Las células humanas aprovechan el poder de los detergentes para eliminar las bacterias

Los investigadores han descubierto que una molécula fabricada en gran parte del cuerpo elimina las bacterias invasoras como un detergente que ataca una mancha de aceite. Este limpiador asesino , la proteína APOL3, frustra las infecciones disolviendo las membranas bacterianas, según informan en la revista Science investigadores del Instituto Médico Howard Hughes, en Estados Unidos.

El investigador John MacMicking y su equipo probó la proteína en la bacteria Salmonella , causante de intoxicaciones alimentarias, y en otros microbios similares. El trabajo ofrece una nueva visión de cómo las células humanas se defienden de las infecciones, un proceso denominado inmunidad autónoma de las células.

Si bien los científicos sabían que las células podían atacar las membranas bacterianas, este estudio descubre lo que parece ser el primer ejemplo de una proteína intracelular protectora con una acción similar a la del detergente.

MacMicking espera que los hallazgos puedan ayudar algún día a desarrollar nuevos tratamientos contra las infecciones. «Este es un caso en el que los humanos fabrican su propio antibiótico en forma de una proteína que actúa como un detergente –dice MacMicking, inmunólogo de la Universidad de Yale–. Podemos aprender de eso».

Cuando se trata de defender el cuerpo humano, las células especializadas del sistema inmunitario actúan como una cuadrilla de guardaespaldas celulares. Pero las mismas señales de alarma que movilizan a estas células también pueden activar a los ciudadanos de a pie.

Una señal llamada interferón gamma, por ejemplo, aumenta la producción de proteínas en las células no inmunitarias que componen nuestros tejidos y órganos. Pero los científicos saben poco sobre cómo estas proteínas ayudan a las células a combatir los patógenos.

Los investigadores infectaron algunas de estas células no inmunes con una cepa de Salmonella , que invade el interior acuoso de las células. La Salmonella pertenece a una clase de bacterias delimitadas por dos membranas. La membrana bacteriana externa actúa como una armadura, protegiendo la membrana bacteriana interna de amenazas como los antibióticos.

El equipo descubrió que la señal de alarma del interferón gamma podía impedir que la Salmonella se apoderara de las células humanas, pero los investigadores no sabían qué proteínas acudían al rescate. El equipo de MacMicking analizó más de 19.000 genes de células humanas en busca de los que pudieran codificar proteínas protectoras.

Ese trabajo llevó a los investigadores a descubrir la APOL3, que recibe ayuda de una segunda molécula, la GBP1, y probablemente de otras. Gracias a la microscopía de alta resolución y a otras técnicas, el equipo pudo descifrar el mecanismo: La GBP1 daña la membrana externa de la bacteria, lo que permite el paso de la APOL3 para que pueda romper la membrana interna, el «golpe de gracia» que mata a la bacteria, dice MacMicking.

Al igual que un detergente para la ropa, APOL3 posee partes que atraen el agua y partes que atraen la grasa. En lugar de eliminar la suciedad de la tela, estos componentes eliminan trozos de la membrana interna de la bacteria, que está compuesta por moléculas grasientas llamadas lípidos.

Este proceso debe ser muy selectivo, afirma MacMicking, ya que APOL3 tiene que evitar atacar las membranas de la propia célula humana. El equipo descubrió que APOL3 evita el colesterol, uno de los principales constituyentes de las membranas celulares, y en su lugar se dirige a los lípidos distintivos favorecidos por las bacterias.

El APOL3 parece estar en la caja de herramientas de muchas células. El equipo de MacMicking demostró que defiende a las células de los vasos sanguíneos y del intestino. Dado que APOL3 aparece en diversos tejidos corporales, los científicos creen que ofrece una amplia protección.

El descubrimiento de esta molécula parecida a un detergente dentro de células no inmunes «añade más pruebas a la opinión de que cualquier célula del cuerpo puede formar parte del sistema inmunitario –dice Carl Nathan, que estudia las interacciones huésped-patógeno en el Weill Cornell Medical College, y que no participó en esta investigación–. También añade un nuevo ejemplo de una de las limitadas formas en que los seres vivos se matan entre sí».

Ya sea perforando, envenenando o matando de hambre a un patógeno, el sistema inmunitario ha desarrollado varios métodos para matar a las células amenazantes. El APOL3 se une al grupo de mecanismos ya conocidos para romper fatalmente las membranas, dice Nathan.

Los investigadores aún están muy lejos de poder aplicar este descubrimiento a las terapias contra las infecciones. Pero descifrar las defensas del organismo podría dar a la humanidad nuevas herramientas contra los microbios, que cada vez desarrollan más formas de frustrar los antibióticos convencionales. Por ejemplo, el aumento de los detergentes celulares y otros dispositivos que el cuerpo utiliza para eliminar las bacterias podría ayudar a complementar la respuesta inmunitaria natural, afirma MacMicking.