienen los organismos que infectan el intestino. En primer lugar, los anfitriones sanos no expulsan regularmente el contenido de sus vías respiratorias de la manera que lo hacen desde sus tripas, las que liberan a los microbios para viajar a su siguiente huésped. En segundo lugar, las vías respiratorias no ofrecen el mismo suministro regular de alimentos a las bacterias como sí lo hace el intestino.

Al emitir la toxina neumolisina, S. pneumoniae "se vuelve creativo", tanto en la búsqueda de nutrientes como en la salida desde su actual huésped, dicen los autores del estudio. Ello se debe a que la toxina evoca una fuerte respuesta del cuerpo, dicen, porque es destructiva, ya que perfora agujeros (poros) en las células para obtener los nutrientes en su interior. Por lo tanto, la toxina obtiene el alimento para sostener a las bacterias mientras estén fuera del cuerpo, y luego, al activar las secreciones, asegura que salgan de un cuerpo que está atacándolos con respuestas inmunes inflamatorias. Esto les ayuda a encontrar rápidamente un huésped nuevo y más hospitalario.

Un trabajo anterior que explica cómo S. pneumoniae se propaga más eficazmente cuando una persona también tiene la gripe. El aumento de las secreciones que acompañan a la infección viral de la influenza, cuando se modeló en ratones, se encontraron que ayuda a que el neumococo supere las limitaciones de la población que vienen con permanecer atado a un sólo huésped.

Los autores del estudio actual modificaron un modelo de ratón de transmisión bacteriana recientemente desarrollado por otro laboratorio para estudiar por primera vez la transmisión neumocóccica cuando la gripe está ausente.

Los autores muestraron que la inflamación inducida por la colonización neumocócica sola, particularmente en respuesta a la neumolisina, era capaz de provocar el desprendimiento bacteriano necesario para la transmisión entre huéspedes.

Los resultados del estudio también respondieron a una pregunta de larga data en el campo acerca de por qué las bacterias que dependen de su relación con su anfitrión emiten una toxina tan destructiva. ¿Por qué no vivir con el tiempo en relativa "paz", permitiendo que su anfitrión lo alimente? La respuesta, dicen los investigadores, es que el beneficio para el organismo bacteriano de una mayor tasa de transmisión compensa los efectos dañinos de la toxina en el huésped.

"Los resultados de nuestro estudio argumentan que las toxinas hechas por las bacterias son mediadores centrales de la transmisión entre los huéspedes, lo que los hace atractivas como un ingrediente potencial en las vacunas, a los que podrían añadirse específicamente para bloquear la transmisión", dice Weiser. "Hay precedentes en el uso de toxinas bacterianas desarmadas, o toxoides, como ingredientes de la vacuna, como con las vacunas existentes contra la difteria, el tétanos y la tos ferina", de manera que no se trata de algo respecto de lo cual no haya experiencia..

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