Se muestran fibras amiloides elaboradas a partir de un péptido derivado de la proteína CsgA de E. coli. Crédito:The Chapman Lab
Implantes artificiales de cadera, Los implantes de rodilla y los catéteres son susceptibles a infecciones:las bacterias que fluyen a través del sistema sanguíneo pueden acumularse en estas superficies extrañas y agacharse para proliferar.
Ahora, Investigadores de la Universidad de Michigan, en colaboración con The Scripps Research Institute, han descubierto que una proteína producida dentro del cuerpo humano podría combatir este problema.
Cuando las bacterias se acumulan en una superficie, forman una capa protectora llamada "biopelícula". Estas biopelículas se mantienen juntas mediante un andamiaje compuesto por una proteína llamada "amiloide" que produce la propia bacteria. El amiloide bacteriano es similar a la estructura que enreda las neuronas en el cerebro de las personas con la enfermedad de Alzheimer. interrumpir la capacidad de la persona para formar y recordar recuerdos.
En el caso de bacterias en una prótesis, las biopelículas protegen la colonia de bacterias de su entorno, incluidos los antibióticos que un médico podría recetar para atacar la infección. En un nuevo estudio, los investigadores encontraron que una proteína producida por humanos llamada transtiretina, o TTR, puede suprimir la formación de amiloide y biopelícula en E. coli, una cepa bacteriana común que se encuentra en los seres humanos.
El equipo, que incluye a Matthew Chapman, Profesor de U-M de molecular, biología celular y del desarrollo; Joel Buxbaum, profesor de medicina molecular con TSRI; y la autora principal Neha Jain, becario postdoctoral en el laboratorio Chapman, publicaron sus resultados en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
La proteína transtiretina humana puede adoptar una forma agregada o amiloide en determinadas condiciones. Crédito:The Chapman Lab
"Una de las implicaciones para la salud más importantes de las biopelículas se encuentra en los catéteres. En cualquier tipo de dispositivo que intente colocar en un ser humano, se formará una biopelícula, "dijo Chapman, Profesor U-M de molecular, biología celular y del desarrollo. "Este es un gran un gran problema porque el cateterismo solo durante unos días, las bacterias pueden formar biopelículas en el dispositivo, que puede provocar infecciones graves ".
El equipo estudió cómo interactuaba el TTR con una cepa de E. coli que se encuentra en las infecciones del tracto urinario. En las ITU, la cepa bacteriana se instala en la vejiga, formando comunidades de biopelículas. Las bacterias en una biopelícula se encierran en una capa de fibras amiloides que ayudan a protegerlas de los factores estresantes en el medio ambiente. Los amiloides de E. coli están compuestos de una proteína llamada CsgA.
Cuando los investigadores mezclaron TTR purificada y CsgA, CsgA no pudo producir amiloides protectores. Eliminar la defensa clave de una bacteria contra su entorno podría permitir al cuerpo combatir la infección de manera más efectiva.
"Es más fácil romper palos individuales en lugar de un paquete. Del mismo modo, Las infecciones bacterianas se pueden tratar de manera más eficaz si las bacterias no se mantienen juntas en las biopelículas. ", Dijo Jain." Descubrimos que la TTR puede prevenir la formación de biopelículas en una cepa de E. coli uropatógena, así como en otras cepas bacterianas ".
Buxbaum, que ha estudiado durante mucho tiempo TTR, señaló que, en algunas condiciones, la TTR puede formar fibras amiloides por sí misma, y podría ser esta capacidad la que le da a TTR las características estructurales para interrumpir la formación de amiloide por otras proteínas, como CsgA.
Combatir fuego con fuego:Sin embargo, la variante de TTR que puede formar polímeros, llamado M-TTR, puede evitar que otras proteínas adopten el pliegue amiloide. Aquí se muestran fibras amiloides derivadas de proteínas bacterianas curli, y las mismas proteínas mezcladas con M-TTR. M-TTR previene la agregación de fibra amiloide de las proteínas de curli bacterianas. Crédito:The Chapman Lab
Aproximadamente una de cada 100 personas que reciben reemplazos de cadera o rodilla experimentan una infección, según la Academia Estadounidense de Cirujanos Ortopédicos. Un estudio de 2001 encontró que el 95 por ciento de las infecciones del tracto urinario en pacientes críticamente enfermos se remonta a sus catéteres, mientras que el 87 por ciento de las infecciones del torrente sanguíneo provienen de un catéter vascular permanente y el 86 por ciento de los casos de neumonía se asociaron con un ventilador mecánico.
"Es posible que los productos derivados o basados en estas interacciones de proteínas puedan reducir este problema en la medicina, que se forman biopelículas en muchas superficies artificiales implantadas dentro del cuerpo, "La idea es que podríamos impregnar estas superficies con esta proteína para que no formen estas biopelículas y hacer que sea más fácil tratar estas infecciones con antibióticos", dijo Buxbaum.
Chapman y Buxbaum dicen que implementar esto requerirá más investigación, pero la medida podría ayudar a prevenir infecciones en los implantes, así como la resistencia a los antibióticos.
"Si pudieras apuntar a esa resistencia, el anfitrión puede eliminar la infección, ", Dijo Chapman." También podría prescribir dosis más bajas de antibióticos o acortar la duración del uso de antibióticos, que serían todas cosas buenas ".
