Facultativos e investigadores del Servicio de Microbiología y de la Unidad de Fibrosis Quística del Hospital Universitario Ramón y Cajal-IRYCIS, junto con el grupo de Sistemas Complejos de la Universidad Politécnica de Madrid han monitorizado durante un año las fluctuaciones del ecosistema del microbioma pulmonar de pacientes con fibrosis quística, describiendo, por primera vez, la presencia de dos tipos de bacterias depredadoras en esta localización: Bdellovibrio y Vampirovibrio.
Este trabajo, desarrollado por los doctores Rosa del Campo, investigadora del IRYCIS, Rafael Cantón, Jefe de Servicio de Microbiología del Hospital Universitario Ramón y Cajal, y Juan de Dios Caballero, Facultativo de mismo Servicio, ha sido publicado recientemente en la prestigiosa revista mBIO. Los resultados preliminares, la detección de bacterias depredadoras en el pulmón de los pacientes con fibrosis quística abre nuevas líneas de tratamiento, presentados en el Congreso Europeo de Fibrosis Quística celebrado en Sevilla en junio de este año, tuvieron un gran impacto entre los asistentes.
Monitorización del microbioma pulmonar
El objetivo de esta investigación fue monitorizar durante un año las fluctuaciones del microbioma pulmonar en un grupo de pacientes con fibrosis quística. El Dr. Luis Máiz, actual coordinador de la Unidad Clínica de Fibrosis Quística del Hospital Universitario Ramón y Cajal, recogió los datos clínicos, así como el consumo de antibióticos. Contrariamente a lo esperable, no se observó ninguna asociación entre estos datos clínicos, el consumo de antibióticos y la composición del microbioma pulmonar. Sin embargo, un análisis detallado reveló la presencia de bacterias depredadoras.
Además de estudiar las bacterias cultivables en las muestras respiratorias de estos pacientes, también se determinó, mediante técnicas moleculares de secuenciación masiva, la composición del microbioma. Los resultados permitieron descifrar un ecosistema mucho más complejo del esperado con 156 especies bacterianas diferentes, así como la detección de bacterias muy minoritarias, entre ellas las bacterias depredadoras Bdellovibrio y Vampirovibrio.
Bacterias depredadoras
Las bacterias depredadoras se conocen desde mitad del siglo pasado, describiéndose fundamentalmente en ambientes acuáticos. Son muy ubicuas y su existencia se ha asociado a la regulación de ecosistemas ambientales complejos para evitar el sobrecrecimiento de determinadas poblaciones. A pesar de que se han descrito varias especies, la más conocida es Bdellovibrio bacteriovorus. Está bacteria es capaz de introducirse en el espacio periplásmico de Pseudomonas, su principal presa, para reproducirse y después matar tras hacerla estallar. Las bacterias depredadoras se han utilizado en programas de biorremediación ambiental para recuperar ecosistemas alterados, y en el año 2013 fueron descritas por primera vez en el ecosistema intestinal humano.
Modelización del ecosistema
La detección de bacterias depredadoras en el pulmón del paciente con fibrosis quística ha inspirado un trabajo computacional en colaboración con físicos y matemáticos de la Universidad Politécnica de Madrid. Se ha creado un modelo donde se reproducen los comportamientos de depredador y presa. Variando las cantidades iniciales de depredadores se llegan a las soluciones clásicas de los modelos de tipo Lotka-Volterra: extinción total de todas las especies o convivencia de una especie depredadora y otra especie presa.
Los resultados de estos modelos permiten desarrollar hipótesis de que, inoculando este tipo de depredadores, ya existentes en microbioma pulmonar, podría contribuir a erradicar los patógenos de la fibrosis quística en los estadios iniciales de dicha colonización Se abre por tanto una nueva línea de investigación para realizar abordajes innovadores que controlen el curso de la infección en la fibrosis quística.
Este trabajo de investigación se ha desarrollado gracias a la estrecha colaboración entre los equipos clínicos y de investigación de la Unidad de Fibrosis Quística con fondos de proyectos competitivos otorgados por el Instituto de Salud Carlos III.
Fuente: Hospital Universitario Ramón y Cajal
