Pared celular, β-lactamasa AmpC, sistema inmune y virulencianuevas conexiones y hallazgos en Pseudomonas aeruginosa

Resumo

En el actual escenario de incremento progresivo en la resistencia a los antimicrobianos, nuestro arsenal antibiótico se ve comprometido crecientemente. Ello es especialmente preocupante en patógenos tan relevantes como Pseudomonas aeruginosa, una de las primeras causas de infecciones agudas nosocomiales y crónicas en pacientes con patologías respiratorias subyacentes, y que de hecho suponen una grave amenaza clínico-epidemiológica por su elevada morbi-mortalidad. Por lo tanto, es de extrema urgencia la búsqueda de opciones antipseudomónicas alternativas desde diferentes perspectivas, como por ejemplo las dirigidas a deshabilitar sus mecanismos de resistencia antibiótica, o las dirigidas a atenuar la virulencia del patógeno. En este sentido, nuestro grupo demostró en el pasado que la combinación del bloqueo del reciclaje del peptidoglicano (PGN) y la sobreexpresión de la β-lactamasa cromosómica AmpC (principal mecanismo de resistencia de P. aeruginosa) causa una drástica atenuación de virulencia en esta especie. Además, también demostramos previamente el papel indispensable del citado reciclaje para habilitar la hiperproducción de AmpC y por tanto la resistencia basada en esta β–lactamasa. Para conocer las implicaciones terapéuticas de estos antecedentes, decidimos llevar a cabo un estudio multidisciplinar, en el que hemos descrito por vez primera la utilidad de la colistina en concentración subinhibitoria para potenciar la efectividad antipseudomónica de los elementos de nuestro sistema inmune que atacan al PGN (lisozima y Peptidoglycan Recognition Proteins), y hemos logrado vincular el bloqueo del reciclaje del PGN a un drástico aumento en la sensibilidad de P. aeruginosa ante estas armas inmunitarias in vitro. Además, hemos demostrado que la suma del bloqueo del reciclaje más hiperproducción de AmpC es causante de una disminución en la cantidad de PGN/célula muy probablemente vinculado al fenotipo de sensibilidad extrema ante los mencionados ataques inmunitarios. Adicionalmente, la caracterización de amplias colecciones de cepas de P. aeruginosa (procedentes de infección aguda vs crónica) nos ha permitido: i) hallar nuevas dianas potencialmente terapéuticas como la ligasa Mpl (también participante del reciclaje del PGN), cuya inactivación causa un incremento adicional en la capacidad antipseudomónica de la lisozima; y ii) apreciar que el PGN de P. aeruginosa es una estructura muy estable y poco sujeta a cambios adaptativos desde el punto de vista bioquímico, en comparación con otras especies. Además, hemos validado en modelo murino estos hallazgos in vitro, de manera que mediante el uso de cepas defectivas en genes clave para el reciclaje del PGN (ampG o nagZ), pudimos corroborar un espectacular descenso en su virulencia sobre el animal (probablemente gracias a la sensibilización ante las armas inmunes que atacan a la pared), así como una desactivación total de la resistencia AmpC-dependiente. Así pues, todos estos hallazgos validan al reciclaje del PGN de P. aeruginosa como una excelente diana para el futuro desarrollo tanto de terapias anti-virulencia como anti-resistencia. Por otro lado, ante la falta de conocimiento acerca de los fragmentos procedentes del PGN (muropéptidos) que sustentan la hiperproducción estable de AmpC en P. aeruginosa, decidimos llevar a cabo un estudio [utilizando UPLC-MS (Ultra High Performance Liquid Chromatography - Mass Spectrometry)] para identificar y caracterizar estas señales. Este trabajo nos ha permitido establecer un modelo pionero en P. aeruginosa que identifica a los anhidro-muro-pentapéptidos y anhidro-muro–tripéptidos como las señales activadoras de la expresión de ampC, si bien con interesantes diferencias cualitativas y cuantitativas en función de las rutas mutacionales implicadas y niveles de producción de AmpC. Este modelo, en el que las anteriormente identificadas señales represoras parecen tener poco peso, nos ayuda a comprender mejor los fundamentos de la resistencia AmpC-dependiente en P. aeruginosa, acercándonos a nuevas concepciones terapéuticas destinadas a interferir con la señalización derivada del PGN y consecuentemente bloquear la producción de AmpC.