Células persistentes - Persister cells

Las células persistentes son subpoblaciones de células que resisten el tratamiento y se vuelven tolerantes a los antimicrobianos al cambiar a un estado de inactividad o inactividad. Las células persistentes en su letargo no se dividen. La tolerancia que se muestra en las células persistentes se diferencia de la resistencia a los antimicrobianos en que la tolerancia no se hereda y es reversible. Cuando el tratamiento se detiene, el estado de letargo se puede revertir y las células pueden reactivarse y multiplicarse. La mayoría de las células persistentes son bacterianas, y también hay células persistentes fúngicas, células persistentes de levadura y células persistentes cancerosas que muestran tolerancia a los medicamentos contra el cáncer .

Historia

El reconocimiento de las células persistentes bacterianas se remonta a 1944, cuando Joseph Bigger, un médico irlandés que trabajaba en Inglaterra, estaba experimentando con la penicilina recientemente descubierta . Bigger usó penicilina para lisar una suspensión de bacterias y luego inocular un medio de cultivo con el líquido tratado con penicilina. Las colonias de bacterias pudieron crecer después de la exposición a los antibióticos. La observación importante que hizo Bigger fue que esta nueva población podría casi eliminarse nuevamente mediante el uso de penicilina, excepto por una pequeña población residual. Por lo tanto, los organismos residuales no eran mutantes resistentes a los antibióticos, sino más bien una subpoblación de lo que él llamó "persistentes". Ahora se sabe que la formación de persistentes bacterianos es un fenómeno común que puede ocurrir por la formación de células persistentes antes del tratamiento con antibióticos o en respuesta a una variedad de antibióticos.

Relevancia para las infecciones crónicas

La tolerancia a los antimicrobianos se logra mediante una pequeña subpoblación de células microbianas denominadas persistentes. Los persistentes no son mutantes, sino más bien células inactivas que pueden sobrevivir a los antimicrobianos que efectivamente eliminan su número mucho mayor. Las células persister han entrado en un estado fisiológico sin crecimiento o de crecimiento extremadamente lento que las hace tolerantes (insensibles o refractarias) a la acción de los antimicrobianos. Cuando estos microbios patógenos persistentes no pueden ser eliminados por el sistema inmunológico, se convierten en un reservorio a partir del cual se desarrollará la recurrencia de la infección . Se ha observado que estas bacterias que no crecen persisten durante las infecciones por Salmonella . Las células persistentes son la principal causa de infecciones crónicas y recurrentes .

Se ha demostrado que la especie de bacteria Listeria monocytogenes , el principal agente causal de la listeriosis , demuestra persistencia durante la infección en células de hepatocitos y trofoblasto . El estilo de vida activo habitual puede cambiar y las bacterias pueden permanecer en las vacuolas intracelulares entrando en un estado de persistencia lento y sin crecimiento, promoviendo así su supervivencia de los antibióticos.

Las células fúngicas persistentes son una causa común de infecciones recurrentes debido a Candida albicans, una infección de biopelícula común de los implantes.

Importancia médica

Más información: Biofilm § En medicina

La tolerancia a los antibióticos plantea desafíos de importancia médica. Es en gran parte responsable de la incapacidad de erradicar las infecciones bacterianas con tratamiento con antibióticos. Las células Persister están altamente enriquecidas en biopelículas , y esto hace que las enfermedades relacionadas con biopelículas sean difíciles de tratar. Algunos ejemplos son las infecciones crónicas de dispositivos médicos implantados , como catéteres y articulaciones artificiales, infecciones del tracto urinario , infecciones del oído medio y enfermedades pulmonares mortales.

Resistencia vs tolerancia

A diferencia de la resistencia a múltiples fármacos y la resistencia a los antimicrobianos, la tolerancia a los antimicrobianos es transitoria y no hereditaria. Las células persistentes tolerantes a los antibióticos no son mutantes resistentes a los antibióticos . La resistencia es causada por rasgos genéticos recién adquiridos (por mutación o transferencia horizontal de genes ) que son hereditarios y confieren la capacidad de crecer a concentraciones elevadas de antibióticos. Por el contrario, las bacterias tolerantes tienen la misma concentración inhibitoria mínima (MIC) que las bacterias susceptibles y difieren en la duración del tratamiento en el que pueden sobrevivir. La tolerancia a los antibióticos puede ser causada por un estado fisiológico reversible en una pequeña subpoblación de células genéticamente idénticas, similar a un tipo celular diferenciado. Permite que esta pequeña subpoblación de bacterias sobreviva a su eliminación completa mediante el uso de antibióticos. Las células persistentes reanudan su crecimiento cuando se elimina el antibiótico y su progenie es sensible a los antibióticos.

Mecanismos moleculares

Los mecanismos moleculares que subyacen a la formación de células persistentes y la tolerancia a los antimicrobianos se desconocen en gran medida. Se cree que las células persistentes surgen espontáneamente en una población microbiana en crecimiento mediante un cambio genético estocástico , aunque se han descrito mecanismos inducibles de formación de células persistentes. Por ejemplo, los sistemas de toxina-antitoxina y una serie de diferentes respuestas al estrés , como la respuesta SOS , la respuesta al estrés de la envoltura y la respuesta al hambre, también se han asociado con la formación de células persistentes en las biopelículas. Debido a su naturaleza transitoria y abundancia relativamente baja, es difícil aislar células persistentes en cantidades suficientes para la caracterización experimental, y hasta la fecha solo se han identificado unos pocos genes relevantes. El-entiende mejor factor de persistencia es la E. coli hi gh p gen ersistence, comúnmente abreviado como hipA .

Aunque la tolerancia se considera en general un estado pasivo, existe evidencia que indica que puede ser un proceso dependiente de la energía. Las células persistentes en E. coli pueden transportar acumulaciones intracelulares de antibióticos utilizando una bomba de eflujo que requiere energía llamada TolC.

También se ha demostrado una subpoblación persistente en la levadura en ciernes Saccharomyces cerevisiae . Los persistentes de levadura se activan en un pequeño subconjunto de células de crecimiento exponencial imperturbadas por el daño del ADN que se produce espontáneamente, lo que conduce a la activación de una respuesta general al estrés y protección contra una variedad de entornos hostiles de drogas y estrés. Como resultado del daño del ADN, las levaduras persistentes también se enriquecen con mutaciones genéticas aleatorias que ocurrieron antes del estrés y no están relacionadas con la supervivencia del estrés.

En respuesta a los antifúngicos, las células persistentes de los hongos activan las vías de respuesta al estrés y dos moléculas protectoras del estrés: el glucógeno y la trehalosa se acumulan en grandes cantidades.

Tratamiento potencial

Un estudio ha demostrado que la adición de ciertos metabolitos a los aminoglucósidos podría permitir la eliminación de las bacterias persistentes. Este estudio se llevó a cabo en varias especies bacterianas, incluidas E. coli y S. aureus .

La terapia con fagos , cuando corresponde, elude por completo la tolerancia a los antibióticos.

Ver también

Referencias

enlaces externos