Resistencia microbiana: ¿la biodiversidad al rescate?

Resistencia microbiana: ¿la biodiversidad al rescate?

Lorena Velásquez-Mejía, Abraham Vidal-Limón, Eliel Ruiz-May, Jesús Alejandro Zamora-Briseño

Red de Estudios Moleculares Avanzados. Instituto de Ecología, A.C. Xalapa, Veracruz.

 

Resumen: La resistencia bacteriana a los antibióticos es un problema actual muy grave, ante lo cual el estudio de sustancias antimicrobianas provenientes de diferentes organismos es clave.

 

Palabras clave: antibióticos, bacterias, péptidos antimicrobianos.

 

Introducción

De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS), uno de los problemas más importantes a los que se enfrenta la humanidad es la amenaza que representa la resistencia de bacterias a los antibióticos, lo que en resumidas cuentas significa que los antibióticos estén perdiendo su efectividad contra infecciones causadas por las bacterias. Este fenómeno complica el tratamiento de las enfermedades causadas por bacterias resistentes a los antibióticos y promueve el aumento de muertes virtualmente prevenibles, lo que vuelve cada vez más urgente el uso cauteloso de los agentes antimicrobianos existentes. Sin embargo, controlar el uso indiscriminado de antibióticos resulta complicado en la práctica. Por ejemplo, se estima que cada 10 minutos se usan sin control cerca de dos toneladas de antibióticos en todo el mundo. Todo esto ocurre a la vez que la falta de acceso a antimicrobianos de calidad continúa siendo un serio problema en diversas regiones del mundo, sobre todo en países de bajos ingresos, con sistemas de salud precarios y con problemas de acceso a los servicios básicos. De seguir la tendencia actual, en el futuro este problema se acrecentará y se estima que para el año 2050 ocurrirán alrededor de diez millones de muertes anuales debido a este fenómeno, lo que a su vez tendrá un impacto económico inmenso en todo el mundo (Figura 1).

Históricamente, los antibióticos fueron descubiertos a partir de cultivos de bacterias y hongos capaces de inhibir el crecimiento de otros microorganismos cercanos. A medida que la resistencia a los antibióticos continúa haciendo que muchos antibióticos se vuelvan ineficaces, la búsqueda de nuevos fármacos candidatos ha pasado a ocupar un lugar central dentro de las agendas de los programas de investigación científica, por lo que diversos científicos de todo el mundo se han volcado a la búsqueda de nuevos agentes antimicrobianos. En esta búsqueda, una fuente obvia de potenciales fármacos resulta ser el conjunto de sustancias que los seres vivos producen para controlar el crecimiento de microorganismos con los que conviven o a los que se tienen que enfrentar a fin de evitar enfermarse. Dentro de estas sustancias, se encuentran los péptidos antimicrobianos (AMPs, por sus siglas en inglés), los cuales son proteínas pequeñitas  capaces de matar bacterias. Los AMPs frecuentemente son componentes indispensables del sistema de defensa de muchas especies, incluidos humanos, animales y plantas (Figura 2) y se producen sobre todo en los tejidos superficiales que se encuentran expuestos al contacto directo de microorganismos.

Los péptidos antimicrobianos se descubrieron por primera vez en la década de 1980 y desde entonces se han estudiado debido a que muchos de ellos presentan un potente y amplio espectro antimicrobiano no sólo contra bacterias, sino también contra hongos y virus. Además, hoy en día es posible usar programas de cómputo para descubrir nuevos AMPs usando información que por muchos años los científicos han generado al estudiar diferentes organismos con fines diversos, lo que está acelerando el descubrimiento de nuevos y más potentes AMPs. Un grupo de animales que ha demostrado ser importante en esta búsqueda son los insectos, el cual además es el grupo de animales más diverso en todo el planeta, para el que se cuenta con más de un millón de especies descritas.

Los insectos a diferencia de los mamíferos, sólo poseen un sistema de defensa innato, es decir, para defenderse sólo disponen de sustancias químicas, incluidos AMPs, y de células de defensa que se encargan de destruir los microorganismos que les pueden causar enfermedades, pero no son capaces de producir anticuerpos como ocurre con nosotros, los seres humanos. Este hecho hace pensar que la defensa química de los insectos debe ser muy robusta al no depender de la defensa mediada por anticuerpos, lo cual atrajo la atención de muchos investigadores que se preguntaron cómo los insectos eran capaces de defenderse de los microorganismos con un sistema de defensa relativamente simple. Esta búsqueda dio lugar al descubrimiento de sustancias con capacidad de matar bacterias presentes en la hemolinfa (nombre que se le da a la sangre de los insectos). Así, en el año de 1974 se observó por primera vez que la hemolinfa de la polilla gigante de cecropia (Hyalophora cecropia) y la polilla de seda (Samia Cynthia) presentaban actividad antimicrobiana y en 1980 que se identificó el primer AMP purificado justamente a partir de la hemolinfa de pupas de H. cecropia, al que se le dió el nombre de cecropina (Figura 3). Otro ejemplo famoso de AMPs son las defensinas, los cuales se han identificado en diferentes tipos de insectos, tales como chinches, pulgones, moscas, mosquitos, escarabajos, termitas o libélulas. Estos péptidos tienen la capacidad de atacar bacterias que provocan serias complicaciones en la salud humana, incluidas las bacterias causantes de enfermedades graves como por ejemplo la meningitis, diversas neumonías, infecciones del oído, infecciones de vías urinarias, entre otras afecciones. Desde ese año hasta la actualidad se han identificado más de 170 AMPs en insectos, una cantidad pequeña comparada con el total del número de especies descritas por los científicos. Esta cifra es aún más pequeña si se incluyen todas aquellas especies de insectos que no se han descubierto aún.

Por todo lo anterior, en la actualidad el estudio de AMPs en general y de insectos en particular, puede resultar ser un componente relevante en la lucha contra el enorme problema que representa la resistencia bacteriana a los antibióticos. Finalmente, esto nos hace pensar en la necesidad de seguir estudiando la increíble diversidad de plantas y animales con la que aún contamos, pero sobre todo nos hace reconsiderar su valor intrínseco desde otra perspectiva.

 

Pies de figura

 

Figura 1. Para el año 2050 se estima que ocurrirán diez millones de muertes anuales provocadas por la resistencia bacteriana a antimicrobianos. Esta cifra se estima sea superior a las muertes provocadas por otras enfermedades. Fuente: GRAPHIC NEWS^©

Figura 2. Se presentan algunos grupos de organismos que producen AMPs como mecanismo de defensa. Figura de Lorena Velásquez-Mejía creada en BioRender.

Figura 3. Polilla gigante de cecropia (A) y su pupa (B). A partir de esta especie de polillas se purificó el primer AMP identificado en insectos, la cecropina, cuya estructura se muestra en (C). Fuente de fotos:  A: tomado de Millard H. Sharp, B: Nicky Davis. C: tomado de RCBS PDB core Operations.

 

Citas

 

Manniello, M. D., Moretta, A., Salvia, R., Scieuzo, C., Lucchetti, D., Vogel, H., … & Falabella, P. (2021). Insect antimicrobial peptides: Potential weapons to counteract the antibiotic resistance. Cellular and Molecular Life Sciences, 78(9), 4259-4282. doi: 10.1007/s00018-021-03784-z5

 

Organización Panamericana de la Salud. 2021. La resistencia antimicrobiana pone en riesgo la salud mundial. https://www.paho.org/es/noticias/3-3-2021-resistencia-antimicrobiana-pone-riesgo-salud-mundial

 

Brady, D., Grapputo, A., Romoli, O., & Sandrelli, F. (2019). Insect cecropins, antimicrobial peptides with potential therapeutic applications. International Journal of Molecular Sciences, 20(23), 5862. doi: 10.3390/ijms20235862