Microperlas e infección quemaduras

Nueva terapia anti-adhesión para contra la colonización bacteriana en quemaduras

 

6unoA medida que el desarrollo de nuevas clases de antibióticos disminuye, la resistencia bacteriana a los antibióticos existentes se está convirtiendo en un problema creciente. Una posible solución es desarrollar estrategias de tratamiento con un modo de acción alternativo. Paul A. Roberts y otros cuatro autores más (School of Mathematics, Institute of Microbiology and Infection, School of Biosciences University of Birmingham, UK) han dado a conocer en PLOS Computational Biology, una alternativa potencial frente a la colonización bacteriana en heridas de quemaduras.

Los autores consideran una estrategia basada en terapia antiadherencia. Mientras que los antibióticos actúan directamente sobre las bacterias, ya sea matándolas o inhibiendo su crecimiento, la terapia antiadherente impide la unión de las bacterias a las células del huésped. Esto evita que estos microorganismos desplieguen su arsenal de mecanismos de virulencia, a la vez que los hace más sensibles a la eliminación natural y artificial.

Las simulaciones por computadora de perlas microscópicas recubiertas de proteína que impiden que las bacterias se unan a las células del huésped sugieren que las microperlas podrían ayudar a reducir o eliminar las infecciones bacterianas en las quemaduras.

6dosEn el artículo, se considera una forma particular de terapia antiadherente, que implica moléculas de adhesión polivalentes bio-miméticas acopladas en microperlas de poliestireno, que inhiben competitivamente la unión de las bacterias a las células huéspedes. Se desarrolló un modelo matemático, formulado como un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias, para describir el tratamiento inhibidor de una infección de herida por quemadura infectada con Pseudomonas aeruginosa en un modelo múrido. Comparando el modelo con datos in vivo de un programa experimental, los investigadores utilizaron el modelo para explicar la dinámica de poblaciones de bacterias y para predecir la eficacia de una gama de estrategias de tratamiento, con el objetivo de mejorar los resultados terapéuticos.

6tresLas microesferas se desarrollaron hace varios años como una alternativa potencial a los antibióticos. Las pequeñas esferas plásticas están recubiertas con la misma proteína utilizada por muchas bacterias para unir las células del huésped. Por lo tanto, compiten con las bacterias por los sitios de unión, evitando que se adhieran físicamente a las células huésped.

El modelo consta de dos compartimentos físicos: las células anfitrionas y el exudado. Se encuentra que, cuando es efectivo para reducir la carga bacteriana, el tratamiento con inhibidor opera tanto al evitar que las bacterias se unan a las células huésped como al reducir el flujo de células hijas de las células huéspedes al exudado. El modelo predice que el tratamiento con inhibidores no puede eliminar la carga bacteriana cuando se usa en forma aislada; sin embargo, cuando se combina con el desbridamiento regular o continuo del exudado, la eliminación es teóricamente posible.

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Diagrama que muestran la geometría de la herida por quemado (izquierda) y una mímica del modelo matemático (derecha). Las células del huésped están cubiertas por exudado, que a su vez está cubierta por tejido necrótico, excepto en la región de la escisión donde el exudado está expuesto al aire. Las bacterias y los inhibidores existen en uno de dos estados: libres en el exudado o unidos a las células huésped, y pueden hacer la transición entre estos estados al unirse y desvincularse de las células anfitrionas. Tanto las bacterias libres como las fijas pueden dividirse; las hijas de las bacterias libres ingresan al exudado, mientras que algunas de las hijas bacterianas fijas permanecen unidas a la superficie, el resto entra al exudado. Las células inmunes llamadas neutrófilos pueden fagocitar las bacterias ligadas, mientras que las bacterias e inhibidores libres aclararse en las primeras veinticuatro horas después de la escisión y antes de que se forme una costra.

Crédito: Imagen creada por Dr. Paul A. Roberts. CC-BY

Los resultados sugieren que estas microesferas podrían usarse para complementar los antibióticos tradicionales. En teoría, esto permitiría eliminar las infecciones bacterianas más rápidamente, reduciendo la cantidad de antibióticos utilizados y, por lo tanto, disminuir las posibilidades de que se desarrollen bacterias resistencia a ellos. Mientras tanto, Roberts y sus colegas están desarrollando modelos matemáticos más sofisticados para explorar las mejores formas de combinar las microperlas y el desbridamiento con el tratamiento antibiótico tradicional.

Roberts PA, et al. Predictive modelling of a novel anti-adhesion therapy to combat bacterial colonisation of burn wounds. PLOS Computational Biology, 2018; 14 (5): e1006071. doi: 10.1371/journal.pcbi.1006071