Itongadol.- Durante casi dos años las noticias nos mantuvieron al tanto de la batalla diaria para aniquilar el coronavirus. Es fácil olvidar que también hay muchos tipos de bacterias que amenazan la salud y que nuestra supervivencia depende de la búsqueda constante de nuevos antibióticos que puedan destruirlas. Recientes investigaciones proporcionan una importante visión de la compleja respuesta de las bacterias a los antibióticos, y abren la posibilidad de desarrollar una nueva y más eficaz clase de fármacos para combatir las principales enfermedades bacterianas.
Los antibióticos se dividen en dos categorías: los bactericidas, que matan a las bacterias, y los bacteriostáticos. Estos últimos interrumpen el funcionamiento normal de las bacterias para que no puedan seguir multiplicándose, dejando que nuestro sistema inmunitario dé el último golpe mortal. Ambos antibióticos empujan a las bacterias a un estado cercano a la muerte antes de su eliminación final. Según una investigación de la Universidad Hebrea de Jerusalem (HU), dirigida por la profesora Nathalie Q. Balaban y el estudiante de doctorado Yoav Kaplan, las bacterias entran en un estado «perturbado» en el que funcionan de forma muy diferente a las bacterias normales.
Mientras se encuentran en el estado «alterado», las bacterias no responden a nuestro actual arsenal de antibióticos, que sólo han sido diseñados para tratar las bacterias en su estado normal. «Las bacterias en estado de alteración requieren un tratamiento diferente a nuestro actual arsenal de antibióticos», explica Balaban. «Ahora estamos empezando a investigar nuevos agentes farmacológicos que puedan derrotar a las bacterias durante el estado alterado».
Aunque las bacterias son organismos unicelulares, son extraordinariamente complejas. Al igual que las células individuales de cualquier organismo, son capaces de autorregularse cuando son sometidas a diversas tensiones. Por ejemplo, si se aumenta la temperatura, las bacterias producen proteínas que protegen a la célula del calor. Si se les restringe la ingesta de nutrientes, las células se adaptarán para poder sobrevivir y volver a crecer cuando los nutrientes estén disponibles. Muchas de estas respuestas han sido analizadas y se conocen bien los mecanismos adoptados por la célula. Sin embargo, cuando el estrés es repentino y grave estas respuestas no se ponen en marcha y los mecanismos que controlan el comportamiento de las células siguen siendo un misterio.
El equipo de Balaban había demostrado anteriormente que una subpoblación de bacterias entra en un estado de congelación o latencia cuando se las somete a la inanición y, finalmente, en un entorno rico en nutrientes, se recuperan por completo y vuelven a crecer. Estas bacterias «persistentes» son muy diferentes de las «resistentes», que han desarrollado una mutación genética que les impide sucumbir a un determinado antibiótico. Además, a pesar de las numerosas investigaciones realizadas, no se comprenden claramente los mecanismos que controlan la persistencia.
Para desarrollar un modelo que pueda predecir el comportamiento de las bacterias que experimentan condiciones dramáticas de proximidad a la muerte, el equipo de Balaban investigó el comportamiento de las células individuales de una cepa de E.coli -bacteria utilizada habitualmente en los trabajos experimentales de laboratorio-. Las variantes silvestres de esta bacteria pueden causar graves infecciones gastrointestinales con complicaciones potencialmente mortales. A las células prósperas se les administró una dosis de una sustancia química (SHX) que induce inmediatamente la inanición. Este estrés agudo, como una gran dosis de antibióticos, no permite a las células poner en marcha una respuesta adaptativa.
El SHX se aplicó durante distintos periodos de tiempo en experimentos separados. Tras la retirada del SHX, se observó la recuperación de las células individuales. No todas las células se recuperaron al mismo ritmo, lo que cabría esperar en células genéticamente idénticas. Por el contrario, algunas células se recuperaron rápidamente -en una hora- mientras que otras tardaron mucho más, a veces hasta un día. La duración del tiempo de recuperación también dependía del tiempo de aplicación de la dosis inicial de SHX, aunque había una dosis máxima a partir de la cual cualquier aumento del tiempo de aplicación del SHX no tenía ningún efecto sobre los tiempos de recuperación de las células bacterianas.
Balaban explicó que «esto sugería que las bacterias guardan una memoria de la exposición total al SHX». Las tasas de recuperación mostraban claramente que el proceso no era aleatorio. De hecho, parecían similares a las tasas observadas en ciertos procesos físicos que muestran una recuperación tras la eliminación de una tensión externa, observada, por ejemplo, en algunos plásticos. Utilizando esta analogía, el grupo de Balaban, junto con el profesor de la UH Oded Agam, experto en física estadística, fue capaz de modelar el estado de alteración y predecir el comportamiento de las poblaciones de células en este estado. Lo más importante es que este modelo permite predecir cómo responderá una población bacteriana a un tratamiento con antibióticos.
Según Balaban, una mejor comprensión del estado de alteración de las bacterias «abre nuevas vías para el desarrollo de mejores tratamientos que permitan matar no sólo a las bacterias en su estado normal, sino también cuando entren en el esquivo estado de alteración». De cara al futuro, podrían aprovecharse efectos similares para eliminar las células cancerosas con mayor eficacia.