Molécula de origen vegetal previene formación de biopelículas bacterianas en catéteres e implantes

Las biopelículas (una capa viscosa que se adhiere a las superficies) son comunidades de microorganismos, como bacterias u hongos, que se agrupan y forman una capa protectora. En los entornos médicos, las biopelículas plantean un desafío porque dificultan el tratamiento de las infecciones al proporcionar un escudo protector para las bacterias en dispositivos como catéteres e implantes. Los microbios de las biopelículas son muy resistentes a los antibióticos, lo que dificulta el tratamiento. Ahora, científicos han identificado un químico producido por las plantas bajo estrés que previene la formación de biopelículas en implantes médicos, marcando un avance significativo en la atención sanitaria.

Las bacterias utilizan estructuras similares a pelos llamadas fimbrias para anclarse a las superficies, un paso crucial en la formación de biopelículas. Estas fimbrias permiten que las bacterias se adhieran a los implantes médicos, donde crean una matriz protectora que las resguarda de los antibióticos y los agentes de limpieza. Sin fimbrias, la formación de biopelículas no puede comenzar. Una investigación realizada por científicos de la UC Riverside (Riverside, CA, EUA) destaca el papel de un metabolito específico llamado MEcPP, que se produce durante reacciones químicas esenciales en plantas, bacterias e incluso algunos parásitos, como el que causa la malaria.

Las imágenes de microscopía de cepas bacterianas muestran una (arriba) que produce fimbrias de manera normal y otra con un alto nivel de MEcPP que no puede producir fimbrias (Foto cortesía de Jingzhe Guo/UCR)

El equipo descubrió que el MEcPP tiene un efecto sorprendente en bacterias como E. coli: altera la formación de biopelículas al interferir con su capacidad de adherirse a superficies. Al prevenir la fase inicial de adhesión, el MEcPP desactiva efectivamente la capacidad de las bacterias para formar biopelículas. A través de análisis genéticos de más de 9.000 mutantes bacterianos, los investigadores identificaron un gen crítico llamado fimE, que actúa como un "interruptor de apagado" para la producción de fimbrias. El MEcPP mejora la actividad de este gen, lo que conduce a una mayor expresión de fimE. Como resultado, las bacterias no pueden producir fimbrias y no pueden formar biopelículas.

“Al prevenir las primeras etapas del desarrollo de la biopelícula, esta molécula ofrece un potencial real para mejorar los resultados en cualquier industria que dependa de superficies limpias”, dijo Katayoon Dehesh, profesora distinguida de bioquímica molecular en la UCR y autora principal del estudio publicado en la revista Nature Communications .