Los investigadores han descubierto cómo bacterias ultrapequeñas del medio ambiente se han adaptado a vivir en el interior de los seres humanos, en un nuevo estudio que publican en la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ (PNAS).
Los microbios que viven en el interior de la boca, conocidos como el microbioma oral, influyen en la salud general de muchas maneras que aún no se conocen del todo. Algunas causan inflamación, lo que provoca periodontitis y otras enfermedades sistémicas, como las cardiovasculares y la diabetes. Otros organismos orales se han asociado a ciertos tipos de cáncer. Los científicos se esfuerzan por comprender cómo interactúan estos microbios entre sí y con nuestro organismo para descifrar su papel individual en la salud y la enfermedad.
Entre las diversas especies bacterianas que viven en la boca hay un grupo que pertenece a la Radiación Phyla Candidata (RPC), unos microorganismos especialmente misteriosos porque son ultrapequeños, adoptan un estilo de vida simbiótico único con sus bacterias hospedadoras y la mayoría aún no han sido cultivados por los científicos ni estudiados en el laboratorio. La única bacteria de la RPC que se ha examinado en profundidad es un grupo llamado TM7, que fue cultivado por primera vez por el doctor Xuesong He, investigador del Instituto Forsyth, en 2014.
En un paso importante hacia una mejor comprensión de estas elusivas bacterias, el doctor He y su colaborador, el doctor Jeffrey S. McLean, de la Universidad de Washington, han desarrollado un nuevo sistema modelo utilizando la primera cepa de TM7 oral humana aislada, TM7x, y su bacteria huésped, ‘Actinomyces odontolyticus’.
Los investigadores utilizaron el sistema modelo para estudiar experimentalmente estas diminutas bacterias, poniendo a prueba una hipótesis sobre cómo se adaptó la TM7 a vivir dentro de los seres humanos, y proporcionando datos empíricos para confirmar estudios genómicos anteriores.
Y han encontrado TM7 en muchos entornos diferentes, como el suelo, las aguas subterráneas y los cuerpos de otros mamíferos. Los estudios han demostrado que, aunque mantienen un genoma notablemente similar en general, los TM7 encontrados en la boca de los humanos son únicos respecto a los de otros entornos porque han adquirido un grupo de genes que codifican el sistema de arginina deiminasa (ADS).
«Esto nos intrigó, ya que parece haber muy pocos cambios genómicos en este grupo de bacterias diminutas con genomas ya pequeños al pasar del medio ambiente a los mamíferos», reconoce McLean.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que las TM7 adquirieron ADS como ventaja evolutiva para ayudarlas a adaptarse y sobrevivir en la cavidad bucal humana. Para comprobar esta hipótesis, la doctora Jing «Janet» Tian, primera autora del estudio, utilizó el sistema modelo para investigar experimentalmente la función y el impacto de la ADS en la TM7x y su bacteria huésped.
Descubrió que el ADS ayudaba a la TM7x a descomponer la arginina, un proceso que produce los compuestos adenosín trifosfato (ATP) y amoníaco. La mayor abundancia de ATP y amoníaco benefició a TM7x al aumentar su infectividad, o capacidad de multiplicarse. También protegió a la TM7x y a su bacteria huésped del estrés ácido, una condición que los microbios encuentran con frecuencia en la cavidad bucal humana debido al ácido que se crea cuando las bacterias se alimentan y metabolizan los carbohidratos de la dieta.
En definitiva, el experimento demostró que las TM7x fueron capaces de sobrevivir en el entorno experimental durante más tiempo que sin la adición de arginina, gracias a la ADS.
«La mayoría de los estudios actuales sobre las bacterias de la RCP se basan en un enfoque genómico independiente del cultivo. Utilizando este sistema modelo bacteriano TM7, podemos probar directamente una hipótesis generada a partir del análisis del genoma, lo que ayuda a que el campo de investigación de la RCP pase de los estudios centrados en el genoma a los estudios basados en hipótesis para comprender mejor su biología», señala He.
«La producción de amoníaco a través de los ADS codificados por la TM7 eleva el nivel de pH en el microambiente oral humano, lo que plantea una pregunta intrigante sobre el papel de la TM7 en el desarrollo de la caries dental», añade la doctora Tian, dentista pediátrica del Hospital Universitario de Estomatología de Pekín y becaria visitante en Forsyth.
En un estudio anterior sobre la caries dental en niños, la doctora Tian descubrió que la abundancia de TM7 aumentaba significativamente tras el tratamiento de la caries. «Creemos que esto indica que la TM7 puede estar más asociada a un estado libre de caries, y estamos planeando hacer más investigaciones en esta área», señala Tian.
Este estudio también se suma a un creciente conjunto de pruebas de que la bacteria TM7 puede desempeñar un papel más protector en la salud bucodental de lo que los investigadores pensaban inicialmente.
Por ejemplo, se ha descubierto que la abundancia de TM7 aumenta drásticamente en la boca de los pacientes con enfermedad periodontal, lo que llevó a los científicos a suponer que la bacteria contribuía a la enfermedad. Pero un estudio reciente dirigido por el doctor Batbileg Bor en Forsyth demostró el efecto contrario: la TM7 disminuyó la inflamación periodontal y la pérdida de hueso en un modelo de ratón.
«Todavía estamos en las primeras etapas de la comprensión de cómo cada uno de los muchos tipos diferentes de estas bacterias parasitarias ultrapequeñas, que básicamente acabamos de descubrir dentro de los seres humanos, están impactando en la salud y la enfermedad», reconoce McLean.
«Por eso es tan importante contar con un sistema modelo bacteriano para no sólo lograr una mejor comprensión del estilo de vida único de la TM7, sino probar experimentalmente si las hipótesis basadas en estudios genómicos o en la observación clínica se sostienen realmente –añade–. Ahora, tenemos un sistema modelo manipulable para la TM7, lo que es realmente una gran ventaja».
