Les ferides cròniques són un repte per als microbiòlegs a causa de la presència de biofilms, estructures complexes on els bacteris es protegeixen dels antibiòtics, impedint que les infeccions puguin ser tractades de forma efectiva. Un equip de recerca, liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) ha publicat a la revista Frontiers in Microbiology un estudi sobre com l’ús d’enzims específics i la combinació de diferents fàrmacs antibiòtics poden significar un gran avenç en la lluita contra aquest problema.
La cronificació de ferides és un important problema de salut que afecta gairebé 2 milions de persones a Europa. La principal causa que aquestes ferides no cicatritzin és la presència de comunitats polimicrobianes que formen una matriu extracel·lular que les protegeix dels agents antimicrobians i cèl·lules del nostre sistema immune donant lloc a una organització tridimensional coneguda com a biofilm.
Un estudi liderat per l’Alba Rubio Canalejas, investigadora de l’IBEC, i l’Eduard Torrents, investigador de l’IBEC i de la Universitat de Barcelona, en col·laboració amb l’Institut Jozef Stefan a Eslovènia, descriu el disseny d’un tractament innovador basat en l’ús de nanopartícules de plata optimitzades amb enzims i dos antibiòtics combinats, que és altament efectiu contra els biofilms. La investigació, publicada a la revista Frontiers in Microbiology, tracta concretament sobre els biofilms produïts per la infecció dual dels bacteris Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus, dos microorganismes molt comuns en aquest tipus de ferides.
Enzims i antibiòtics combinats contra biofilms microbians
Els biofilms són estructures formades per bacteris patògens i una matriu que les envolta, feta de polisacàrids, proteïnes, lípids i ADN extracel·lular, que dificulta la difusió d’antibiòtics i impedeix el tractament de la ferida.
“Cal investigar teràpies que millorin la penetrabilitat i eficàcia dels antimicrobians en aquesta situació”, explica Torrents. “Se sap que la plata, per exemple, té propietats antimicrobianes. Decidim fer servir nanopartícules de plata, optimitzades amb diferents enzims, per veure quins d’ells eren més efectius per desfer la matriu que formen P. aeruginosa i S. aureus“. Els investigadors van demostrar que el tractament amb nanopartícules de plata optimitzades amb l’enzim DNAsa I reduïa la capacitat per multiplicar-se de P. aeruginosa en un 99,98% i la de S. aureus en un 92,3% en un model de ferida in vitro.
Un cop oberta la matriu, la utilització de més d’un antibiòtic alhora va resultar ser un factor clau per eliminar la infecció. Segons explica Rubio-Canalejas, “aquests dos bacteris tenen una relació complexa a la natura, on poden ser competitives, a causa dels exoproductes produïts per P. aeruginosa que suprimeixen el creixement de S. aureus. Tanmateix, en el context dels biofilms, estableixen sinergies i en lloc de competir, col·laboren. La infecció dual augmenta la seva resistència i tolerància als antimicrobians, cosa que permet que colonitzin el teixit i impedeixin la curació de la ferida”. Els investigadors van descobrir que l’ús d’un únic tipus de fàrmac afectava de forma diferent cada espècie de bacteri. L’antibiòtic ciprofloxcina feia que P. aeruginosa superés S. aureus i la gentamicina provocava l’efecte contrari. No obstant això, una teràpia dual que combinava ambdós compostos va permetre reduir les poblacions d’ambdues espècies.
“Hi ha molt poca bibliografia sobre com es distribueixen els bacteris dins dels biofilms polimicrobians. Descobrir com s’organitzen pot ser de gran ajuda per millorar futurs tractaments.”
Eduard Torrents
D’altra banda, els investigadors van estudiar la composició interna del biofilm, representant, per primera vegada, un esquema general de com es distribueixen els bacteris en l’espai tridimensional. “Veiem que S. aureus forma agregats a la part més interna del biofilm, protegint-se així de P. aeruginosa i, alhora, permetent que totes dues convisquin. Empitjorant, per tant, qualsevol mena d’infecció”, explica Torrents.
En conclusió, l’estudi obre una nova via per entendre millor els biofilms i dissenyar tractaments clínics que combinin enzims i antibiòtics, essencials per eliminar les infeccions en les ferides cròniques.
Article de referència:
Alba Rubio-Canalejas, Aida Baelo, Sara Herbera, Núria Blanco-Cabra, Marija Vukomanovic y Eduard Torrents. 3D spatial organización and improved antibiotic treatment of a Pseudomonas aeruginosa–Staphylococcus aureus wound biofilm by nanoparticle enzime delivery. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.959156
