Los neumococos son bacterias que suelen estar presentes en la nariz y la faringe, en especial en niños. Pueden originar diferentes infecciones respiratorias como neumonía y meningitis así como desencadenar otitis y sinusitis. Generalmente se tratan con antibióticos llamados beta-lactámicos, entre los cuales la penicilina es el más utilizado.

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Cuando el antibiótico es efectivo para tratar las enfermedades producidas por el neumococo se dice que la cepa es sensible a la penicilina. Por el contrario, si el tratamiento no produce resultados, la cepa es resistente a este antimicrobiano. Ambos tipos de neumococos conviven en la nasofaringe, “compitiendo entre sí para establecer una infección en el mismo nicho biológico”. Estudios internacionales describen que los neumococos sensibles tienen una mayor capacidad de crecimiento que los resistentes mientras no se administran antibióticos. Pero una vez introducido el antimicrobiano, la cepa sensible muere y deja el camino libre a la resistente para originar una infección.

Alertado por el incremento de cepas resistentes en la región central de Argentina en la última década, un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Químicas, pertenecientes al Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología (Cibici) y dirigidos por José Echenique, estudió cepas neumocócicas resistentes a la penicilina que circulan en Argentina. Antes, este grupo de científicos había realizado un estudio epidemiológico utilizando 200 cepas patógenas de neumococo. Este trabajo fue realizado en el marco de un programa de epidemiología en el que participaron hospitales pediátricos de Córdoba y otras provincias, estudio que incluyó a niños menores de cinco años.

El momento clave: la división celular

Las infecciones causadas por neumococos se tratan en general con penicilina u otros antibióticos de la familia de los beta-lactámicos. Para atacar la infección, la penicilina debe unirse a unas proteínas involucradas en la división celular de los neumococos, denominadas PBP (Penicilin-Binding Proteins por sus siglas en inglés).

Para que esta unión sea efectiva, es crucial lo que ocurra durante el crecimiento bacteriano. En ese proceso se pueden producir errores o mutaciones en la duplicación del ADN. Si esas mutaciones se producen en el punto justo en el que actúa la penicilina, es decir, en los genes asociados a las PBP’s a las que se une la penicilina, la bacteria se vuelve resistente. De este modo, el antibiótico deja de ser efectivo para matar la bacteria.

“Simulamos el proceso evolutivo de las bacterias mediante la incorporación progresiva de mutaciones que aportan resistencia a la penicilina. Lo hicimos con técnicas microbiológicas y luego analizamos las muestras con métodos de biología molecular y celular” indicó a InfoUniversidades Echenique. Para comprender mejor el comportamiento de las cepas resistentes, los investigadores tomaron cepas sensibles y les incorporaron genes (ADN) asociados a PBP’s provenientes de cepas resistentes, pero en lugar de introducir los tres genes juntos lo hicieron de a uno para ver cómo era el comportamiento individual de cada mutación en cuanto a crecimiento y resistencia.

Los científicos descubrieron que individualmente cada gen mutante crecía menos que si estaban todos juntos. Esto significaba que la bacteria acumulaba, evolutivamente, aquellas mutaciones que se complementaban entre sí para compensar la capacidad de crecimiento, y que a la vez le aportaban resistencia. Con estudios complementarios comprobaron que en ausencia de antibióticos ambas cepas (sensibles y resistentes) crecían a iguales niveles.

Estos resultados contradecían lo descrito en estudios similares desarrollados por especialistas de Estados Unidos y Europa, según los cuales, en ausencia de antibióticos las cepas resistentes crecían menos que las susceptibles a la penicilina. Entonces realizaron nuevos experimentos en los que compararon los genes de las cepas resistentes que circulan en esos países con los que tenemos en Argentina. “Tomamos cada gen, lo secuenciamos y los comparamos con los de esos lugares y todas las diferencias fueron evidentes. Las cepas son resistentes sin importar el nivel de resistencia, pero las mutaciones no son ni parecidas”, indica Echenique. “Las cepas de neumococo circulantes en Argentina poseen un mecanismo que facilita la diseminación de las cepas resistentes a la penicilina”, concluye.

Relevancia de los resultados

El incremento de cepas de neumococos resistentes a la penicilina que circulan en la región centro de Argentina podría explicarse por la sobreutilización de antibióticos, como sostienen algunos especialistas. Sin embargo Echenique apunta que en varios países se disminuyó la utilización de antibióticos, en especial los beta-lactámicos, y, sin embargo, “la tasa de cepas resistentes permaneció constante o creció levemente”.

Según el investigador existirían diversos factores que colaboran en la diseminación de las cepas resistentes, y “el mecanismo molecular que descubrimos es uno de ellos, al menos en el grupo de neumococos estudiados en Argentina”, asegura. Además, durante el estudio de este mecanismo identificaron proteínas que interactuaban con las PBP’s que no habían sido estudiadas hasta el momento en neumococos, “proteínas también involucradas en el proceso de división celular de estas bacterias”.

El hallazgo de que al momento de la división celular, la bacteria no sólo selecciona las mutaciones que le aportan resistencia sino también aquellas que se compensan para conferirle un mayor nivel de crecimiento, sumado al descubrimiento de que intervienen en este proceso proteínas no estudiadas hasta el momento, permitirá a la industria farmacéutica orientar la investigación y diseño de antibióticos que “bloqueen la división celular con el objetivo de obtener antimicrobianos más eficientes para combatir las cepas resistentes a antibióticos”, sostiene Echenique. También para epidemiólogos e infectólogos, ya que permite comprender la causa de la elevada incidencia de cepas resistentes.

Traducido a un lenguaje más cotidiano, esto significa que se podrían elaborar antibióticos más efectivos para combatir las infecciones que afectan con más frecuencia a niños pequeños, en especial los escolarizados a muy temprana edad.

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Los resultados de esta investigación fueron publicados en el journal “Plos Pathogens”, la publicación científica más importante en el área de microbiología, en febrero de 2011.