Este trabajo liderado por Junkal Garmendia, investigadora del Instituto de Agrobiotecnología (IdAB-CSIC) y del CIBERES, ha ofrecido nuevas claves genómicas para la adaptación de bacterias patógenas en el pulmón de los pacientes que sufren Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC).

Los avances, publicados en la revista científica internacional ‘mBio’, servirán para entender el proceso de adaptación de estos patógenos, siendo relevante para dirigir nuevos desarrollos terapéuticos.

Los pulmones humanos están colonizados por patógenos bacterianos que desarrollan complejas estrategias de adaptación. La persistencia de estos patógenos, que habitan especialmente en los pulmones de pacientes que sufren patologías respiratorias crónicas como la EPOC, permite que desarrollen un efecto protector y resistente a los antibióticos. Según la OMS, la EPOC es la tercera causa más frecuente de muerte a nivel mundial.

Este trabajo es pionero en la identificación de claves genómicas de pato-adaptación de la bacteria Haemophilus influenzae. Esta bacteria forma parte del microbioma respiratorio humano en las vías altas -nariz, boca, garganta y laringe- y causa infección pulmonar persistente en pacientes que sufren EPOC. Este patógeno intracelular facultativo tiene la heterogeneidad genética como rasgo clave, y puede adoptar dos formas de vida: extracelular (formando biopelículas), o intracelular, dentro de células del epitelio respiratorio, a las que accede mediante fenómenos de invasión o hiper-invasión.

Avances en la investigación

En la actualidad, este estudio va un paso más allá y caracteriza no sólo la dinámica de hiper-invasión epitelial asociada a una proteína situada en la superficie bacteriana llamada HMW1A, sino también la regulación reversible de este proceso. En el proyecto han participado los investigadores del IdAB-CSIC (Ariadna Fernández-Calvet, Begoña Euba, Celia Gil-Campillo, Arancha Catalán-Moreno, Javier Moleres, Alejandro Toledo-Arana) y ha contado con la colaboración de investigadores de CIBERES, de las Universidades de Drexel, Ohio y Pennsylavia (EE.UU.), de la Universidad de Radboudumc (Países Bajos), y del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC).

Los investigadores emplearon una colección de cepas de H. influenzae aisladas de muestras clínicas recogidas de pacientes con EPOC en el Hospital Universitario de Bellvitge (HUB), y cuyo genoma fue secuenciado en un trabajo previo. Se identificaron cepas hiperinvasoras, variantes alélicas de HMW1A asociadas a la hiperinvasión, y las bases moleculares que regulan el proceso, basadas en un fenómeno de variación de fase que regula los niveles de HMW1A. De esta forma, si bien la disminución de los niveles de HMW1A en la superficie de la bacteria reduce su capacidad hiperinvasora, a su vez aumenta la capacidad de la bacteria para formar biopelículas y persistir en el exterior de la célula.

“Este trabajo revela un mecanismo molecular de pato-adaptación nuevo, basado en cambios en el estilo de vida de H. influenzae durante la infección respiratoria persistente”, reconoce la investigadora del IdAB Junkal Garmendia.

La relevancia clínica de esta observación es muy notable ya que la formación de biopelículas favorece la tolerancia, persistencia y resistencia antibiótica. Por tanto, entender los mecanismos moleculares que controlan la formación de biopelículas por parte de patógenos persistentes en este nicho pulmonar tiene gran significado biológico, y servirá como guía en futuros desarrollos terapéuticos frente a la EPOC.