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martes, 27 de enero de 2009

Inteligencia Molecular, Listeria Monocytogenes

Hoy una ampliación de una antigua entrada que también cuelgo en casa, que en su momento no tuve tiempo de desarrollar en condiciones y merece muy mucho la pena.

Pasar desapercibido es un gran objetivo de todo patógeno. Llegar a las primeras células así como partir de ellas para infectar otras cercanas, supone un riesgo enorme, ya que en "campo abierto" son blanco fácil para el siempre atento sistema inmunológico. Intentar sortearlo exige pulir la estrategia, diseñar mecanismos sofisticados para tomar las riendas de un organismo sin ser visto.

Listeria es una bacteria gram positiva, que ha sido aislada asociada a enfermedades en peces, aves y mamíferos, pero que produce raramente enfermedad en humanos (prácticamente sólo en aquellos que trabajan con animales). Se transmite por la ingestión de alimentos, sobre todo leche y derivados lácteos, así como en verduras consumidas en crudo sin antes haberse desinfectado. La bacteria es capaz de colonizar múltiples órganos, tales como el cerebro o membranas de la médula espinal así como el torrente sanguíneo y es capaz de transmitirse al feto en embarazadas y en relaciones sexuales.

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No voy a entrar en los detalles médicos (que dan para otro artículo) vamos directamente a sumergirnos en los detalles moleculares, donde la bacteria se ha ganado el artículo, ya que de entre todos los mecanismos de infección que leo y colecciono desde hace tiempo, el de Listeria Monocytogenes es uno de los más interesantes e impactantes que puedo enseñaros.

En este caso concreto lo más llamativo no es su entrada en la primera célula a colonizar, sino su salida, que conlleva la entrada en las siguientes células del organismo, sin salir a campo abierto, sin tocar el medio extracelular.

Como muchos sabréis nuestras células tienen un "esqueleto" llamado citoesqueleto que mantiene la forma celular, ayuda a anclar la célula y sirve como railes para el transporte intracelular de muchas sustancias.

Una de las fibras más importantes que forma dicho esqueleto son las fibras de actina. Estas fibras no son estáticas e inamovibles, sino todo lo contrario. Están compuestas de pequeñas subunidades que se ensamblan y se desensamblan según las necesidades celulares. Si por ejemplo la célula quiere fagocitar un cuerpo del medio, polimeriza más actina y produce fibras más largas para poder lanzar unos "brazos" que sean capaces de rodear el cuerpo en cuestión y las vuelve a despolimerizar para introducirlo en su interior.

La primera manipulación que consigue la bacteria de dichas fibras consiste en dejarse fagocitar, entrando así de forma pasiva en la primera célula de nuestro organismo.

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La bacteria conoce la naturaleza de las fibras de actina y también se aprovecha de ellas para diseñar la fuga. El mecanismo consiste en romper las fibras: las devuelve a grandes cantidades de subunidades, y una vez está rodeada de ellas, las une rápidamente tras ella formando un cometa.

Así se convierte en un proyectil imparable que atravesará la membrana celular por un lateral y penetrará en la célula contigua de la misma forma.

Es una forma limpia de entrada a otras células ya que en ningún momento es visible desde el espacio extracelular. Una vez en el interior de la célula contigua la bacteria seguirá dividiéndose activamente, desarrollando la infección, diseminándose por el organismo.

Por si acaso el dibujo no os es suficientemente aclarativo, os cuelgo un vídeo de estas bacterias infectando una célula en cultivo. Fijaos que salen como cohetes, pero como no hay otra célula al lado, dan media vuelta y siguen buscando( una pasada de vídeo del laboratorio de Thierot University of Stanford, CA. USA).

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martes, 25 de noviembre de 2008

Caballos de Troya...Moleculares

Sólo en la mente del héroe Odiseo cabía la astucia que daría la victoria a Grecia en la guerra de Troya. Epeo, el mejor carpintero de entre los guerreros que asediaron las grandes murallas de Troya, construiría un gran caballo de madera. Con las dimensiones adecuadas, cabrían el mismo Odiseo y cerca de una treitena de hombres, suficientes para romper la seguridad de la ciudad.

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Tanta heroicidad, relatada tanto en la Odisea de Homero, como en la Eneida de Virgilio, ha dado la vuelta al mundo y a los siglos.

Los tiempos cambian, y si los ilustres escritores griegos hubieran tenido a mano un microscopio e inquietud por ciertos patógenos, no habrían tenido que crear el famoso mito. Años de investigación han revelado que la idea de Odiseo, a nivel molecular, no es demasiado original.

Leishmania spp. son protozoos flagelados causantes de un conjunto de enfermedades denominadas Leishmaniosis. A nivel celular, el patógeno ha de conseguir infectar las mismas células del sistema inmunológico que están encargadas de destruirlo, los macrófagos.

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Por lo tanto, deben entrar en ellos sin ser descubiertos, cada macrófago es la nueva Troya a conquistar y su membrana constituye una gran muralla. Como véis sólo nos falta el caballo en esta historia.

Los PMN o polimorfonucleares son las primeras células que se acercan rápidamente al sitio donde se ha producido la infección, para tragarse todo lo extraño que se mueva. Son células algo más pequeñas que los macrófagos, y tienen una vida muy corta (6-10 horas). Leishmania ha aprendido a dejarse tragar por los PMN, y evitar desde dentro que las “digieran”.

En su interior no se dividen, pero permanecen de forma silenciosa, hasta la llegada de los macrófagos, unas 48-72 horas después. ¿Como aguantan los PMN infectados esas 48 horas?La razón es que desde el interior, leishmania impide la activación de las señales de muerte de los PMN, hasta que todos los protagonistas están en el campo de batalla.En ese momento, los parásitos dejan que los PMN lleven a término su programa de muerte celular.

Los macrófagos también se encargan de eliminar células muertas, tragándoselas. Al reconocer que los PMN están muriendo, los fagocitan como algo muerto, y no como células infectadas, que es lo que realmente son, por lo que no desarrollan ningún mecanismo microbicida. Este es el sentido por el cual las Leishmanias mantienen a los PMN con vida hasta la llegada de los macrófagos, porque saben que éstos, como los troyanos, no ven una amenaza en un caballo inerte, aunque esconda una sorpresa letal en su interior.

Una vez las leishmanias están en el interior del macrófago se dividen a sus anchas hasta que éste revienta liberando leishmanias por todo el medio extracelular,que infectarán a más macrófagos. Así se desarrollará una infección con resultados, en ocasiones, letales para el individuo.

Puesto que patógenos hay muchos sobre la faz de la tierra, espero que no se extrañen de que Leishmania no sea el único Odiseo, en esta molecular historia.

Algunos Plasmodium, causantes de la Malaria, utilizan una estrategia similar para conseguir evadir el sistema inmunológico e infectar sus células diana. Tomemos perspectiva en esta nueva batalla.

Los plasmodios tienen varias formas infectivas, y varias células diana en dos ciclos básicos; el hepático (donde los esporozoitos infectan los hepatocitos) y el eritrocítico (donde los merozoitos infectan los glóbulos rojos o eritrocitos). Pues bien, los primeros han de llegar de alguna forma al torrente sanguíneo, para infectar a los glóbulos rojos, pero vigilando la periferia del hígado están los macrófagos, que fagocitarían y matarían a esta primera forma del plasmodio.

Los detalles de la minúscula gran batalla se publicaron en Science, en el 2006. Gracias al uso de parásitos modificados genéticamente para que fueran fluorescentes, y a técticas de microscopía in vivo, se observó la curiosa estrategia.

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Los hepatocitos infectados por el protozoo, como consecuencia de la infección, se separan de sus células compañeras y entran en los capilares hepáticos como células casi muertas llamadas merosomas. Estos merosomas pasan completamente desapercibidos, ya que el parásito manipula desde dentro la célula para que no se muestre nada de lo que tiene en el interior. Así se diseminan por el organismo causando la ya tan famosa como mortal enfermedad.

Aprendiendo de estos caballos de troya, los humanos volvemos a la carga. Dejamos lo que en su momento fue un mito, para convertirlo en realidad a pequeña escala. Múltiples terapias se basan en Caballos de Troya: desde terapias farmacológicas frente a patógenos, a terapias génicas con genes suicidas contra células tumorales…pero ésas, son otras historias.


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