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El estudio muestra que pedazos de paredes celulares de la bacteria Streptococcus pneumoniae «secuestran» una proteína en el revestimiento de la pared de los vasos sanguíneos y la usan para salir del torrente sanguíneo y entrar en el cerebro y el corazón. Un informe sobre este estudio aparece en la edición del 1 de noviembre de la Revista Journal of Immunology. Estos hallazgos explican por qué la infección del torrente sanguíneo con S. pneumoniae comúnmente conduce a un deterioro temporal de la función cardíaca, y sugieren una forma de evitar que ocurra, según la Dra. Elaine Tuomanen., presidente del Departamento de Enfermedades Infecciosas de St. Jude. S. pneumoniae es una de las principales causas de neumonía, sepsis (una infección del torrente sanguíneo potencialmente mortal) y meningitis (inflamación de las membranas que rodean el cerebro y la médula espinal).

El equipo de St. Jude descubrió que trozos de pared celular de S. pneumoniae que escapan del torrente sanguíneo entran en las neuronas (células cerebrales). En un informe anterior publicado en la edición de julio de Infection and Immunity, St. Los investigadores de Jude informaron que en el modelo de ratón, fragmentos de pared celular dañaron neuronas en la parte del cerebro llamada hipocampo. Tuomanen es el autor principal de ambos informes.

En el estudio actual, los investigadores mostraron cómo los fragmentos de la pared celular escapan del torrente sanguíneo y entran en las células. Específicamente, demostraron que partes de la pared celular bacteriana se unen al endotelio vascular (superficie interna del vaso sanguíneo) al engancharse a una proteína llamada receptor del factor activador plaquetario (PAFr). El factor activador de plaquetas (FAP) es una molécula de señalización del sistema inmunitario que activa ciertos glóbulos blancos. Normalmente se une al PAFr en el revestimiento celular. El equipo de St. Jude demostró que la fosforilcolina, una molécula en la pared celular de la bacteria, se asemeja al PAF y explota esta similitud para unirse al PAFr.

Los investigadores demostraron el papel del PAFr inyectando fragmentos de la pared celular de S. pneumoniae en ratones normales, así como en ratones que carecían del gen para el PAFr (ratones Pafr -/ -). Ninguno de los ratones normales sobrevivió después de ocho horas, y se encontró pared celular en sus corazones y cerebros. Sin embargo, todos los ratones Pafr-/- sobrevivieron y casi no se encontró pared celular fuera del torrente sanguíneo. Esto sugiere que el PAFr es necesario para que las paredes celulares escapen del torrente sanguíneo y entren en los cardiomiocitos (células del músculo cardíaco) y las neuronas. Además, los fragmentos de la pared celular que carecían de fosforilcolina no se unieron al revestimiento interno de los vasos sanguíneos de los modelos animales, un hallazgo que demuestra que las paredes celulares de S. pneumoniae usan esta molécula para engancharse al PAFr.

» S. los pneumoniae han aprendido a explotar el PAFr y usarlo como un ferry para cruzar el endotelio de los vasos sanguíneos y escapar del torrente sanguíneo», dijo Tuomanen. «A partir de ahí, entran en los cardiomiocitos o neuronas del cerebro al unirse al PAFr en esas células también.»

Los investigadores utilizaron estudios de cultivo de laboratorio para mostrar que, si bien las neuronas y las células endoteliales se mantuvieron sanas después de la absorción de la pared celular, se produjo una rápida disminución en la capacidad de los cardiomiocitos para contraerse como lo hacen en el corazón. Los investigadores pudieron bloquear este efecto al tratar primero a los cardiomiocitos con una molécula llamada CV-6209, que bloqueaba el PAFr, evitando que la pared celular se uniera a él. De hecho, los ratones pretratados durante 16 horas con CV-6209 sobrevivieron, mientras que los ratones tratados después de la inoculación de la pared celular no lo hicieron.

«Nuestro éxito en preservar la función de los cardiomiocitos incluso en presencia de pared celular sugiere que podría ser posible tratar de forma segura a las personas infectadas con S. pneumoniae con un medicamento que bloquea el PAF antes de administrar antibióticos», dijo Tuomanen. «Esto podría proteger el corazón de la acumulación de fragmentos de la pared celular liberados por bacterias muertas por el antibiótico.»

El equipo de Tuomanen también ha desarrollado evidencia que explica cómo la pared celular de S. pneumoniae se une al PAFr en la superficie de las células endoteliales, neuronas y cardiomiocitos y desencadena una cascada de señales bioquímicas llamada vía PAFr-beta-arrestina 1. Los investigadores de St. Jude informaron que esta vía es responsable de la absorción bacteriana en estas células. Además, los investigadores lograron bloquear una enzima clave de esta vía en cardiomioctyes utilizando una molécula llamada inhibidor de PLC U73122. El tratamiento impidió que la célula tomara los fragmentos, pero no pareció interferir con las funciones normales de la célula. Esto sugiere que un medicamento que bloquea la vía responsable de introducir fragmentos de células en la célula podría no tener efectos secundarios graves en la célula.

Otros autores de este artículo incluyen a los coautores Sophie Fillon, Konstantinos Soulis y Surender Rajasekaran, Heath Benedict-Hamilton, Jana N. Radin, Carlos J. Orihuela, Karim C. El Kasmi, Gopal Murti, Deepak Kaushai y Peter Murray( todos de St. Jude); Waleed Gaber (Universidad de Tennessee, Memphis); y Joerg Weber (Charite-Universitaetsmedizin, Berlín, Alemania). Este trabajo fue apoyado en parte por ALSAC.