Nuestro cuerpo se encuentra, a diario, expuesto a una cantidad enorme de microorganismos que pueden llegar a causar alguna enfermedad o patología en nuestro organismo. Estos patógenos llegan constantemente a nuestro interior, pero rara vez llegan a colonizarnos y causar enfermedad (como podemos comprobar, no siempre estamos enfermos).
Esto es así porque, además de llegar, la gran mayoría de los patógenos tienen que aproximarse, asociarse y adherirse a nuestras células.
- Asociación y adhesión de patógenos
Lo primero que ocurre es la aproximación del patógeno. Llega un momento en el que este interacciona con la superficie de la célula y dependiendo del tipo de patógeno habrá algunos que permanezcan en la superficie celular u otros que invadan. Existen patógenos que cuando se están aproximando establecen una asociación. Esta asociación es una primera etapa en la que los patógenos se establecen en la proximidad de la célula por un impedimento físico (como la capa de moco), por la presencia de moléculas antimicrobianas, por el rechazo de las cargas de la superficie de la molécula y la bacteria (rechazo electrostático), etc.
La asociación es un proceso reversible. De hecho, hay patógenos como Vibrio cholerae que el hecho de asociarse les permite llevar a cabo el efecto de la toxina colérica, y es que se produzca una salida de agua y de nutrientes para que pueda multiplicarse.
No obstante, la inmensa mayoría de los patógenos necesitan adherirse a las células para poder interaccionar con las mismas directamente. Para la adhesión se utilizan pilis, fimbrias o flagelos, los cuales ayudan a vencer la energía potencial que evita que se aproximen ambas células. Este proceso es irreversible. Las estructuras que participan en la adhesión se denominan adhesinas, y normalmente las bacterias tienen más de 1 tipo de adhesina. En el caso de Bordetella pertusis tiene una exotoxina, y una parte de esta se queda asociada al cuerpo celular actuando como adhesina.
Para que se asocien y de adhieran los patógenos a las células necesitan aproximarse, y normalmente se lleva a cabo a través de la movilidad que proporciona el flagelo, aunque este movimiento se encuentra reforzado por la presencia de quimioatrayentes. Si se combina un movimiento flagelar con un flagelo helicoidal facilita la penetración del microorganismo en la capa de moco.
. Esto se ha podido comprobar en un experimento con Vibrio anguillarum. La cepa silvestre flagelada es muy virulenta. A esta cepa se le provoca una mutación y pierde el flagelo. Si la cepa se inocula intraperitonealmente, la virulencia permanece casi intacta, pero si la introducimos en el intestino la dosis letal 50 aumenta muchísimo. Cuando se le muta 1 o 2 genes implicados en quimiotaxis y la célula tiene flagelo móvil se observa que la dosis letal 50 pierde virulencia (aumenta). Por tanto, los resultados demuestran que en ausencia de uno de los dos mecanismos la virulencia disminuye respecto a la cepa silvestre, y que en ausencia de ambas esta disminuye bruscamente. Más determinante aún, cuando se elimina el flagelo la virulencia disminuye más que cuando se elimina el proceso de quimiotaxis, indicando así que el movimiento flagelar es principal y que los quimioatrayentes son un refuerzo a dicho proceso.
Otro mecanismo que presentan los patógenos es colonizar zonas en las que la microbiota sea débil, como el comienzo del intestino delgado y el final del estómago, lugares en los cuales el pH es muy ácido y apenas hay microorganismos. Esto es precisamente lo que hace Helicobacter pillori, cuyo pH óptimo es 7, pero tienen una ureasa. La urea presente la van a degradar produciendo amoniaco y este va a neutralizar el pH ácido del estómago, creándose un micro ambiente que permite la multiplicación del microorganismo. De esta forma es capaz de colonizarla salida del estómago, donde hay un pH muy bajo. Con el tiempo, la inflamación provocada por H. pillori se transforma en úlcera que, si no se trata, puede desembocar en distintos tipos de cáncer.
Hay otros patógenos que son capaces de reducir la cantidad de moco, como Streptococcus pneumoniae. Este patógeno se encuentra en el tracto respiratorio, en el cual hay una capa de mucosa que actúa como mecanismo defensivo, pero este microorganismo es capaz de sintetizar y excretar un factor que entorpece la síntesis y liberación de moco, de tal forma que la cantidad de moco que hay es menor y el microorganismo tiene una mayor probabilidad de poder colonizar satisfactoriamente la superficie de las células respiratorias. Pseudococcus neuomoniae tiene, además, la capacidad de contrarrestar a las proteínas C reactivas (opsoninas). Las cepas más virulentas de Pseudococcus neumoniae son capaces de eliminar cepas de la misma especie con una menor virulencia para que puedan tener una mayor posibilidad de colonizar. Esto está relacionado con el incremento de resistencia frente a ciertos antibióticos.
Cuando el microorganismo está adherido a la superficie de la célula, y dependiendo del patógeno, se sigue una estrategia u otra. Dentro de una misma especie encontramos cepas virulentas, pero no todas las cepas presentan la misma virulencia.
+ Virotipos de E. coli
No todos los organismos poseen los mismos mecanismos para adherirse e infectar a sus hospedadores, e incluso una misma especie puede tener diferentes virotipos, es decir, diferentes “cepas” con mecanismos diferentes de actuación que han ido obteniendo a medida que se han evolucionado y cruzado con otros patógenos.
En claro ejemplo es Escherichia coli, un microorganismo que cuenta con hasta 7 virotipos diferentes, cada uno con un mecanismo de actuación diferente y, por tanto, unos síntomas de enfermedad diferentes.
De estos siete, 5 de ellos no son invasivos, es decir, pasan su vida o bien asociados en el intestino o bien adheridos a los enterocitos mediante la producción de toxinas, el uso de fimbrias o pilis, etc. Pero existen otros 2, cuyo mecanismo de actuación es la invasión de los enterocitos y su multiplicación en el interior de macrófagos. La gran mayoría de estos factores están codificados a nivel plásmico.
No todos los microorganismos interactúan de igual forma con las células, no todos tienen la misma forma de invadir e incluso dentro de una misma especie podemos encontrar cepas con distintas estrategias para interaccionar con las células. La diferencia en la virulencia de cepas se debe a la transferencia de información genética accesoria que ha recibido el plásmido.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.