Ciencia Ciencias biológicas y ambientales

Escenarios y batallas microscópicas: bacterias contra virus

Bacterias, parásitos y virus nos habitan, algunos de estos microorganismos no representan un riesgo para nuestra salud e incluso pueden mejorarla, pero otros pueden significar una amenaza para la vida de cualquier especie.

El número y tipo de microbios son distintos en cada planta, animal o ser humano; en el caso de las bacterias las obtenemos por transmisión materna, a través del contacto con el medio ambiente y de forma importante por la alimentación, pues al comer plantas consumimos sus bacterias internas, llamadas endófitos.

La microbiota es un conjunto de esas células microbianas en diferentes órganos y tejidos de plantas y animales, en diferentes partes del mundo se realizan esfuerzos científicos importantes para conocer la información genética de estos conjuntos de bacterias, a esos genes se les denomina microbioma.

Microbiota. Crédito: Harvard Medical School

El análisis de la microbioma es relevante para conocer los mecanismos en que estas células aportan con su existencia y dinámicas, salud a animales, incluidos seres humanos, e incluso detectar sus mecanismos de defensa frente a virus que los atacan, llamados bacteriofagos, u otros virus con los que llegan a compartir hospedero para ayudarnos en la contención de las infecciones virales que nos amenacen.

TEM del fago T. Crédito: David Gregory y Debbie Marshall 

Ecosistemas internos

Células neuronales infectadas con el virus del Zika. Crédito: Institutos Nacionales de Salud (NIH)

En la conferencia “¿Nos pueden proteger las bacterias de nuestro cuerpo de los virus (1) ?”, impartida por la doctora Esperanza Martínez como parte del ciclo Universidades por la Ciencia organizado por el Colegio Nacional, la especialista en genómica compartió que se ha explorado la expresión genética de animales y plantas en presencia y ausencia de algunas bacterias, observándose que estas regulan parte de su expresión genética.

La investigadora del Centro de Ciencias Genómicas señaló el caso de la bacteria Wolbachia, la cual puede estar en algunos insectos y su presencia disminuye las infecciones de virus como el Zika, lo cual sucede no porque la Wolbacia produzca un antiviral, sino porque modula el metabolismo de algunos nutrientes y le deja poco material a este virus impidiendo que infecte, pero en este camino también favorece a otros microorganismos, como el virus del Nilo Occidental. 

A la fecha se conocen dos mecanismos de antagonismo de bacterias contra patógenos:

1) Indirecto en el que la bacteria estimula la respuesta inmune de los animales, produciendo que se fortalezca la barrera epitelial y las defensas.

2) Directo en el que las bacterias producen sustancias antagónicas, modifican la expresión genética o compiten por nutrientes dejando a los virus con menos disponibilidad de elementos para desarrollarse.

La vinculación entre bacterias y virus no solo depende de estos mecanismos, también es relevante la cepa (población con origen común) de bacterias en cuestión y el hospedero del virus. Solo una lectura en conjunto permitiría saber a quiénes y en qué condiciones las bacterias pueden beneficiar. 

Por ejemplo, la protección que confiere la microbiota en nuestro estómago ha sido ampliamente explorada, pero en otras partes de nuestro cuerpo aún se está indagando qué microorganismos nos habitan y sus aportes, también se amplió la investigación a buscar qué parte de las bacterias es relevante para la defensa contra virus.

Probióticos que no conocen al SARS-CoV-2

En el estudio de bacterias que nos aporten salud han destacado los probióticos que la OMS y la FAO definen como “microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio para la salud del huésped”.

Ilustración de Microbiota. Crédito: Massive Science

Pensando en ese beneficio otorgado, un grupo de médicos del Hospital Universitario de Lausana en Suiza indicó en su artículo de opinión (2) “Probióticos para aplanar la curva”, que debido a la alta incidencia de trastornos digestivos en pacientes COVID-19 sugieren administrar probióticos como parte del tratamiento para coadyuvar en la mejoría de pacientes y que su uso es de bajo riesgo.

Cabe destacar que no existe evidencia científica para asegurar que los probióticos previenen o ayudan en el tratamiento para la COVID-19, lo que hay es una sugerencia del uso de probióticos basada en lo observado en otras infecciones respiratorias y digestivas, datos en su mayoría estadísticos y obtenidos en experimentos con otros animales.

El grupo suizo respalda su opinión en estudios clínicos previos a la pandemia, uno de los citados refiere que tras hacer un estudio con 479 adultos, en el que a algunos se les administró Lactobacillus gasseri PA 16/8, Bifidobacterium longum SP 07/3 y Bifidobacterium bifisum MF 20/5 con vitaminas y minerales, y a otros un placebo, sin que los voluntarios o los médicos supieran a quiénes se les administró el suplemento y a quienes no, se detectó que quienes consumieron los probióticos y las vitaminas tuvieron menos días con resfriado y fiebre.

Con el mismo enfoque, un grupo de científicos en Irán reunió información al respecto en el artículo “Los efectos inmunomoduladores de los probióticos en las infecciones virales respiratorias: ¿una pista para el tratamiento con COVID-19?”.

En este refieren que: “Aunque no hay datos disponibles que respalden la eficacia de los probióticos en la infección por SARS-CoV-2, las propiedades antivirales previamente probadas de los probióticos contra diferentes virus respiratorios pueden sugerir que los probióticos son un medicamento complementario seguro y disponible contra la enfermedad de la COVID -19 (3)”.

Entre las propiedades previamente probadas los investigadores de Irán citan en su artículo un estudio en el que se evaluó la eficacia de Lactobacillus plantarum y Leuconostoc mesenteroides derivados del kimchi se comprobó que disminuyen el tamaño de las placas virales in vitro y in vivo de H1N1 y N7N9.

Viperina, por ahora una historia sin final

Otra historia en esta búsqueda es la de las viperinas, enzimas que atacan a los virus y que antes se sabía actuaban en el sistema inmunológico mamíferos, pero ahora fueron encontradas en bacterias y son exploradas por el Instituto Weizmann en Israel luego de los resultados de un estudio colaborativo con Pantheon Biosciences.

La página del instituto de investigación básica en ciencias naturales y exactas indicó en septiembre (4) que su departamento de Genética Molecular prueba las moléculas producidas por las viperinas, esto contra virus humanos como los causantes de la Influenza y la COVID-19.

En los seres humanos, la viperina se produce cuando una sustancia de señalización llamada interferón alerta al sistema inmunológico de la presencia de virus patógenos, esta viperina libera una molécula que “imita” fragmentos de material genético (nucleótidos) para replicar genomas, los investigadores refieren que “la molécula de viperina es falsa: le falta una pieza vital que permite que se adhiera el siguiente nucleótido de la hebra en crecimiento. Una vez que el nucleótido falso se inserta en el genoma viral en replicación, la replicación se detiene y el virus muere”.

Este estudio (5) identificó en 38 mil  genomas bacterianos y arqueales, mil 724 genes homólogos a la viperina humana y demostró su efecto como “terminadores de cadena” ante bacteriofagos, que es el proceso antes explicado, la diferencia con la viperina humana es que la bacteriana parece producir más tipos de moléculas antivirales; a estos resultados se les ha considerado como “un depósito potencial de compuestos antivirales naturales producidos por el sistema inmunológico bacteriano”, según lo referido en el artículo publicado en Nature.

Imaginemos la convivencia microscópica: virus, bacterias y parásitos nos habitan, todo un mundo se organiza alrededor de sus interacciones y si se logra entender qué confiere salud y cómo es la defensa de algunas de estos microorganismos podremos aprender de ellos para defender nuestras vidas.

Fuentes: 

  1. https://www.youtube.com/watch?v=qpWorEGeiGY 
  2. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpubh.2020.00186/full
  3. https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0882401020308184?token=FDCAC807F30A4AA42C0E11492CE267C45D62615E2C166440DFA330C88E8431B3CF938F1589220CB2D3BF31BC74D07F9E
  4. https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/bacteria-could-provide-us-next-antivirals 
  5. https://www.weizmann.ac.il/molgen/Sorek/files/publications/Bernheim_Nature_2020.pdf

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