Sistema de código de barras rastrea bacterias de neumonía mientras infectan el torrente sanguíneo

La bacteriemia, también conocida como envenenamiento de la sangre, se produce cuando las bacterias consiguen superar las defensas inmunitarias del organismo. Esta afección puede derivar en sepsis, una enfermedad grave que es responsable de más de un tercio de las muertes hospitalarias cada año. Aunque las personas están expuestas con frecuencia a bacterias del entorno, suelen combatir estas infecciones sin experimentar esta progresión mortal. Los científicos están trabajando para comprender cómo las bacterias se propagan por el organismo y provocan infecciones sistémicas, con el objetivo final de detener este proceso antes de que se agrave.

Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan (Ann Arbor, Michigan, EUA) han estado investigando este tema, centrándose en las bacterias gramnegativas como Klebsiella pneumoniae, una causa común de bacteriemia relacionada con la neumonía. En sus estudios anteriores, identificaron tres etapas en la propagación de las bacterias: infección inicial en un sitio como los pulmones, entrada en el torrente sanguíneo y replicación evitando la filtración por el hígado y el bazo. Tradicionalmente, las infecciones bacterianas se analizan cultivando tejido y contando las bacterias resultantes. Si bien es fácil medir la fase de infección inicial observando cómo las bacterias invaden los pulmones y, de manera similar, la tercera fase evaluando cómo sobreviven las bacterias en el hígado y el bazo, la transición de los pulmones al torrente sanguíneo ha sido difícil de rastrear.

Utilizando un innovador sistema de códigos de barras, los investigadores etiquetaron las bacterias con secuencias cortas de ADN en modelos de ratón y emplearon análisis informáticos para rastrear el movimiento de K. pneumoniae por todo el cuerpo. Inicialmente, plantearon la hipótesis de que las bacterias se replicarían en los pulmones hasta que superaran las defensas inmunitarias locales, y finalmente se extenderían al torrente sanguíneo. Este tipo de propagación, que llamaron diseminación metastásica, se observó en algunos ratones. Sin embargo, también descubrieron un patrón inesperado. Aproximadamente la mitad de los ratones mostraron este patrón metastásico, mientras que la otra mitad exhibió una forma de propagación bacteriana en la que las bacterias ingresaron al torrente sanguíneo por sí solas sin replicarse primero en grandes cantidades, un proceso que denominaron diseminación directa.

Los hallazgos, publicados en Nature Communications, revelaron que la vía metastásica se asoció con una infección más grave en comparación con la ruta de diseminación directa. Además, con el tiempo, la infección tendió a seguir el patrón metastásico. El descubrimiento de la ruta directa sugiere que las bacterias podrían estar estableciendo reservorios de bajo nivel en otras partes del cuerpo, lo que podría ofrecer nuevos objetivos para el tratamiento de infecciones de la sangre. Además, los investigadores introdujeron mutaciones tanto en la bacteria K. pneumoniae como en los ratones, que afectaron al modo de diseminación bacteriana. Esto insinuó que la interacción entre las bacterias y el sistema inmunológico del huésped podría desempeñar un papel clave en la determinación del curso de la infección.

“El proyecto comenzó con una pregunta muy básica: ¿cómo salen las bacterias de los pulmones? Ahora hemos aportado algunos datos para comprenderla, cerrando una brecha importante en nuestro conocimiento”, dijo Michael Bachman, MD, Ph.D., profesor clínico asociado de patología, microbiología e inmunología en la Facultad de Medicina de la UM.