Las enfermedades diarreicas, frecuentemente causadas por bacterias como la E. coli, son una preocupación importante para la salud global, que afecta particularmente a los niños pequeños. Científicos de la Universidad La Trobe han logrado un avance significativo en la comprensión de cómo una cepa particularmente dañina, la E. coli enteropatógena (EPEC), ataca el intestino. Su investigación, publicada en *Gut Microbes*, revela la estructura tridimensional de una toxina llamada EspC, que actúa como “tijeras moleculares” para destruir las células intestinales, lo que potencialmente conduce a enfermedades graves y la muerte.
Científicos de la Universidad La Trobe han logrado un avance significativo en la comprensión de cómo una cepa específica de bacteria, E. coli enteropatógena (EPEC), causa enfermedades diarreicas graves. Su investigación, publicada en Gut Microbes, revela el intrincado mecanismo por el cual esta bacteria utiliza una potente toxina, EspC, para infligir daño a las células intestinales. Este descubrimiento es particularmente crucial en el panorama actual de la creciente resistencia a los antimicrobianos, donde los tratamientos tradicionales son cada vez menos efectivos. El estudio proporciona la primera estructura tridimensional detallada de la toxina EspC, ofreciendo una visión sin precedentes de su función y posibles vulnerabilidades.
El núcleo del poder destructivo de EPEC reside en la toxina EspC, una enzima que actúa como “tijeras moleculares”. Esta toxina es secretada por la bacteria y se dirige específicamente a las células epiteliales que recubren el intestino. Una vez dentro de estas células, EspC procede a desmantelar sistemáticamente su estructura proteica interna cortándola. Esta destrucción celular es la causa fundamental de los síntomas graves asociados con las infecciones por EPEC, incluyendo diarrea intensa, deshidratación y pérdida de electrolitos, que pueden ser fatales, especialmente en niños pequeños. Comprender este preciso mecanismo de acción es un primer paso crítico para desarrollar terapias dirigidas que puedan neutralizar los efectos de la toxina.
La urgencia de esta investigación se ve subrayada por el alarmante aumento de la resistencia a los antibióticos entre muchas cepas de E. coli, incluyendo EPEC. La profesora Begoña Heras, que codirigió el estudio, destaca que los antibióticos comúnmente utilizados para tratar estas infecciones son cada vez menos efectivos. Esta creciente resistencia es una importante preocupación mundial para la salud, particularmente dado el devastador impacto de las enfermedades diarreicas. La Organización Mundial de la Salud estima que 1.3 millones de niños menores de cinco años mueren cada año a causa de estas infecciones, principalmente debido a la deshidratación severa y la pérdida de electrolitos esenciales que causan. La capacidad de EPEC para evadir el tratamiento antibiótico convencional hace que la búsqueda de estrategias terapéuticas alternativas sea primordial.
Si bien EPEC es una causa principal de diarrea en niños y bebés en todo el mundo, es importante señalar que existen varios tipos diferentes de E. coli que pueden causar infecciones intestinales, cada uno empleando mecanismos distintos para dañar las células epiteliales. Por ejemplo, STEC, la cepa responsable del reciente retiro de espinacas para ensalada, utiliza la toxina Shiga para invadir las células intestinales. En contraste, EPEC, el foco de este estudio, se basa en la toxina EspC. Actualmente, las infecciones causadas por estas diversas cepas de E. coli a menudo se tratan con antibióticos de amplio espectro. Sin embargo, este enfoque tiene inconvenientes significativos. Estos fármacos no solo matan las bacterias dañinas, sino que también eliminan las bacterias beneficiosas del intestino, interrumpiendo el delicado equilibrio del microbioma. Además, la notable capacidad de E. coli para adaptarse rápidamente significa que estos patógenos están desarrollando rápidamente resistencia a muchos antibióticos, haciéndolos ineficaces.
La creciente dificultad para tratar las infecciones por E. coli es un desafío importante para los médicos. El Dr. Jason Paxman, que también codirigió la investigación, señala que, en algunos casos, los médicos se ven obligados a recurrir a antibióticos extremadamente fuertes de “último recurso” que pueden tener efectos secundarios tóxicos en los humanos. La línea de desarrollo de nuevos antibióticos es lenta, e incluso cuando nuevos fármacos están disponibles, a menudo se utilizan con moderación bajo estrictos programas de gestión para prevenir el rápido desarrollo de resistencia. Este es un problema importante porque la mayoría de los antibióticos tradicionales no son altamente específicos; ejercen presión selectiva en una amplia gama de especies bacterianas, contribuyendo a la resistencia generalizada no solo en E. coli sino también en otros patógenos como Staphylococcus aureus.
El éxito de esta investigación es un testimonio del poder de un enfoque multidisciplinario. La profesora Heras y el Dr. Paxman colaboraron con la primera autora del artículo, la Dra. Akila Pilapitiya, y un equipo de investigadores de diversas disciplinas de la Universidad La Trobe, incluyendo el Instituto de Ciencias Moleculares La Trobe (LIMS) y la Escuela de Agricultura, Biomedicina y Medio Ambiente (SABE). La Dra. Pilapitiya, cuya investigación de doctorado contribuyó significativamente al estudio, enfatizó que, si bien se sabía que EPEC usaba EspC como toxina, su estructura y mecanismo de acción preciso eran en gran medida desconocidos. Al combinar la experiencia de diferentes campos científicos, el equipo pudo determinar la estructura 3D de la toxina EspC, revelando su arquitectura y cómo sus diversos componentes trabajan juntos para ejercer sus efectos tóxicos.
Esta comprensión detallada de la estructura y función de la toxina EspC proporciona una base crucial para el desarrollo de nuevos fármacos más específicos. En lugar de atacar ampliamente a las bacterias con antibióticos, las futuras terapias podrían diseñarse para desarmar específicamente la toxina EspC, impidiéndole dañar las células intestinales. Este enfoque dirigido promete tratar eficazmente las infecciones por EPEC, minimizando al mismo tiempo el impacto en las bacterias intestinales beneficiosas y reduciendo la probabilidad de desarrollo de resistencia.
La profesora Heras cree que este enfoque multidisciplinario puede servir como modelo para abordar otras preguntas de investigación complejas relacionadas con las enfermedades infecciosas. Al reunir diferentes áreas de experiencia científica, los investigadores pueden obtener una comprensión más completa de los patógenos y desarrollar estrategias innovadoras para combatirlos. La colaboración entre científicos de SABE y LIMS, incluyendo a la Dra. Lakshmi Wijeyewickrema, el profesor Robert Pike y Jing Pang de La Trobe, así como colaboradores del Instituto Burnet y la Universidad Nacional de Australia, ejemplifica el poder de la investigación interdisciplinaria en el avance de la salud humana. Este trabajo innovador sobre la toxina EspC representa un paso significativo en la lucha contra las enfermedades diarreicas y destaca el potencial de las terapias dirigidas en la era de la creciente resistencia a los antimicrobianos.
Científicos de la Universidad La Trobe revelaron la estructura 3D de EspC, una toxina de la bacteria EPEC que daña las células intestinales, causante de diarrea, especialmente en niños. Este hallazgo, publicado en *Gut Microbes*, ofrece información clave para desarrollar fármacos dirigidos contra las infecciones por EPEC, en un contexto de creciente resistencia a los antibióticos, abriendo la posibilidad a tratamientos más específicos y efectivos para este problema de salud global.
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