La piel humana es el hogar de millones de microbios. Uno de estos microbios, Staphylococcus aureus (S. aureus), es un patógeno oportunista que puede invadir partes de piel afectadas por eccema, también conocida como dermatitis atópica. A menudo denominados "estafilococos", son bacterias que comúnmente tienen las personas sanas en la piel o la nariz.
En un nuevo estudio, dirigido por investigadores del Massachusetts Institutte of Technology (MIT) y otras instituciones, descubrieron que este microbio puede evolucionar rápidamente dentro del microbioma de una sola persona. En el caso de las personas con eccema, esta bacteria tiende a evolucionar a una variante con una mutación en un gen específico que lo ayuda a crecer más rápido en la piel.
Este estudio marca, por primera vez en la historia, este tipo de evolución rápida en un microbio asociado con un trastorno complejo de la piel. Los hallazgos también podrían ayudar a los investigadores a desarrollar tratamientos potenciales que aliviarían los síntomas del eccema al enfocarse en variantes de S. aureus que tienen este tipo de mutación y que tienden a empeorar los síntomas del eccema.
“Cuando hay una herida en la piel, S. aureus puede encontrar un nicho donde crecer y replicarse”
“Cuando hay una herida en la piel, S. aureus puede encontrar un nicho donde crecer y replicarse”, explicó Tami Lieberman, profesora asistente de ingeniería civil y ambiental y miembro del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT. “Se cree que las bacterias contribuyen a la patología porque secretan toxinas y reclutan células inmunitarias, y esta reacción inmunitaria daña aún más la barrera de la piel”.
“Estos microbios normalmente viven en la nariz, y queríamos saber si cuando se encuentra en la piel con dermatitis atópica, necesita cambiar para vivir allí y si podemos aprender algo sobre cómo estas bacterias interactúan con la piel con dermatitis atópica observando su evolución”, sigue contando.
Para responder a esas preguntas, los investigadores reclutaron pacientes de entre cinco y 15 años que estaban siendo tratados por eccema de moderado a severo. Tomaron muestras de los microbios en su piel una vez al mes durante tres meses y luego nuevamente a los nueve meses. Asimismo, se tomaron muestras de la parte posterior de las rodillas y la parte interna de los codos, los antebrazos, que generalmente no se ven afectados, y las fosas nasales.
Usando esta técnica, los investigadores encontraron que la mayoría de los pacientes mantenían un solo linaje de S. aureus. Es decir, era muy poco común que una nueva cepa viniera del medio ambiente o de otra persona y reemplazara la cepa de S. aureus existente. Sin embargo, dentro de cada linaje, se produjo una gran cantidad de mutaciones y evoluciones durante los nueve meses del estudio.
“A pesar de la estabilidad a nivel de linaje, vemos mucha dinámica a nivel de todo el genoma, donde constantemente surgen nuevas mutaciones en estas bacterias y luego se propagan por todo el cuerpo”
“A pesar de la estabilidad a nivel de linaje, vemos mucha dinámica a nivel de todo el genoma, donde constantemente surgen nuevas mutaciones en estas bacterias y luego se propagan por todo el cuerpo”, comenta la profesora.
Muchas de estas mutaciones surgieron en un gen llamado capD, que codifica una enzima necesaria para sintetizar el polisacárido capsular, un recubrimiento que protege a S. aureus del reconocimiento por parte de las células inmunitarias. En dos de cada seis pacientes muestreados en profundidad, las células con mutaciones capD se apoderaron de toda la población de microbiomas de la piel de S. aureus, encontraron los investigadores.
Otros pacientes fueron colonizados con cepas que inicialmente carecían de una copia funcional de capD, para un total del22% de los pacientes que carecían de capD al final del estudio . En un paciente, surgieron cuatro mutaciones diferentes de capD de forma independiente en diferentes muestras de S. aureus, antes de que una de esas variantes se volviera dominante y se extendiera por todo el microbioma.
“Nuestros hallazgos revelan algunas de las características que podrían ayudar a que las bacterias permanezcan en la piel y generen enfermedades en lugar de poder eliminarlas”
En pruebas de crecimiento de células bacterianas en una placa de laboratorio, los investigadores demostraron que las mutaciones en capD permitieron que S. aureus creciera más rápido que las cepas de S. aureus con un gen capD normal. Sintetizar el polisacárido capsular requiere mucha energía, por lo que cuando las células no tienen que producirlo, tienen más combustible para impulsar su propio crecimiento. Los investigadores también plantean la hipótesis de que la pérdida de la cápsula puede permitir que los microbios se adhieran mejor a la piel porque las proteínas que les permiten adherirse a la piel están más expuestas.
“Nuestros hallazgos en este estudio brindan pistas sobre cómoS. aureus está evolucionando dentro de los huéspedes y revelan algunas de las características que podrían ayudar a que las bacterias permanezcan en la piel y generen enfermedades en lugar de poder eliminarlas”, detalla María Teresa García-Romero, dermatóloga y profesora asistente del Instituto Nacional de Pediatría de Méxic y coautora del estudio. “En el futuro, las variantes de S. aureus con mutaciones en el polisacárido capsular podrían ser un objetivo relevante para posibles tratamientos”, termina contando.