H. influenzae y su vecino S. pneumoniae

H. influenzae fue la primera célula en ser secuenciado todo su genoma. Un genoma de 1.8 millones de pares de bases y sólo 1740 genes. Seis años después se publica el genoma de 2.0 millones de pares de bases de Streptococcus pneumoniae R6 que también vive, como H. influenzae en la parte superior del tracto respiratorio humano. Un año antes se secuenció Pseudomonas aeruginosa PA01, con 6.3 millones de pares de bases.

Cuantos más genes más ambiental es la bacteria. Las bacterias patógenas suelen sufrir una reducción del genoma. Es una evolución comprensible. Cuanto más patógeno menos cosas tienes que saber hacer. Sólo saber cómo extorsionar y vivir a cuenta del esfuerzo ajeno.

Breaking Bad - La evolución de Walter White. El profesor, padre de familia, trabajador a tiempo parcial en un lavado de carros se vuelve poco a poco en un criminal que gana harta plata sólo fabricando metaanfetamina y quitándose de en medio a los competidores

¿Cómo son las relaciones de vecindad entre H. influenzae y S. pneumoniae en la garganta?

Un estudio, publicado en 2005, puso en una placa de Petri a las dos bacterias para ver si competían. Lo que observaron es que S. pneumoniae siempre superaba a H. influenzae. La manera que tenía de dejar KO a H. influenzae era atacándolo con peróxido de hidrógeno.

Pero todos sabemos que las condiciones de una placa Petri no se parecen nada al hábitat natural de ambas bacterias, por ese motivo, los investigadores utilizaron ratones que, como mamíferos, son bastante parecidos a los humanos. A los pobres ratones les inocularon sus narices con ambas bacterias. Al cabo de dos semanas ¡Sorpresa! solo H. influenzae sobrevivía. Cuando se ponen por separado las dos sobreviven, faltaría más, les encanta el ambiente húmedo, caliente y rico en nutrientes de las gargantas de los mamíferos.

Al examinar el tejido fino respiratorio superior de los ratones expuestos a ambas especies de bacterias, se encontró un número extraordinariamente grande de células inmunes neutrófilas. En los ratones expuestos a solamente una de las bacterias, estas células no estaban presentes. Por lo tanto, parecía que los neutrófilos podían explicar porque H. influenzae desplazaba a S. pneumoniae de los ratones.

Cuando inoculaban con H. influenzae muertos al ratón, sus neutrófilos atacaban agresivamente a S. pneumoniae, mientras que cuando S. pneumoniae estaba sola en el ratón los neutrófilos no las atacaban. Sin embargo, los H. influenzae muertos no tenían ningún efecto en H. influenzae vivos.

Por ahora no hay todavía una buena explicación. Una podría ser que cuando S. pneumoniae ataca a H. influenzae, esto actúa como señal para que el sistema inmune ataque a S. pneumoniae.
La combinación de las dos especies acciona una respuesta del sistema inmune que no es disparada por cualquiera de las especies individualmente. El porqué H. influenzae no es afectado por la respuesta inmune se desconoce.

Referencia:

Lysenko E, Ratner A, Nelson A, Weiser J (2005). «The role of innate immune responses in the outcome of interspecies competition for colonization of mucosal surfaces». PLoS Pathog1 (1): e1. PMID 16201010.
Fleischmann R, Adams M, White O, Clayton R, Kirkness E, Kerlavage A, Bult C, Tomb J, Dougherty B, Merrick J (1995). «Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd». Science 269 (5223): 496-512. PMID 7542800.

Deus ex microbia

Deus ex machina  es una expresión que se origina en el teatro griego y romano, cuando una grúa (machina) introduce un dios (deus) proveniente de fuera del escenario para resolver una situación.
 
Actualmente es utilizada para referirse a un elemento externo que resuelve una historia sin seguir su lógica interna. Desde el punto de vista de la estructura de un guión, “Deus ex Machina” hace referencia a cualquier acontecimiento cuya causa viene impuesta por necesidades del propio guion, a fin de que mantenga lo que se espera de él desde un punto de vista del interés, de la comercialidad, de la estética, o de cualquier otro factor, incurriendo en una falta de coherencia interna.

Falta de coherencia es que una bacteria o un virus cause daños en el hospedador en el que se encuentra. Lo que les interesa es mantenerse en el hospedador ya que es su nicho ecológico y que pueda saltar fácilmente de un hospedador a otro. Según aquellos que investigan parásitos, una enfermedad no es otra cosa que un estado inicial en la relación entre un parásito y su hospedador. Según esta idea el ébola, un virus terrible con una mortalidad altísima, sería un virus recien llegado a los humanos. Por eso mismo se comporta como un elefante en una cacharrería. Al ser tan mortal tiene problemas para transmitirse: mata a su hospedador antes de que éste permita al virus saltar al siguiente hospedador. Al no poder transmitirse cada persona infectada es un callejón sin salida para el virus.

Los microbiólogos están empezando a acuñar nuevas hipótesis como la de la evolución fortuita, esto es, que la virulencia vírica o bacteriana no es una habilidad para causar enfermedad, no es  una adaptación contra su hospedador, sino que es un efecto secundario o un "daño colateral".
Nuestro antropocentrismo nos lleva a pensar que las bacterias están ahí para causarnos enfermedades, pero parece que no es así, nosotros somos meros actores secundarios en un drama que tiene que ver con luchas entre bacterias o entre virus y bacterias. Nosotros somos "aquel tipo que pasaba por allí".

Streptococcus pneumoniae, un coco que viene a pares

Vamos a ver que pasa con Streptococcus pneumoniae: ésta bacteria vive en el tracto respiratorio superior, es decir, garganta y nariz. Normalmente no causa problemas, śolo cuando las defensas del hospedador bajan es cuando puede causar neumonía, meningitis, sepsis y otras enfermedades. Hoy en día hay quien sostiene que la altísima mortalidad de la gripe de 1918 no se debe a la gripe en si sino a que la gripe bajó las defensas de un grupo de población muy grande, lo que, unido al estrés provocado por la Primera Guerra Mundial, hizo que S. pneumoniae causase muchísimas muerte, 60 millones.

Parece ser que su virulencia no es una adaptación frente a su hospedador sino una adaptación contra una competidora: Haemophilus influenza. Streptococcus se vuelve más "jabonosa" y por este motivo es más difícil ser destruida por los macrófagos del sistema inmune humano

 
En 2007, Elena Lysenko descubrió que era la competición que se establecía entre S. pneumoniae y Haemophilus influenza lo que determinaba que S. pneumoniae decidiese crear una cápsula de azucares para protegerse de los macrófagos que eran azuzados en su contra por H. influenza. Cuando Lysenko incubaba las dos especies de microbios en ratones pudo comprobar que normalmente S. pneumoniae era desplazada del tracto respiratorio mientras que H. influenzae permanecia
La coraza gruesa que protege a S. pneumoniae de los macrófagos cuesta mucha energía producirla, por eso se ve rebasada en número por bacterias que son más ligeras y que tienen cubiertas menos costosas energéticamente hablando, pero cuando H. influenzae pone al sistema inmune en alarma una cubierta "jabonosa" es muy interesante, además le permiten a la bacteria colonizar partes más bajas del sistema respiratorio causando neumonía a los humanos. Lo que era una defensa frente a los macrófagos originada por su activación por una bacteria competidora resulta en enfermedad para su hospedador humano. Daños colaterales.

A la bacteria colonizar zonas profundas del tracto respiratorio no le interesa demasiado. Pensemos que es una bacteria que se transmite en los fomites, gotitas de moco que expulsamos en los estornudos y toses. Irse a un lugar donde no puede dispersarse no es buen negocio. Si somos capaces de entender que las bacterias no son villanos cuyo "disfrute" es causarnos enfermedad quizás podamos llegar a soluciones de compromiso, "win-win situations" como dicen los americanos, situaciones en las que ganamos todos. Quizás una estrategia sea no eliminar la bacteria sino eliminar aquello que la estresa o al menos hacer una presión selectiva, por ejemplo con un tratamiento con fagos, que haga presión sobre los estado virulentos o contra las cepas virulentas dejando las cepas "inocuas" intactas.

Peter Hermans de la Universidad St. Radboud en Holanda se han dado cuaneta que muchas veces cuando desarrollan vacunas para eliminar una especie lo que están haciendo es dejar un nicho ecológico libre para que sea colonizado por otra especie, quizás peor que la primera que se ha eliminado. Que tomen nota algunos "iluminados" que se creen que vacuna es solución aunque sea una vacuna contra una bacteria que solo causa problemas en pacientes inmunodeprimidos. ¿Qué tontería verdad?. Ya, pero cuando eres un capo con muchas publicaciones nadie te niega los fondo, aunque la idea sea poco inteligente.

Referencia:

http://aeon.co/magazine/nature-and-cosmos/bacteria-kill-us-by-accident/ http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822%2810%2900654-8 Brogden, K., J. Guthmiller, and C. Taylor. 2005. Human polymicrobial infections. Lancet 365(Jan. 15):253–255. Abstract available at http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(05)17745-9. http://www.pnas.org/content/103/34/12879.full