LABORATORIO DE URGENCIAS

Nueva Forma que las Bacterias Utilizan para Infectar Células

                                                                         Tuan Tran; Munira Aman Ali; Davin Lee; Marie-Anne Felix and Robert Luallen
                                                                                                         Department of Biology, San Diego State University, San Diego, CA, 92182, USA 
                                                                                                         Institut de Biologie de l’ École Normale Supérieure, Centre National de Recherche
                                                                                                         Scientifique, Paris Sciences et Lettres, Paris, France

                                                                                                         Nature Communications(2022),vol.13,article number 693 

                                                                                                                       Summarized by: Carmen Leitch

La invasión patógena de las células huésped suel proporcionar a los microbios un beneficio importante, como una alta concentración de recursos metabólicos y protección contra la inmunidad extracelular. Sin embargo, una célula huésped individual representa un nicho pequeño, y es ventajoso para los patógenos intracelulares propagarse a otras células para maximizar el uso de los recursos del huésped.
Todos los microbios intracelulares pueden propagarse mediante el escape extracelular desde la célula inicialmente infectada, un proceso que los deja vulnerables a las defensas del huésped. Sin embargo, algunos microbios han desarrollado mecanismos únicos para invadir células huésped no infectadas directamente desde una célula inicialmente infectada. Hasta la fecha, se han descrito dos paradigmas principales para la propagación intercelular de bacterias, ambos convergentes en la manipulación de la actina del huésped impulsada por efectores.
Mecanismos:
* Listeria monocytogenes, Shigella flexneri y Rickettsia spp. pueden polimerizar la actina del huésped para la propulsión citoplasmática de las bacterias hacia la membrana lateral para su captación por las células vecinas.
* Burkholderia spp. También utiliza propulsión basada en actina, pero la invasión de células vecinas se ve facilitada por la fusión de las membranas laterales3. En otro mecanismo.
* Ehrlichia chaffeensis puede transferirse directamente de una célula fagocítica a una célula diana mediante la formación de filopodios dependiente de actina, aunque no está claro si este mecanismo es iniciado directamente por el patógeno.
Cada uno de estos mecanismos bacterianos solo se ha observado directamente en sistemas de cultivo celular, lo que plantea la posibilidad de mecanismos alternativos para la propagación y diseminación intercelular in vivo.
Las bacterias a menudo cambian la forma de sus células como estrategia de adaptación para sobrevivir o prosperar en diversos entornos.
La filamentación es un ejemplo de esta plasticidad morfológica, a menudo utilizada como estrategia de supervivencia en entornos tóxicos o estresantes.
Durante la filamentación, se produce un aumento drástico en la longitud celular, ya que una bacteria se divide longitudinalmente varias veces sin separación de las células hijas, a menudo sin septación. Se sabe que las bacterias gramnegativas experimentan filamentación principalmente tras la exposición a factores ambientales estresantes, como el daño al ADN y los antibióticos β-lactámicos, que inducen la respuesta SOS.
Se ha observado que varios patógenos bacterianos, como H. influenzae, P. aeruginosa e Y. pestis, filamentan in vivo, incluso dentro de las células huésped8. Sin embargo, hasta donde sabemos, nunca se ha observado que ningún patógeno intracelular, incluyendo bacterias u hongos, utilice la filamentación para la propagación intercelular.
En este trabajo, describimos el descubrimiento de un patógeno bacteriano intracelular que utiliza la filamentación para propagarse directamente de célula a célula en el intestino de un huésped animal. Además, el inicio de la filamentación intracelular por este patógeno requiere una vía metabólica altamente conservada que utilizan las bacterias divergentes para detectar condiciones ricas
que retrasen el ensamblaje del divisoma.
La piel es una de las partes más importantes de nuestro sistema inmunitario; simplemente crea una barrera que mantiene a los patógenos fuera del cuerpo. Sin embargo, existen muchas maneras en que las células microbianas pueden entrar al cuerpo: las bacterias pueden ingresar al cuerpo a través de una herida, por ejemplo, al inhalarlas o ingerirlas. Una vez en el cuerpo, pueden infectar las células.
Diferentes microbios pueden atacar a diferentes tipos de células, y podrían atacar un tipo de célula para desencadenar una infección y usar otro mecanismo para propagarla por el cuerpo. Al atacar las células para infectarlas, existen algunas maneras en que las bacterias pueden entrar en ellas. Las bacterias podrían simplemente ser introducidas en la célula mediante procesos que generalmente transportan moléculas críticas, por ejemplo.
Los científicos han descubierto un nuevo mecanismo de infección bacteriana. Los hallazgos se centraron en una nueva bacteria llamada Bordetella atropi, que infecta a los nematodos. La célula bacteriana puede transformarse en una hebra larga, un proceso conocido como filamentación, y puede crecer hasta 100 veces más que su tamaño promedio en tan solo 30 horas, sin dividirse en nuevas células.
En este estudio, los investigadores modificaron el genoma de la bacteria y revelaron que la hebra invasiva que genera requiere los mismos genes que otros microbios utilizan cuando viven en un entorno rico en nutrientes.
La mayoría de las bacterias utilizan estos genes para crecer ligeramente y no experimentan la drástica transformación y crecimiento que experimenta B. atropi.
Muchas células bacterianas pueden formar hebras con sus propias células. Sin embargo, esto suele ocurrir cuando las bacterias sufren daños en el ADN o un entorno estresante. Las bacterias pueden seguir creciendo de esta manera, sin dividirse en nuevas células hasta que se repare el daño en su ADN.
Sin embargo, B. atropi puede utilizar la filamentación para desplazarse de una célula a otra dentro de un organismo vivo. Este proceso tampoco implica una respuesta al estrés. En cambio, la bacteria puede invadir las células huésped de esta manera.
El rico entorno de la nueva célula huésped desencadena la filamentación, lo que provoca la infección de más células.
Pasamos de encontrar el gusano en el suelo, encontrar la bacteria y transportarla hasta el mecanismo molecular de cómo la bacteria infecta al gusano.
Estamos observando cosas nunca antes vistas. Aunque B. atropi no infecta a los humanos, los investigadores observaron que este mecanismo de infección podría ser utilizado por patógenos que infectan a las personas. La filamentación también podría estar relacionada con otros factores, como la formación de biopelículas.