Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), de la Universidad de Pittsburg y del Brigham and Women's Hospital de Boston (EEUU) han identificado un nuevo mecanismo de defensa de las células del pulmón frente a infecciones bacterianas, como el enfisema pulmonar o la neumonía. La investigación, que aparece publicada en el último número de la revista Nature, contribuye a entender los mecanismos de defensa del cuerpo humano frente a ataques bacterianos y podría dar lugar a nuevas terapias antimicrobianas.
El estudio, en el que ha participado F. Xavier Gomis-Rüth, del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (CSIC), ubicado en el Parc Científic de Barcelona, se centra en la enzima matrix metaloproteasa 12 (MMP-12). Esta enzima, expresada por los macrófagos (un tipo de glóbulo blanco) del pulmón, presenta actividad antimicrobiana. De hecho, es conocida su implicación en enfermedades como el enfisema pulmonar, pero hasta el momento no se tenían datos sobre el papel que jugaba. En el presente trabajo se ha descrito cómo actúa y se ha determinado la región de la proteína responsable.
Los investigadores partían de la hipótesis de que MMP-12 intervenía en la defensa contra bacterias. Para confirmarlo, el equipo realizó un ensayo con dos grupos de roedores, uno normal y otro genéticamente modificado para que no produjera la enzima MMP-12. Tras someter ambos grupos a una infección bacteriana por S. aureus y E.coli, dos bacterias modelos ampliamente utilizadas en trabajos científicos, los autores concluyeron que el grupo de roedores sin MMP-12 mostraba una mortalidad un 50% mayor por infección en los pulmones y el peritoneo. En ensayos posteriores, los roedores sin MMP-12 también mostraron una mayor mortalidad en el caso de neumonía.
El papel antimicrobiano de los macrófagos
Los macrófagos desempeñan un papel básico en la defensa inmunológica mediante la ingestión de los microorganismos infecciosos y eliminando células moribundas, así como células que han muerto por muerte celular programada. La comunidad científica también ha comprobado que los macrófagos eliminan las bacterias mediante moléculas como la lisozima o el óxido nítrico. Con el presente trabajo, los investigadores revelan un mecanismo alternativo empleado por dichas células del sistema defensivo humano para poder hacer frente y vencer infecciones bacterianas.
El equipo de investigadores en el que ha participado Gomis ha podido observar, mediante microscopia electrónica de transmisión y microscopia electrónica de barrido, que la enzima MMP-12 actúa rompiendo la membrana exterior de las bacterias. Tal como explica el investigador, “una vez que los macrófagos fagocitan las células bacterianas patogénicas, éstas se encierran en unos compartimentos intracelulares conocidos como fagolisosomas. Es entonces cuando partidas de MMP-12 se trasladan a dichos compartimentos, donde se adhieren a la pared celular bacteriana causando su disrupción y la consiguiente muerte celular”.
Las investigaciones descritas han conseguido determinar que el efecto antimicrobiano reside en un bucle muy concreto del dominio C-terminal, conocido como de tipo hemopexina, de MMP-12. A partir de péptidos sintéticos generados a partir de la MMP-12 de roedores, que contenían la secuencia aminoacídica encontrada -una cadena de 20 aminoácidos que han designado SR-20-, los investigadores han conseguido reproducir la actividad antimicrobiana.
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Referencia bibliográfica:
McGarry Houghton, William O. Hartzell, Clinton S. Robbins, F. Xavier Gomis-Rüth, y Steven D. Shapiro Macrophage Elastase (MMP-12) Kills Bacteria within Murine Macrophages Nature, doi: 10.1038/nature08181.
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