La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha declarado que la multirresistencia a antibióticos es una crisis sanitaria urgente de atender, ya que cada año se descubren más microorganismos patógenos que son multirresistentes. Además, la generación de nuevos antibióticos va en decremento en el mercado. Los péptidos antimicrobianos son antibióticos naturales por excelencia, que presentan gran potencial para tratar infecciones causadas por bacterias, hongos, parásitos e incluso virus. De estos péptidos, algunos tienen acción en membrana celular, la cual funciona como escudo y/o frontera de la célula. El efecto en membrana es de particular interés, ya que se presupone es menos probable que una sola mutación pueda implicar un cambio drástico que restructure toda la membrana celular del patógeno.

Multirresistencia

Entre otros factores, la multirresistencia se propicia por el uso excesivo e inadecuado de los antibióticos. Las enfermedades causadas por estos patógenos incluyen a la neumonía, endocarditis, candidiasis vaginal, histoplasmosis, tuberculosis y sinusitis, entre otras. Debido a su capacidad infectiva y multirresistencia, estos patógenos también son conocidos como “superbichos”. En 2019, 1.2 millones de personas murieron en el mundo a causa de bacterias resistentes a antibióticos convencionales, más que las causadas por el síndrome de inmunodeficiencia adquirida y la malaria juntas al año, las cuales ascienden a aproximadamente 860 mil y 640 mil muertes, respectivamente. No hay datos de las muertes ocasionadas por este problema en México, pero se estima que para el 2050, las muertes por infecciones de patógenos multirresistentes ascenderán a 10 millones por año en todo el mundo. Los péptidos antimicrobianos son una alternativa atractiva para sustituir los antibióticos convencionales, a los cuales, muchos microorganismos patógenos ya presentan multirresistencia.

Los péptidos antimicrobianos (PAMs)

Los PAMs son proteínas que se crearon por la naturaleza para ser muy selectivos a microbios específicos y forman parte del sistema inmune para protección contra infecciones, mientras que, en bacterias, se emplean para matar microorganismos con los que compiten por el nicho ecológico. Estos péptidos son clasificados por: su origen, actividad, mecanismo de acción, composición molecular y por su estructura, como se detalla en la figura 1.

Figura 1. Clasificación de péptidos antimicrobianos de acuerdo con su origen, actividad, mecanismos, composición molecular y estructura. Fuente: Bertrand, 2022.

PAMs con efecto en membrana celular

La membrana celular (MC) está compuesta de grasa (lípidos, ácidos grasos), que tienen la particularidad de ordenarse en dos capas de una sola molécula de espesor cada una (similar a como se arma un sándwich, con sus dos piezas de pan), para formar la MC, que envuelve a la célula. Cada tipo celular tiene composiciones lipídicas distintas (continuando con la analogía del sándwich, serían panes de diferentes texturas) y eso implica propiedades físicas diferentes (dureza, fluidez, anchura, geometría, relieve, etcétera). Estas propiedades son determinantes para la función en cada célula, pero también determinan el que un PAM pueda o no insertarse en la MC y propiciar la muerte de la célula al perturbar su envoltura (tal y como sucede cuando haces orificios con un alfiler o lápiz a una bolsa de plástico y ésta ya no puede retener un contenido líquido ni su volumen) (figura 2).

Figura 2. Representación de la membrana celular y su interacción con péptidos antimicrobianos. Fuente: Morales-Martínez, 2022.

A diferencia de una proteína o secuencia de ADN que pueden ser sujetas a un cambio puntual por mutación que genere resistencia a un antibiótico, el cambio de la composición de la MC entre una célula progenitora sensible al antibiótico y una descendiente resistente, es mucho menos probable que ocurra.

Así, en nuestro laboratorio se analizan tanto las características físicas de las membranas biológicas, como las características de los PAMs, buscando aquellas combinaciones que den una mejor inserción del péptido en MC de los microorganismos patógenos de interés, pero con nula o disminuida inserción en MC del tejido humano (figura 3).

Figura 3. Los PAMs que matan a patógenos, pero que no matan células humanas, tienen potencial para ser aplicados como antibióticos de nueva generación. Fuente: Bertrand, 2022.

Dr. Pablo Luis Hernández Adame / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dr. Brandt Bertrand / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dra. Adriana Morales Martínez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dr. Carlos Muñoz Garay / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

Instituto de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Autónoma de México