Científicos detienen la enfermedad carnívora en ratones
La bacteria que es la principal causa de la fascitis necrotizante, o enfermedad carnívora, causa una infección mortal y generalizada al hacer que el sistema nervioso impida que el sistema inmunológico lo ataque.
Un equipo dirigido por científicos de la Facultad de Medicina de Harvard en Boston, MA, hizo el sorprendente descubrimiento mientras estudiaba las tácticas de promoción de enfermedades de Streptococcus pyogenes en ratones con fascitis necrosante.
Puede leer sobre el estudio en un artículo que se publicará próximamente en la revista. Celda, donde los investigadores también sugieren dos posibles tratamientos.
Si tienen éxito en ensayos con animales y humanos, los tratamientos podrían ser de inmenso valor para contener "infecciones bacterianas altamente invasivas".
"La fascitis necrotizante", explica el autor principal del estudio, Isaac M. Chiu, quien es profesor asistente de microbiología e inmunobiología en la Facultad de Medicina de Harvard, "es una afección devastadora que sigue siendo extremadamente difícil de tratar y tiene una tasa de mortalidad inaceptablemente alta".
Enfermedad carnívora
La enfermedad carnívora es causada por una infección bacteriana grave del tejido subcutáneo, el tejido que se encuentra justo debajo de la piel, y la fascia, el tejido que recubre los órganos que se encuentran dentro del cuerpo.
La enfermedad es muy rara; cada año, afecta aproximadamente a 200.000 personas en todo el mundo, lo que incluye alrededor de 1.200 personas en los Estados Unidos.
La infección, que puede ser causada por varios tipos de bacterias, no es fácil de diagnosticar y puede desarrollarse repentinamente y propagarse rápidamente. Si no se trata con prontitud, puede resultar en "insuficiencia orgánica múltiple y muerte", lo que ocurre en alrededor del 30 por ciento de los casos.
Después de una lesión, el sistema nervioso envía una señal al cerebro y otra al sistema inmunológico. La primera señal desencadena sensaciones de dolor y la segunda le dice al sistema inmunológico que se contenga.
Los científicos sugieren que las neuronas, o células nerviosas, tienen esta capacidad de instruir al sistema inmunológico para que se contenga para prevenir el "despliegue excesivo" de las células inmunitarias que podrían causar daño "colateral" al tejido sano.
El profesor Chiu se interesó en cómo esta interacción entre el sistema nervioso y el sistema inmunológico podría funcionar en la enfermedad carnívora cuando descubrió que los pacientes afectados a menudo experimentaban un nivel excesivo de dolor que se producía antes de que se desarrollaran los síntomas.
¿Podría ser que la bacteria estuviera explotando de alguna manera esta respuesta dual natural a la lesión para reprimir el sistema inmunológico en su propio beneficio?
La toxina bacteriana desencadena el silenciamiento inmunológico
Para investigar esto más a fondo, él y sus colegas desarrollaron un modelo de ratón de enfermedad carnívora inyectando a los animales con la bacteria. S. pyogenes muestreados de pacientes humanos infectados.
Usando el modelo de ratón, descubrieron que una toxina producida por la bacteria, conocida como estreptolisina S, era un desencadenante del dolor y el posterior silenciamiento del sistema inmunológico.
En otras pruebas, inyectaron a ratones bacterias que habían sido modificadas genéticamente para que no pudieran producir la toxina. Aunque se infectaron, los ratones no mostraron el dolor habitual y la infección tampoco se volvió invasiva.
Los investigadores confirmaron el papel de la estreptolisina S "rediseñando" la capacidad de producir toxinas de nuevo en las bacterias modificadas y luego introduciéndolas en los mismos ratones. La infección se convirtió en una enfermedad carnívora "en toda regla".
Luego, el equipo les dio a los ratones un anticuerpo que bloqueaba la toxina. Los síntomas de dolor de los ratones se redujeron mucho, lo que confirma que la estreptolisina S bacteriana fue el desencadenante.
Mecanismos moleculares subyacentes
Los investigadores llevaron a cabo más experimentos en los que exploraron los mecanismos moleculares subyacentes de la interacción entre el sistema nervioso y el sistema inmunológico.
En estos, descubrieron que la estreptolisina S activa las neuronas para enviar una señal de dolor al cerebro. Esto también activa otra señal al sistema inmunológico que hace que secrete un neurotransmisor o mensajero químico, llamado péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP), que luego frena la respuesta inmunitaria.
También encontraron que CGRP hace esto al detener el envío de neutrófilos y al bloquear su capacidad para matar bacterias en el sitio de la herida.
"Efectivamente", señala el profesor Chiu, "esta señal neuronal silencia el sistema de alarma que normalmente llama a los combatientes de infecciones del cuerpo para frenar la infección".
Continúa explicando que esa respuesta es apropiada cuando una herida está limpia y no está infectada; no se desea que el sistema inmunológico entre e inflame el tejido sano en un intento de lidiar con una infección que no existe.
Pero la bacteria estreptocócica se aprovecha de esto e invoca la misma estrategia cuando la herida está infectada, lo que permite que la enfermedad se desarrolle sin obstáculos.
Los pacientes en la etapa inicial de la fascitis necrotizante a menudo sienten una enorme cantidad de dolor, pero no muestran los síntomas que cabría esperar que lo acompañen, como enrojecimiento, hinchazón e inflamación.
El profesor Chiu y sus colegas sugieren, sin embargo, que esto es lo que cabría esperar si, por alguna razón, los neutrófilos que provocan la inflamación y eliminan las bacterias no fueran convocados.
Dos posibles formas de detener la enfermedad.
Luego, los científicos realizaron otra serie de experimentos, en los que introdujeron las bacterias en dos grupos de ratones: uno en el que habían detenido la capacidad de las fibras nerviosas para transmitir señales de dolor y otro en el que no lo habían hecho.
Estos demostraron que el bloqueo de los nervios del dolor mejoraba el control de la infección por parte del cuerpo.
Varios experimentos en los que a los ratones se les inyectó neurotoxina botulínica A, un bloqueador de nervios que está presente en los tratamientos cosméticos antiarrugas faciales, mostraron que este enfoque puede funcionar como tratamiento para la enfermedad carnívora.
Las inyecciones del bloqueador de nervios incluso 2 días después de que los ratones se infectaron por primera vez y ya tenían heridas detuvieron la enfermedad y causaron más daño tisular.
Los investigadores también probaron otra forma posible de abordar la enfermedad. Demostraron que los bloqueadores de CGRP eliminan los frenos del sistema inmunológico al impedir que las células nerviosas envíen las señales de alto. También impidieron que la fascitis necrotizante se propagara en ratones.
"Nuestros hallazgos revelan un nuevo y sorprendente papel de las neuronas en el desarrollo de esta enfermedad y apuntan a contramedidas prometedoras que justifican una mayor exploración".
Prof. Isaac M. Chiu
