ADHESION BACTERIANA A CELULAS DEL SISTEMA RESPIRATORIO

ADHESION  BACTERIANA  A CELULAS DEL  SISTEMA  RESPIRATORIO

La adhesión bacteriana es el término que indica la capacidad de las bacterias para adherirse a los distintos tipos de superficies que existen en el ambiente.

Cuando estas superficies son las que se encuentran en el ser humano se produce una situación potencialmente peligrosa, si la bacteria se fija con éxito en la “mucosa”, coloniza produciendo infección. Recordemos que el proceso infeccioso o infección, esta dado por estos tres pasos: invasión (entrada del microorganismo al hospedador), colonización (alojamiento del microorganismo en una célula o tejido del hospedador) y multiplicación (aumento del número de células microbianas dentro del hospedador).

Un ejemplo válido de interacción entre las células bacterianas y el ser humano se ve durante la respiración.

Cuando una persona inspira puede inhalar cerca de 10 mil microorganismos por cada 24 horas, se considera que una persona inhala unos 15 mil litros de aire ambiental en reposo y más de 20 mil litros en función de una actividad por cada 24 horas.

Para ser capaz de afrontar tal agresión, la superficie mucosa presenta varios mecanismos de defensa para prevenir la colonización bacteriana, tales como:

• Secreción de moco
• Clearance  mucociliar
• Defensas celulares
• Defensas inmunológicas

MOCO BRONQUIAL E INTERACCIONES BACTERIANAS

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La adhesión bacteriana y su relación con la vía respiratoria humana es un fenómeno particularmente complejo; aunque la descripción de las interacciones recíprocas sea amplia, es necesario brindar previamente cierta información básica sobre las características del moco, de los cilios, del clearance mucociliar y de los mecanismos físico-químicos que median tal adhesión.

Características del moco bronquial.

Origen: es el producto final de las distintas células de secreción presentes en la vía respiratoria. Las principales células involucradas son: células calciformes, células serosas epiteliales, células secretoras de la submucosa y células ciliadas.

Función: el moco constituye una barrera de defensa móvil protectora para la superficie  de respiración, esta función incluye: humidificación del aire respirado, aislamiento de la polución ambiental, protección antimicrobiana/antiviral, ambiente adecuado para la acción ciliar e impermeabilización de las vías respiratorias. Entre las funciones de barrera, se encuentran: captura de microorganismos, disolución de gases tóxicos, tamiz macromolecular selectivo, superficie extracelular para la acción de las inmunoglobulinas y superficie extracelular para la acción de enzimas. Y función de transporte, como lámina de revestimiento para la eliminación de materiales atrapados junto a los cilios.

Composición: los componentes del moco son: 95% agua, 4% macromoléculas como glicoproteínas, lípidos y proteínas y 1% de iones como Na, K, P, Cl y Ca.

Estructura: el moco traqueo bronquial normalmente asume el aspecto físico de un gel, esta estructura se debe a la mezcla de agua con algunas proteínas concretas en el moco, llamadas mucoglicoproteínas o mucinas, también se pueden observar que esta mezcla posee dos características físicas importantes: la viscosidad y elasticidad.

Afinidad bacteriana con el moco bronquial.

El primer impacto de las bacterias inhaladas con la mucosa respiratoria, es generalmente con el moco. Las mucinas  son las principales moléculas presentes en el moco respiratorio y están compuestas por un 70% - 80% de carbohidratos. Estos carbohidratos son los principales receptores para la adhesión bacteriana, esto significa que la mucosa respiratoria es rica en receptores potenciales de bacterias. Los patógenos respiratorios, Streptococcus pneumonieae, Haemophylus influenzae y Staphylococcus aureus  comúnmente se unen al moco respiratorio.

CILIOS, CLEARANCE MUCILIAR E INTERACCIONES BACTERIANAS.

Cilios: identifica un tipo particular de estructura parecida a un cabello que sobresale de las superficies libres de las células. Tal estructura fue descrita inicialmente en 1684 por Anton de Heide^10-11.

Los cilios hallados en casi todas las phyla del reino animal desarrollan algunas funciones vitales tales  como el movimiento, la alimentación, la digestión, la excreción, la reproducción, la respiración y la limpieza de superficies, etc.  Debido al importante papel que los cilios juegan en la fisiología del tracto respiratorio, no es sorprendente que en la tráquea y en los bronquios primarios, el tipo de célula predominante sea la epitelial ciliada-

Clearance mucociliar: el transporte de moco consecuente al movimiento coordinado de lso cilios se llama “clearance mucociliar”, el comportamiento depende del control fisiológico de las células ciliadas y de la regulación de las propiedades como visco elasticidad de la capa mucosa.

Interacción bacteriana con los cilios  clearance mucociliar: algunas bacterias producen factores que pueden perturbar el sistema mucociliar reduciendo y desorganizando los movimientos ciliares^.

Algunos de estos factores inhibidores ciliares han sido caracterizados, por ejemplo: P. aeruginosa produce piocianina, entre otros; H. influenzae produce glicopéptidos de bajo peso molecular y S. pneumoniae produce pneumolisina^.

Experimentos in vitro han demostrado una secuencia de severidad progresiva en la interacción bacteriana con los cilios, en relación con algunos parámetros tales como: tiempo de contacto, cantidad de toxinas bacterianas, desorientación ciliar en la coordinación del movimiento y rotura integran epitelial. El clearance mucociliar también puede verse afectado por modificaciones en la profundidad y composición del fluido de lavado y por la bioquímica de las secreciones, estos dos últimos factores pueden verse alterados por toxinas bacterianas^1.

ADHESION BACTERIANA COMO FACTOR DE VIRULENCIA.

Así como la presencia de bacterias en la vía respiratoria lesiona el epitelio, también lo hacen los productos tóxicos de las distintas especies bacterianas, causando la muerte de las células ciliadas y calciformes. Esta ruptura es favorable para las bacterias las cuales pueden adherirse a nuevos receptores expuestos por esta situación^12-14. Además de las lesiones del epitelio respiratorio causan una alteración en lso mecanismos de defensa tales como el movimiento ciliar y/o el clearance mucociliar con el consiguiente fenómeno de “mucostasis”, estas situaciones unidas a la sobreproducción reactiva de moco contribuye en la infección bacteriana.

El uso de antibióticos es adoptado comúnmente para contrarrestar la infección una vez que se ha producido, pero está claro que la prevención de la adhesión  bacteriana en la vía respiratoria representa el mejor enfoque del problema.

MECANISMOS DE ADHESION BACTERIANA.

Adsorción.

Este término indica una interacción débil y reversible entre la superficie de las bacterias y la superficie de las células.

Adhesión.

Forma de unión cerrada, estable e irreversible de las bacterias con una superficie. La adhesión bacteriana ocurre cuando moléculas especializadas que se encuentran en la superficie de las bacterias interaccionan o se combinan con otras moléculas presentes en las células mucosas del epitelio.

Agregación.

Es un proceso por el que las células bacterianas se reúnen en estrecho contacto, como en la formación de una microcolonia.

Invasión.

Invasión es la forma más íntima  de interacción muco – bacteriana, en la que las bacterias patógenas penetran la barrera mucosa y entran en las células.

MECANISMOS INTERVINIENTES EN LA ADHESION.

La superficie bacteriana es estructural y químicamente compleja en extremo, sus componentes incluye polímeros de largas cadenas (polisacáridos extracelulares) o apéndices  filamentosos (fimbrias y flagelos) los cuales se extienden en el medio circundante a distancias de nanómetros a micrómetros.

Cuando una bacteria, conducida por al aire inhalado, impacta sobre la capa fluida que recubre la superficie de la vía aérea, se introduce en un microambiente químico compuesto de agua, distintos tipos iones y macromoléculas.

Fuerzas de atracción y repulsión.

  Cuando la distancia entre la bacteria y la célula de la mucosa disminuye (10 – 20 nm) se produce una repulsión electrostática que puede evitar la aproximación y por lo tanto impedir la adhesión¹⁵. A pasar de esto la adhesión bacteriana es un hallazgo común en experimentos e investigaciones clínicas, pero entonces cómo sobrepasan las bacterias la zona de repulsión intermedia? Una posible explicación procede de la observación de que la superficie de las bacterias no es lisa sino que posee una variedad de estructuras que la ayudan a adherirse a la superficie, estas estructuras pueden actuar como puente ayudando  a las bacterias a superar las fuerzas de repulsión

 Adhesión irreversible

En el momento en que  la distancia de separación es menor a 1 nm, el paso final de adhesión entra en juego; la producción de enlaces químicos directos entre moléculas bacterianas específicas, llamadas “adhesinas” y moléculas complementarias de células epiteliales, llamadas “receptoras”, conducen a una adhesión irreversible

ADHESINAS Y RECEPTORES.

Adhesina es el término que define a cualquier molécula de la superficie bacteriana que media la adhesión a un receptor ubicado sobre un sustrato

Químicamente las adhesinas pueden ser: proteínas, polisacáridos, ácidos teicoico o lípidos, están expuestas sobre la superficie de las bacterias, pudiendo ubicarse sobre las fimbrias, fibrillas, pared celular o membrana exterior.

Receptores: cualquier molécula superficial de un sustrato y en particular de una célula huésped, complementaria de una adhesina bacteriana, se llama receptor.

Químicamente, estos receptores consisten en proteínas, glicoproteínas o glicolípidos. En algunos casos, un receptor puede tener dos sitios de unión distintos para dos tipos diferentes de adhesinas.

INTERFERENCIA EN LA ADHESION BACTERIANA

Estrategia: inhibidores metabólicos; beneficio: bajas dosis de antibióticos eliminan la toxicidad y el costo adicional, los antibióticos pueden impedir la manifestación de múltiples adhesinas; problemas: las cepas son resistentes a dosis letales, también lo son a dosis subletales.

Estrategia: lectinas dietarias; beneficio: dieta normal para muchas personas, un solo producto de la dieta puede contener inhibidores de varias adhesinas; problemas: es difícil estandarizar las concentraciones.

Estrategia: inmunización activa o pasiva con adhesinas; beneficio: protección duradera; problemas: heterogeneidad antigénica, adhesinas múltiples.

Antibióticos.

Los signos clínicos de una infección bacteriana son el resultado de un proceso en etapas el cual empieza con la adhesión de lso microorganismos a una superficie mucosa del cuerpo seguida por la reproducción y formación de una colonia, la cual emite toxinas y provoca señales de infección.

En estos casos se puede aplicar una terapia antibiótica asumiendo que estos fármacos alcanzan una concentración en el lugar de la infección capaz de eliminar la virulencia de los microorganismos.

CONCLUSIÓN.

El propósito de investigar los mecanismos involucrados en la unión de bacterias patógenas a las superficies mucosas, es comprender este importante factor de virulencia a fin de desarrollar estrategias que interfieran sobre el estadio inicial, antes de que los microorganismos tengan la oportunidad de producir daño tisular.

Si bien este es el objetivo ideal, la elevada frecuencia de las infecciones bacterianas deja en claro que alcanzarlo no es una tarea fácil y por ahora, la vía de tratamiento rutinaria es el uso de antibióticos.

FUENTE

Pier Carlo Braga