sábado, 11 de diciembre de 2021

Fagos como alternativa a los antibióticos

 El río Ganges transcurre por una de las regiones más densamente pobladas del planeta. Por ese motivo, a sus aguas llegan todos los días trillones de bacterias intestinales procedentes de los 12 metros de intestinos de millones de personas. Por ese motivo, en el Ganges además de muchísimas bacterias intestinales existe un número todavía más impresionante de virus come bacterias, los llamados bacteriófagos (fago significa comer en griego), también llamados fagos. 

Ernest Hankin, bacteriólogo que descubrió la presencia de los fagos, pionero aeronáutico y un montón de cosas más. Fuente

En 1896, un médico inglés, Ernest Hankin describió que las aguas de este río y del río Jumna, también en la India, poseían propiedades antibacterianas (Salmond and Finneran, 2015) especialmente contra la bacteria causante del cólera. 

En 2015 Twort y en 1917 D´Herelle descubrieron el mundo de los virus que "devoraban" bacterias, los fagos. Y comenzó la carrera por eliminar las bacterias infecciosas (Abedon et al, 2011). 

En la década de 1920, antes del desarrollo de los antibióticos varios médicos comenzaron a tratar infecciones con fagos. Estos virus atacan específicamente a las bacterias sin ser capaces de penetrar en las células de mamíferos o de plantas. Compañías farmacéuticas como Eli Lilly & Co llegaron a comercializarlos (Sulakvelidze et al, 2001). Con la llegada de la penicilina, este tipo de tratamientos basados en fagos se vieron desplazados en Occidente por un producto que eliminaba todo tipo de bacterias sin necesidad de caracterizar la bacteria responsable de la infección. Sin embargo las terapias basadas en fagos continuaron en la extinta Unión Soviética y países satélites. Durante 60 años científicos de estos países publicaron sus resultados en revistas en ruso, polaco y georgiano. En estos países los fagos se utilizaron administrados oralmente en pastillas y líquidos, tópicamente, rectalmente y en inyecciones durante 90 sin que se registrasen reseñas de efectos secundarios.

Aunque existe en la República de Georgia un instituto médico que ofrece estas terapias a sus pacientes, www.eliava-institute.org y en la Unión Europea está en marcha un ensayo clínico para emplear fagos contra Clostridium, el empleo de fagos en humanos en Occidente es escaso. Hay dos motivos para ello, por una parte las agencias americana (FDA) y europea del medicamento (EMA) tienen como máxima un medicamento un principio activo. Los fagos se suelen administrar en cocktails de varios fagos para evitar la aparición de resistencias. Otra razón es que las industrias farmacéuticas no están interesadas en productos en los que puedan aparecer resistencias antes de que venza su patente

El uso de terapias basadas en fagos está más avanzada en el ámbito ganadero, primero por tener una regulación más laxa y segundo por el aumento de la demanda de carne libre de antibióticos. La compañía Intralytix tiene dos productos aprobados por la FDA: ListShieldTM y EcoShieldTM, y un tercero SalmoFreshTM pendiente de aprobación. Investigadores independientes de la USDA en Beltsville, Maryland demostraron que EcoShield redujo la concentración de Escherichia coli O157:H7  100 veces en un solo día (Abuladze et al, 2008). 

Fagos como alternativa a los antibióticos

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha declarado en abril de 2014 que la humanidad ha entrado en la era postantibiótica, un periodo en el que la medicina no estará segura al 100% de la eficacia de los antibióticos. Necesitamos urgentemente alternativas a los antibióticos. Una de las causas más importantes en la aparición de resistencias a los antibióticos ha sido su abuso en ganadería, como suplemento alimenticio para prevenir la aparición de enfermedades. El consumo de antibióticos en ganadería es casi cuatro veces más grande que su consumo para uso humano.

Los antibióticos, a pesar de su abuso, en humanos sólo se recetan en respuesta a una enfermedad. En las granjas sin embargo, los antibióticos se utilizan de rutina para promover el crecimiento animal y para prevenir la aparición de brotes infecciosos. Esta práctica ha transformado el microbioma de estos animales de granjas convirtiendo a sus bacterias comensales en reservorios de genes de resistencia a los antibióticos (Baquero, Alvarez-Ortega, & Martinez, 2009). Estas bacterias llegan a la comunidad a través de los trabajadores de las granjas y a través de productos de alimentación (Martinez, 2009).

Las iniciativas llevadas a cabo por distintos gobiernos para limitar su uso en granjas no han tenido demasiado éxito (Roesch et al., 2006). Este problema unido al hecho de que muchos consumidores reclaman productos libres de antibióticos es lo que ha animado a distintas compañías a desarrollar productos basados en fagos para el uso en granjas (Gill & Hyman, 2010).

El descubrimiento de nuevos antibióticos está limitado por el escaso número de moléculas esenciales bacterianas que son lo suficientemente distintas de las humanas para ser buenas dianas terapéuticas (Kohanski, Dwyer, & Collins, 2010). Ser conscientes de este problema mientras todos los días vemos nuevos casos de bacterias multirresistentes a los antibióticos ha dado alas a la investigación en bacteriófagos. Por las especiales características de los fagos no podemos esperar de ellos lo que tenemos con los antibióticos (Gill & Hyman, 2010). Lo mejor es pensar en los fagos no como malos antibióticos sino desde las potencialidades que presentan: especificidad, capacidad de replicación, facilidad de obtención (Levin & Bull, 1996).  Los fagos nos permitirán matar una bacteria patógena dejando la flora bacteriana intacta, podremos descontaminar pozos de agua con pequeñas cantidades de fagos, producirlos en países del tercer mundo con un coste reducido (Marks & Sharp, 2000) o como en el caso de este proyecto generar cócteles a la carta contra bacterias patogénicas aisladas en el Ecuador.

Ventajas de usar fagos

Primero: son unidades autoreplicativas; se replican solamente en el lugar de la infección que es donde se ubican las bacterias patógenas, con lo que se garantiza una máxima dosis de agente antibacteriano en el lugar donde se necesita
Segundo: son más específicos que los antibióticos y por tanto no causan, o lo hacen en mucho menor escala, daño a la microbiota normal del huésped
Tercero: producen pocos efectos secundarios; son una buena alternativa para pacientes alérgicos a antibióticos
Cuarto: los costes de producción son bajos
Quinto: pueden utilizarse con fines profilácticos
Sexto: se pueden suministrar por rutas muy diferentes
Séptimo: poseen efectos sinérgicos con los antibióticos convencionales 
Octavo: la búsqueda de bacteriófagos nuevos es algo rápido y económico, por supuesto mucho más que la de nuevos antibióticos
Nueve: los fagos codifican millones de proteínas con actividad antibacteriana: los enzibióticos

El término enzibiótico es la suma de la palabra enzima y antibiótico. Inicialmente se utilizó exclusivamente para incluir enzimas codificados por bacteriófagos que mostraban actividad antibacteriana.  Hoy se ha ampliado para toda clase de enzimas que independientemente de su origen presentan actividad antibacteriana y/o antifúngica e incluso antiviral. 

Endolisinas: hidrolizan los enlaces covalentes del peptidoglucano para favorecer la liberación de la progenie viral

Las lisinas o endolisinas están codificadas principalmente por bacteriófagos con DNA bicatenario e hidrolizan los enlaces covalentes del peptidoglucano para favorecer la liberación de la progenie viral que por cientos o miles se produce en cualquier ciclo lítico productivo (Young et al., 2000). El término “endolisina” fue introducido en la literatura científica por Jacob y Fuerst en 1958 para hacer hincapié en las lisinas que actuaban desde dentro de la célula y según esto los enzibióticos al actuar desde fuera deberían ser denominados simplemente como “lisinas”. La ruptura del esqueleto carbonado del péptidoglucano da lugar a su acción antibacteriana. Dependiendo de las especificidades enzimáticas las lisinas caen en cinco grandes grupos: N-acetilmuramoil L-alanina amidasa, endopeptidasas, N-acetil muramidasas (lisozimas), endo-β-N-acetil glucosaminidasas y finalmente las transglicosilasas.

Tipos de enzibióticos disponibles anti bacterias Gram positivas

Además, algunas lisinas pueden afectar al crecimiento bacteriano porque poseen secuencias que por su capacidad amfipática desestabilizan la membrana bacteriana (estas secuencias se han detectado en las lisinas del fago T4 que afecta a enterobacterias y los fagos D3 y φKZ de Pseudomonas aeruginosa). De hecho, en una serie de elegantes experimentos (Düring et al., 1999) demuestran que este aspecto es incluso más importante que la lisis del peptidoglucano, pues puede facilitar en el caso de las bacterias Gram negativas el acceso de la lisina a la capa de peptidoglucano, al interactuar creando microporos en la membrana externa (Orito et al., 2004).

Holinas: provocan pequeños agujeros por donde puede salir del citoplasma la lisina del fago

Las holinas (del inglés “hole” agujero) son proteínas codificadas por el genoma de los bacteriófagos para que al interaccionar con la membrana bacteriana realicen pequeños agujeros por donde puede salir la lisina del virus y degradar la capa de peptidoglucano, para que finalmente pueda ser liberada toda la progenie viral. Este sistema de dos componentes (holina/lisina) está sobre todo presente en bacteriófagos complejos de DNA bicatenario como material genético. Otros virus bacterianos más sencillos que incluyen a los DNA y RNA monocatenarios carecen de esta sofisticación e inducen la lisis de la bacteria interfiriendo con la síntesis del peptidoglucano.

Tipos de holinas 

Las bacterias y los fagos, en la naturaleza, se encuentran formando biofilms

Desde la época de Koch, se ha investigado a las bacterias y microorganismos principalmente en su forma planctónica, es decir, en medio líquido. Sin embargo,  aunque se ha postulado que el 99% de las bacterias en un ecosistema existen como biopelículas o biofilms, la investigación de microorganismos formadores de biofilms puede considerarse un área nueva debido a la complejidad de estas muestras. Los fagos, se encuentran allí donde están las células en las que se replican. Si la mayoría de las bacterias existen en biofilms, los fagos también están en ellos. 

Las bacterias se encuentran, en un 2-5% de la masa del biofilm, embebidas en una matriz extracelular,
compuesta por una mezcla de compuestos poliméricos como polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos,
y lípidos. El biofilm tiene canales para distribuir agua, nutrientes, oxígeno, enzimas y desechos celulares. Los fagos se mueven y se difunden por estos canales. 

Los biofilms son un problema en la industria alimenticia

En la industria de productos frescos, bacterias como Salmonella, E. coli O157: H7, L. monocytogenes, Shigella, Bacillus cereus, Clostridium perfringens y Yersinia ingresan a las instalaciones de procesamiento adheridas a los tejidos vegetales donde pueden crecer formando biopelículas (Beuchat , 2002; Da Silva Felicio et al., 2015).

Salmonella spp. y Campylobacter spp. son los patógenos más comunes que se encuentran en las industrias avícolas. La adhesión de Salmonella está influenciada por diferentes propiedades fisicoquímicas de las superficies; por ejemplo, Salmonella puede crecer a 16 ° C en acero inoxidable, mientras que la adherencia se ve obstaculizada en el vidrio (De Oliveira et al., 2014).

Una correlación entre la persistencia de Salmonella spp. en la industria de procesamiento de pescado y también se informó sobre la capacidad para la formación de biopelículas (Vestby et al., 2009).

Algunos fagos, provistos de exopolisacáridos despolimerasas, pueden degradar el material polimérico extracelular, facilitando así la entrada de fagos en las capas más profundas de las biopelículas con la posterior lisis de las bacterias diana (Parasion et al., 2014). Otras proteínas codificadas por fagos con actividad polisacárido despolimerasa se pueden utilizar como agentes antibiofilm (Cornelissen et al., 2011; Gutiérrez et al., 2012b, 2015a).

Además, los bacteriófagos pueden diseñarse para expresar proteínas destinadas a mejorar sus propiedades anti-biofilm. Por ejemplo, el fago T7 se diseñó genéticamente para incorporar el gen dspB que codifica una polisacárido despolimerasa de Actinobacillus actinomycetemcomitans, que fue más eficaz para reducir el recuento bacteriano en las biopelículas de E. coli (Lu y Collins, 2007).

Los biofilms formados por S. enterica serovar Typhimurium se trataron con endolisina Lys68 (2 µM), y esto edujo en 1 unidad logarítmica las células viables en las biopelículas preformadas después de 2 h de incubación en presencia de permeabilizadores de la membrana externa (Oliveira et al., 2014) .

 Recientemente se han descrito dos nuevas endolisinas termoestables, Lys68 del fago phi68 de Salmonella (Oliveira et al., 2014) y Ph2119 del bacteriófago Ph2119 que infecta la cepa MAT2119 de Thermus scotoductus (Plotka et al., 2014). Esta termoestabilidad respalda el uso potencial de estas enzimas derivadas de fagos como desinfectantes.


Bibliografía

Salmond, G., Fineran, P. A century of the phage: past, present and future. Nat Rev Microbiol 13, 777–786 (2015). https://doi.org/10.1038/nrmicro3564

Stephen T. Abedon, Cameron Thomas-Abedon, Anne Thomas & Hubert Mazure (2011) Bacteriophage prehistory, Bacteriophage, 1:3, 174-178, DOI: 10.4161/bact.1.3.16591

Sulakvelidze A, et al. Minireview: bacteriophage therapy. Antimicrob Agents Chemother 45(3):649–659 (2001);http://dx.doi.org/10.1128/AAC.45.3.649-659.2001.

 http://www.patentes.us/marcas/registros/web/que_puedo_y_no_puedo_patentar/

Abuladze T, et al. Bacteriophages reduce experimental contamination on hard surfaces, tomato, spinach, broccoli, and ground beef by Escherichia coli O157:H7. Appl Environ Microbiol 74(20):6230–6238 (2008);http://dx.doi.org/10.1128/AEM.01465-08. 

Baquero, F., Alvarez-Ortega, C., & Martinez, J. L. (2009). Ecology and evolution of antibiotic resistance. Environmental Microbiology Reports. 1. 1758-2229.

 Gill, J. J. & Hyman, P. Phage choice, isolation, and preparation for phage therapy. Curr. Pharm. Biotechnol. 11, 2–14 (2010).

Kohanski, M. A., Dwyer, D. J., & Collins, J. J. (2010). How antibiotics kill bacteria: from targets to networks. Nature Reviews. Microbiology, 8, 423–435. 

Levin, B. R., & Bull, J. J. (1996). Phage Therapy Revisited: The Population Biology of a Bacterial Infection and Its Treatment with Bacteriophage and Antibiotics. The American Naturalist. 

Marks, T., & Sharp, R. (2000). Bacteriophages and biotechnology: A review. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 75. 6-17.

Martinez, J. L. (2009). Environmental pollution by antibiotics and by antibiotic resistance determinants. Environmental Pollution. 157, 2893–2902. 

Roesch, M., Perreten, V., Doherr, M. G., Schaeren, W., Schällibaum, M., & Blum, J. W. (2006). Comparison of antibiotic resistance of udder pathogens in dairy cows kept on organic and on conventional farms. Journal of Dairy Science, 89, 989–997. 

Thiel, K. (2004). Old dogma, new tricks--21st Century phage therapy. Nature Biotechnology, 22, 31–36. 

Young I, Wang I, Roof WD. Phages will out: strategies of host cell lysis. Trends Microbiol. 2000 Mar;8(3):120-8. doi: 10.1016/s0966-842x(00)01705-4. PMID: 10707065.

Düring K, Porsch P, Mahn A, Brinkmann O, Gieffers W. The non-enzymatic microbicidal activity of lysozymes. FEBS Lett. 1999 Apr 23;449(2-3):93-100. doi: 10.1016/s0014-5793(99)00405-6. PMID: 10338111.

Orito Y, Morita M, Hori K, Unno H, Tanji Y. Bacillus amyloliquefaciens phage endolysin can enhance permeability of Pseudomonas aeruginosa outer membrane and induce cell lysis. Appl Microbiol Biotechnol. 2004 Jul;65(1):105-9. doi: 10.1007/s00253-003-1522-1. Epub 2004 Jan 9. PMID: 14714151.


Beuchat LR. Ecological factors influencing survival and growth of human pathogens on raw fruits and vegetables. Microbes Infect. 2002 Apr;4(4):413-23. doi: 10.1016/s1286-4579(02)01555-1. PMID: 11932192.

Da Silva Felício MT, Hald T, Liebana E, Allende A, Hugas M, Nguyen-The C, Johannessen GS, Niskanen T, Uyttendaele M, McLauchlin J. Risk ranking of pathogens in ready-to-eat unprocessed foods of non-animal origin (FoNAO) in the EU: initial evaluation using outbreak data (2007-2011). Int J Food Microbiol. 2015 Feb 16;195:9-19. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2014.11.005. Epub 2014 Nov 11. PMID: 25500275.

De Oliveira DC, Fernandes Júnior A, Kaneno R, Silva MG, Araújo Júnior JP, Silva NC, Rall VL. Ability of Salmonella spp. to produce biofilm is dependent on temperature and surface material. Foodborne Pathog Dis. 2014 Jun;11(6):478-83. doi: 10.1089/fpd.2013.1710. Epub 2014 Apr 10. PMID: 24720488.

Vestby LK, Møretrø T, Langsrud S, Heir E, Nesse LL. Biofilm forming abilities of Salmonella are correlated with persistence in fish meal- and feed factories. BMC Vet Res. 2009 May 27;5:20. doi: 10.1186/1746-6148-5-20. PMID: 19473515; PMCID: PMC2693496.

Parasion S, Kwiatek M, Gryko R, Mizak L, Malm A. Bacteriophages as an alternative strategy for fighting biofilm development. Pol J Microbiol. 2014;63(2):137-45. PMID: 25115107.

Cornelissen A, Ceyssens PJ, T'Syen J, Van Praet H, Noben JP, Shaburova OV, Krylov VN, Volckaert G, Lavigne R. The T7-related Pseudomonas putida phage φ15 displays virion-associated biofilm degradation properties. PLoS One. 2011 Apr 19;6(4):e18597. doi: 10.1371/journal.pone.0018597. PMID: 21526174; PMCID: PMC3079711.

Gutiérrez D, Briers Y, Rodríguez-Rubio L, Martínez B, Rodríguez A, Lavigne R, García P. Role of the Pre-neck Appendage Protein (Dpo7) from Phage vB_SepiS-phiIPLA7 as an Anti-biofilm Agent in Staphylococcal Species. Front Microbiol. 2015 Nov 25;6:1315. doi: 10.3389/fmicb.2015.01315. PMID: 26635776; PMCID: PMC4658415.

Gutiérrez D, Martínez B, Rodríguez A, García P. Genomic characterization of two Staphylococcus epidermidis bacteriophages with anti-biofilm potential. BMC Genomics. 2012 Jun 8;13:228. doi: 10.1186/1471-2164-13-228. PMID: 22681775; PMCID: PMC3505474.

Lu TK, Collins JJ. Dispersing biofilms with engineered enzymatic bacteriophage. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Jul 3;104(27):11197-202. doi: 10.1073/pnas.0704624104. Epub 2007 Jun 25. PMID: 17592147; PMCID: PMC1899193.

De Oliveira DC, Fernandes Júnior A, Kaneno R, Silva MG, Araújo Júnior JP, Silva NC, Rall VL. Ability of Salmonella spp. to produce biofilm is dependent on temperature and surface material. Foodborne Pathog Dis. 2014 Jun;11(6):478-83. doi: 10.1089/fpd.2013.1710. Epub 2014 Apr 10. PMID: 24720488.

Plotka M, Kaczorowska AK, Stefanska A, Morzywolek A, Fridjonsson OH, Dunin-Horkawicz S, Kozlowski L, Hreggvidsson GO, Kristjansson JK, Dabrowski S, Bujnicki JM, Kaczorowski T. Novel highly thermostable endolysin from Thermus scotoductus MAT2119 bacteriophage Ph2119 with amino acid sequence similarity to eukaryotic peptidoglycan recognition proteins. Appl Environ Microbiol. 2014 Feb;80(3):886-95. doi: 10.1128/AEM.03074-13. Epub 2013 Nov 22. PMID: 24271162; PMCID: PMC3911187.

Phage-therapy-and-bacteriophages-conference-in-june-2022-in-riga

miércoles, 8 de diciembre de 2021

¿Podemos negarnos al pueblo y al mismo tiempo seguir siendo hombres de ciencia?

 En su "Vida de Galileo" Bertold Brecht escribió:  "¿Podemos negarnos al pueblo y al mismo tiempo seguir siendo hombres de ciencia? (...) La lucha por medir el cielo ha sido ganada, pero las madres del mundo siguen siendo derrotadas día a día en la lucha por conseguir el pan de sus hijos. Y la ciencia debe ocuparse de esas dos luchas por igual".

Recientemente, el director general de la Organización Mundial de la Salud (OMS), pidió un reparto más justo de las vacunas a nivel mundial.


Tasa de vacunación mundial. En azul oscuro países con el 90% de la población vacunada. Verde más clarito el 10%. Fuente U. Johns Hopkins

Diversas organizaciones como People's Vaccine Aliance integrada por 75 plataformas a nivel mundial exigen la vacunación universal.

Sabemos que la desigualdad en la distribución de la vacuna tiene un coste en vidas, genera nuevas variantes del virus lo que nos obligará a mantener las restricciones. ¿Por qué seguimos con esta estrategia de "Yo primero"? ¿Podemos negarnos al pueblo y al mismo tiempo seguir siendo hombres de ciencia? 

martes, 7 de diciembre de 2021

Biopelículas: las ciudades de las bacterias

Los monocultivos líquidos y en las dos dimensiones de las placas Petri han sido el estándar de la microbiología hasta ahora. Fuente

Las enfermedades infecciosas agudas causadas por bacterias patógenas especializadas como la difteria, tétanos, peste, cólera o la tos ferina, que representaban la principal causa de muerte a principios del siglo XX, han sido controladas en la actualidad gracias a la acción de los antibióticos y de las vacunas. En su lugar, más de la mitad de las infecciones que afectan a pacientes ligeramente inmunocomprometidos son producidas por bacterias ubicuas, capaces de producir infecciones de tipo crónico, que responden pobremente a los tratamientos antibióticos y no pueden prevenirse mediante inmunización. 

Al ser bacterias ubicuas en el medioambiente son bacterias muy eficientes intercambiándose genes por transferencia horizontal, lo que además de infectar a pacientes inmunocomprometidos causan infinidad de problema al ser multirresistentes a los antibióticos usados en clínica. Ejemplos de estas infecciones son la otitis media, endocarditis de válvulas nativas, infecciones urinarias crónicas, infecciones de próstata, osteomielitis y todas las infecciones relacionadas con implantes (Costerton et al, 1995) 

El análisis directo de los implantes y tejidos de estas infecciones muestra claramente que en la mayoría de los casos la bacteria responsable de la infección crece adherida sobre el tejido o el implante formando comunidades de bacterias a las que se les ha denominado biopelículas. Dentro de la biopelícula, las bacterias están protegidas de la acción de los anticuerpos, del ataque de las células fagocíticas y de los tratamientos antimicrobianos. En este artículo se describe el papel que juegan las biopelículas en infecciones humanas persistentes (Davey et al, 2000)

El crecimiento en biopelículas representa la forma habitual de crecimiento de las bacterias en la naturaleza. Las biopelículas se definen como comunidades de microorganismos que crecen embebidos en una matriz de exopolisacáridos y adheridos a una superficie inerte o un tejido vivo. 

Arquitectura de biopelícula de mutantes de LPS PAO1 de P. aeruginosa en metacrilato de sulfopropilo (carga negativa) y en vidrio, 72 horas después de la inoculación. Fuente

Aunque la composición de la biopelícula es variable en función del sistema en estudio, en general, el componente mayoritario de la biopelícula es el agua, que puede representar hasta un 97% del contenido total. Además de agua y de las células bacterianas, la matriz de la biopelícula es un complejo formado principalmente por exopolisacáridos. En menor cantidad se encuentran otras macromoléculas como proteínas, DNA y productos diversos procedentes de la lisis de las bacterias (Branda et al, 2005).

Estructura de una biopelícula: una "ciudad" de bacterias. Fuente

En los primeros trabajos sobre la estructura de la biopelícula, una de las cuestiones que surgía con mayor reiteración era cómo las bacterias del interior de la biopelícula podían tener acceso a los nutrientes o al oxígeno. Estudios realizados utilizando microscopía confocal han mostrado que la arquitectura de la matriz de la biopelícula no es sólida y presenta canales que permiten el flujo de agua, nutrientes y oxígeno incluso hasta las zonas más profundas de la biopelícula. La existencia de estos canales no evita sin embargo, que dentro de la biopelícula podamos encontrarnos con ambientes diferentes en los que la concentración de nutrientes, pH u oxígeno es diferente. Son auténticas ciudades de bacterias (Stoodley, 2002)

Composición típica de una biopelícula ¡Solamente un 2-5% de bacterias! (Sutherland, 2001)

¿Por qué combatir biopelículas desde una perspectiva "One Health"?

En un estudio previo hemos demostrado que bacterias que se encuentran en granjas en el área de Quito se van a encontrar más tarde en los hospitales de la ciudad (Medina-Santana et al, 2021, Ortega-Paredes et al, 2020). Una investigación que tenga como objetivo desarrollar estrategias para prevenir y tratar infecciones en  animales y granjas para evitar su dispersión posterior a hospitales, debe tener en cuenta las características únicas de los biofilms. Por lo tanto, necesitamos desarrollar protocolos de desinfección eficaces para la eliminación de las biopelículas en explotaciones y medios de procesado de alimentos, ya que los biofilms pueden actuar como reservorios de agentes infecciosos.

¿Por qué combatir biopelículas dentales?

Uno de los ejemplos más claros de cómo las biopelículas afectan a la salud de las personas son las biopelículas dentales. 

Surco gingival en donde crea biopelículas Porphyromonas gingivalis. Autor

De las bacterias bucales que causan problemas de salud destaca Porphyromonas gingivalis. Esta bacteria está presente en el 80% de las periodontitis (How et al, 2016). La prevalencia de las periodontitis es alta. En los EEUU afecta al 46% de la población de manera modera y al 8.9% en su forma severa (Eke et al, 2015). Recientemente, se ha demostrado que Porphyromonas gingivales está relacionada con el desarrollo del Alzheimer (Costa et al, 2021). Por estas razones, eliminar esta bacteria de la microbiota bucal sería de interés para mejorar la salud de la población.

Moléculas de Porphyromonas gingivalis implicadas en la formación de biopelículas. Las gingipainas son unas proteinasas que se han encontrado en los cerebros de pacientes con Alzheimer. Fuente Gerits et al, 2017.

Cuando hablamos de destruir bacterias automáticamente pensamos en los antibióticos. ¿Por qué es mala idea utilizar antibióticos para eliminar bacterias bucales? si eliminamos las bacterias los epitelios de la boca pueden ser colonizados por hongos. Si las biopelículas bacterianas son difíciles de combatir, prueba con la de los hongos. Además, la batería de antifúngicos es todavía más limitada que la de los antibióticos, por lo que de aparecer resistencias todavía se pondría más fea la cosa. La otra razón es que las bacterias que causan problemas bucales están en forma de biopelículas y éstas pueden ser hasta 500 veces menos sensibles a los antibióticos que las bacterias de vida libre (planktónicas) (Maezono et al, 2011). 

¿Cómo combatir biopelículas bacterianas?

Voy a poner dos ejemplo: mediante productos de síntesis orgánica contra Pseudomonas aeruginosa y también contra P gingivalis y  bacteriófagos anti-Salmonella

Se ha encontrado que el diclorocarbazol y moléculas basadas en 2-aminoimidazol y 2 aminobenzimidazole son activas contra las biopelículas de Pseudomona aeruginosa (Liebens et al, 2014). Estos compuestos también reducen la expresión de fimbrias en P gingivalis (Wright et al, 2014).  



Para saber más:

Branda SS, Vik S, Friedman L, Kolter R. Biofilms: the matrix revisited. Trends Microbiol 2005; 13: 20-26    

Costerton JW, Lewandowski Z, Caldwell DE, Korber DR, Lappin-Scott HM. Microbial biofilms. Annu Rev Microbiol 1995; 49: 711-745       

Davey ME, O’Toole GA. Microbial biofilms: from ecology to molecular genetics. Microbiol Mol Biol Rev 2000; 64: 847-867        

Stoodley P, Sauer K, Davies DG, Costerton JW. Biofilms as complex differentiated communities. Annu Rev Microbiol 2002; 56: 187-209  

Ian W Sutherland. The biofilm matrix – an immobilized but dynamic microbial environment. Trends in Microbiology 2001, Vol 9, 5: 222-227, doi.org/10.1016/S0966-842X(01)02012-1.

Medina-Santana, J. L., Ortega-Paredes, D., de Janon, S., Burnett, E., Ishida, M., Sauders, B., Stevens, M., & Vinueza-Burgos, C. (2021). Investigating the dynamics of Salmonella contamination in Integrated Poultry Companies using a Whole Genome Sequencing approach. Poultry Science, 101611. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.psj.2021.101611

Ortega-Paredes, D., de Janon, S., Villavicencio, F., Ruales, K. J., De La Torre, K., Villacís, J. E., Wagenaar, J. A., Matheu, J., Bravo-Vallejo, C., Fernández-Moreira, E., & Vinueza-Burgos, C. (2020). Broiler Farms and Carcasses Are an Important Reservoir of Multi-Drug Resistant Escherichia coli in Ecuador. Frontiers in Veterinary Science, 7. https://doi.org/10.3389/fvets.2020.547843

Gerits E, Verstraeten N, Michiels J. New approaches to combat Porphyromonas gingivalis biofilms. J Oral Microbiol. 2017 Mar 15;9(1):1300366. doi: 10.1080/20002297.2017.1300366. 

How KY, Song KP, Chan KG.Porphyromonas gingi-valis: an overview of periodontopathic pathogenbelow the gum line. Front Microbiol.2016;7:53.

Costa MJF, de Araújo IDT, da Rocha Alves L, da Silva RL, Dos Santos Calderon P, Borges BCD, de Aquino Martins ARL, de Vasconcelos Gurgel BC, Lins RDAU. Relationship of Porphyromonas gingivalis and Alzheimer's disease: a systematic review of pre-clinical studies. Clin Oral Investig. 2021 Mar;25(3):797-806. doi: 10.1007/s00784-020-03764-w. Epub 2021 Jan 20. PMID: 33469718.

Eke PI, Dye BA, Wei L, Slade GD, Thornton-Evans GO, Borgnakke WS, Taylor GW, Page RC, Beck JD, Genco RJ. Update on Prevalence of Periodontitis in Adults in the United States: NHANES 2009 to 2012. J Periodontol. 2015 May;86(5):611-22. doi: 10.1902/jop.2015.140520. Epub 2015 Feb 17. PMID: 25688694; PMCID: PMC4460825.

Liebens V, Gerits E, Knapen WJ, Swings T, Beullens S, Steenackers HP, Robijns S, Lippell A, O'Neill AJ, Veber M, Fröhlich M, Krona A, Lövenklev M, Corbau R, Marchand A, Chaltin P, De Brucker K, Thevissen K, Cammue BP, Fauvart M, Verstraeten N, Michiels J. Identification and characterization of an anti-pseudomonal dichlorocarbazol derivative displaying anti-biofilm activity. Bioorg Med Chem Lett. 2014 Dec 1;24(23):5404-8. doi: 10.1016/j.bmcl.2014.10.039. PMID: 25453797.

Maezono H, Noiri Y, Asahi Y, Yamaguchi M, Yamamoto R, Izutani N, Azakami H, Ebisu S. Antibiofilm effects of azithromycin and erythromycin on Porphyromonas gingivalis. Antimicrob Agents Chemother. 2011 Dec;55(12):5887-92. doi: 10.1128/AAC.05169-11. Epub 2011 Sep 12. PMID: 21911560; PMCID: PMC3232792.

lunes, 6 de diciembre de 2021

La investigación es un camino que se ramifica

Cinchona pubescens, o árbol de la quina de corteza roja, es el que tiene la corteza más rica en quinina, el principio activo que aliviaba las fiebres de la malaria.

Desde que Pedro Leiva, cacique de Malacatos, Ecuador, descubrió que la corteza de un árbol calmaba las fiebres de la malaria, se ha recorrido un camino largo y fructífero hasta los miles de compuestos derivados del principio activo de este árbol milagroso. Ese árbol llamado de la quina, fue catalogado por Linneo como Cinchona officinalis. Posteriormente, Humboldt se dio cuenta que el árbol de la quina de corteza roja era el más activo contra la malaria y finalmente el botánico José Celestino Mutis la describió en el  Papel Periódico de Santa Fe 111: 465, en el año 1793 como Cinchona pubescens. Este dato académico y aparentemente sin interés nos muestra como desde el descubrimiento de este árbol y su molécula activa hubo interés por discriminar cuál de ellos tenía la molécula más interesante por sus propiedades medicinales. 

El árbol de la quina casi se extingue por su explotación desmedida. La malaria diezmaba a los europeos que se habían lanzado a la conquista del mundo, sobre todo en áreas tropicales y la corteza de la quina era el único remedio con el que contaba la medicina entonces. Hasta que se pudo sintetizar la molécula 

Molécula de la quinina. Fuente

¿Podemos relacionar la estructura de las distintas partes de la molécula con su actividad biológica?

 La técnica SAR (Structure activity relationship, en sus siglas en inglés) viene a ser a nivel química orgánica lo que hacían esos naturalistas del siglo XVIII que trataban de identificar qué tipo de árbol de la quina era más efectivo contra la malaria. Con la molécula todo es más fácil. Cambiamos un grupo funcional y vemos qué tipo de actividad tiene contra bacterias, parásitos, células cancerígenas... De esta manera el corazón de la molécula de la quina sirvió como molde para la creación de manera sintética, es decir, por síntesis orgánica, no procedente de microorganismos, como en el caso de la penicilina, de uno de los grupos más importantes de antibióticos: las quinolonas

Fig. 1 Esquema de la relación entre la estructura y la actividad de las quinolonas (SAR). Gracias a esta técnica podemos ver que hay partes de la molécula que son más importantes que otras en su interacción biológica, en el caso de las quinolonas, con las topoisomerasas de las bacterias. Moléculas que controlan el superenrrollamiento del ADN circular bacteriano y que no están presentes en humanos, por eso son un blanco tan bueno para matar bacterias y que no nos hagan daño a nuestras células


Cuando a este doble anillo se le adicionó en la posición 6 un átomo de fluor su potencia antimicrobiana aumentó, aparecieron las fluoroquinolonas. Las primeras moléculas que aparecieron fueron la ciprofloxacina, norfloxacina y ofloxacina. A estas moléculas se le fueron modificando sus grupos activos y finalmente se consiguieron nuevas fluoroquinolonas como delafloxacina, gemifloxacina, levofloxacina y moxifloxacina.

Muchas fluoroquinolonas se han retirado debido a su toxicidad: trovafloxacina (debido a la toxicidad hepática grave), gatifloxacina (debido a hipoglucemia e hiperglucemia), grepafloxacina (debido a la toxicidad cardiaca), temafloxacina (a causa de insuficiencia renal aguda, hepatotoxicidad, anemia hemolítica, coagulopatía e hipoglucemia), y lomefloxacina, esparfloxacina y enoxacina.

Aunque una molécula sea eficaz matando bacterias, también tenemos que comprobar que sea lo más inocua posible para las células del ser humano. Es lo que caracteriza a un buen antibiótico: que mata bacterias sin matar las células humanas.

En 1996 comencé mi tesis "Caracterización bioquímica de las DNA toposiomerasas de tipo II de Streptococcus pneumoniae". Para ello tuve que probar la actividad inhibitoria de varias fluoroquinolonas sobre estas enzimas que controlan la topología del ADN. Nota graciosa: tuve que escribir la tesis en menos de un mes porque me encontraba trabajando en EEUU como postdoc y no había escrito la tesis aún. Volví en abril, la escribí y la presenté a principios de mayo... Lo último que escribí fue el título e introduje un error del que nadie se dio cuenta: escribí toposiomerasas en vez de topoisomerasas...

A veces, cuando comenzamos una investigación no somos conscientes del camino que va desde Malacatos a cientos de laboratorios repartidos por todo el mundo. Uno de ellos, en donde hice mi tesis doctoral

miércoles, 1 de diciembre de 2021

Antivacunas: se sienten superiores, carecen de empatía y buscan convencer

 En un estudio de personalidad realizado sobre 406 ciudadanos de Reino Unido ha encontrado una correlación entre creer que el COVID-19 es una conspiración y el narcisismo, la psicopatía y el maquiavelismo. Los narcisistas se sienten superiores al resto, los psicopáticos carecen de cierta empatía emocional y los maquiavélicos buscan manipular a los demás. En otras palabras, las personas más propensas a caer en la conspiranoia son aquellas que se sienten un poco superiores al resto, carecen de cierta empatía emocional y buscan convencer a los demás de que tienen razón.

Ya hemos visto que la ultraderecha tiende a ser antivacunas. Ahora nos enteramos que hay una relación con el narcisismo, la psicopatía y el maquiavelismo. 

miércoles, 24 de noviembre de 2021

¿Son efectivas las vacunas?

 En Asturias España, el Director General de Salud Pública manifestó: "Ahora mismo puede que un 80% de las personas que están hospitalizadas han sido vacunadas pero lo que es importante no es hacerse esa pregunta sino cuántas personas que tenemos vacunadas no van a ingresar nunca» 

Vamos a calcular el riesgo de entrar en la Unidad de Cuidados Intensivos si estás vacunado o si no estás vacunados tomando los datos de Asturias. 

Tenemos 870.807 personas vacunadas, el 85.48% de la población total. Si el 85.48% de las personas son 870.807, el 100% serán 1.018.726 personas, es decir, la población total.

Imaginemos que de 100 ingresados en la UCI, 80 son pacientes previamente vacunados y 20 son no vacunados
¿Son efectivas las vacunas? ¡POR SUPUESTO!

Vamos a verlo. En Asturias los 870.807 personas vacunadas son el 85.48% de la población total y son el 93% si consideramos la población diana, esto es, la población mayor de 12 años.

Si 870.807 personas vacunadas son el 93% de la población diana. El 7% de las personas no vacunadas dentro de la población diana (>12 años) será

                                                870.807 ------ 93%

                                                    x   ---------100%,      X = 936.351 personas que viven en Asturias                                                                                                                       mayores de 12 años

El 7% de personas no vacunadas mayores de 12 será de 65544 personas

¿Cuántas personas vacunadas por cada 100.000 habitantes han visitado la UCI?

                                               870.807------- 80 personas

                                               100.000--------X,   X = 9,1 por cada 100.000 habitantes

¿Cuántas personas no vacunadas por cada 100.000 habitantes han visitado la UCI?

                                                65.544 ------- 20 personas

                                              100.000--------- X,      X = 30,5 por cada 100.0000 habitantes

Las personas no vacunadas en UCI son un 335% más que las vacunadas

¿Y en Europa? LO MISMO:



jueves, 18 de noviembre de 2021

Semana mundial de concienciación sobre el uso de los antimicrobianos

 Este 18 de noviembre comienza la Semana mundial de concienciación sobre el uso de los antimicrobianos.

El río Isakavagu recibe las aguas servidas de 90 fabricantes de medicamentos genéricos en Patancheru, una zona industrial cercana a la ciudad india de Hyderabad. En un estudio de 2007 se encontraron que la concentración del antibiótico ciprofloxacino en el río alcanzaba los 31 miligramos por litro, es decir, una concentración que supera mil veces la concentración mínima inhibitoria para algunas bacterias. Fuente

La pandemia ha aumentado las resistencias a los antibióticos

De febrero a marzo de 2020 aumentó un 400% el uso de azitromicina, un antibiótico usado a la desesperada por si también funcionaba contra el virus SARS-CoV-2. El consumo de doxiciclina se incrementó un 517%. En España, después de la pandemia estos niveles de consumo de antibióticos volvieron rápidamente a la normalidad, pero siguieron desbocados en otras regiones del mundo, como América Latina. El diario El País le dedica a este tema un artículo fantástico de Manuel Ansede.

Analogía con el cinturón de seguridad

En España las bacterias resistentes a los antibióticos matan a 4000 personas al año. El triple de muertos que en accidentes de tráfico. Cuando era pequeño prácticamente nadie usaba el cinturón de seguridad. Hoy en día, casi es lo primero que hacemos cuando entramos en el coche. ¿La razón? LAS MULTAS

El cinturón de seguridad, a la mayoría de nosotros, no nos ha servido de nada. Es una realidad. Sin embargo, no hay un movimiento negacionista de la efectividad del cinturón de seguridad en caso de colisión. Tengo la sospecha que si se dejase opinar en este asunto en menos de 24 horas ya habría un movimiento negacionista del cinturón de seguridad. ¿Estoy a favor de las multas en temas de mal uso de los antibióticos? Estoy a favor de las multas.

Recientemente hemos visto como Singapur va a cobrarle los gastos de hospital derivados del COVID-19 a aquellas personas que hayan rechazado la vacuna. Me parece correcto. Como sociedad debemos de pactar que asuntos pueden estar penados porque perjudican a la sociedad. 

domingo, 14 de noviembre de 2021

¿A qué partido votaron los no vacunados en Alemania y en España?

El fascismo no es realmente una ideología política. De hecho, desconfían de la razón y apelan al sentimiento y a la violencia. Básicamente, los fascistas eran niños de familia más o menos bien, vagos, sin ningún oficio pero con la sensación de que la sociedad les debía algo. Una ambición desmedida en sintonía con su falta de escrúpulos. A lo que se dedicaron fue, básicamente, a mantener los privilegios de los poderosos a base de exaltar elementos identitarios como la raza o la nación.

Alemania  

El gráfico se refiere a qué partido votaron los no vacunados en Alemania en las elecciones federales de 2021. El 50% votaron a la ultraderecha, al partido AfD ¿Sorpresa?

España

Se ha publicado la estadística de aquellos que no se vacunan
En España el 4.8% de la población no han querido vacunarse. No hay diferencias entre ciudades y pueblos, edades... artículo completo aquí
De manera muy significativa, según su nivel de estudios, los que no tiene estudios son el grupo que tiene un mayor número de vacunados. Por intención de voto, al igual que en Alemania, los votantes de la ultraderecha son los que tienen un mayor número de negacionistas de la vacuna.
Como era de esperar, la gente políticamente más centrista es la que tiene un menor número de negacionistas de la vacuna. Y es muy muy muy significativo que los católicos son de las confesiones religiosas el grupo que tiene un menor número de negacionistas de la vacuna. El apoyo del Vaticano a la evolución ha sido muy importante, creo, en este sentido.

martes, 9 de noviembre de 2021

La expansión clonal explica cómo funcionan las vacunas

Para entender el cómo en biología hace falta aprender que muchas de las respuestas siguen una progresión geométrica: 1 -> 2 -> 4 -> 8 ->16 -> 32 -> 64 -> 128 -> 256 -> 512 -> 1024. Y no estamos acostumbrados a contar de manera geométrica. La mayor parte de las explicaciones sobre como funciona una vacuna se quedan cortas. Veamos por ejemplo este afiche del CDC de los Estados Unidos:

El ARNm de la vacuna le enseña a las células cómo producir copias de la proteína S. Si usted se expone al virus real más adelante, su cuerpo lo reconocerá y sabrá como combatirlo.

Esta frase "Si usted se expone al virus real más adelante, su cuerpo lo reconocerá y sabrá como combatirlo" no explica la belleza, la potencia y la razón de cómo funciona una vacuna.


¿Cómo funciona la vacuna?

A) En la médula osea se generan los linfocitos. Todos los linfocitos son iguales porque, como el resto de las células del cuerpo humano, proceden del zigoto que se produjo por la fusión del óvulo materno y el esperma paterno. Sin embargo, cada uno de ellos tiene en su exterior un anticuerpo distinto. Los linfocitos tienen esa particularidad. Ese anticuerpo distinto le identifica. Mientras exista ese linfocito siempre tendrá ese tipo de anticuerpo particular en su superficie.
B) Antes de que los linfocitos salgan al torrente sanguíneo tienen que pasar por la "Escuela de Linfocitos". Allí, se exponen en las paredes de esa escuela todas las moléculas que se expresan en el cuerpo humano. Si alguno de esos linfocitos se une a alguna de esas moléculas... el resultado es la muerte. Se le da una señal para que se suicide. ¿Por qué ocurre esto? C) Para que no salga al torrente sanguíneo ningún linfocito que pueda reaccionar contra nosotros mismos. Si este sistema no funciona bien tendremos enfermedades autoinmunes. Por eso TODOS los linfocitos son distintos entre ellos y no atacan el cuerpo humano. D) ¿Qué ocurre cuando inyectamos una vacuna? un fragmento del virus, por ejemplo la espícula que rodea al virus, va a circular por el torrente sanguíneo. Como es una parte del virus y no el virus entero pues no es infectivo ni causa ningún daño.
E) Como hay millones de linfocitos distintos habrá alguno que reconozca el fragmento del virus. Cuando esto ocurre el linfocito que se ha unido al fragmento de virus (ver el subrayado amarillo) comienza a dividirse. De uno pasa a 2, esos dos se dividen en 4, los cuatro en 8, los ocho en 16... y así sucesivamente. Si un linfocito se divide 30 veces ¿Cuánta descendencia dejara? Es fácil calcularlo: 230 = 1073 millones de linfocitos TOOOOODOOOS iguales, y todos con la capacidad de unirse al fragmento del virus.

F) ¿Qué es lo que hace que una persona vacunada no se muera?

Imaginemos dos personas, A y B. A está vacunado y B no. Si ambos se contagian al mismo tiempo, el virus circulará por la persona B dividiéndose y multiplicándose hasta que uno de los muchos linfocitos distintos que tiene B se una al virus. En ese momento el linfocito comienza a divivirse: 1 -> 2 -> 4 -> 8 ->16 -> 32 -> 64 -> 128 -> 256 -> 512 -> 1024 ¿Qué ocurre con A, el vacunado? que esa persona tiene 1073 millones que se dividen a 2941 millones y estos a 5883 millones y estos a 11767 millones...

Los linfocitos que tienen la capacidad de reconocer al virus pueden destruirlo, así que es más fácil destruir los virus con 11767 millones que con solo 8 linfocitos. 

Desde un punto de vista médico que se muera el paciente B es una mala noticia. Desde el punto de vista biológico que se muera el paciente B es una buena noticia: es así como debe de funcionar la selección natural: que los estúpidos se mueran y sus genes desaparezcan del "pool genético". 

Afortunadamente, poco a poco los sistemas de salud van dándose cuenta de que no vacunarse no debe de ser una opción y que debemos exigir responsabilidad a los antivacunas. Hoy 9 de noviembre de 2021 apareció esta noticia: Singapur no pagará el tratamiento contra la COVID a los pacientes que no quieran vacunarse.


EJERCICIOS:

PREGUNTA: La exposición a una vacuna contra un virus determinado, por ejemplo virus X, aumenta un tipo de linfocito B de 1 a 1000000 de linfocitos memoria con capacidad para reconocer a este virus X. Sin vacuna no existen linfocitos memoria contra este virus.

Dos amigos, Juan y Pedro. Juan es hijo de unos hippies antivacunas, Pedro ha sido vacunado. Ambos suben al Ecovía y se contagian con el virus. Se necesitan 100 millones de linfocitos para tener una respuesta eficaz para eliminar el virus.

Una vez que te infecta el virus X te mata al cabo de 48 horas. Los linfocitos B se dividen cada 2 horas. ¿Se salvarán los dos amigos? ¿Solo el vacunado?

Solución: en 48 hr los linfocitos se dividen 24 veces. 224 = 16 millones de linfocitos si partimos de 1 linfocito. No son suficientes para eliminar el virus (hemos dicho que se necesitan 100 millones para eliminarlo). A las 48 horas hay tantos virus que causan el colapso de Juan y de esa manera los genes hippies de sus padres no pasan a la siguiente generación. Si partimos de 1000000 de linfocitos B memoria entonces en menos de 14 horas tenemos ya 128 millones de linfocitos suficientes para eliminar el virus antes de que cause un daño letal. ¡Bien por los padres de Pedro!

miércoles, 27 de octubre de 2021

Parches de lípidos en la membrana externa de E. coli

Imagen de microscopía de una Escherichia coli viva. Se observa unos parches de naturaleza lipídica en medio de una malla de proteínas densamente empaquetadas. Fuente: Benn et al. UCL. 

Para saber más:

https://www.eurekalert.org/multimedia/804728

miércoles, 20 de octubre de 2021

Gran orgía antivacuna

Con respecto a las vacunas, personalmente, creo que deberían de ser obligatorias. Lo mismo que nadie discute que el cinturón de seguridad en el carro es obligatorio y que si no lo llevas te multan, con las vacunas lo mismo.

Mientras no sean obligatorias seguiremos disfrutando de ver como la selección natural hace de las suyas


domingo, 17 de octubre de 2021

Cleptoplastia: cuando robar cloroplastos aumenta tu fitness reproductiva

Las babosas marinas o nudibranquios pueden robar cloroplastos a las algas para incorporarlos a su cuerpo. La coloración verde corresponde a los cloropastos. Fuente

Las babosas marinas que roban la maquinaria de fotosíntesis de las algas que comen la usan para impulsar sus propios esfuerzos de reproducción, es decir, las babosas retienen los cloroplastos para aumentar su eficiencia reproductiva. Los cloroplastos producen ácidos grasos poliinsaturados, es decir, sustancias que mejoran la capacidad para producir más huevos lo que aumenta la fitness reproductiva de las babosas que portan cloroplastos

El proceso de incorporar los cloroplastos a sus cuerpos solo lo logran extrayendo los plastos de las algas, es decir, las babosas tienen que "robarlos" porque no son capaces de lograr que puedan reproducirse dentro de la propia babosa. Roban cloroplastos a las algas, pero no consiguen que en su interior esos cloroplastos funcionen como replicones extracromosómicos

Referencia: Proceedings of the Royal Society B: Photosynthesis from stolen chloroplasts can support sea slug reproductive fitness

jueves, 14 de octubre de 2021

Replicones extracromosómicos

Se denomina replicón a cada unidad de replicación del ADN o ARN que contiene todos los elementos requeridos para regular este su replicación, es decir, partiendo de una molécula progenitora obtener dos moléculas hijas, ambas con el 50% del genoma del progenitor

Las bacterias pueden contener elementos extracromosómicos, como los plásmidos y bacteriófagos, siendo éstos independientes del cromosoma bacteriano y tienen la capacidad de transmitirse de una célula a otra

Replicación del plásmido del mecanismo del círculo rodante

Este sistema de replicación le permite al plásmido transmitirse de una bacteria a otra mediante la conjugación bacteriana

Los bacteriófagos son también elementos que se replican al margen del genoma de la bacteria. La transducción es un proceso mediante el cual el ADN es transferido desde una bacteria a otra mediante la acción de un virus. 

Ilustración del ciclo lítico y ciclo lisogénico. Fuente

¿Es el ADN de las mitocondrias un replicón extracromosómico?

Por supuesto. Las mitocondrias poseen su propio ADN extracromosómico, lo mismo que los cloroplastos de las plantas. Usualmente, hay muchas copias de ADN en una sola mitocondria o cloroplasto.

Crédito de la imagen: "ADN mitocondrial frente a ADN nuclear", del Museo de Paleontología de la Universidad de California (CC BY-SA 3.0).

En el diagrama anterior, el ADN nuclear de una persona es una "mezcla" de segmentos heredados de muchos ancestros diferentes, mientras que el ADN mitocondrial de una persona es heredado a través de una sola línea ininterrumpida antepasados femeninos

Referencia: 

Plasmid replication initiator RepB forms an hexamer reminiscent of ring helicases and has mobile nuclease domains. D Roeland Boer, Jose A Ruíz-Masó, José R López-Blanco, Alexander G Blanco, Mireia Vives-Llàcer, Pablo Chacón, Isabel Usón, F Xavier Gomis-Rüth, Manuel Espinosa, Oscar Llorca, Gloria del Solar and Miquel Coll. The EMBO Journal advance online publication, 14 May 2009; doi:10.1038/emboj.2009.125

martes, 28 de septiembre de 2021

Porphyromonas gingivalis, el Alzheimer y las gingipainas

El patógeno intracelular Porphyromonas gingivalis y la enfermedad de Alzheimer están relacionados. El grupo de Jan Potempa de la Universidad Kentucky en Louiville han detectado enzimas tóxicas llamadas gingipainas en el cerebro de pacientes con Alzheimer. Además, también encontraron esas gingipainas en cerebros de personas fallecidas que no fueron diagnosticadas con Alzheimer. Este punto es importantes por que el patógeno Porphyromonas gingivalis y el Alzheimer se habían relacionado, si, pero no se sabía si la enfermedad de las encías provoca Alzheimer o si es la demencia la que conduce a un cuidado bucal deficiente. Ahora, el hecho de encontrar gingipainas en personas que nunca fueron diagnosticadas de Alzheimer nos indica que esto es previo a la enfermedad, que se podría haber desarrollado si hubiesen vivido más tiempo.

Que tengas P gingivalis en la boca está asociada con el Alzheimer. (Foto: Wikimedia)

El Alzheimer no está relacionado con el virus del herpes

El grupo de Zhandong Liu del Baylor College Medicine publicaron en la revista Neuron, analizaron secuencias del virus a gran escala y el resultado es que no existe vínculo entre la abundancia de ADN o ARN viral del herpes y la probabilidad de padecer la enfermedad de Alzheimer en la cohorte de los tejidos cerebrales post-morten con Alzheimer que fue analizado en 2018. En este estudio se observó que los niveles del herpesvirus humano 6A (HHV-6A) y del herpesvirus humano 7 (HHV-7) en los tejidos cerebrales 'postmortem' de más de 1.000 pacientes con enfermedad de Alzheimer, comparados con los de cerebros de personas que no habían desarrollado la infermedad. Al reanalizar los datos vieron que no hay vínculo entre la abundancia de ADN o ARN viral del herpes y la probabilidad de padecer alzhéimer

lunes, 27 de septiembre de 2021

Reactor para formar biofilms desarrollado por el CDC

Desde la época de Koch, se ha investigado a las bacterias y microorganismos principalmente en su forma planctónica, es decir, en medio líquido. Sin embargo,  aunque se ha postulado que el 99% de las bacterias en un ecosistema existen como biopelículas, la investigación de microorganismos formadores de biopelículas puede considerarse un área nueva debido a la complejidad de estas muestras.

Un biofilm, o también llamado biopelícula, se define como un mosaico tridimensional en el que los microorganismos coexisten, se acumulan y se organizan en medio de una matriz de exopolisacáridos. Estas formaciones bacterianas son las principales causas de morbilidad y mortalidad en los pacientes, alcanzando aproximadamente el 5% al ​​15%. Es importante señalar que las infecciones bacterianas han sido el foco de atención de diferentes terapias; de hecho, el uso de antibióticos de manera racional y adecuada puede contribuir a la reducción de la morbilidad y mortalidad en los pacientes.

Por ese motivo, debemos de estudiar cómo afectan los antimicrobianos no solo en bacterias planctónicas, sino también en estas estructuras sésiles tridimensionales. Para ello, el reactor de cultivo continuo que se utiliza para estudiar biofilms es el que ha sido desarrollado por el CDC. Este reactor se ha convertido en el estandar para trabajar con biofilms en los laboratorios. 

Cada reactor tiene 8 racks y cada uno de ellos tiene espacio para tres fichas. Los biofilms crecerán, si  es que lo hacen, sobre esas fichas. El volumen del medio de cultivo líquido que cubre las fichas es de 350 mL. 

Se puede comprar en FisherSci por 1201.90$ producidos por  Biosurface Technologies Corp, que tienen su sede en Bozeman, Montana, EEUU. Esta empresa tiene fichas ("coupons" en inglés) de distintos materiales: teflón a 8$, polietilino 8$, polipropileno 8$, acero inoxidable 7.2$, hidroxiapatito 12$...)

Estas fichas se introducen en un vaso de un litro y se cubren con 350 mL de medio de cultivo continuo. La velocidad a la que este medio se introduce y elimina del vaso está regulada por una bomba peristáltica.

Las fichas con los biofilms se separan de los racks y se prueba sobre ellas distintas concentraciones de

fagos o de productos de síntesis según el esquema:



En la Universidad Estatal de Montana tienen un Centro de Engeniería de Biofilms, y tienen una serie de videos sobre como se comporta esta tecnología:
Single Tube Method Video. Fuente Biofilm First

Se necesita además:

Estufa de 37ºC
Una bomba peristáltica
Juego de tubos para la bomba peristáltica
Un baño de sonicación
 
Soporte universal con abrazadera

Tubos Falcon 50 ml


viernes, 24 de septiembre de 2021

El Experimento evolutivo más largo del Mundo

El experimento de Richard Lenski creciendo Escherichia coli día tras día ha sido un importante escuela para los microbiólogos interesados en evolución. Ahora el canal Veritasium nos lo presenta como documental en castellano: 

El Experimento evolutivo más largo del Mundo. Fuente: Veritasium en español

miércoles, 22 de septiembre de 2021

Lazareto de Guayaquil

 Una amiga el otro día, hablando sobre las cárceles del Ecuador dijo que lo mejor que se podría hacer con ellas era bombardearlas. El fin de semana después estuve en un cumpleaños en Quito y pregunté ¿Qué se podría hacer con las cárceles en Ecuador? y menos un profesor de derecho de la Universidad San Francisco y su pareja, el resto opinaban lo mismo que mi amiga. 

En ecuador en 1834,  el temor frente a la lepra sumado a la ausencia de conocimientos para enfrentarla hizo que unos ciudadanos solicitasen al presidente Vicente Rocafuerte que aquellos que padecían de lepra fueran inmolados para evitar el contagio. El presidente Rocafuerte rechazó evidentemente una medida tan inhumana y ordenó la construcción, en los terrenos donde funcionaba la Facultad de Medicina en la ciudad de Guayaquil, de un lazareto. Los contagiados de lepra en todo el mundo estuvieron bajo la advocación de San Lázaro y de la orden religiosa de igual nombre. Este lazareto, construido en madera fue quemado en 1945 en medio de gran expectación popular que disfrutó viendo como salían murciélagos y ratas de aquel edificio. 

El Lazareto de Boyacá se fundó en 1872 y se refundó en 1890 como ‘Alejo Lascano’. Guayaquil, 1900-1910.

En la decisión del presidente Rocafuerte influyeron decisivamente las opiniones de Abel Brandín, el cual abogaba por que quienes padecían lepra recibiesen un tratamiento “decente y humanitario”. 

Los lazaretos normalmente se diseñaban en islas cercanas a los puertos. Eran instalaciones en las que internaban a marineros y pasajeros, o animales que presentaban síntomas de enfermedades infecciosas.  La primera cuarentena fue practicada en el puerto de Marsella en 1383. 

Bandera amarilla, señal náutica que se usaba para señalar que se lleva enfermos infecciosos. Hoy en día indica lo contrario: un barco que se declara libre de enfermedad de cuarentena, y solicita el abordaje e inspección por parte de las autoridades portuarias. Fuente