Que una bacteria tenga forma más bien redondeada, o por el contrario, alargada como una barra, no es irrelevante. Unos científicos han descubierto que para unas bacterias es esencial conservar su forma de barra para lograr el éxito en su ataque infeccioso contra células humanas.

La infección por salmonela o salmonelosis es una enfermedad bacteriana común que afecta al tubo intestinal. La bacteria de la salmonela generalmente vive en los intestinos de animales y humanos y se expulsa mediante las heces. La forma más frecuente de infección en los humanos es a través de agua o alimentos contaminados. En concreto, la bacteria Salmonella enterica suele producir infecciones que afectan también al ganado. Son capaces de persistir en compartimentos intracelulares llamados fagosomas, donde las condiciones fisiológicas son diferentes, hay un pH ácido y los antibióticos comúnmente utilizados son poco eficaces.

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB), de España ambas instituciones, han identificado un nuevo mecanismo molecular implicado en el desarrollo de la forma de la bacteria salmonela. Los resultados de este estudio podrían servir como base para el diseño de tratamientos efectivos frente a las infecciones intracelulares persistentes causadas por esta bacteria.

A diferencia de algunas bacterias patógenas que alteran su forma en el hospedador, lo que dificulta su ingestión por células de defensa, el nuevo estudio demuestra que la Salmonella mantiene su forma bacilar (de barra o varilla) durante la infección. La morfogénesis celular es un proceso altamente regulado y dependiente de la estructura del peptidoglicano, un polímero que, a modo de corsé, cubre por entero la célula y, además de proteger su integridad, la dota de una forma concreta.

Francisco García del Portillo, investigador del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología explica: “En bacilos como Escherichia coli y Bacillus subtilis, existen dos sistemas que se coordinan entre sí para sintetizar peptidoglicano y aportar una forma celular precisa. Cada uno de estos sistemas se controla por una enzima que inserta nuevo material en el peptidoglicano con una topología o direccionalidad concreta. En el caso de E. coli, estas enzimas son las proteínas fijadoras de penicilina (PBP) 2 y 3 (PBP2 y PBP3). Su importancia fisiológica explica por qué los antibióticos beta-lactámicos más eficaces son aquellos que las bloquean, ya que su inhibición resulta en la pérdida de la forma e integridad celular.”

Imagen, obtenida por microscopía de fluorescencia, de Salmonella enterica utilizando el sistema de morfogénesis que se activa en el ambiente intracelular. (Foto: Sónia Castanheira / CNB / CSIC)

Persistencia en la célula

La investigación detalla los sistemas con los que la bacteria logra persistir de forma prolongada en ambientes tan ácidos como el fagosoma celular. Sónia Castanheira, investigadora del CNB, destaca: “En Salmonella hay dos tipos de PBP2, una PBP2 similar a la de E. coli y la PBP2SAL, esta última ausente en E. coli y en bacterias de la microbiota intestinal. Cada una de ellas se ha especializado para actuar bien fuera de la célula hospedadora a pH neutro (PBP2) o dentro del fagosoma acídico donde reside el patógeno en la infección intracelular (PBP2SAL)”

Según los científicos, sorprende que dicha especialización en respuesta a determinados ambientes se dirija, en el caso de Salmonella, a mantener una misma forma celular. Estas observaciones apuntan a que la forma celular no es casual. Así, determinadas bacterias habrían evolucionado adquiriendo proteínas adicionales para garantizar la conservación de su forma cuando se adaptan a ambientes tan particulares como el fagosoma ácido de la célula eucariota.

El hecho de que las proteínas de Salmonella identificadas en este proceso no se produzcan en bacterias beneficiosas de la microbiota, abre nuevas vías de terapia antimicrobiana selectiva para erradicar la infección en su fase intracelular. “En el caso de la Salmonella y su propensión a persistir intracelularmente, un antibiótico que inhiba específicamente las PBP alternativas sería de gran utilidad para impedir recidivas y disminuir la transmisión de este patógeno entre hospedadores (animales y humanos), los alimentos y el ambiente”, concluye Castanheira.

El estudio se titula “Evidence of two differentially regulated elongasomes in Salmonella”. Y se ha publicado en la revista académica Communications Biology. (Fuente: CNB / CSIC)

La noche, un lienzo oscuro sobre el que se pintan miles de destellos luminosos en forma de estrellas y constelaciones, ha sido una fuente de inspiración para múltiples comunidades a lo largo de la historia de la humanidad: se han forjado mitos, cuentos y, a su vez, descubrimientos científicos apasionantes. Sin embargo, hoy en día, las personas que viven en las grandes ciudades o en amplios núcleos urbanos, rara vez han experimentado esa completa oscuridad durante la noche. En su lugar, están rodeadas de un resplandor artificial que afecta, no solo a su capacidad para disfrutar del cielo estrellado despejado, sino también a su salud y al bienestar de la vida silvestre.

¿Hasta qué punto es fiable científica y técnicamente la teledetección para evaluar la vulnerabilidad sísmica? Un estudio reciente ha buscado la respuesta a esa pregunta.

Un terremoto grande causa destrucción y muerte allí donde ocurre, especialmente en ciudades donde la edificación es poco resistente. Lo hemos visto en los últimos años con el terremoto de Haití en 2010 o este mismo año con los de Turquía y Marruecos. En España, el último terremoto que causó víctimas fue el de Lorca, en 2011. Para luchar contra este riesgo sísmico, las autoridades locales elaboran planes de emergencia en los que se evalúa qué sismos pueden afectar a una ciudad (peligrosidad) y cómo de resistentes son los edificios (exposición y vulnerabilidad). Con ello, se estiman los daños que esos sismos causarían en la edificación y las pérdidas humanas y económicas asociadas (riesgo). Y finalmente, con el objetivo de evitar ese escenario de daños y pérdidas, se diseñan medidas de prevención y mitigación, aumentando la resiliencia de las estructuras y de la sociedad.

Los planes de emergencia se realizan en la fase pre-evento, es decir, antes de que ocurra ningún sismo, para estar preparados. La parte más costosa, en términos de tiempo y recursos, suele ser la evaluación de la exposición y la vulnerabilidad. Tradicionalmente, esta tarea es abordada por un nutrido equipo de ingenieros y arquitectos que recorren una ciudad entera durante semanas o meses, inspeccionando los edificios uno a uno para recoger información sobre su vulnerabilidad sísmica. Hay países, como España, que proporcionan parte de esa información en bases de datos catastrales −por ejemplo, el área, la altura o el año de construcción− pero sigue siendo necesario hacer trabajo de campo, o sea salir a recoger otros datos muy relevantes, como los materiales de construcción, el sistema constructivo, la posición relativa de los edificios con sus vecinos, etc. Es más, la mayoría de los países, especialmente los más expuestos a desastres naturales, no tienen esta información disponible, por lo que la campaña de recogida de datos edificio por edificio es imprescindible.

En el grupo TERRA de la UPM llevan años trabajando en una línea de experimentación en la que aplican técnicas de observación remota para extraer esos atributos de los edificios eliminando o minimizando la necesidad de inspeccionarlos in-situ. En concreto, utilizan imágenes aéreas o satelitales de alta resolución y nubes de puntos LiDAR para generar modelos virtuales tridimensionales de las ciudades. Esos modelos representan la geometría 3D de todos los edificios y, además, sus atributos más relevantes. Esto conforma la base de datos de exposición y vulnerabilidad que se necesita para elaborar los planes de emergencia ante el riesgo, ya sea sísmico o de otra índole, puesto que tienen un enfoque multirriesgo, como demanda hoy día la comunidad científica.

Los investigadores han aplicado estos métodos en varias ciudades como Lorca, Puerto Príncipe (Haití) o Nejapa (El Salvador) y han demostrado que sus resultados ofrecen una fiabilidad por encima del 85%, que es la misma −según los expertos− que inspeccionando los edificios in situ. Además, con técnicas de teledetección se puede ahorrar hasta el 75% del coste y el 85% del tiempo. Esto permitiría a las autoridades realizar con celeridad y precisión los estudios de riesgo sísmico a nivel local que, según la Directriz Básica de Planificación de Protección Civil, deben hacer más de 700 municipios en España.

Esta cuantificación de la viabilidad técnica y económica de la teledetección aplicada a la ingeniería sísmica no se había hecho hasta ahora y por eso estas técnicas han tenido siempre detractores. Pero ahora, gracias al trabajo del grupo TERRA, se ha podido aportar datos nuevos y reveladores, dando argumentos sólidos a la comunidad científica para apoyar su utilización.

Daños causados por el terremoto de Haití en 2010 (Foto: Yolanda Torres).

Tal como señala Yolanda Torres, investigadora de la UPM que ha coordinado esta investigación, “el objetivo final de nuestro trabajo es ayudar a las ciudades a aumentar su resiliencia frente a los desastres. A la luz de los resultados que hemos obtenido, parece posible concluir que la creación de bases de datos de exposición sísmica y vulnerabilidad utilizando la teleobservación es factible y rentable tanto en los países desarrollados como en los países en vías de desarrollo”, concluye la investigadora.

El nuevo estudio se titula “Using remote sensing for exposure and seismic vulnerability evaluation: is it reliable?”. Y se ha publicado en la revista académica GIScience & Remote Sensing. (Fuente: UPM)