El estudio de las respuesta de estrés en las bacterias nos ha proporcionado una gran cantidad de información sobre los mecanismos empleados por estas bacterias en condiciones de vida agresivas o incluso no óptimas.
Esta información ha sido aplicada por varios investigadores para identificar dianas moleculares relacionadas con patogenia, virulencia y supervivencia, entre otras, y para diseñar nuevas estrategias profilácticas o terapéuticas frente a ellos.
En este sentido, un equipo de investigadores de Fraunhofer Chile Research, y de la Universidad Andrés Bello, resumen el conocimiento de los mecanismos de virulencia con énfasis en algunas bacterias patógenas acuáticas de relevancia para la salud y aspectos productivos de la salmonicultura chilena (Piscirickettsia salmonis, Tenacibaculum spp., Renibacterium salmoninarum y Yersinia ruckeri).
El estudio ayudará a futuras investigaciones destinadas a arrojar más luz sobre las posibles líneas de acción de los patógenos en los próximos años.
Carencia de tratamientos efectivos
Los investigadores reportan que todas las patologías que afectan a los salmónidos en Chile carecen de tratamientos altamente efectivos y de herramientas preventivas de las infecciones.
No obstante, ellos destacan que existe un creciente interés en el estudio exhaustivo de los agentes causales de las enfermedades, lo que incrementa el volumen de estudios en esta área.
“Cómo observación general, la mayor parte de investigación de los patógenos se ha concentrado en los campos epidemiológicos, farmacológicos y genómicos, con muy pocos estudios enfocados en los componentes bioquímicos o mecanísticos de su virulencia”, reportan.
Tanto las células procariotas como las eucariotas dependen de la homeostasis para funcionar correctamente. Por ello, algunos organismos en la naturaleza han desarrollado una serie de mecanismos metabólicos destinados a reducir el daño generado por diferentes tipos de estrés.
Las bacterias patógenas, por ejemplo, deben tolerar con frecuencia condiciones adversas tanto fuera como dentro de sus respectivos huéspedes.
“Muchos de estos factores también están involucrados en la patogenia, la virulencia e incluso la tolerancia a los antibióticos, que han sido ampliamente estudiados y descritos en varios patógenos bacterianos y humanos”, describen.
Respuesta de estrés oxidativo
La capacidad de algunas bacterias específicas para prosperar dentro de las células diana hace que sea difícil tratar con ellas.
La capacidad desintoxicante de los organismos huéspedes frente a especies reactivas de oxígeno (ROS) y nitrógeno (RNS) está ampliamente distribuida en la naturaleza y está relacionada con la expresión de un conjunto de enzimas especializadas como catalasas y superóxido dismutasas, entre otras, previamente identificadas en una variedad de microorganismos, incluidos los patógenos.
El vínculo entre el metabolismo general de las bacterias y la regulación de la respuesta al estrés es más complejo.
Existe una relación directa entre la inducción de la respuesta oxidativa mediada por ROS y/o RNS, y las estrictas condiciones a las que se enfrentan las bacterias durante el proceso infectivo, así como la expresión de factores asociados a la tolerancia/resistencia a los antibióticos, aumento de la virulencia y tolerancia a las limitaciones de nutrientes vitales.
Metabolismo del hierro y respuestas de estrés
El hierro es un nutriente esencial para muchos procesos celulares, siendo crucial en el metabolismo energético, la virulencia y la efectividad de la infección, y un cofactor para varias actividades enzimáticas en las bacterias patógenas.
No obstante, la deficiencia o exceso de hierro puede afectar el estado redox, de esta forma la modulación de la homeostasis del hierro es un proceso crítico y las bacterias tienen múltiples sistemas que contribuyen a su regulación.
Con respecto al proceso patogénico, los niveles de hierro libre en los fluidos biológicos dentro del huésped son extremadamente limitados porque el elemento está fuertemente ligado a proteínas que vinculan al hierro de alta afinidad.
Conclusiones
“Existen diferentes niveles de conocimiento sobre los patógenos bacterianos que afectan la acuicultura en Chile. Sin embargo, existe considerable evidencia científica sobre los mecanismos de patogenicidad utilizados por diferentes patógenos bien conocidos y que, en general, presentan sistemas y estrategias similares”, concluyen los investigadores.
El uso de esta información comparativa puede servir para avanzar rápidamente en la identificación y caracterización de los diferentes componentes.
Referencia (acceso libre)
Fuentes, D.E., Acuña, L.G. & Calderón, I.L. Stress response and virulence factors in bacterial pathogens relevant for Chilean aquaculture: current status and outlook of our knowledge. Biol Res 55, 21 (2022). https://doi.org/10.1186/s40659-022-00391-5
