27 JUN 2019 | Andreu Prados
El 27 de junio de 2019 se celebra el Día Mundial del Microbioma. Los editores de GMFH han aprovechado la ocasión para entrevistar al Dr. Rob Knight, director y fundador del Center for Microbiome Innovation (Centro para la Innovación en Microbioma) y profesor de pediatría en la Universidad de California, San Diego, sobre algunos aspectos clave de la microbiota intestinal y cómo los microbios podrían contribuir a atenuar el incremento de la resistencia microbiana.
Factores como la dieta, los antibióticos y la geografía pueden influir en la composición microbiana del intestino
Diferentes estudios y proyectos científicos han puesto de manifiesto que el estilo de vida y la dieta afectan a la diversidad del microbioma intestinal humano. Por ejemplo, el número de diferentes tipos de vegetales en la dieta de una persona es lo que más afecta a la diversidad de su microbioma intestinal. «La diferencia entre las personas que consumen solo unos pocos tipos de vegetales semanalmente frente a aquellas que comen más de 30 tipos era más relevante que el uso reciente de antibióticos», afirma Rob Knight.
«Afortunadamente, tenemos la posibilidad de recolectar más datos a través del American Gut Project (Proyecto Americano del Intestino) (AGP), que ha pasado a formar parte de la Iniciativa Microsetta* (TMI por sus siglas en inglés)», explica Rob Knight. Hoy por hoy, el proyecto engloba a 21.000 personas de más de 40 países. Además de examinar el microbioma intestinal, los científicos han recopilado información sobre hábitos alimentarios (micro y macro nutrientes), mediciones antropométricas (altura, peso), estilo de vida y enfermedades de los participantes a través de cuestionarios validados.
«Nuestra intención es explorar nuevos entornos de otras partes del mundo y no limitarnos al tracto gastrointestinal humano, ya que la contribución de los microbios a un futuro ambientalmente sostenible es crucial. Abarcar una mayor población mundial y mejorar la recopilación de datos sobre los hábitos de los participantes ayudará a mejorar los conocimientos sobre el impacto del microbioma en la salud humana. El objetivo final consiste en desarrollar soluciones nutricionales individualizadas para un intestino y una microbiota sanos», concluye Knight.
Definir un microbioma sano sigue siendo un desafío
Uno de los principales retos a los que se enfrentan los investigadores en el campo del microbioma es entender en qué consiste un microbioma sano. Según Rob Knight, «la definición de un microbioma intestinal sano podría depender del contexto y estar muy personalizada (por ejemplo, en función de tramos de edad, población, etc.). Por lo tanto, no es posible definir un microbioma intestinal sano basándose en la presencia de organismos específicos. De hecho, tampoco podemos hacer lo contrario: un microbioma poco saludable no puede definirse por la presencia de bacterias patógenas, ya que es normal observar organismos considerados como patógenos, como Clostridium difficile, en individuos sanos».
Las dietas, los probióticos y los virus podrían ayudar a combatir la resistencia antibiótica.
Centrándose en el tema del Día Mundial del Microbioma de 2019 y considerando el impacto de la dieta a la hora de limitar el incremento de la resistencia antibiótica, Rob Knight aclara que se trata de un campo prometedor que sigue aún en sus comienzos. Por ejemplo, ¡se han detectado antibióticos en muestras fecales de individuos que habían indicado no haber consumido antibióticos durante el último año!
Curiosamente, los individuos que consumían más de 30 tipos de vegetales por semana también tenían menos genes de resistencia antibiótica en sus microbiomas intestinales que aquellos que consumían 10 tipos o menos. Los científicos deberían explorar las razones por las que esto sucede y el impacto a largo plazo del consumo de antibióticos en el microbioma intestinal.
Además de la dieta, el consumo regular de probióticos también podría contribuir a mitigar el aumento de la resistencia antibiótica. Una reciente revisión de diversos estudios ha mostrado que los bebés y los niños que consumían probióticos para reducir la aparición y la duración de infecciones agudas de los tractos digestivo y respiratorio tenían menos probabilidades de que se les prescriban antibióticos.
En cuanto a la manera de manipular la microbiota intestinal para reducir la resistencia bacteriana a los antibióticos, la profesora Steffanie Strathdee, de la UC San Diego, está liderando una serie de terapias de fagos (es decir, el uso de virus que atacan bacterias para tratar las infecciones) para combatir las bacterias resistentes a los antibióticos vinculadas a enfermedades mortales. Los virus son por tanto otra herramienta potencial para reducir la carga actual de la resistencia antibiótica.
La Iniciativa Microsetta tiene tres objetivos principales. 1/ permitir a cualquier persona en el mundo implicarse en la investigación sobre el microbioma, 2/ recolectar de manera ética información sobre estado general de salud, historial de enfermedades, estilo de vida y dieta de los participantes para comprender mejor los microbiomas humanos entre poblaciones, y 3/ generar datos de calidad sobre las comunidades microbianas únicas que habitan en nuestro cuerpo que podrán ser reutilizados por cualquier persona que lo desee.
miércoles, 28 de agosto de 2019
CONDICIONES PARADÓJICAS PARA LA VIDA DESCONCERTARON A LOS CIENTÍFICOS, HASTA AHORA
Por Sabine Galvis14 de agosto de 2019
Cada célula está compuesta de tres partes básicas: información genética en forma de ADN o ARN, proteínas que proporcionan función y estructura, y una membrana circundante para mantener todo unido. Sin embargo, tales membranas de ácidos grasos se desestabilizan tanto en agua salada, donde surgió la vida por primera vez, como en presencia de los iones de magnesio requeridos por el ARN. Entonces, ¿cómo surgieron las primeras células? Un nuevo estudio sugiere que se necesita un ingrediente simple para estabilizar las membranas, informa The Atlantic: aminoácidos. Los científicos descubrieron que cuando mezclaban estos bloques de construcción de proteínas con ácidos grasos antes de agregar sal o iones de magnesio, las membranas no solo permanecían intactas, sino que también formaban capas dobles que se parecen más a la estructura de las células modernas, informaron el lunes en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Cada célula está compuesta de tres partes básicas: información genética en forma de ADN o ARN, proteínas que proporcionan función y estructura, y una membrana circundante para mantener todo unido. Sin embargo, tales membranas de ácidos grasos se desestabilizan tanto en agua salada, donde surgió la vida por primera vez, como en presencia de los iones de magnesio requeridos por el ARN. Entonces, ¿cómo surgieron las primeras células? Un nuevo estudio sugiere que se necesita un ingrediente simple para estabilizar las membranas, informa The Atlantic: aminoácidos. Los científicos descubrieron que cuando mezclaban estos bloques de construcción de proteínas con ácidos grasos antes de agregar sal o iones de magnesio, las membranas no solo permanecían intactas, sino que también formaban capas dobles que se parecen más a la estructura de las células modernas, informaron el lunes en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
martes, 11 de junio de 2019
SANGRE TIPO A CONVERTIDA EN SANGRE DE DONANTE UNIVERSAL CON AYUDA DE ENZIMAS BACTERIANAS
10 de junio de 2019
En un día cualquiera, los hospitales de los Estados Unidos queman alrededor de 16,500 litros de sangre donada para cirugías de emergencia, operaciones programadas y transfusiones de rutina. Pero los receptores no pueden tomar solo sangre: para que una transfusión tenga éxito, los tipos de sangre del paciente y del donante deben ser compatibles. Ahora, los investigadores que analizan las bacterias en el intestino humano han descubierto que los microbios producen dos enzimas que pueden convertir el tipo A común en un tipo más universalmente aceptado. Si el proceso se completa, los especialistas en sangre sugieren que podría revolucionar la donación de sangre y la transfusión.
"Esta es la primera vez, y si estos datos se pueden replicar, sin duda es un gran avance", dice Harvey Klein, un experto en transfusión de sangre en el Centro Clínico de los Institutos Nacionales de la Salud en Bethesda, Maryland, que no participó en el trabajo. .
Las personas generalmente tienen uno de los cuatro tipos de sangre: A, B, AB u O, definidos por moléculas de azúcar inusuales en la superficie de sus glóbulos rojos. Si una persona con el tipo A recibe sangre de tipo B, o viceversa, estas moléculas, llamadas antígenos sanguíneos, pueden hacer que el sistema inmunitario realice un ataque mortal a los glóbulos rojos. Pero las células tipo O carecen de estos antígenos, lo que hace posible la transfusión de ese tipo de sangre a cualquier persona. Eso hace que esta sangre "universal" sea especialmente importante en las salas de emergencia, donde las enfermeras y los médicos pueden no tener tiempo para determinar el tipo de sangre de la víctima de un accidente.
"En los Estados Unidos y el resto del mundo, hay una escasez constante", dice Mohandas Narla, un fisiólogo de glóbulos rojos en el Centro de Sangre de Nueva York en la ciudad de Nueva York.
Para aumentar el suministro de sangre universal, los científicos han intentado transformar la segunda sangre más común, el tipo A, eliminando sus antígenos "que definen a A". Pero han tenido un éxito limitado, ya que las enzimas conocidas que pueden despojar a los glóbulos rojos de los azúcares perjudiciales no son lo suficientemente eficientes para hacer el trabajo económicamente.
Después de 4 años de tratar de mejorar esas enzimas, un equipo dirigido por Stephen Withers, un biólogo químico de la Universidad de British Columbia (UBC) en Vancouver, Canadá, decidió buscar uno mejor entre las bacterias intestinales humanas. Algunos de estos microbios se adhieren a la pared intestinal, donde "comen" los combos de proteína de azúcar llamados mucinas que lo recubren. Los azúcares de las mucinas son similares a los que definen el tipo en los glóbulos rojos.
De modo que el postdoctorado de la UBC, Peter Rahfeld, recolectó una muestra de heces humanas y aisló su ADN, que en teoría incluiría genes que codifican las enzimas bacterianas que digieren las mucinas. Al cortar este ADN y cargar diferentes piezas en copias de la bacteria de laboratorio de uso común Escherichia coli, los investigadores verificaron si alguno de los microbios producía proteínas con la capacidad de eliminar los azúcares definidores de A.
Al principio, no vieron nada prometedor. Pero cuando probaron dos de las enzimas resultantes a la vez, agregándolas a sustancias que brillarían si se eliminaran los azúcares, los azúcares salieron de inmediato. Las enzimas también trabajaron su magia en la sangre humana. Las enzimas provienen originalmente de una bacteria intestinal llamada Flavonifractor plautii , según informan Rahfeld, Withers y sus colegas en Nature Microbiology . Encontraron pequeñas cantidades añadidas a una unidad de sangre de tipo A para deshacerse de los azúcares perjudiciales. "Los hallazgos son muy prometedores en términos de su utilidad práctica", dice Narla. En los Estados Unidos, la sangre tipo A representa menos de un tercio del suministro, lo que significa que la disponibilidad de sangre de donante "universal" podría casi duplicarse.
Pero Narla dice que se necesita más trabajo para asegurar que todos los antígenos A ofensores hayan sido eliminados, un problema en esfuerzos anteriores. Y Withers dice que los investigadores deben asegurarse de que las enzimas microbianas no hayan alterado inadvertidamente ninguna otra cosa en el glóbulo rojo que pueda producir problemas. Por ahora, los investigadores se están centrando solo en convertir el tipo A, ya que es más común que la sangre del tipo B. Tener la capacidad de transformar el tipo A en el tipo O, dice Withers, "ampliaría nuestro suministro de sangre y aliviaría esta escasez".
Publicado en: Salud
doi: 10.1126 / science.aay3386
QUORUM SENSING: LA COMUNICACIÓN MICROBIANA
Químico y Farmacéutico
Los seres vivos pueden ser clasificados en dos grandes grupos: los organismos unicelulares, formados por una célula única e independiente (Ej. Bacteria); y los organismos pluricelulares, formados por un conjunto de células dependientes unas de otras, debido a que cada tipo de célula realiza una función especializada (Ej. El ser humano).
En los seres pluricelulares, la comunicación entre las diversas células se realiza constantemente con la finalidad de mantener el equilibrio u homeostasis de todas las funciones del organismo. Cuando recibimos un estímulo como por ejemplo elevadas temperaturas, células especializadas de nuestro cuerpo liberan moléculas encargadas de promover la sudoración en las células apropiadas, con el fin de reducir la temperatura corporal. Esta comunicación se hace tan indispensable que, cuando ocurre un fallo en la trasmisión del mensaje, el equilibrio del organismo se ve afectado y la supervivencia del individuo se ve comprometida. En el caso de los organismos unicelulares, se pensaba que dentro de una población, cada célula actuaba independiente del resto y no podía ser influida por las células vecinas. Sin embargo, se ha descubierto que estas células mantienen mecanismos de comunicación a fin de ejercer acciones conjuntas que favorezcan el desarrollo de toda la población.
Este mecanismo es conocido como quorum sensing (QS) y ha permitido que cierto tipos de bacterias patógenas adquieran resistencia a los antibióticos, reduciendo la eficiencia de los tratamientos e incrementando el desarrollo de la enfermedad. Conocer cómo funciona el QS ayudará a determinar los puntos vulnerables del proceso donde pueden ser aplicadas las nuevas terapias anti-infecciosas. Por otra parte, comprender cómo se organiza el QS permite su aplicación en otras áreas, como por ejemplo, como herramienta en la organización de redes informáticas y sistemas robóticos.
¿QUÉ ES EL QUORUM SENSING?
El QS es un mecanismo que regula la expresión de los genes en función de la densidad celular. Este mecanismo tiene lugar gracias a la liberación de moléculas señal denominadas ‘autoinductores’, llamadas así porque pueden actuar sobre la misma célula que los liberó, y son capaces de desencadenar la expresión genética en toda la población, provocando una respuesta global.
La concentración del autoinductor será determinante para el inicio del QS, mientras mayor sea la densidad poblacional (mayor número de individuos), mayor será la concentración del autoinductor en el medio externo estimulando la expresión de los genes.
El QS fue descubierto en una bacteria marina que coloniza de forma simbiótica un calamar. Esta bacteria libera las moléculas del autoinductor que se acumulan en el medio externo durante la fase de mayor crecimiento, la alta concentración de autoinductor permite la expresión del gen que codifica la luciferasa, enzima responsable de la oxidación de la luciferina en oxiluciferina, finalmente una cantidad de luz es emitida cuando la oxiluciferina pierde su estado excitado, dicho fenómeno es conocido como biolumniscencia.
Cuando la densidad poblacional bacteriana es muy baja, el autoinductor no alcanza concentraciones significativas para desencadenar la expresión genética y entonces la bacteria no producirá luz. Por el contrario, en altas densidades bacterianas la concentración del autoinductor también se incrementa y consigue difundir al interior de la bacteria desencadenando la bioluminiscencia.
TIPOS DE QUORUM SENSING
Diferentes formas de QS se han descubierto en diversos géneros bacterianos. Las diferencias entre uno y otro radica en el tipo de molécula autoinductora empleada y en la respuesta global que desencadena en la bacteria. Una amplia variedad de respuestas puede ser generada, tales como: biolumniscencia, virulencia, swarming, esporulación y formación de biopelículas.
Los dos tipos más comunes de QS
Biopelículas: Los microrganismos que usan este tipo de QS suelen crecer de forma silenciosa mientras la densidad poblacional es baja, esto les permite pasar desapercibidos frente al sistema inmune. Una vez alcanzada una alta densidad poblacional, los autoinductores iniciarán la liberación de polímeros formando una red que permitirá agrupar a toda la población y adherirla al tejido vivo. La caries dental es un ejemplo clásico de biopelícula.
Las biopelícula causan alrededor del 80% de las enfermedades infecciosas y son 1000 veces más resistentes a los antibióticos que cuando están en su forma libre [1].
Swarming: Se trata más bien de un fenómeno de movimiento colectivo en medio de cultivo sólido cuando se alcanza alta densidad celular. Este fenómeno puede ser observado directamente sin la ayuda de aparatos y se presenta como círculos concéntricos alrededor de la colonia que se extienden por toda la placa.
Finalmente, los diversos mecanismos de QS de los que disponen las bacterias patógenas, les han otorgado la capacidad de resistir a los antibióticos. Sin embargo, el estudio se ha volcado en una nueva clase de moléculas antibióticas denominadas Inhibidores de Quorum Sensing, las cuales actuarían en puntos específicos del proceso de expresión genética, evitando que se complete el proceso.
Referencias:
[1] Vipin C. K. Quorum sensing vs Quorum Quenching: A battle with No End in Sight. 2015. Springer India. DOI: 10.1007/978-81-322-1982-8_1
PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD FRENA LOGRO DE ODS, CONCLUYE INFORME
10/05/2019
Una pérdida “sin precedentes” de la biodiversidad global amenaza el progreso de más de 80 por ciento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas, poniendo en riesgo de extinción a más de un millón especies de animales y plantas, de acuerdo con las advertencias de un informe científico de carácter histórico.
El 6 de mayo, la Plataforma Intergubernamental Científico-normativa sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas (IPBES) dio a conocer una evaluación global —la más completa hasta la fecha— durante la séptima sesión plenaria realizada en Paris, Francia.
La evaluación concluyó que el planeta no podrá cumplir con 35 de los 44 ODS porque la pérdida de especies y la degradación de los suelos afectan la agricultura y el crecimiento económico, principalmente en el Sur Global.
El presidente del IPBES, Sir Robert Watson, dijo que los humanos estaban “erosionando la base de la economía, los medios de vida, la seguridad alimentaria, la salud y la calidad de vida en el mundo entero”.
Un 25 por ciento de las especies del planeta está amenazado y un millón enfrenta la extinción debido a la influencia directa del sr humano, de acuerdo con el informe, el cual también subraya las implicaciones económicas de la pérdida de biodiversidad.
El uso del suelo para la producción de cultivos ha aumentado en 300 por ciento desde 1980, por ejemplo. Pero la productividad del 23 por ciento de la tierra a nivel global ha disminuido por el sobreuso, mientras US$577 mil millones en cultivos al año están en riesgo por escasa polinización.
Eduardo Brondizio, antropólogo brasileño y co-presidente del comité a cargo del informe de evaluación, dijo que el cambio climático también estaba empezando a desempeñar un papel en la tendencia a la pérdida de la biodiversidad.
Desde 1980, las emisiones de gases de efecto invernadero se han duplicado, aumentando la temperatura promedio global en al menos 0,7 grados Celsius, anota el informe.
“El cambio en el uso del suelo solía ser el mayor impulsor [de la pérdida de biodiversidad], seguido de la extracción de los recursos, pero ahora el cambio climático es más pronunciado en el Sur Global”, dijo Brondizio a SciDev.Net.
Esta pérdida está ralentizando el progreso de la mayoría de ODS, incluyendo aquellos relacionados con la salud de los océanos, el bienestar, la equidad económica, el agua limpia y el uso responsable de los recursos, asegura el informe de evaluación.
“En este momento, la gente avanza en los ODS agotando nuestro capital natural”, dijo a SciDev.Net EJ Milner-Gulland, profesor de biodiversidad en la Universidad de Oxford, Reino Unido. “Tenemos que aclarar mucho más que si queremos tener éxito con los ODS, éstos deben estar respaldados por la naturaleza”.
El ritmo acelerado de la extinción de especies también ha incidido en la destrucción de los objetivos de Aichi para mejorar la biodiversidad, acordados por 27 organizaciones internacionales en 2011. Se suponía que se lograría este conjunto de 20 objetivos el año entrante, pero Sandra Díaz, ecologista española y co-presidenta del IPBES, dijo que solo cuatro de los objetivos tienen aún probabilidades de lograrse.
La evaluación es resultado del trabajo de 145 científicos de 50 países quienes compilaron la información durante tres años. El informe final se votó y aprobó a las 3 de la mañana del 4 de mayo, luego de 45 horas de intensas negociaciones entre los gobiernos de los países miembros del IPBES.
Brondizio señaló que los países en desarrollo, en particular Suráfrica, Bolivia, México, Brasil y Argentina, se unieron en una “sola voz” llamando la atención sobre el reconocimiento del impacto regional y local de la pérdida de la biodiversidad.
El problema se siente mucho más fuerte entre las poblaciones indígenas y pobres del Sur Global, afirma el informe.
La evaluación advierte que el estado de conservación de las tierras que pertenecen o son administradas por los indígenas está cada vez peor, con 9 por ciento de los mamíferos domesticados que usan para su subsistencia extintos en 2016.
Brondizio y su grupo evaluaron el cambio en el uso del suelo en los territorios habitados por los indígenas y encontraron que 70 por ciento de estos indicadores demostraron haber disminuido.
Sin embargo, el informe también concluyó que la participación local y el conocimiento indígena pueden mejorar de manera contundente la protección de las especies.
“Treinta y cinco por ciento de las áreas más diversas del planeta son administradas por los indígenas, así que son muy importantes para la discusión”, dijo Brondizio.
“Encontramos que la biodiversidad disminuye menos rápido en esas áreas. Cuando involucramos a las comunidades locales en la gobernanza, el impacto tiende a ser más positivo en sus medios de vida y en los logros relacionados con la biodiversidad”.
Este artículo fue producido por la Edición Global de SciDev.Net.
MUCHAS DE LAS VÍAS FLUVIALES DEL MUNDO SUPERAN LOS NIVELES SEGUROS DE SUSTANCIAS ANTIBIÓTICAS, POR MUCHO
29 DE MAYO DE 2019 POR ALEXANDRU MICU
Algunos de los cursos de agua del mundo superan las concentraciones de antibióticos considerados "seguros", hasta 300 veces, según informa el primer estudio mundial sobre este tema.
Los investigadores encontraron concentraciones significativas de 14 antibióticos comunes en el 65% de los sitios que analizaron (la encuesta analizó ríos en 72 estados de los seis continentes). En muchos casos, estas concentraciones excedieron los valores establecidos en las directrices de seguridad internacionales.
Con mucho, el delincuente más concentrado fue el metronidazol, que se utiliza para tratar infecciones bacterianas, incluyendo infecciones de la piel y la oral. En un sitio en Bangladesh, superó los valores de concentración segura en un factor de más de 300.
Drogas y ríos
"Los resultados son bastante reveladores y preocupantes, lo que demuestra la contaminación generalizada de los sistemas fluviales de todo el mundo con compuestos antibióticos", dijo en un comunicado Alistair Boxall, científico del Instituto de Sostenibilidad Ambiental de York.
El equipo de investigación comparó las concentraciones de medicamentos recuperadas de 711 ubicaciones en todo el mundo con niveles "seguros" recientemente establecidos por AMR Industry Alliance . Dependiendo del antibiótico, estos niveles varían de 20 a 32,000 nanogramos por litro (ng/l). La AMR Industry Alliance es una agrupación de más de 100 “compañías y asociaciones de biotecnología, diagnóstico, genéricos y farmacéuticas basadas en investigación” que apuntan a “proporcionar soluciones sostenibles para frenar la resistencia a los antimicrobianos”, dice su sitio web. Los niveles de seguridad que establecen están destinados a detener, o al menos sofocar, el desarrollo y la propagación de la resistencia a los antibióticos en bacterias patógenas y no patógenas.
El equipo envió kits de prueba a 92 socios en todo el mundo, que obtuvieron muestras de los sistemas fluviales locales. Las muestras se congelaron y se enviaron a la Universidad de York para su análisis. Se analizaron algunos de los ríos más emblemáticos del mundo, incluidos el Chao Phraya, el Danubio, el Mekong, el Sena, el Támesis, el Tíber y el Tigris.
Lo que hace que los hallazgos del equipo sean aún más preocupantes. Por un lado, estos antibióticos están muy extendidos en los cursos de agua naturales. Los límites de seguridad se excedieron con mayor frecuencia en Asia y África, pero Europa y las Américas también tienen algunos cursos de agua plagados de niveles peligrosos de antibióticos. El antibiótico que se observó con mayor frecuencia fue Trimetoprim, que se detectó en 307 de los 711 sitios analizados. Trimethoprim se prescribe principalmente para las infecciones del tracto urinario. La ciprofloxacina, que se usa para tratar varias infecciones bacterianas, fue el compuesto que más frecuentemente excedió los niveles seguros, superando el umbral en 51 lugares.
Por otro lado, las concentraciones absolutas que el equipo encontró en algunos sitios son nada menos que desconcertantes. En el río Támesis y uno de sus afluentes en Londres, los investigadores detectaron una concentración máxima de antibióticos total de 233 ng/l, que está por encima del límite de seguridad, pero no tanto. En un sitio en Bangladesh, sin embargo, la concentración fue 170 veces mayor.
Los sitios en Bangladesh, Kenia, Ghana, Pakistán y Nigeria superaron los límites de seguridad en el grado más alto. En Europa, ese 'honor' cayó en un sitio en Austria, que contaba con los niveles más altos de antibióticos de todos los sitios que el equipo estudió en el continente. Las áreas de alto riesgo tendieron a formarse alrededor de los sistemas de tratamiento de aguas residuales, vertederos de desechos o aguas residuales, y en algunas áreas de agitación política, incluida la frontera israelí y palestina.
El Dr. John Wilkinson, del Departamento de Medio Ambiente y Geografía, quien coordinó el trabajo de monitoreo, dice que este estudio tiene mucho que enseñarnos, porque no se ha realizado ningún otro estudio sobre el tema a esta escala.
“Hasta ahora, la mayor parte del trabajo de monitoreo ambiental de antibióticos se ha realizado en Europa, América del Norte y China. A menudo en sólo un puñado de antibióticos. Sabemos muy poco acerca de la escala del problema a nivel mundial. Nuestro estudio ayuda a llenar esta brecha de conocimiento clave con los datos que se generan para países que nunca antes se habían monitoreado".
"Los resultados son bastante reveladores y preocupantes", agrega el profesor Alistair Boxall, Líder temático del Instituto de Sostenibilidad Ambiental de York, "que demuestra la contaminación generalizada de los sistemas fluviales de todo el mundo con compuestos antibióticos. Muchos científicos y responsables políticos ahora reconocen el papel del entorno natural en el problema de la resistencia a los antimicrobianos. Nuestros datos muestran que la contaminación con antibióticos de los ríos podría ser un contribuyente importante".
Entonces, ¿podemos resolver el problema? La buena noticia es que sí, sí podemos. La mala noticia es que va a ser una tarea muy difícil, un "desafío gigantesco" en las palabras del profesor Boxall. Necesitamos una regulación más estricta, debemos desarrollar y construir una mejor infraestructura para el tratamiento de residuos y aguas residuales, y también tendremos que limpiar los sitios que ya están contaminados.
Los hallazgos de este estudio se presentaron durante dos sesiones en la reunión anual de la Sociedad de Toxicología Ambiental y Química (SETAC) en Helsinki los días 27 y 28 de mayo.
Algunos de los cursos de agua del mundo superan las concentraciones de antibióticos considerados "seguros", hasta 300 veces, según informa el primer estudio mundial sobre este tema.
Los investigadores encontraron concentraciones significativas de 14 antibióticos comunes en el 65% de los sitios que analizaron (la encuesta analizó ríos en 72 estados de los seis continentes). En muchos casos, estas concentraciones excedieron los valores establecidos en las directrices de seguridad internacionales.
Con mucho, el delincuente más concentrado fue el metronidazol, que se utiliza para tratar infecciones bacterianas, incluyendo infecciones de la piel y la oral. En un sitio en Bangladesh, superó los valores de concentración segura en un factor de más de 300.
Drogas y ríos
"Los resultados son bastante reveladores y preocupantes, lo que demuestra la contaminación generalizada de los sistemas fluviales de todo el mundo con compuestos antibióticos", dijo en un comunicado Alistair Boxall, científico del Instituto de Sostenibilidad Ambiental de York.
El equipo de investigación comparó las concentraciones de medicamentos recuperadas de 711 ubicaciones en todo el mundo con niveles "seguros" recientemente establecidos por AMR Industry Alliance . Dependiendo del antibiótico, estos niveles varían de 20 a 32,000 nanogramos por litro (ng/l). La AMR Industry Alliance es una agrupación de más de 100 “compañías y asociaciones de biotecnología, diagnóstico, genéricos y farmacéuticas basadas en investigación” que apuntan a “proporcionar soluciones sostenibles para frenar la resistencia a los antimicrobianos”, dice su sitio web. Los niveles de seguridad que establecen están destinados a detener, o al menos sofocar, el desarrollo y la propagación de la resistencia a los antibióticos en bacterias patógenas y no patógenas.
El equipo envió kits de prueba a 92 socios en todo el mundo, que obtuvieron muestras de los sistemas fluviales locales. Las muestras se congelaron y se enviaron a la Universidad de York para su análisis. Se analizaron algunos de los ríos más emblemáticos del mundo, incluidos el Chao Phraya, el Danubio, el Mekong, el Sena, el Támesis, el Tíber y el Tigris.
Lo que hace que los hallazgos del equipo sean aún más preocupantes. Por un lado, estos antibióticos están muy extendidos en los cursos de agua naturales. Los límites de seguridad se excedieron con mayor frecuencia en Asia y África, pero Europa y las Américas también tienen algunos cursos de agua plagados de niveles peligrosos de antibióticos. El antibiótico que se observó con mayor frecuencia fue Trimetoprim, que se detectó en 307 de los 711 sitios analizados. Trimethoprim se prescribe principalmente para las infecciones del tracto urinario. La ciprofloxacina, que se usa para tratar varias infecciones bacterianas, fue el compuesto que más frecuentemente excedió los niveles seguros, superando el umbral en 51 lugares.
Por otro lado, las concentraciones absolutas que el equipo encontró en algunos sitios son nada menos que desconcertantes. En el río Támesis y uno de sus afluentes en Londres, los investigadores detectaron una concentración máxima de antibióticos total de 233 ng/l, que está por encima del límite de seguridad, pero no tanto. En un sitio en Bangladesh, sin embargo, la concentración fue 170 veces mayor.
Los sitios en Bangladesh, Kenia, Ghana, Pakistán y Nigeria superaron los límites de seguridad en el grado más alto. En Europa, ese 'honor' cayó en un sitio en Austria, que contaba con los niveles más altos de antibióticos de todos los sitios que el equipo estudió en el continente. Las áreas de alto riesgo tendieron a formarse alrededor de los sistemas de tratamiento de aguas residuales, vertederos de desechos o aguas residuales, y en algunas áreas de agitación política, incluida la frontera israelí y palestina.
El Dr. John Wilkinson, del Departamento de Medio Ambiente y Geografía, quien coordinó el trabajo de monitoreo, dice que este estudio tiene mucho que enseñarnos, porque no se ha realizado ningún otro estudio sobre el tema a esta escala.
“Hasta ahora, la mayor parte del trabajo de monitoreo ambiental de antibióticos se ha realizado en Europa, América del Norte y China. A menudo en sólo un puñado de antibióticos. Sabemos muy poco acerca de la escala del problema a nivel mundial. Nuestro estudio ayuda a llenar esta brecha de conocimiento clave con los datos que se generan para países que nunca antes se habían monitoreado".
"Los resultados son bastante reveladores y preocupantes", agrega el profesor Alistair Boxall, Líder temático del Instituto de Sostenibilidad Ambiental de York, "que demuestra la contaminación generalizada de los sistemas fluviales de todo el mundo con compuestos antibióticos. Muchos científicos y responsables políticos ahora reconocen el papel del entorno natural en el problema de la resistencia a los antimicrobianos. Nuestros datos muestran que la contaminación con antibióticos de los ríos podría ser un contribuyente importante".
Entonces, ¿podemos resolver el problema? La buena noticia es que sí, sí podemos. La mala noticia es que va a ser una tarea muy difícil, un "desafío gigantesco" en las palabras del profesor Boxall. Necesitamos una regulación más estricta, debemos desarrollar y construir una mejor infraestructura para el tratamiento de residuos y aguas residuales, y también tendremos que limpiar los sitios que ya están contaminados.
Los hallazgos de este estudio se presentaron durante dos sesiones en la reunión anual de la Sociedad de Toxicología Ambiental y Química (SETAC) en Helsinki los días 27 y 28 de mayo.
LAS BACTERIAS ROBAN MATERIAL GENÉTICO DE VIRUS PREDADORES UTILIZANDO EL GEN SPAM
10 DE MAYO DE 2019 A LAS 12:42 AM POR MIHAI ANDREI
La sección roja muestra el proceso mediante el cual los virus matan las células bacterianas para producir nuevas partículas de virus con la ayuda de una enzima, representada como un 'Pac-Man' con dientes muy afilados. En Caulobacterales, los "dientes" ahora son contundentes, ya no pueden matar las bacterias, sino que ayudan a cultivar nuevos tallos a través del proceso que se muestra en azul. Crédito: Amelia Randich, Universidad de Indiana.
Al igual que tenemos bacterias, organismos microscópicos peligrosos que pueden causar problemas graves, las bacterias tienen bacteriófagos (o fagos), virus que se aprovechan de ellos. Los fagos son tan devastadores para las bacterias que se estima que matan a la mitad de las bacterias en los océanos del mundo cada dos días. Ahora, los investigadores han descubierto un mecanismo sorprendente a través del cual algunas bacterias se defienden de los fagos: robando material genético.
"Este estudio muestra la capacidad de las bacterias para transformar un implemento de guerra en una herramienta para crear vida", dijo la autora principal del estudio, Amelia Randich. "Es como ver la evolución golpear una espada en arado".
Al igual que los virus humanos, los bacteriófagos no pueden reproducirse por sí mismos, por lo que inyectan su propio material genético en las células, secuestran a sus víctimas para copiar sus propios genes y producen nuevas partículas de virus que se abren y matan a las células. Este proceso se llama lisis, y las enzimas tóxicas que producen la muerte celular se llaman lisinas. Sin embargo, una familia de bacterias llamada Caulobacterales parece haber desarrollado un antídoto.
La clave para el antídoto es un gen llamado SpmX, comúnmente conocido como "Spam X". Los caulobacterales son un orden bacteriano cuyos miembros crecen apéndices largos llamados tallos. Spam X aparece donde los tallos celulares crecen, asignando proteínas para apoyar el desarrollo del tallo. Sin embargo, el gen parece haberse originado en bacteriófagos y se usó originalmente para destruir las paredes celulares bacterianas.
Utilizando la cristalografía de rayos X para crear modelos 3-D de SpmX y estructuras de proteínas relacionadas, los investigadores encontraron similitudes notables entre SpmX y el gen que produce las lisinas virales. Pero en lugar de romper células abiertas en Caulobacter, parecen ayudar a guiar a SpmX a la posición futura del tallo.
"Aunque era muy, muy similar a los genes de fagos, encontramos una mutación específica en Caulobacter, en el área de la proteína utilizada para cortar a través de la pared celular bacteriana, lo que redujo su eficacia", dijo Brun.
"Debido a que la secuencia estaba muy relacionada con los genes en los fagos, uno esperaría que tuviera la misma función: cortar la pared celular", agregó. “Pero en cambio, su actividad se redujo al punto en que ya no mató a las bacterias. Es bastante notable".
Las similitudes son demasiado grandes para ser una coincidencia, y el análisis genético sugiere que las bacterias adoptaron y modificaron este gen alrededor de mil millones de años en el pasado. Más importante aún para nosotros, podría ser una forma de mantener a raya las infecciones virales, o incluso de usar bacterias para usos innovadores, como la administración de compuestos como la insulina o los antibióticos.
El estudio ha sido publicado en Current Biology .
Al igual que tenemos bacterias, organismos microscópicos peligrosos que pueden causar problemas graves, las bacterias tienen bacteriófagos (o fagos), virus que se aprovechan de ellos. Los fagos son tan devastadores para las bacterias que se estima que matan a la mitad de las bacterias en los océanos del mundo cada dos días. Ahora, los investigadores han descubierto un mecanismo sorprendente a través del cual algunas bacterias se defienden de los fagos: robando material genético.
"Este estudio muestra la capacidad de las bacterias para transformar un implemento de guerra en una herramienta para crear vida", dijo la autora principal del estudio, Amelia Randich. "Es como ver la evolución golpear una espada en arado".
Al igual que los virus humanos, los bacteriófagos no pueden reproducirse por sí mismos, por lo que inyectan su propio material genético en las células, secuestran a sus víctimas para copiar sus propios genes y producen nuevas partículas de virus que se abren y matan a las células. Este proceso se llama lisis, y las enzimas tóxicas que producen la muerte celular se llaman lisinas. Sin embargo, una familia de bacterias llamada Caulobacterales parece haber desarrollado un antídoto.
La clave para el antídoto es un gen llamado SpmX, comúnmente conocido como "Spam X". Los caulobacterales son un orden bacteriano cuyos miembros crecen apéndices largos llamados tallos. Spam X aparece donde los tallos celulares crecen, asignando proteínas para apoyar el desarrollo del tallo. Sin embargo, el gen parece haberse originado en bacteriófagos y se usó originalmente para destruir las paredes celulares bacterianas.
Utilizando la cristalografía de rayos X para crear modelos 3-D de SpmX y estructuras de proteínas relacionadas, los investigadores encontraron similitudes notables entre SpmX y el gen que produce las lisinas virales. Pero en lugar de romper células abiertas en Caulobacter, parecen ayudar a guiar a SpmX a la posición futura del tallo.
"Aunque era muy, muy similar a los genes de fagos, encontramos una mutación específica en Caulobacter, en el área de la proteína utilizada para cortar a través de la pared celular bacteriana, lo que redujo su eficacia", dijo Brun.
"Debido a que la secuencia estaba muy relacionada con los genes en los fagos, uno esperaría que tuviera la misma función: cortar la pared celular", agregó. “Pero en cambio, su actividad se redujo al punto en que ya no mató a las bacterias. Es bastante notable".
Las similitudes son demasiado grandes para ser una coincidencia, y el análisis genético sugiere que las bacterias adoptaron y modificaron este gen alrededor de mil millones de años en el pasado. Más importante aún para nosotros, podría ser una forma de mantener a raya las infecciones virales, o incluso de usar bacterias para usos innovadores, como la administración de compuestos como la insulina o los antibióticos.
El estudio ha sido publicado en Current Biology .
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