lunes, 29 de agosto de 2016

La solución está en tu interior: obtienen nuevos antibióticos de las bacterias de nuestro cuerpo


Staphylococcus lugdunensis: una bacteria aislada de nuestra nariz que produce un nuevo antibiótico.

Las infecciones causadas por bacterias resistentes a los antibióticos están aumentando alarmantemente en los últimos años y representan una de las principales causas de mortalidad en el mundo, incluso en países desarrollados. Se espera que en las próximas décadas las muertes causados por los microorganismos resistentes a múltiples antibióticos (MultiDrug Resistant Organisms, MDRO), sean más frecuentes que las muertes incluso por cáncer.

Actualmente las bacterias resistentes que más preocupan son Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, los enterococos resistentes a la vancomicina, y las bacterias Gram negativas resistentes a las cefalosporinas de tercera generación. A pesar de la urgente necesidad de nuevos antibióticos que sean efectivos contra estas bacterias, hoy en día hay muy pocos compuestos nuevos en desarrollo.

Se calcula que cada año fallecen más de 25.000 personas en Europa por infecciones causadas por microorganismos resistentes a los antibióticos. 

La bacteria Staphylococcus aureus se encuentra en las narices de aproximadamente un tercio de la población humana. Algunos de estos estafilococos que colonizan nuestra nariz son resistentes a los antibióticos y son la causa de muchas infecciones sistémicas, difíciles de tratar y en algunos casos incluso mortales. Literalmente, algunos S. aureus nos tienen hasta las narices. Por eso, no solo es urgente encontrar nuevos antibióticos sino también nuevas estrategias para evitar que estas bacterias resistentes colonicen nuestra fosas nasales.

Un grupo de investigadores (1) han descubierto un estafilococos en nuestra nariz con propiedades muy interesantes. Se trata de Staphylococcus lugdunensis que es capaz de producir una sustancia anti-bactericida que inhibe el crecimiento S. aureus. S. lugdunensis produce ese antibiótico solo cuando es crecida en condiciones limitantes de hierro y en medio de cultivo sólido (sobre la superficie de placas con agar) y no en medio líquido.

A este nuevo antibiótico le han denominado lugdunina y se trata de un pequeño péptido cíclico con cinco aminoácidos (D-valina, L-triptófano, D-leucina, L-valina, y D-valina) y un heterociclo de tiazolidina. La lugdunina tiene una potente actividad anti-microbiana no solo contra S. aureus sino también contra una gran variedad de bacterias Gram positivas, incluido patógenos oportunistas difíciles de tratar como S. aureus resistente a la meticilina y Enterococcus resistentes a la vancomicina.  Además, S. aureus no desarrolló resistencia a la lugdunina después de pases continuos en presencia de concentraciones sub-inhibitorias durante treinta días, mientras que sí se hizo resistente a otro antibiótico control (la rifampicina) a los pocos días.


Genes, ruta de biosíntesis y estructura química de la lugdunina.

La lugdunina es el primer ejemplo de un nuevo tipo de antibiótico (pequeño péptido cíclico con un anillo de tiazolidina) producido por una bacteria de la microbiota humana.

También han analizado la capacidad de la lugdunina de curar infecciones in vivo. Para ello, emplearon un modelo de ratones con infección cutánea con S. aureus que fueron tratados con el nuevo antibiótico. Los resultados demostraron que la lugdunina era capaz de erradicar completamente la bacteria de la piel. Comprobaron también que la cepa S. lugdunensis productora del antibiótico era capaz de prevenir la colonización de S. aureus de las fosas nasales en un estudio con pacientes hospitalizados. Esto sugiere que la lugdunina podría ser empleada para prevenir infecciones por S. aureus.

La lugdunina es un raro ejemplo de un compuesto bioactivo sintetizado por una bacteria asociada a nuestro cuerpo. Pero, ¿es tan raro que nuestras bacterias produzcan nuevos antibióticos?

Pues no, no es la primera vez que se describe que bacterias de nuestro propio cuerpo (la microbiota) producen sustancias con actividad antimicrobiana. En 2014 (2) un estudio sistemático de los genes relacionados con la biosíntesis de pequeñas moléculas en el microbioma humano de personas sanas, reveló un nuevo antibiótico, la lactocilina. Este nuevo antibiótico es un pequeño péptido con un núcleo de tritiazolpiridina producido por una bacteria de la vagina, Lactobacillus gasseri. La lactocilina es un potente antibiótico contra Gram positivos patógenos frecuentes en la vagina como Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Gardnerella vaginalis y Corynebacterium aurimucosum, entre otros. Sin embargo, este antibiótico es inactivo frente a otros Lactobacillus comensales, no patógenos, de la vagina.


Pero la lugdunina y la lactocilina nos son los únicos ejemplos. En realidad, lo original de estos trabajos es la metodología: encontrar estas bacterias y antibióticos mediante técnicas de metagenómica y comparación de secuencias. Pero ya hace cuarenta años un grupo de colegas españoles liderado por Fernando  Baquero (3) publicó un trabajo pionero en el que describió una nueva familia de antibióticos (las microcinas) obtenidos de bacterias aisladas de heces humanas: enterobacterias de nuestra microbiota intestinal.

En conclusión, estos trabajos demuestran que la microbiota humana puede ser una valiosa fuente de nuevos antibióticos.

Agradecimientos: a mi colega Víctor de Lorenzo @vdlorenzo_CNB por ponerme tras la pista del pionero trabajo de Asensio & Baquero de 1976.


También te puede interesar:



(1) Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization. Zipperer, A., y col. 2016. Nature. 535(7613):511-6. doi: 10.1038/nature18634.

(2) A systematic analysis of biosynthetic gene clusters in the human microbiome reveals a common family of antibiotics. Donia, M. S., y col. 2014. Cell. 158(6):1402-14. doi: 10.1016/j.cell.2014.08.032.

Asensio, C., y col. 1976. Biochem Biophys Res Commun. 69(1):7-14.

miércoles, 3 de agosto de 2016

La belleza del mundo microbiano (1ª parte)

El grupo de Docencia y Difusión de la Microbiología, de la Sociedad Española de Microbiología, acaba de hacer publico en su página de Facebook el resultado de la 1ª fase del concurso bimestral ImágeneSEMicro.

De todas las fotografía recibidas se seleccionaron ocho y por votación popular las dos ganadores son: 

Primer clasificado 

Biofilm de Bacillus cereus (Autoría: María Luisa Antequera Gómez. Departamento de Microbiología de la Universidad de Málaga)


Biofilm de una cepa enterotoxigénica de Bacillus cereus sobre agar TY teñido con Rojo Congo y azul de Coomassie en condiciones de anaerobiosis a 30ºC.
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Segundo clasificado

Oxytricha sp  (Autoría: Pablo Quintela Alonso. Departamento de Microbiología III. Facultad de Biología. Universidad Complutense de Madrid).


La familia Oxytrichidae es una de las mejor caracterizadas dentro del grupo de ciliados Espirotricos (Ciliophora: Spirotrichea). El género Oxytricha incluye en torno a 60 especies de difícil identificación. La mayoría de oxitricos, como el de la imagen, presentan un patrón de 18 cirros frontales, ventrales y transversales, dispuestos en 6 grupos más o menos conspicuos: 3 cirros frontales, 1 cirro bucal, 4 cirros frontoventrales, 3 cirros ventrales postorales, 2 cirros ventrales pretransversales y 5 cirros transversales. El ejemplar fotografiado procede del rio Manzanares en la zona conocida como "charca verde" perteneciente a La Pedriza (Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama, Madrid) dentro de las actividades del proyecto MICROEPICS MINECO-CGL 2013-40851-P). Técnica utilizada: Tinción de protargol (método de Wilbert). La imagen es el resultado de combinar 11 fotografías tomadas a diferentes distancias focales. Las fotografías fueron realizadas con un aumento 1000× en un microscopio Olympus BX50.
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Y los finalistas han sido: 

Fragilaria sp. (Autoría: Pablo Quintela Alonso. Departamento de Microbiología III. Facultad de Biología. Universidad Complutense de Madrid).


Fragilaria es un género de diatomeas de la clase Fragilariophyceae. Vista al microscopio Fragilaria presenta un aspecto frágil, como su nombre indica, con finas paredes que parecen de delicado cristal, con frústulas rectangulares a lanceolados en vista cingular, un patrón de ornamentación de las valvas variable y habitualmente un rafe central. Las células vivas contienen plastos colocadas contra la cara de las valvas. Como los ejemplares de la fotografía, los frústulas se unen entre sí perfectamente alineadas por pequeñas espinas marginales formando colonias en forma de cinta que flotan en el plancton y son transportadas por el viento por la superficie de los cuerpos de agua en que viven. La muestra de agua en la que se encontraron estas diatomeas se tomó en el rio Manzanares en la zona conocida como "charca verde" perteneciente a La Pedriza (Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama, Madrid) dentro de las actividades del proyecto MICROEPICS (MINECO-CGL 2013-40851-P). Técnica utilizada: La imagen es el resultado de combinar, por medio de una técnica de procesado de imagen digital (apilamiento de imagen), 13 fotografías tomadas in vivo a diferentes distancias focales. Esto permite proporcionar una imagen resultante con una mayor profundidad de campo. Las fotografías fueron realizadas con un aumento 600× en un microscopio Nikon Eclipse 80i dotado de contraste interferencial (DIC Nomarski).

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Prueba de la catalasa (Autores: David Torrens González, Marta Martín García).


La imagen muestra el “burbujeo” que se produce al verter una gota de peróxido de hidrógeno al 30% sobre una colonia aislada del microorganismo Staphylococcus aureus. Este burbujeo es consecuencia de la acción de una enzima denominada catalasa que al entrar en contacto con el peróxido de hidrógeno convierte a este compuesto en agua y oxígeno. Dicha enzima sólo la poseen ciertos microorganismos. La prueba de la catalasa es una prueba enzimática usada para la identificación de numerosos microorganismos.

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Bacillus cereus microscopía de barrido. (Autoría: María Luisa Antequera Gómez. Departamento de Microbiología de la Universidad de Málaga).


Cepa enterotoxigénica de Bacillus cereus sobre la superficie de un tricoma de una hoja de melón. Técnica utilizada: Microscopía electrónica de barrido, 25.694x aumentos.
  
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La falsa felicidad (Autoría: Amable Rivas Fontenla, Matthias Husmann. Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universitätsmedizin Johannes Gutenberg Universität Mainz, Alemania).


En la imagen se muestra la adherencia de P. damselae a la membrana de las células epiteliales. Le hemos titulado la falsa felicidad porque aunque la célula presenta una bonita cara sonriente, se encuentra significativamente comprometida debido al daño causado por las toxinas secretadas por P. damselae. La fotografía se tomó con un microscopio de fluorescencia (100X-inmersión). P. damselae subsp. damselae muestra un color verde debido a la conjugación de un plásmido que expresa GFP. En azul se observa el núcleo de las células epiteliales humanas teñidas con Höchst.
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Cianominions (Autores: Óscar Cabestrero, Lucía Arregui, Esther Sanz-Montero, Susana Serrano. Departamento de Microbiología III y Departamento de Petrología y Geoquímica, Universidad Complutense de Madrid).


En ciertos ambientes alcalinos, las cianobacterias realizando su trabajo metabólico de fotosíntesis favorecen la precipitación de minerales, como los “minions” que realizan multitud de tareas para que todo funcione bien. Las cianobacterias son bacterias fotosintéticas autótrofas que fijan el CO2 y favorecen la precipitación de carbonatos que forman las rocas calizas. Este es un ambiente extremo por su alta concentración de iones y a pesar de ello hay una elevada diversidad microbiana. La observación in vivo de la muestra se realizó en un microscopio óptico de interferencia diferencial, a 1.000 aumentos.

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Fuego vivo (Autores: M Teresa Corcuera, Julio García-Rodríguez. Servicio de Microbiología. Hospital la Paz. Madrid).


La imagen parece el detalle de una fragua repleta de brasas incandescentes y restos vegetales inertes que alcanzan su temperatura más álgida en la región central, transformando la materia en energía radiante y dejando restos esqueléticos grisáceos flotando en una nada de oscuridad. Sin embargo, en realidad se trata de hongos que han crecido en un medio de cultivo de laboratorio de microbiología y que pueden ser de cierta importancia clínica humana.Técnica: Microfotografía digital obtenida con microscopio óptico Leica DM5000B con cámara digital Leica DC300 y software de análisis de imagen.


Como ves, el nivel es muy alto, unas fotografías excelentes. ¡Enhorabuena a todos los ganadores!

Ya podéis participar en la segunda fase del concurso [bases]