Alfa-proteobacterias y su interaccion con la célula eucariota

FACTORES DE VIRULENCIA EN Brucella spp.  INVOLUCRADOS EN LA INTERACCION BACTERIA-HOSPEDADOR

La comprensión de la interacción microbio-hospedero es esencial para poder investigar la patogenicidad microbiana y prevenir, y tratar con eficacia, las enfermedades que estos producen.  Por ello, este trabajo tiene por objetivo introducir al lector en un tema tan amplio como lo es la interacción microbio-hospedador. Para ello, se menciona muy brevemente dos interacciones posibles (patógena y simbionte) entre la bacteria y la célula eucariota hospedadora, tomando como ejemplos las bacterias Brucella spp y Sinorhizobium meliloti, ambas pertenecientes a la familia de las α-proteobacterias. Posteriormente, al ser  Brucella un patógeno intracelular, varios de los factores de virulencia, involucrados en su interacción con la bacteria hospedadora, son tratados; resumiendo brevemente algunos estudios que los implican.

Interacción Bacteria-Hospedador

En términos evolutivos, la teoría de Margulis sobre el origen de las especies nos habla de la primera  interacción conocida, que fue la incorporación de arqueobacterias en eubacterias, como organelos primordiales (por ejemplo, mitocondrias, cloroplastos) que dieron origen a los eucariotas (1).  En términos de patogenia microbiana la interacción es de tipo negativo, es decir que el microorganismo entra en contacto con el hospedero y establece una infección que produce un resultado patológico en este.  Sin embargo, la interacción de un microorganismo con su hospedero puede ser de tipo neutral o  positivo, cuando la infección se desarrolla en un estado de comensalismo, que no resulta en daño del hospedero y posteriormente se pude convertir en un estado de mutualismo o simbiosis, en el cual la infección es benéfica para ambos (2).

Las bacterias debido a su “simplicidad” constituyen un buen modelo de estudio en las interacciones microbio-hospedador.  Las bacterias gran-negativas de la familia α-proteobacteria (Brucella, Rhizobium y Agrobacterium etc) se caracterizan por establecer un proceso  infeccioso que persiste dentro de la célula eucariota hospedadora por un periodo prolongado. Un ejemplo de ello es Sinorhizobium meliloti, el cual puede ser encontrado en estado libre en suelos o en una relación simbiótica con plantas de leguminosa, como la alfalfa. La simbiosis es iniciada por la leguminosa quien libera flavonoides en el suelo cuando crece en condiciones limitadas de nitrógeno (3). Los flavonoides inducen la producción de factores de nodulación en S. meliloti el cual sufre una serie de eventos dentro de la raíz de la planta. La bacteria sintetiza exopolisacaridos que luego son requeridos para la formación de estructuras derivadas de la planta necesarios para la infección (hilos de infección). S. meliloti se multiplica y atraviesa los hilos de infección  hasta llegar a un compartimiento de unión a la membrana conocido como simbiosoma (4) Aunque esta interacción se ha establecido como una simbiosis benéfica, porque la planta obtiene nitrógeno de los bacteroides y la bacteria gana carbono de la planta, esta puede ser vista como una infección crónica intracelular no  patógena ya que S. meliloti persiste por un largo periodo de tiempo dentro de la célula hospedera (5).

Las especies de S. meliloti están filogenéticamente relacionadas y presentan una alta homología con algunas de las especies de Brucella (6), la cual es un patógeno intracelular facultativo de mamíferos. Brucella spp. es el agente causal de la Brucelosis, una enfermedad infecciosa que afecta un gran número de mamíferos, fundamentalmente ganado bovino, ovino, caprino y porcino; en los que, entre otras complicaciones, provoca abortos. La Brucelosis ocasiona, por tanto, cuantiosas pérdidas económicas y además constituye un serio riesgo para la salud pública ya que es una infección transmisible a humanos donde, al igual que en animales, tiene tendencia a cronificarse (7).  Aunque existe una vacuna para animales, esta no ha sido ampliamente aceptada, además actualmente no existe vacuna para humanos, lo que es un punto importante ya que Brucella se ha clasificado como una agente potencial de bioterrorismo (8). A pesar de las diferencias entre Brucella spp. y S. meliloti en sus respectivos hospederos, se puede establecer una comparación paralela, ya que ambos necesitan sobrevivir intracelularmente en una estructura de unión a la membrana, con un ambiente acido, por un largo periodo de tiempo (4, 6, 9).

 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1952020/pdf/0486-07.pdf

Referencias

1.     Margulis L, Sagan D. Acquiring genomes. A theory of the origins of species. New York, NY:Basic Books,2002.

2.     Edgardo V. Soriano, Celene Salgado-Miranda,  Francisco Suárez-Güemes, Francisco J. Trigo Tavera. “Patogenia microbiana: Conceptos básicos en la interacción hospedero- microorganismo". Veterinaria México, num. octubre-diciembre, pp. 457-465, 2006

3.     Niner, B. M., and A. M. Hirsch. 1998. How many Rhizobium genes, in addition to nod, nif/fix, and exo, are needed for nodule development and function? Symbiosis 2451-102.

4.      Mellor, R. B. 1989. Bacteroids in the Rhizobium-legume symbiosis inhabit a plant internal lytic compartment: implications for other microbial endosymbioses. J. Exp. Bot. 40831-839.

5.     LeVier, K., R. W. Phillips, V. K. Grippe, R. M. Roop II, and G. C. Walker. 2000. Similar requirements of a plant symbiont and a mammalian pathogen for prolonged intracellular survival. Science 2872492-2493

6.     Paulsen, I. T., R. Seshadri, K. E. Nelson, J. A. Eisen, J. F. Heidelberg, T. D. Read, R. J. Dodson, L. Umayam, L. M. Brinkac, M. J. Beanan, S. C. Daugherty, R. T. Deboy, A. S. Durkin, J. F. Kolonay, R. Madupu, W. C. Nelson, B. Ayodeji, M. Kraul, J. Shetty, J. Malek, S. E. Van Aken, S. Riedmuller, H. Tettelin, S. R. Gill, O. White, S. L. Salzberg, D. L. Hoover, L. E. Lindler, S. M. Halling, S. M. Boyle, and C. M. Fraser. 2002. The Brucella suis genome reveals fundamental similarities between animal and plant pathogens and symbionts. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99:13148–13153.

7.     Young EJ. An overview of human brucellosis. Clinical Infectious Diseases. 1995;21(2):283–290.

8.     Franz, D. R., P. B. Jahrling, A. M. Friedlander, D. J. McClain, D. L. Hoover, W. R. Bryne, J. A. Pavlin, G. W. Christopher, and E. M. Eitzen, Jr. 1997. 1526 MARLOW ET AL. J. BACTERIOL. Clinical recognition and management of patients exposed to biological warfare agents. JAMA 278:399–411.

9.     Porte, F., J. P. Liautard, and S. Kohler. 1999. Early acidification of phagosomes containing Brucella suis is essential for intracellular survival in murine macrophages. Infect. Immun. 67:4041–4047.

10.  Andreas F. Haag, Kamila K. Myka, Markus F. F. Arnold, Paola Caro-Hernández, and Gail P. Ferguson. 2010. Importance of Lipopolysaccharide and Cyclic β-1,2-Glucans in Brucella-Mammalian Infections. Int J Microbiol. 2010; 2010: 124509

Presentación bacteria hospedador clase

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