Los antibióticos normalmente actúan en conjunto con el sistema inmunológico de un organismo para eliminar una infección. Sin embargo, los medicamentos pueden tener amplios efectos secundarios, incluida la eliminación de bacterias "buenas" en el curso de la lucha contra un patógeno. Un nuevo estudio dirigido por investigadores del Broad Institute of MIT y Harvard, MIT, y el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada ha demostrado que los antibióticos también pueden reducir la capacidad de las células inmunes del ratón para matar bacterias, y que los cambios en el entorno bioquímico provocados directamente por el tratamiento pueden proteger al patógeno bacteriano. El trabajo fue publicado hoy en Anfitrión celular y microbio .

"Los antibióticos interactúan con las células, particularmente las células inmunes, de formas que no esperábamos, "dijo el coautor Jason Yang, becario postdoctoral en el Broad Institute y el MIT. "Y el contexto bioquímico, alterado por antibióticos y células en el tejido circundante, importa cuando intentas predecir cómo podría funcionar un medicamento en diferentes personas o en diferentes infecciones ".

Ante la creciente amenaza de la resistencia a los antibióticos, La comprensión de los innumerables impactos de los antibióticos también es un objetivo fundamental para los investigadores y los médicos que formulan mejores tratamientos. El autor principal James Collins, miembro del instituto de Broad, profesor en el MIT, y miembro principal de la facultad del Instituto Wyss, y su laboratorio han demostrado previamente que varios tipos de antibióticos pueden dañar las mitocondrias en ratones y en células epiteliales humanas. y que la susceptibilidad bacteriana a los medicamentos puede verse afectada por moléculas pequeñas, llamados metabolitos, liberados por las células como intermediarios de sus reacciones metabólicas.

Yang y sus colegas sospecharon que el tratamiento con antibióticos podría alterar aún más el microambiente de la infección de manera que afecte a las bacterias y las células inmunitarias. Investigar, el equipo trató ratones infectados por la bacteria Escherichia coli con un antibiótico de uso común llamado ciprofloxacina, administrado a través del agua potable de los animales en concentraciones relativas a lo que recibiría un ser humano, y cuantificó los cambios bioquímicos.

Los investigadores encontraron que el tratamiento con antibióticos provocó cambios sistémicos en los metabolitos, no al influir en el microbioma, pero actuando directamente sobre los tejidos del ratón. En una investigación adicional, el equipo determinó que los metabolitos liberados por las células de ratón hacían que E. coli fuera más resistente a la ciprofloxacina. La exposición a antibióticos también afectó la función inmunológica al inhibir la actividad respiratoria en las células inmunes:los macrófagos tratados con ciprofloxacina fueron menos capaces de engullir y matar la bacteria E. coli.

"Generalmente se asume que los antibióticos afectarán significativamente a las células bacterianas, y, sin embargo, aquí parecen estar desencadenando respuestas en células de mamíferos, ", dijo Collins." Los medicamentos están produciendo cambios que en realidad son contraproducentes para el esfuerzo del tratamiento. Reducen la susceptibilidad bacteriana a los antibióticos, y los fármacos mismos reducen el beneficio funcional de las células inmunitarias ".

Los resultados destacan el potencial de los antibióticos para modular el sistema inmunológico, y revelar la importancia del microambiente metabólico en la resolución de una infección. "Los aspectos de este trabajo indican que la diversidad bioquímica podría ser un factor determinante de los diferentes resultados del tratamiento farmacológico, ", dijo Yang." Si tenemos una mejor comprensión de los efectos específicos que los antibióticos pueden tener en diferentes células, eso puede ayudarnos a tomar decisiones sobre cómo tratar mejor las infecciones ".

Traducir los hallazgos a la salud humana requerirá más trabajo de seguimiento. "Necesitamos hacer más estudios en animales en una gama más amplia de condiciones con una gama más amplia de antibióticos, y medir potencialmente los metabolitos en pacientes humanos sometidos a tratamiento, para ver qué más podría estar pasando, "dijo Collins.