Bacterias probióticas

Un “lazo” saludable

actualidad — por el 12/09/2019 a las 13:00

Científicas y científicos argentinos estudiaron de qué manera el Lactobacillus acidophilus, el microorganismo que se adiciona como probiótico al yogur, nos protege de virus y bacterias patógenas. Los resultados abren la posibilidad de desarrollar una metodología segura para la vacunación oral.

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En el laboratorio, las colonias de Lactobacillus crecen en placas con agar.

Nuestro intestino está habitado por billones de criaturas microscópicas, la gran mayoría de las cuales son bacterias. Con esa “flora” intestinal, mantenemos una relación de mutuo beneficio. Mientras los microorganismos obtienen en el intestino todo lo que necesitan para vivir, los humanos usamos a esos aliens que nos habitan para que colaboren en cuidar nuestra salud.

Se sabe que esa microflora intestinal, entre otras cosas, nos ayuda a digerir alimentos y a absorber nutrientes, nos provee de vitaminas, colabora en el desarrollo de nuestro sistema inmunológico, y nos protege de virus y de bacterias patógenas. También se sabe que sin esa microflora no podríamos sobrevivir. Por eso, es importante mantenerla.

Normalmente, perdemos una cantidad importante de esas bacterias debido a que son arrastradas por la materia fecal pero, al mismo tiempo, solemos compensar esa pérdida con los microorganismos que ingerimos habitualmente con los alimentos. A veces, por ejemplo cuando tomamos un antibiótico, la microflora disminuye o se altera. En esos casos, suele recomendarse la ingesta de probióticos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) define a los probióticos como “microorganismos vivos que, cuando son suministrados en cantidades adecuadas, promueven beneficios en la salud del organismo huésped”.

El Lactobacillus acidophilus -una bacteria que habitualmente vive en la boca, la vagina y el intestino humanos- es considerado probiótico y se usa como aditivo en algunos yogures. Si bien la humanidad convive con este microbio desde hace milenios, todavía no está aclarado el mecanismo por el cual este microorganismo nos defiende de virus y de bacterias patógenas.

(De izq. a der.) Andrea Barquero, Sandra Ruzal, Joaquina Fina Martin, Mariana Allievi y Mercedes Palomino.

Desde hace varios años, en el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, UBA-CONICET) estudian al Lactobacillus acidophilus. Particularmente, a una proteína que envuelve a la bacteria en su parte más externa: la S-layer (del inglés Surface-layer, que significa “capa superficial”).

Esa línea de investigación permitió demostrar que la S-layer es útil para eliminar metales del ambiente, matar larvas de mosquitos y como antibiótico. También, en ese Instituto probaron que la S-layer inhibe la infección por el virus Junín, responsable de la fiebre hemorrágica argentina.

Más recientemente, sus investigaciones posibilitaron avanzar en el conocimiento de algunos probables mecanismos de la acción antimicrobiana de esta proteína de superficie. Ahora, un trabajo publicado en la revista Applied Microbiology and Biotechnology profundiza esos estudios. Los resultados abren el camino para desarrollar una metodología segura para la vacunación oral.

Una región clave

Se sabe que la S-layer tiene actividad de lectina, es decir, es capaz de unirse a hidratos de carbono de manera específica. A través de su unión a los carbohidratos presentes en la superficie de las células, las lectinas juegan un rol importante en los fenómenos de reconocimiento celular. En otras palabras, las lectinas son un elemento clave en los procesos de interacción entre dos células. “Nosotros queríamos determinar si esa actividad de lectina de la S-layer estaba relacionada con su efecto antimicrobiano”, explica Sandra Ruzal, investigadora del CONICET en el Laboratorio de Bacterias Gram positivas, sus Aplicaciones y Estrés, del IQUIBICEN.

Con ese objetivo, decidieron estudiar de qué manera interactúa la S-layer de Lactobacillus acidophilus con los carbohidratos que suelen estar presentes en la superficie de las células.

Para eso, decaparon (le sacaron la capa de superficie) a la bacteria y obtuvieron la proteína S-layer purificada. “Lo primero que hicimos fue identificar qué parte de la proteína S-layer del Lactobacillus es la que tiene actividad de lectina. Y encontramos que la región con mayor afinidad por los carbohidratos está en el extremo C-terminal (NdR: la parte “final”) de la proteína”, revela Joaquina Fina Martin, primera autora del trabajo.

Por su parte, Ruzal señala: “Nuestros estudios de afinidad sugieren que esa región de la S-layer, a través de su interacción con los carbohidratos, tendría la capacidad de pegarse a otras bacterias y, también, a las células del epitelio intestinal”.

Ancla y lazo

En otro experimento, en el que utilizaron al Lactobacillus acidophilus sin decapar, investigaron de qué manera está unida la S-layer a su bacteria de origen: “Encontramos que la proteína S-layer está unida por su región C-terminal a una molécula llamada ácido lipoteicoico, que funciona como un ancla que le sirve a la proteína para permanecer ‘enganchada’ al Lactobacillus”, explica Fina Martin.

De esta manera, además de proteger a la bacteria de las condiciones agresivas que le presentan el estómago y el intestino, la capa superficial tendría otra función: “A partir de estos y otros resultados obtenidos en nuestros experimentos, podría pensarse que, en determinadas condiciones, la S-layer se suelta parcialmente del Lactobacillus dejando expuesto su extremo C-terminal. Así, mientras la proteína permanece anclada a la bacteria a través del ácido lipoteicoico, gran parte de la región C-terminal queda disponible para unirse a los carbohidratos presentes en la superficie de otras bacterias o de las células del epitelio intestinal”, hipotetiza Ruzal. “En definitiva, la región C-terminal funcionaría como un lazo”, ilustra.

Según la investigadora, mediante ese “lazo” el Lactobacillus acidophilus podría “atrapar” a otras bacterias competidoras con la finalidad de eliminarlas. Además, el “lazo” le permitiría al Lactobacillus “agarrarse” del epitelio intestinal para evitar ser arrastrado por la materia fecal.

Vacunas seguras

El Lactobacillus acidophilus se viene consumiendo desde hace miles de años en alimentos fermentados. Este hecho hace que la Agencia Federal de Alimentos de los Estados Unidos le otorgue a la bacteria la calificación de GRAS (generally regarded as save), es decir, generalmente reconocida como segura. “Los estudios que venimos efectuando con la S-layer avalan las bondades de esta proteína”, acota  Mariana Allievi, otra de las autoras del trabajo. Esa cualidad de “segura” es un estímulo para pensar en probables aplicaciones de la S-layer en el campo de la salud. Como se vio más arriba, el equipo del IQUIBICEN ya ha dado varios pasos en ese sentido.

Ahora, a partir de los resultados obtenidos en estos experimentos, decidieron abrir una nueva línea de investigación: “Estamos trabajando para aprovechar al Lactobacillus acidophilus como plataforma de vacunación oral”, anuncia María Mercedes Palomino, también autora del estudio.

Para “armar la vacuna”, la investigadora prepara fragmentos de la región C-terminal de la proteína S-layer y los une al antígeno específico con el que se quiere estimular la producción de anticuerpos. Luego, ancla esos fragmentos al Lactobacillus previamente decapado. El procedimiento resulta en una bacteria con toda su superficie “decorada” con antígenos.“Estamos tratando de aprovechar la capacidad que tiene la S-layer de anclarse al ácido lipoteicoico de la superficie de la bacteria y, también, la acción inmuno-moduladora que naturalmente ejerce la proteína en el intestino”, explica Palomino quien, por ahora, prefiere guardar secreto sobre la vacuna en la que está trabajando.

 

Concentradora de virus

Cuando se analiza una muestra de agua o de algún líquido biológico -como la sangre- para determinar la presencia de algún virus, puede suceder que la cantidad de partículas virales sea muy escasa y que, en consecuencia, se necesite concentrar a los virus en un volumen más pequeño del líquido con el fin de poder detectarlos. En ese caso, se recurre a la ultra-centrifugación (centrifugación a velocidades muy altas), un procedimiento que hace que las partículas virales se depositen y queden concentradas en el fondo de un tubo. Pero esta técnica requiere de máquinas que son costosas y que, por lo tanto, no están disponibles en cualquier laboratorio.

El estudio publicado en la revista Applied Microbiology and Biotechnology informa un resultado que podría ser aprovechado para concentrar virus mediante una centrifugadora común. Dado que gran parte de los virus posee carbohidratos en su envoltura, el grupo de investigación del IQUIBICEN pensó en utilizar la actividad de lectina de la S-layer para concentrar las partículas virales: “Sabíamos que la S-layer tiene la propiedad de aglutinarse y precipitar, y decidimos aprovechar esta característica de la proteína”, comenta Andrea Barquero, investigadora del CONICET en el Laboratorio de Virología del IQUIBICEN. “En nuestros experimentos comprobamos que, por su actividad de lectina, la S-layer se une a las partículas virales y las arrastra hacia el fondo del tubo con una centrifugación común”.

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