Agência FAPESP * – El quórum sensing es un sistema de comunicación intercelular mediado por señales químicas que utilizan las bacterias para coordinar, por ejemplo, ataques masivos contra un huésped a través de la producción de factores de sensado.
Desde los años 2000 ya se sabía que este sistema de comunicación podía ser inhibido por extractos de plantas que contienen compuestos fenólicos y se han realizado varios estudios para entender los mecanismos implicados. Sin embargo, este conocimiento necesitaba ser detallado y estructurado para que las posibles aplicaciones pudieran ser probadas.
La respuesta llegó en un artículo de revisión publicado en la revista Heliyon por investigadores del Food Research Center ( FoRC ) y la Universidad de Cornell, en Estados Unidos. FoRC es un Centro de Investigación, Innovación y Difusión ( CEPID ) de la FAPESP con sede en la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP).
“Detallamos cómo actúan los principales compuestos fenólicos [de los más de 10.000 que existen] sobre las bacterias patógenas más conocidas, como Pseudomonas aeruginosa , Salmonella y Serratia marcescens , importantes patógenos para humanos y animales. Y encontramos que bajas concentraciones de esos compuestos ya son suficientes para inhibir la comunicación bacteriana”, dice la científica de alimentos Emília Maria França Lima, primera autora del artículo que es resultado de su tesis doctoral.
Clasificaciones del sistema y posibles aplicaciones.
Para orientar futuras aplicaciones, se clasificaron los posibles sistemas de inhibición de la detección de quórum : específicos, no específicos e indirectos; los dos últimos se asociaron recientemente con la inhibición por compuestos fenólicos.
“Los inhibidores específicos actúan directamente sobre las proteínas que producen o reciben las moléculas a través de las cuales se comunican las bacterias; es como si fueran ‘ruidos’ que impiden la correcta interpretación de la información que reciben los microorganismos”, explica Lima, y añade que algunas enzimas también actúan en este mecanismo específico, ya que son capaces de degradar las moléculas señalizadoras y provocar un silenciamiento de comunicación.
“Los inhibidores no específicos, a su vez, actúan sobre las vías intracelulares que regulan las moléculas mensajeras, afectando indirectamente las vías de comunicación por detección de quórum que también están influenciadas por estos mensajeros intracelulares. Los inhibidores indirectos, en cambio, atacan de manera más integral otras vías involucradas en la producción de enzimas y proteínas, interfiriendo en el metabolismo global del microorganismo y, en consecuencia, afectando la comunicación bacteriana”, agrega el investigador.
El conocimiento de estos mecanismos de inhibición puede utilizarse en el desarrollo de fármacos, envases activos de alimentos y productos de limpieza, entre otras aplicaciones que permitan aumentar la seguridad en el control de bacterias. La gran esperanza es que también tenga el potencial de ayudar a resolver un problema de salud pública relevante: la resistencia microbiana a los antibióticos.
“Cuando usamos un antibiótico, por ejemplo, eliminamos la bacteria, pero como ese antibiótico se usa, muchas veces indiscriminadamente, terminamos seleccionando bacterias resistentes, que surgen por mutaciones o adquisición de genes de resistencia. Por lo tanto, combinar antibióticos con compuestos fenólicos puede ser una estrategia prometedora”, dice Lima.
sistemas integrales
Según los autores del estudio, los compuestos fenólicos interfieren en la comunicación de las bacterias, impidiendo que estas sepan cuándo están en cantidad suficiente para producir factores de virulencia, como algunas toxinas, por ejemplo.
“Para producir estos factores de virulencia se necesita disponer de una enorme cantidad de energía, algo que una bacteria no puede hacer sola. Por eso, es necesario que se unan hasta llegar a un quórum predeterminado”, explica el asesor de investigación, el microbiólogo Uelinton Manoel Pinto, investigador del FoRC y coautor del estudio junto a Stephen C. Winans, de la Universidad de Cornell.
Los detalles de este intrigante sistema de comunicación, según él, fueron revelados a lo largo de décadas, con énfasis en la creación del término detección de quórum , en la década de 1990, por Stephen C. Winans. La investigación ha demostrado que muchos comportamientos microbianos están influenciados por la comunicación entre microorganismos, incluida la producción de factores de virulencia (importantes en los mecanismos de infección), la formación de biopelículas (relevante en muchas áreas) y el deterioro de los alimentos. Desde entonces, muchos investigadores de todo el mundo han estudiado formas de inhibir la comunicación microbiana mediada por detección de quórum .
nuevos frentes
Ahora, con los mecanismos bien detallados, el grupo del profesor Uelinton Pinto de la USP se dedica a una nueva investigación que busca combinar compuestos fenólicos para optimizar su acción contra patógenos como P. aeruginosa y Salmonella . “También estamos estableciendo una asociación con investigadores de Francia para evaluar la seguridad del uso de combinaciones de compuestos fenólicos en el cuerpo humano”, dice.
El artículo Interferencia de detección de quórum por compuestos fenólicos: una cuestión de malentendido bacteriano está disponible en: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240584402304865X .
* Con información de FoRC, Centro de Investigación, Innovación y Difusión de la FAPESP .