Descrit un nou mecanisme regulador de la patogenicitat en la bactèria Escherichia coli

Escherichia coli és la bactèria uropatògena millor estudiada, i causa el 80 % de les infeccions del tracte urinari fora de l'àmbit hospitalari. Les fímbries, unes estructures filamentoses de la membrana externa, d'uns 2-8 nm de diàmetre i 15 nm de longitud, són factors determinants de la seva capacitat colonitzadora, ja que són les estructures encarregades de reconèixer i unir-se a receptors específics de les cèl·lules dels diferents teixits. L'expressió de fímbries adequades per la bactèria permet la colonització dels diferents teixits del tracte urinari i que es desencadeni un procés infecciós. L' Escherichia coli uropatògena pot expressar diferents tipus de fímbries durant el procés infecciós --fins a set tipologies diferents-- en funció dels receptors externs de les cèl·lules colonitzades al tracte urinari.

«Les Escherichia coli uropatògenes són models d'estudi en microbiologia perquè són capaces d'expressar diferents tipus de fímbries», explica Carles Balsalobre, que és membre del Grup de Genètica i Biologia Molecular dels Factors de Virulència Bacterians a la UB. «El nostre estudi, en concret, està basat en les fímbries de tipus 1, que participen en els primers passos de l'establiment d'una infecció del tracte urinari en ser requerides per la colonització inicial de la bufeta urinària. Aquest és el primer estudi científic que descriu com la formació d'aquestes fímbries és inhibida pel complex regulador CRP-cAMP, un sensor metabòlic ben descrit en la literatura científica, i que impedeix el pas de bactèries no fimbriades a fimbriades, però no la via inversa.»

El CRP-cAMP és un dels primers reguladors descrit en bactèries i un dels més estudiats en microbiologia. «Sorprèn que aquest mecanisme de control del CRP-cAMP sobre el procés de fimbriació de tipus 1 no s'hagi descrit fins ara», apunta Balsalobre. Cal destacar que a l' Escherichia coli, les fímbries de tipus 1 es troben en variació de fase, és a dir, a partir d'una població de bactèries genèticament idèntica, sota condicions determinades, una part de la població bacteriana està fimbriada i l'altra no.

La variació de fase determina la capacitat infecciosa de certes bactèries patògenes, com les que causen malalties recurrents i cròniques. En aquest cas concret, el fet que a la població hi hagi cèl·lules fimbriades i no fimbriades pot beneficiar la bactèria, ja que evita que la totalitat dels agents infecciosos siguin reconeguts i atacats pel sistema defensiu de l'organisme.

Tal com descriu el treball investigador, quan la població bacteriana està en condiciones òptimes de creixement, el complex CRP-cAMP està inhibint el pas cap a les bactèries fimbriades. Quan la bactèria afronta condicions adverses, es produeix una alteració dels senyals moleculars i apareixen cèl·lules fimbriades. El descobriment d'aquesta nova via reguladora de la patogenicitat bacteriana via CRP-cAMP obre el camí per desenvolupar estratègies contra infecciones bacterianes i millorar l'eficàcia dels protocols actuals.

«Els resultats podrien ajudar a valorar la conveniència de l'ús de certs antibiòtics per al tractament d'infeccions urinàries», comenta Carles Balsalobre. Alguns antibiòtics, com ara les quinolones, podrien tenir un efecte afegit contrari al desitjat, atenent el mecanisme molecular de regulació descrit. Una altra via serien els treballs per aplicar teràpies basades en la inhibició de la producció de fímbries de tipus 1 per frenar la colonització. Com a hipòtesi, la via de regulació descrita podria proporcionar un model molecular de l'alta incidència d'infeccions del tracte urinari en diabètics: l'excés de glucosa reduiria els nivells de CRP-cAMP, i aquest pas activaria la síntesi de fímbries, cosa que elevaria el risc potencial de patir una infecció al tracte urinari.

En el futur més immediat, l'equip investigador té per objectiu estudiar el grau de conservació d'aquest mecanisme regulador en altres bactèries patògenes, com ara la Salmonella. Descobrir si són circuits moleculars preservats en el camí de l'evolució biològica en bactèries podria crear noves eines de coneixement en la lluita contra la virulència de patògens bacterians amb alta incidència en la salut pública.