Cuando ocurre una infección por algún microorganismo a un humano o animal inicia una competencia entre ellos para determinar quién prevalece. Pensemos en un partido de fútbol americano, en el que los dos equipos se atacan y defienden, hasta que al final uno gana. En una infección, un equipo es el sistema inmune del humano o del animal (el “hospedero”) y el otro sería el microorganismo que causa la infección. Dependiendo quién “gane” el juego, resultará de que un animal o persona se enferme o no. Aquí revisaremos el caso de la bacteria patógena Klebsiella pneumoniae, que causa infecciones que podrían provocar la muerte.
En general, cuando una bacteria infecciosa “ataca”, utiliza diversas proteínas o estructuras (factores de virulencia); por otro lado, el sistema inmune “defiende” al hospedero a través de distintas actividades o funciones y que van desde células que eliminan a la bacteria (como los macrófagos o neutrófilos), anticuerpos que la neutralizan, hasta la muerte autoinducida de las células infectadas. En ocasiones, y para evitar ser eliminada, la bacteria patógena puede no sólo defenderse del sistema inmune, si no que puede aprovecharse del mismo para diseminarse y llegar a otros sitios del cuerpo del hospedero para colonizarlos.
K. pneumoniae es una bacteria que es la principal causante de infecciones en hospitales. Afecta principalmente a personas con un sistema inmune debilitado, lo que puede incluir a niños menores de 5 años y adultos mayores de 70 años y que, además, permanecen por largos periodos de tiempo en los hospitales. Estas bacterias tienen una alta resistencia a los antibióticos, lo cual complica su tratamiento.
Caracterísitcas de K. pneumoniae
La principal característica de esta bacteria es que cuando entra a una persona y las células del sistema inmune intentan eliminarla, ella se defiende justamente usando diversos factores de virulencia. Algo curioso es que muchos de estos factores están presentes en otras bacterias que no necesariamente son patógenas, pero en K. pneumoniae han evolucionado para tener una función diferencial.
¿Qué cómo evita que se la coman? K. pneumoniae tiene una envoltura que cubre toda su superficie, incluida la membrana externa, una estructura característica de este grupo de bacterias, las llamadas “Gram negativas”. A esta envoltura formada por diferentes subunidades de azúcares se le llama “cápsula” y, aunque hay muchas bacterias que la tienen, la de K. pneumoniae tiene la propiedad de ser muy gruesa y funciona como un escudo, el cual evita que proteínas formadoras de poros producidas por las células del sistema inmune del hospedero (el llamado sistema del complemento) se depositen y, provoquen su muerte. Es por esto que la cápsula es considerada su principal factor de virulencia. Otra forma de evasión de la fagocitosis es usando proteínas de membrana externa. Normalmente estas proteínas favorecen la integridad de la membrana y generalmente están relacionadas con el intercambio de moléculas entre el interior y el exterior de las bacterias. K. pneumoniae tiene tres proteínas de membrana externa principales, OmpA, OmpK35 y OmpK36, que impiden la fagocitosis uniéndose a proteínas del sistema del complemento y evitando que lleguen a la membrana externa de la bacteria.
Además, todos los organismos necesitamos de hierro para nuestro metabolismo; sin embargo, su disponibilidad de este metal es muy limitada en el hospedero, ya que se encuentra unido a diferentes proteínas, como la hemoglobina. Debido a la importancia de este metal, los microorganismos han desarrollado sistemas de captación de hierro que incluyen proteínas y otras moléculas, tales como los sideróforos. Cuando K. pneumoniae se encuentra en el pulmón, secreta enterobactina; en respuesta, el hospedero secreta lipocalina-2, una proteína que se une a la enterobactina con lo que inhibe su actividad. En consecuencia, K. pneumoniae secreta yersiniobactina (otro de sus sideróforos) que no se inhibe por la lipocalina y que puede causar infecciones persistentes. Este es un ejemplo de como la bacteria y el hospedero responden a cada acción que se toma por cada parte.
Hay una frase que se utiliza en el fútbol americano, que dice “las ofensivas ganan partidos, pero las defensivas campeonatos”, si bien es cierto que en un sentido estricto del fútbol americano esto no siempre es así, en algunas bacterias esta frase refleja la realidad. Una de ellas es K. pneumoniae, ya que, como se puede ver en lo descrito, su principal mecanismo para causar una infección es defendiéndose del sistema inmune y no precisamente “atacando” al hospedero.
Figura asociada: Mecanismo de infección de Klebsiella pneumoniae.
M. en C. Cecilia Luz Colín Olvera
Maestra en Ciencias Quimicobiológicas (CQB) de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional y trabaja en la determinación del papel de los factores sigma en la expresión de genes de virulencia de Klebsiella pneumoniae.
Dr. Miguel Ángel de la Cruz Villegas
Investigador en el Centro Médico Siglo XXI del Instituto Mexicano del Seguro Social y su trabajo está enfocado en el estudio de la expresión de genes de virulencia de bacterias de interés médico
Dr. José Antonio Ibarra García
Profesor-investigador en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional y su trabajo está relacionado con el estudio de reguladores transcripcionales en bacterias patógenas para el humano y animales, además del uso de proteínas recombinantes para diagnóstico.
