El papel de los glicosaminoglicanos en las infecciones por E. faecalis

Enterococcus Faecalis es una bacteria común que puede causar infecciones, especialmente en hospitales. Es la quinta causa más frecuente de infecciones asociadas a la atención médica en Estados Unidos. Estas infecciones pueden incluir condiciones graves como endocarditis, infecciones en el torrente sanguíneo relacionadas con líneas centrales y infecciones del tracto urinario causadas por catéteres. De hecho, E. faecalis es la principal causa de infecciones en el torrente sanguíneo asociadas a líneas centrales tanto en niños como en adultos, y también está entre las tres principales causas de infecciones urinarias asociadas a catéteres (CAUTIs). Estas infecciones pueden llevar a complicaciones severas, incluyendo infecciones generalizadas e incluso la muerte, con estimaciones que sugieren que E. faecalis causa alrededor de 13,000 muertes cada año en EE. UU.

#Glucosaminoglicanos y su papel en la defensa

Una forma en que el cuerpo se protege contra las infecciones de E. faecalis es a través de una molécula llamada glucosaminoglicanos (GAGs). Son cadenas de azúcar ácidas que se encuentran en las superficies celulares y en los espacios entre las células. Ayudan a mantener la estructura de los tejidos y juegan un papel en las respuestas inmunitarias y la curación. Los GAGs se pueden encontrar en muchas áreas de barrera del cuerpo, como los revestimientos de los vasos sanguíneos y el tracto urinario. Aquí, probablemente ayudan a proteger contra las bacterias.

Por ejemplo, se piensa que la capa de GAG en la vejiga oculta ciertas proteínas que las bacterias usan para unirse e invadir. Cuando se eliminan los GAG de la vejiga, bacterias como E. faecalis pueden unirse más fácilmente.

Los principales tipos de GAG en el tracto urinario y los revestimientos de los vasos sanguíneos incluyen ácido hialurónico (HA), sulfato de condroitina (CS) y heparina. Algunas bacterias dañinas producen enzimas que descomponen los GAG, interrumpiendo las barreras y permitiendo un crecimiento e inflamación aumentados. Por ejemplo, algunas bacterias de la familia Streptococcus pueden producir enzimas que descomponen el HA, lo que lleva a una mayor invasión del tejido y crecimiento bacteriano.

#La enzima hialuronidasa y Enterococcus faecalis

Ha habido informes mixtos sobre si E. faecalis Tiene la capacidad de descomponer el HA. Algunos estudios más antiguos sugerían que tenía esta capacidad, pero se realizaron cuando era difícil clasificar correctamente las diferentes especies de enterococos. Por ejemplo, un estudio identificó una enzima que descompone el HA en Enterococcus faecium, y cuando esta enzima se transfirió a diferentes cepas, aumentó su virulencia en un modelo de ratón. Sin embargo, otros estudios no han mostrado esa actividad en ninguna cepa de E. faecium, y eliminar el gen que se pensaba que codificaba esta enzima no afectó la capacidad de supervivencia de las bacterias.

Recientemente, un estudio examinó varios aislados clínicos de E. faecalis y encontró que ninguno podía descomponer el HA o el CS. Sin embargo, se encontró un gen similar relacionado con la enzima en Streptococcus en casi todos los genomas de E. faecalis examinados, lo que llevó a los investigadores a creer que la capacidad de producir esta enzima puede variar entre diferentes cepas.

La cepa de E. faecalis V587 es notable porque es resistente a la vancomicina y fue aislada de un paciente que luego desarrolló una infección severa con la misma cepa. Esto la convierte en una cepa importante para estudiar su potencial para causar infecciones graves.

#Composición genética de E. faecalis V587

Se ha encontrado que el genoma de E. faecalis V587 contiene dos genes que se cree codifican Hialuronidasas: hylA y hylB. Estos genes están ubicados en diferentes lugares del cromosoma. El gen hylA es un poco más grande que hylB y se encuentra solo, mientras que hylB está cerca de un grupo de genes que se cree que están involucrados en el procesamiento de azúcares.

Ambos hylA y hylB se encuentran en la mayoría de las cepas de E. faecalis examinadas hasta ahora, lo que sugiere que son comunes entre estas bacterias. Se cree que ambos genes codifican enzimas que descomponen azúcares y contienen señales para ser exportadas fuera de las bacterias. Sin embargo, las proteínas producidas por estos genes tienen una similitud relativamente baja entre sí y con las de otras bacterias.

#Falta de actividad enzimática en E. faecalis

A pesar de la evidencia de que los genes hylA y hylB están presentes y pueden ser expresados, los investigadores no pudieron encontrar signos de actividad enzimática en la cepa V587. Estudios previos sugirieron que E. faecalis no descompone efectivamente el HA. Para entender esto mejor, los genes hylA y hylB se examinaron más de cerca durante el crecimiento de las bacterias en varios medios, incluyendo orina humana.

Los hallazgos indicaron que, aunque ambos genes se expresan, no producen enzimas activas en las condiciones estudiadas. Para investigar más, los investigadores transfirieron el gen hylB a una especie bacteriana diferente que normalmente no produce hialuronidasas. Notablemente, la expresión de hylB en este nuevo hospedador llevó a cierta actividad enzimática, lo que sugiere que, aunque E. faecalis puede teóricamente producir la enzima, puede que no lo haga de manera efectiva en condiciones de crecimiento normales.

#Papel de HylA y HylB en modelos de infección

Basándose en los hallazgos sobre los genes hylA y hylB, los investigadores probaron si estos genes contribuían a la capacidad de las bacterias para sobrevivir y propagarse en un modelo de infección del tracto urinario en ratones. Los ratones fueron infectados con varias cepas de E. faecalis, incluyendo aquellas que carecían de uno o ambos genes de hialuronidasa.

Los resultados mostraron que diferentes cepas tuvieron efectos variables en su capacidad de colonizar la vejiga y propagarse a otros órganos como los riñones y el bazo. La cepa que carecía del gen hylA tuvo una colonización y propagación significativamente reducidas en comparación con la cepa tipo salvaje, mientras que la cepa deficiente en hylB no tuvo el mismo nivel de impacto en la colonización de la vejiga. Sin embargo, mostró defectos en la colonización de los riñones.

Estos experimentos demostraron que tanto hylA como hylB contribuyen a la capacidad de las bacterias para causar infecciones, pero sus roles pueden diferir dependiendo del tipo específico de infección.

#Caracterización de las actividades de HylA y HylB

Para determinar las funciones específicas de HylA y HylB, los investigadores exploraron más a fondo las propiedades enzimáticas de HylB al expresarlo de manera constitutiva en una cepa que carecía de ambos genes. Esto llevó al descubrimiento de que HylB efectivamente funciona como hialuronidasa y puede descomponer el HA de manera efectiva.

En contraste, múltiples construcciones de HylA no mostraron ninguna capacidad para degradar el HA. HylA parecía afectar ligeramente la degradación de heparina, por lo que su objetivo específico sigue sin confirmarse.

Ambas enzimas se probaron por su capacidad para descomponer otros tipos de GAGs como el sulfato de condroitina y la heparina. HylB degradó de manera efectiva una cantidad significativa de sulfato de condroitina, mientras que HylA no mostró actividad significativa contra estos compuestos.

Estos hallazgos refuerzan que HylB es una hialuronidasa confiable, mientras que el papel exacto de HylA sigue siendo incierto. Los investigadores especulan que HylA puede requerir factores adicionales para estar activa o puede actuar sobre un sustrato diferente que aún no se ha identificado.

#Impacto del HA en el crecimiento bacteriano

Algunas bacterias pueden utilizar el HA como fuente de nutrientes, descomponiéndolo en azúcares más simples para apoyar su crecimiento. Sin embargo, se confirmó que E. faecalis no utiliza el HA para crecer cuando se probó en un modelo de nutrientes simplificado.

Curiosamente, cuando se expresó HylB de manera constitutiva, esto permitió que una cepa que carecía de hylA y hylB mostrara una mayor densidad celular durante el crecimiento en presencia de HA en comparación con cepas tipo salvaje. Esto sugiere que HylB podría apoyar el crecimiento de E. faecalis en condiciones específicas, aunque no utilizando el HA como un nutriente directo.

#Inflamación y modificación inmune

Las hialuronidasas de varias bacterias también pueden influir en la respuesta inmune. Por ejemplo, pueden descomponer el HA en piezas más pequeñas que modulan la inflamación. En este estudio, los investigadores buscaron ver si la degradación del HA por E. faecalis también podría ayudar a controlar la respuesta inmune durante las infecciones.

A través de experimentos en cultivos celulares, descubrieron que el HA podría reducir ligeramente la activación inmune en presencia de E. faecalis, lo que sugiere que la actividad de HylB podría ayudar a modificar las respuestas inflamatorias.

Sin embargo, durante las infecciones, particularmente CAUTI, la presencia de catéteres parecía tener un impacto más significativo en la inflamación que la propia bacteria. Esto indica que, aunque E. faecalis puede desempeñar un papel en la modificación de la inflamación, otros factores en el entorno de la infección podrían ser más influyentes.

#Contribución a las infecciones del tracto urinario

En el contexto de las infecciones del tracto urinario, se encontró que, aunque tanto HylA como HylB son importantes para la capacidad de la bacteria para causar enfermedad, sus contribuciones difieren según la etapa de la infección y el sitio específico del cuerpo.

Al examinar los niveles de marcadores inflamatorios en las vejigas de ratones infectados, se observó que la presencia de HylA o HylB llevó a un aumento moderado en ciertos marcadores. Sin embargo, este efecto no fue pronunciado, lo que indica que, aunque estas enzimas pueden contribuir a la respuesta inflamatoria, no la impulsan completamente.

#Conclusión

Este estudio resalta el papel complejo de HylA y HylB en las infecciones por E. faecalis. Mientras que HylB está confirmado como una hialuronidasa capaz de degradar el HA y el CS, las funciones exactas y los sustratos de HylA siguen siendo elusivos. Ambas enzimas parecen contribuir a la capacidad de la bacteria para establecer una infección e influir en la respuesta inmune, aunque sus roles varían según el contexto de la infección.

En general, queda mucho por explorar sobre las interacciones entre estas enzimas bacterianas, los tejidos del huésped y las respuestas inmunitarias, lo que podría informar futuras estrategias para manejar las infecciones causadas por E. faecalis. La investigación continua en este área es esencial para entender cómo tratar y prevenir mejor estas infecciones desafiantes.