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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Una cálida evasión

Una cálida evasión - Pudcast Quilo de Ciencia - Cienciaes.com

El meningococo interpreta el aumento de temperatura como una amenaza

Nuestro sistema digestivo está colonizado por miles de millones de bacterias, de cientos de especies diferentes. Son las bacterias de la flora intestinal. Sin embargo, el estómago y el intestino no son los únicos lugares de nuestro organismo en los que habitan bacterias. La superficie de las fosas nasales y la faringe también está colonizada por algunas especies de bacterias, que encuentran allí un nicho de narices, húmedo y calentito, para vivir.

Una de esas bacterias es Neisseria meningiditis, vulgarmente llamada meningococo, causante de infecciones de la sangre y de meningitis. Evidentemente, si la bacteria puede vivir normalmente en la mucosa nasofaríngea, sin causar estas terribles enfermedades, es porque nuestro sistema inmune la mantiene controlada y le impide abandonar ese lugar y penetrar a la sangre y al sistema nervioso, donde sí resulta muy peligrosa. ¿Qué origina que el meningococo se convierta en una bacteria virulenta causante de enfermedad?

Y bien, existen dos posibilidades razonables. La primera es que, sea cual sea la razón, entremos en un periodo de inmunodepresión que debilite nuestras defensas y permita al meningococo abandonar su hábitat habitual e invadir la sangre, desde donde pasará al tejido nervioso. La segunda es que el meningococo ponga en marcha mecanismos de evasión del sistema inmune, los cuales le permitirán convertirse en una bacteria patógena invasora.

Investigadores de varias universidades británicas, que publican sus resultados en la revista Nature, abordan este problema y descubren que el meningococo utiliza tan sofisticados como asombrosos mecanismos para evadir al sistema inmune, los cuales, además, dependen de nuestra temperatura corporal y también del estado de nuestras defensas. ¿Cómo funcionan estos mecanismos?

MUTACIÓN Y RESISTENCIA

Hoy es ya indudable que los mecanismos de la vida dependen del funcionamiento de los genes, los cuales contienen la información para fabricar las piezas moleculares, generalmente las proteínas, que los hacen posibles. Lo mismo sucede en el caso del meningococo. Si este aumenta su resistencia a la actividad del sistema inmune es porque pone en marcha ciertos genes, lo que se traduce en la producción de proteínas.

Para averiguar de qué genes podría tratarse, los investigadores someten a varias cepas de meningococo a la presencia de suero humano. El suero contiene una serie de proteínas inmunitarias, denominadas complemento (porque complementan la acción de los anticuerpos), que se activan en presencia de microorganismos y los destruyen. Cinco de las seis variantes de meningococo estudiadas resultaron, no obstante, ser resistentes al suero.

Estudios subsiguientes revelaron que todas las cepas resistentes eran mutantes para un gen productor de un enzima involucrado en la fabricación de la envoltura bacteriana. Esta envoltura, o cápsula, es fundamental para conferir resistencia a la bacteria frente al ataque del sistema inmune. El análisis de la mutación reveló un hecho sorprendente: esta eliminaba ocho nucleótidos, ocho letras, del ARN mensajero producido por el gen. Como sabemos, los genes, compuestos por la doble hebra de ADN, producen ARN mensajero, el cual abandona el núcleo celular y viaja hasta los ribosomas del citoplasma, las máquinas moleculares donde se sintetizan las proteínas a partir de la información génica que el ARN transporta.

ARN AUTOADHESIVO

Las ocho letras eliminadas tenían una particularidad: eran letras que se unían con otras ocho, de forma complementaria en otra región de la misma molécula de ARN. Estas ocho letras forman, pues, una corta región de doble hebra, parecida a una horquilla para el pelo, constituida por la unión de dos partes autoadhesivas de secuencias complementarias. Esta horquilla es un obstáculo para el funcionamiento del ribosoma, por lo que los ARN no mutantes que la poseen producen menor cantidad de enzima. Las bacterias normales cuentan, por tanto, con cápsulas que resisten peor al sistema inmune, y los mutantes, con cápsulas más resistentes.

Sin embargo, las cosas no terminan aquí. La autoadhesividad de esas ocho letras depende de la temperatura. A temperaturas más elevadas de lo normal, las ocho letras no pueden mantenerse unidas y la horquilla desaparece. El ARN puede entonces ser traducido a proteína con total eficacia, incluso en bacterias normales. ¿Cuándo se produce un aumento de temperatura? Obviamente, en el caso de otra infección que cause fiebre, por ejemplo al contraer la gripe. En ese caso, el meningococo puede elevar la síntesis de la cápsula bacteriana, aumentar su resistencia al sistema inmune y convertirse en invasivo.

Los investigadores descubren dos genes más del meningococo que utilizan el mismo mecanismo de activación dependiente de la temperatura. Uno de ellos sirve para neutralizar la acción de una proteína del complemento; el otro, modifica una molécula de la membrana de la bacteria, lo que aumenta también la resistencia frente al ataque del sistema inmune. Los tres genes juntos, trabajando a pleno rendimiento en un sujeto con fiebre, pueden transformar al meningococo en una bacteria mortal.

El meningococo, por consiguiente, interpreta el aumento de temperatura como una amenaza, lo cual es cierto, ya que la fiebre y la inflamación causada por otra infección “enfadan” al sistema inmune, que ahora puede convertirse en mucho más agresivo contra el meningococo y dejar de tolerarlo. Antes de que eso suceda, el meningococo “decide” pasar al ataque. Este nuevo y fascinante conocimiento puede ser de utilidad para desarrollar antibióticos específicos que neutralicen los mecanismos de resistencia de esta dañina bacteria.

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