La orina humana ayuda a evitar que las bacterias se adhieran a las células de la vejiga

02/07/2015 - E.P.

En Estados Unidos, de los diez millones de casos anuales de infección urinaria, aproximadamente un millón se vuelven recurrentes crónicos

La orina humana contiene factores que impiden que el responsable habitual en las infecciones del tracto urinario (ITU), las bacterias 'Escherichia coli' uropatógenas, se adhieran a la vejiga, un paso necesario para la infección. La investigación, publicada esta semana en 'mBio', revela una debilidad que podría explotarse para desarrollar tratamientos más efectivos no antibióticos para las infecciones urinarias.

"Hay una urgente necesidad insatisfecha a la hora de desarrollar nuevas y mejores maneras de tratar las infecciones urinarias", señala Scott Hultgren, profesor de Microbiología Molecular en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, que supervisó el estudio.

De los diez millones de casos de infección urinaria en Estados Unidos cada año, aproximadamente 1 millón de casos se vuelven recurrentes crónicos. Esos casos son motivo de especial preocupación, según Hultgren, porque a menudo implican que las bacterias se han vuelto resistentes a múltiples antibióticos usados para combatir estas infecciones.

"Este estudio nos da una mejor comprensión del mecanismo por el cual las bacterias son capaces de colonizar el tracto urinario --dice Hultgren--. Al igual que un electricista, tenemos un modelo molecular del proceso y podemos tratar de encontrar un nodo a un cortocircuito en la cascada patogénica".

El laboratorio de Hultgren estudia las bacterias 'E. Coli' uropatógenas (UPEC, por sus siglas en inglés) que causan la gran mayoría de las infecciones urinarias. Una sola bacteria UPEC puede tener cientos de estructuras similares a pelos diminutos llamados pili tipo 1 que le ayudan a adherirse a las paredes de la vejiga.

Las puntas de pili están hechas de adhesina FimH, una proteína que se une fuertemente a una molécula de azúcar manosa decorando la superficie externa de las células de la vejiga. Esta unión provoca la invasión bacteriana de estas células. "Una vez que las bacterias son capaces de invadir esa célula epitelial de la vejiga, se convierte en un refugio seguro donde las bacterias se reproducen rápidamente y se hacen un hueco para la infección en la vejiga", dice Hultgren.

Su equipo analizó más de cerca el montaje de estas estructuras pili tan clave para la infección. Como las bacterias que se encuentran en la orina humana a menudo carecen de estos pili, el equipo de Hultgren se preguntó si algo en la orina en sí causó que las bacterias detuvieran el montaje de estas estructuras. El montaje de los pili es controlada por un conjunto completo de genes llamados fim operón, que se pueden encender o apagar mediante diferentes señales.

Cuando los investigadores analizaron las UPEC que crecieron en la orina humana de individuos sanos, encontraron que algo cambió en la orina todos los fim operones al modo de apagado y los mantuvo así. Sin embargo, si las bacterias UPEC ya estaban adheridas a través de FimH a células de la vejiga cultivadas en un plato de laboratorio, la orina perdió este efecto.

Tras una posterior inspección, el equipo también vio que factores desconocidos en la orina interfieren en la capacidad de la proteína FimH bacteriana para adherirse a las células. Además, cuando la función de FimH se interrumpe en otras formas --por mutación genética o inhibición química-- esta interrupción provoca que la maquinaria genética pase a la fase de apagado, previniendo la formación adicional de los pili.

"Ésta fue una de las grandes sorpresas --resalta Hultgren--. Es como si la bacteria detectara que tiene una adhesina no funcional y apagara todo el mecanismo de fabricación de pilus". Esto expone una debilidad fundamental en la capacidad de este patógeno para infectar. "Con base en el modelo de ratón, el 'quid' de toda la cascada de la infección es la adhesión de FimH. Si no hay eso, las bacterias no pueden adherirse a la vejiga, invadir, o causar infección", resume Hultgren.

Esto significa que los fármacos como los manósidos, inhibidores químicos que bloquean la unión de FimH a las células, podrían funcionar con mayor eficacia para mantener la expresión génica de pilus desconectada. Estos fármacos bloquearían la adhesión de las bacterias y la invasión, por lo que el cuerpo podría simplemente eliminarlas en el flujo de la orina.

Hultgren advierte de que será un gran reto determinar si los hallazgos en el laboratorio se traducen en pacientes humanos, pero si es así, dice, sería dar a los desarrolladores de medicamentos una manera poderosa no antibiótica para combatir la UPEC. "FimH podría ser el talón de Aquiles de las infecciones urinarias", concluye.