Una nueva investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia y colaboradores revela cómo los microorganismos que se encuentran en nuestros intestinos pueden empeorar las peligrosas infecciones por C. difficile. El descubrimiento podría ayudar a los médicos a identificar a los pacientes con riesgo de enfermedad grave y abrir la puerta a nuevos tratamientos.

C. difficile es una bacteria que puede causar infecciones potencialmente mortales, particularmente entre los ancianos y las personas que toman antibióticos a largo plazo. Estas infecciones se caracterizan por diarrea, náuseas y fiebre. C. diff, como se le conoce comúnmente, afecta a más de 350 000 estadounidenses al año. Una vez infectados, los pacientes son propensos a sufrir reinfecciones; entre los que sobreviven, uno de cada seis desarrollará otro caso dentro de las ocho semanas, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades federales. Como tal, C. diff puede ser un problema importante para hospitales y centros de enfermería.

Los nuevos hallazgos de UVA ayudan a explicar por qué ciertos pacientes corren un riesgo particular. Los investigadores determinaron que un grupo de « patógenos oportunistas » resistentes a los antibióticos que se encuentran en el intestino llamados enterococos pueden hacer que C. diff sea más potente y peligroso.

« Las interacciones entre C. diff, otros microbios y el intestino humano son muy complejas. Este estudio aprovechó la experiencia de un gran equipo multidisciplinario de varias instituciones para desentrañar estas complejas interacciones y descubrir mecanismos clave que ayudan a C. diff a causar enfermedades », dijo. investigador Jason Papin, PhD, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UVA, un programa conjunto de la Facultad de Medicina y la Facultad de Ingeniería. « Con esta mayor comprensión, tenemos la oportunidad de desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para tratar esta peligrosa infección ».

Una C. difficile más peligrosa

Los enterococos son bacterias que pueden, por sí solas, causar infecciones peligrosas que son difíciles de tratar. Por ejemplo, pueden causar meningitis, infecciones del tracto urinario (que pueden ser muy graves en los ancianos) y la dolorosa enfermedad gastrointestinal diverticulitis, entre otras enfermedades. Pero los investigadores descubrieron que la amenaza que representan no termina ahí.

El equipo de investigación recolectó muestras de heces de pacientes con infecciones por C. difficile en el Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt, el Hospital Infantil de Filadelfia y el Hospital de la Universidad de Pensilvania. Luego utilizaron una combinación de pruebas de laboratorio y modelos informáticos avanzados para comprender mejor cómo C. diffinteractúa con otros microorganismos en el intestino.

Descubrieron que los enterococos son un aliado peligroso para C. diff. Los enterococos producen aminoácidos, como la leucina y la ornitina, que hacen de C. difficile una amenaza más potente para los pacientes cuya composición intestinal se ha visto alterada por los antibióticos.

Papin y su equipo desarrollaron poderosos modelos informáticos que ayudaron a los investigadores a comprender y predecir los complejos cambios en el intestino. Su trabajo, combinado con la investigación de laboratorio realizada en otros laboratorios, mostró que los enterococos pueden remodelar drásticamente el « metaboloma », la colección de metabolitos como los aminoácidos, en el intestino. Estos cambios, informan los investigadores, finalmente reprograman C. difficile y mejoran sus comportamientos que causan enfermedades.

« El modelado computacional que Matthew Jenior realizado fue fundamental para descubrir el papel de los aminoácidos en la interacción entre C. diff y los enterococos », dijo Papin. « Los modelos computacionales que construyó Matthew continuarán ayudándonos a comprender mejor los procesos moleculares en C. diff que causan enfermedades ».

Al comprender mejor cómo C. diff interactúa con los enterococos y otros microorganismos en el intestino, los médicos estarán mejor posicionados para combatir esta infección común y grave, dicen los investigadores.

« La biología es una ciencia rica en datos y el poder de los modelos computacionales para usar estos datos está solo en su infancia », dijo Papin. « Estamos entusiasmados con las innumerables oportunidades de utilizar la ciencia de datos y el modelado informático para impulsar el descubrimiento biológico ».