Durante años, los científicos se han preguntado por qué el patógeno intracelular Salmonella puede sobrevivir y prosperar en tejidos humanos y animales, incluso dentro de células hostiles que forman parte del sistema inmunológico del cuerpo, como los glóbulos blancos conocidos como macrófagos.
por Kevin Dennehy, Universidad de Yale
Si bien existen múltiples factores que permiten a Salmonella adaptarse a las duras condiciones experimentadas durante la infección, un nuevo estudio de Yale revela la base molecular de las adaptaciones metabólicas que experimenta este patógeno y que promueven su supervivencia.
En un artículo publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , un equipo de investigadores de Yale identifica el proceso (incluido el papel de una molécula de señalización clave que ayuda a regular la absorción de carbono en estos organismos) que subyace a los cambios fisiológicos que rigen la preferencia de fuente de carbono de Salmonella durante la infección.
Sus hallazgos también muestran que los cambios de comportamiento comúnmente observados en Salmonella en entornos de laboratorio no reflejan necesariamente cómo se comportan en el entorno natural, dijo Eduardo A. Groisman, profesor Waldemar Von Zedtwitz de Patogénesis Microbiana en la Facultad de Medicina de Yale y autor principal del estudio.
También ofrecen nuevos conocimientos sobre el papel del metabolismo en la tolerancia a los antibióticos, dicen los investigadores.
«Sabemos que la Salmonella presenta una mayor tolerancia a los antibióticos cuando se encuentra dentro de los macrófagos», afirmó Nick Pokorzynski, investigador postdoctoral en el laboratorio de Groisman y autor principal del estudio. «Sin embargo, un dilema recurrente ha sido que, si bien se puede determinar la sensibilidad de la Salmonella a un antibiótico determinado en el laboratorio —donde la Salmonella puede parecer sensible a ese antibiótico—, al intentar tratar la infección con el mismo antibiótico, este deja de ser eficaz.
«Estos hallazgos respaldan un creciente cuerpo de literatura que implica al metabolismo como una base importante para la tolerancia a los antibióticos en las bacterias», dijo.
Las bacterias, como todos los organismos vivos, dependen de algún tipo de carbono para la mayoría de los procesos celulares , y su dieta preferida o disponible desempeña un papel fundamental en su metabolismo y fisiología. Décadas de investigación han demostrado que la mayoría de los microorganismos prefieren la glucosa, un azúcar simple, a otras fuentes de carbono.
Lo mismo ocurre con Salmonella enterica serovar Typhimurium, una forma común de Salmonella, al menos cuando se cultiva en medios de laboratorio. Sin embargo, al encontrarse dentro de los macrófagos, según investigadores de Yale, la llamada «preferencia por el carbono» de Salmonella se ve alterada, mostrando en cambio una preferencia por fuentes alternativas de carbono, como el gluconato y el glicerol. Esta diferencia, según los investigadores, probablemente se deba a que la célula huésped priva al patógeno de magnesio, un cofactor esencial en cientos de reacciones químicas que impulsan múltiples funciones celulares.
Cuando una célula de mamífero detecta un patógeno, responde reteniendo el magnesio. Esto obliga al patógeno a regular cuidadosamente la cantidad de magnesio que utiliza para evitar que la célula lo domine y finalmente lo elimine. En la Salmonella, la concentración reducida de magnesio induce cambios en el metabolismo y otros ajustes fisiológicos importantes, como un crecimiento más lento y una mayor tolerancia a los antibióticos.
Es importante destacar que, según los investigadores, este estrés relacionado con la infección altera el metabolismo de los patógenos al disminuir las cantidades de monofosfato de adenosina cíclico (AMPc), un activador esencial del regulador principal de la utilización del carbono, conocido como PCR (la proteína receptora del AMPc). Esto, a su vez, disminuye la expresión de los genes que utilizan el carbono, lo que dificulta la absorción de fuentes de carbono y altera el metabolismo.
«El comportamiento descubierto puede explicar directamente el crecimiento lento y la tolerancia a los antibióticos que exhiben múltiples patógenos intracelulares», dijo Groisman.
Los hallazgos también pueden ofrecer una nueva comprensión de la dinámica del metabolismo microbiano más allá de la patogénesis intracelular, como en el microbioma intestinal , dijo Pokorzynski, o incluso el papel del metabolismo en el crecimiento de las células cancerosas.
«Podríamos descubrir que estos hallazgos tienen una relevancia mucho más amplia más allá de la patogénesis de la Salmonella, dado que el metabolismo está muy conservado en todos los dominios de la vida y que el magnesio es esencial para todos los organismos», dijo.
Más información: Nick D. Pokorzynski et al., El Mg₂₄ citoplasmático reemplaza la preferencia por la fuente de carbono para dictar el metabolismo de Salmonella, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). DOI: 10.1073/pnas.2424337122
