La larga batalla por el hierro entre las bacterias y el sistema inmune

La larga batalla por el hierro entre las bacterias y el sistema inmune

Publicado por el Dec 12, 2014

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Cuando se produce una infección, los familiares estornudos, secreción nasal o inflamación, forman parte de los intentos de nuestro sistema inmunológico para librar al organismo de invasores hostiles, como virus y bacterias.

Sin embargo, la batalla más importante se lleva a cabo de forma silenciosa, sin que nos enteremos. Consiste en la vieja táctica de sitiar al enemigo. Como en toda guerra, el objetivo es, literalmente, matar de hambre al ejército invasor, en este caso a los patógenos, impidiendo que tengan acceso al hierro que circula por nuestro torrente sanguíneo, un nutriente esencial que los microorganismos necesitan para sobrevivir y proliferar.

Esta curiosa estrategia se conoce como “inmunidad nutricional” y ha jugado un papel muy importante en nuestra evolución, según publica la revista Science. En los últimos 40 millones de años de evolución de los primates (el grupo al que pertenece nuestra especie), la batalla por el hierro entre bacterias y el sistema inmune ha sido un factor determinante para nuestra supervivencia como especie.” Y este estudio puede dar pistas muy útiles para hacer frente a las enfermedades emergentes, como el ébola.

Sin embargo, la estrategia del sistema inmune de ocultar el hierro, aunque inteligente, no es suficiente para mantener a raya a los invasores. Y es que el hierro y otros metales son fundamentales para numerosos procesos esenciales tanto para los patógenos como para el organismo. Están implicados en la replicación del ADN y la transcripción, disminución del estrés oxidativo, y la respiración celular. La virulencia de los organismos infecciosos a menudo es altamente dependiente de su capacidad para “piratar” el hierro del  organismo al que invaden. Por eso los vertebrados han perfeccionado a lo largo de la evolución complicados mecanismos para limitar la disponibilidad de este metal. A su vez, los patógenos no se han quedado de brazos cruzados y han desarrollado una serie de sistemas de regulación, de adquisición y de flujo de metales para hacer frente a escasez impuesta por el sistema inmune.

Varios patógenos, incluyendo a los que causan la meningitis, la gonorrea o la sepsis, han desarrollado una forma de hacerse con el preciado metal. El asalto al convoy que lo transporta. El hierro se moviliza a través de la sangre adherido a una proteína transportadora llamada transferrina, que lo oculta entre sus pliegues. Y algunos microorganismos han “puesto a punto” otra proteína especializada en asaltarlo. Se denomina TbpA, se une a la transferrina y le roba el hierro.

Los investigadores han reconstruido este conflicto evolutivo observando cuándo y dónde se han producido los cambios en la transferrina y TbpA a lo largo de milenios a lo largo de la evolución. Para ello, examinaron el ADN del gen de la transferrina en 21 especies del árbol genealógico de los primates, y el gen de la TbpA de docenas de cepas bacterianas.

Y encontraron que la mayoría de los cambios acumulados en la transferrina y la TbpA se agrupan alrededor de una única región de contacto entre ambas proteínas. Ese punto es un un lugar de conflicto ancestral entre nuestro organismo y los patógenos.

Lógicamente el organismo de los primates, para contrarrestar la estratagema del en enemigo ha tratado de “blindar” sus convoys. La primera medida, camuflarlo. ¿Cómo? cambiando la forma de la transferrina para que la proteína enemiga no pueda reconocerla y asaltarla.

Para probar que esta teoría es cierta, y la interacción entre ambas proteínas es crucial en la lucha frente a los patógenos, los investigadores utilizaron estas observaciones genéticas como una guía para llevar a cabo experimentos que mostraron que los cambios en la proteína TbpA permiten a los microorganismos “robar” la transferrina, y que los cambios recientes en la transferrina permiten al organismo evadir TbpA.

La prueba: una de cada cuatro personas (el 25%) en todo el mundo tienen una pequeña alteración en el gen de la transferrina que impide el reconocimiento por varias bacterias infecciosas. Según los científicos esto es como una cicatriz de “guerra”, que constituye la señal más reciente de esta larga batalla. “Hasta este estudio no se había llegado a una explicación funcional de por qué esta variación en el gen de la transferrina se produce con una frecuencia tan alta en las poblaciones humanas. “Ahora sabemos que es una consecuencia de la lucha que nosotros y nuestros antepasados hemos librado con los patógenos durante millones de años.”

Esta carrera de armamentos ha durado 40 millones de años y pone de manifiesto la importancia del mecanismo de defensa de los primates conocido como inmunidad nutricional, en el conflicto entre el organismo y los patógenos. “La inmunidad nutricional se conoce desde hace 40 años”, explica Matthew Barber, autor principal del artículo. Sin embargo este trabajo destaca la importancia de este proceso  en la lucha contra las enfermedades infecciosas, que ha dejado una huella evolutiva clara en los genomas de primates y homínidos.

 En la era de la creciente resistencia a los antibióticos, este trabajo puede ayudar al desarrollo de nuevos agentes antimicrobianos, destaca Science.

 

 

Cuando las bacterias que causan enfermedades infecciosas invaden el organismo, el sistema inmune esconde el hierro circulante entre los pliegues de una proteína llamada transferrina (izquierda). Cuando la proteína bacteriana, TbpA, se une a la transferrina puede robar hierro  (centro). A lo largo de la evolución, la transferrina ha sufrido mutaciones (círculos verdes, la flecha apunta a la mutación más reciente) que la permiten esquivar la TbpA bacteriana. Pero la carrera armamentística sigue: las mutaciones TbpA, a su vez, ha evolucionado (círculos azules, flechas la más reciente mutación) para asirse a la transferrina y robar es hierro (derecha). La carrera de armamentos evolutiva ha durado 40 millones de años resaltando la importancia en el conflicto entre el organismo y los patógenos del mecanismo de defensa conocido como inmunidad nutricional

Cuando las bacterias que causan enfermedades infecciosas invaden el organismo, el sistema inmune esconde el hierro circulante entre los pliegues de una proteína llamada transferrina (izquierda). Cuando la proteína bacteriana, TbpA, se une a la transferrina puede robar hierro (centro). A lo largo de la evolución, la transferrina ha sufrido mutaciones (círculos verdes, la flecha apunta a la mutación más reciente) que la permiten esquivar la TbpA bacteriana. Pero la carrera armamentística sigue: las mutaciones en la TbpA  (círculos azules, flechas la más reciente mutación) la permiten asirse mejr a la transferrina y hacerse con el hierro (derecha). La carrera de armamentos evolutiva ha durado 40 millones de años, resaltando la importancia en el conflicto entre el organismo y los patógenos del mecanismo de defensa conocido como inmunidad nutricional

 

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