Una investigación liderada por el IBEC ha analizado la actividad antimicrobiana de histonas humanas frente a diferentes bacterias, tanto en solución como en biofilm. Los resultados son muy prometedores y abren la puerta a encontrar nuevos tratamientos más efectivos, especialmente frente a infecciones por Pseudomonas aeruginosa. Esta bacteria es la principal responsable del desarrollo de heridas crónicas e insuficiencia pulmonar en pacientes con fibrosis quística y otras enfermedades respiratorias.
Los antibióticos han salvado millones de vidas de las enfermedades infecciosas, siendo considerados uno de los descubrimientos más relevantes del siglo XX. Sin embargo, el uso (y abuso) creciente de los antibióticos a lo largo de todos estos años ha llevado a que muchas bacterias desarrollen resistencia frente a estos fármacos.
La resistencia bacteriana a los antibióticos es una crisis global que dificulta el tratamiento de infecciones comunes, y se estima que es la causa de al menos 1,27 millones de muertes a nivel mundial. Patógenos como Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa han desarrollado resistencia a múltiples antibióticos, lo que aumenta las tasas de mortalidad, prolonga las estancias hospitalarias y eleva los costos sanitarios. Sin nuevas estrategias antimicrobianas, se estima que para 2050 las infecciones resistentes podrían causar 10 millones de muertes anuales a en todo el mundo.
En un reciente estudio, científicos liderados por Eduard Torrents, investigador principal del grupo “Infecciones bacterianas: terapias antimicrobianas” del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y profesor agregado de la Universidad de Barcelona (UB), aportan resultados que pueden ayudar en el desarrollo de tratamientos más efectivos para combatir la resistencia bacteriana. En el trabajo, publicado en la revista mSystems, de la Sociedad Americana de Microbiología, han descrito que las histonas humanas presentan actividad antimicrobiana frente a diferentes bacterias, entre ellas a biopelículas de Pseudomonas aeruginosa, una de las 6 bacterias más resistentes del mundo. Este trabajo se ha desarrollado en colaboración con el Dr. Albert Jordan del CSIC y las doctoras Alicia Roque e Inmaculada Ponte de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
Estos hallazgos sugieren que el uso de histonas, o parte de estas proteínas, ya sea solas o en combinación con antibióticos u otras moléculas con actividad antimicrobiana, son una alternativa prometedora para combatir infecciones agudas y crónicas causadas por patógenos como P. aeruginosa y otras bacterias multirresistentes.
Eduard Torrents
Las histonas son proteínas fundamentales en la organización y regulación del ADN en todas las células eucariotas, es decir, en las que el ADN se encuentra dentro de un núcleo. Esto incluye, entre otros, a los hongos, plantas y animales. Sin embargo, además de esta función, se ha visto en determinadas situaciones que las histonas del subtipo H1 pueden ser liberadas al exterior de la célula y ejercer actividad antimicrobiana frente a bacterias, hongos, parásitos y virus. Esta actividad se atribuye principalmente a la unión de las histonas a las membranas que envuelven los microorganismos causando daños que finalmente llevan a su muerte.
Los investigadores han analizado la actividad antimicrobiana de 3 subtipos de la histona humana H1 frente a diferentes bacterias observando específicamente en P. aeruginosa una reducción de hasta un 70% en el número de bacterias después del tratamiento. Además, combinando las histonas con el antibiótico ciprofloxacina, el efecto era mayor que cuando se administra cada uno por separado, lo que abre la puerta a desarrollar cócteles de tratamientos más efectivos.
El equipo de investigación también ha estudiado la actividad de las histonas frente a las biopelículas de P. aeruginosa, encontrando una reducción del 30% en la masa bacteriana. Las biopelículas, o biofilms, son comunidades de microorganismos que pueden incluir bacterias, hongos y virus, adheridos a superficies vivas o inertes, como tejidos u órganos, o dispositivos médicos. Su particularidad radica en la secreción de una matriz extracelular que encapsula y protege a los microorganismos, dificultando la acción del sistema inmune y de los antibióticos, lo que las hace especialmente difíciles de tratar.
Los resultados se han corroborado en ensayos in vivo en gusanos de la cera (Galleria mellonella) infectados con P. aeruginosa. Las larvas infectadas tratadas con las histonas mostraron un aumento en el tiempo de supervivencia en comparación con aquellas que no recibieron tratamiento. Además, el tratamiento no causó ningún efecto toxico o negativo.
Los resultados obtenidos son especialmente relevantes, ya que los biofilms presentan una alta resistencia a los antibióticos y provocan infecciones muy graves. Es crucial identificar nuevas moléculas con actividad antimicrobiana, así como nuevos mecanismos de acción contra los biofilms para desarrollar estrategias terapéuticas más eficaces. Los siguientes pasos incluyen determinar la parte molecular de la histona que tiene más capacidad antimicrobiana y validar el uso de las histonas en la clínica.
Artículo de referencia:
Betsy Veronica Arévalo-Jaimes, Mónica Salinas-Pena, Inmaculada Ponte, Albert Jordan, Alicia Roque, Eduard Torrents. Antimicrobial and antibiofilm activity of human recombinant H1 histones against bacterial infections. mSystems (2024). DOI: 10.1128/msystems.00704-24
