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Programa InfoSalud (Argentina)

Bacteria oportunista "roba" zinc y hierro del huésped para aumentar su virulencia

Publicado em 20 outubro 2021

Investigadores de la Universidad de San Pablo (USP) revelaron la estrategia usada por la bacteria Chromobacterium violaceum para robar metales como zinc y hierro del organismo huésped y aumentar, así, su virulencia. El descubrimiento puede dar pistas para la búsqueda de nuevas formas de terapia.

Encontrado en el agua y el suelo en regiones tropicales y subtropicales, este bacilo se considera un patógeno oportunista y puede causar abscesos en el hígado, pulmones y piel, además de sepsis severa en humanos y otros animales. Los principales síntomas son fiebre, dolor abdominal, lesiones cutáneas y formación de abscesos metastásicos. La ruta de transmisión más común implica la exposición de heridas y lesiones a suelo y agua contaminados.

En estudios realizados en la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP), publicados en tres artículos entre 2019 y 2021, los científicos demostraron que esta bacteria subvierte la llamada “inmunidad nutricional”, que son mecanismos celulares para impedir el acceso a metales al invadir microorganismos.

En su trabajo más reciente, publicado en la revista de la Sociedad Estadounidense de Microbiología, el grupo mostró cómo un complejo proteico conocido como ZnuABC, que funciona como un sistema transportador de iones de zinc, es fundamental para la virulencia de C. violaceum y contribuye a varios procesos fisiológicos dependientes de este metal.

La investigación, realizada en alianza con Vanderbilt University, en Tennessee (Estados Unidos), fue apoyada por la FAPESP a través de cuatro proyectos (18/01388-6, 20/00259-8, 17/03342-0 y 18/14737-9).

“Los tres artículos cuentan una historia, mostrando el proceso de captación de metales de los huéspedes por parte de la bacteria para poder multiplicarse y cómo éste es un factor de virulencia. El microorganismo subvierte la inmunidad nutricional del huésped, obteniendo así acceso a metales esenciales para cualquier organismo. Nuestro grupo ha sido pionero en la investigación de los factores de virulencia de esta bacteria”, explica el profesor José Freire da Silva Neto, del Departamento de Biología Celular y Molecular y Bioagentes Patógenos de la FMRP-USP y coordinador de la investigación.

Comprender este proceso utilizado por el bacilo es importante para la búsqueda de nuevos enfoques para el tratamiento de infecciones bacterianas, así como el uso de moléculas que puedan reducir la virulencia del patógeno. Además, el conocimiento sobre el "estilo de vida" de Chromobacterium puede extrapolarse hasta cierto punto a otras bacterias, como Pseudomonas, que causa infecciones oportunistas en pacientes hospitalizados.

“Es posible usar lo que hemos descubierto hasta ahora para buscar moléculas que actúen en estos sistemas que involucran zinc y hierro y reducen la virulencia de las bacterias. Si no es capaz de capturar metales de manera eficiente, tampoco podrá multiplicarse”, dice Silva Neto.

Estudios anteriores han demostrado que esta bacteria es resistente a varios antibióticos, y los tratamientos que tuvieron más éxito en el control de infecciones fueron con ciprofloxacina y meropenem.

Aunque raras, las infecciones se caracterizan por una rápida propagación y una alta mortalidad. Una recopilación de datos registrados entre 1952 y 2009 identificó a 106 pacientes con infecciones por C. violaceum. En un trabajo publicado en 2017, por el grupo FMRP-USP, una actualización de los informes clínicos en los artículos señaló más de 150 casos.

El camino

Los investigadores mostraron cómo la bacteria, introducida en ratones, utiliza el sistema de captura de zinc (ZnuABC) para superar la limitación de este metal en el huésped.

La inhibición de ZnuABC redujo la virulencia de las bacterias en los animales. Además, en una cepa mutante de ratones, con cambios en ZnuABC, se observó menor virulencia y baja capacidad para colonizar el hígado. Así, se demostró que la captación de zinc es esencial para la virulencia de C. violaceum.

En un artículo publicado en octubre de 2020, también por la revista American Society for Microbiology, cuyo primer autor fue el alumno de doctorado Renato Santos, el grupo FMRP-USP ya había mostrado el papel del regulador de la captación de hierro (Fur) en fisiología y en la virulencia de C. violaceum.

El importante papel del hierro también quedó demostrado en otro estudio del grupo, que tuvo como primera autora a la alumna Bianca Batista. Señaló cómo la bacteria utiliza diferentes sideróforos endógenos (compuestos orgánicos que actúan en la captura del hierro y son producidos naturalmente por el organismo) para capturar el metal y establecerse en los huéspedes.

El artìculo "The zinc transporter ZnuABC is critical for the virulence of Chromobacterium violaceum and contributes to diverse zinc-dependent physiological processes", de los investigadores Renato E. R. S. Santos, Waldir P. da Silva Júnior, Simone Harrison, Eric P. Skaar, Walter J. Chazin y José Freire da Silva Neto, puede leerse en: https://journals.asm.org/doi/10.1128/IAI.00311-21.