Los glicanos en el moco son responsables de la domesticación de microbios,

estudio revela Más de 200 metros cuadrados de nuestro cuerpo, incluido el tracto digestivo, pulmones, y el tracto urinario - están recubiertos de moco. En años recientes, Los científicos han encontrado alguna evidencia de que el moco no es solo una barrera física que atrapa bacterias y virus, pero también puede desarmar patógenos y evitar que causen infecciones.

Un nuevo estudio del MIT revela que los glicanos, moléculas de azúcar ramificadas que se encuentran en el moco, son responsables de la mayor parte de esta domesticación de microbios. Hay cientos de glicanos diferentes en el moco, y el equipo del MIT descubrió que estas moléculas pueden evitar que las bacterias se comuniquen entre sí y formen biopelículas infecciosas, haciéndolos efectivamente inofensivos.

Lo que tenemos en el moco es una mina de oro terapéutica. Estos glicanos tienen funciones biológicas muy amplias y sofisticadas. Tienen la capacidad de regular cómo se comportan los microbios y realmente sintonizar su identidad ".

Katharina Ribbeck, el Mark Hyman, Profesor Jr. de Desarrollo Profesional de Ingeniería Biológica en MIT

En este estudio, que aparece hoy en Microbiología de la naturaleza , los investigadores se centraron en las interacciones de los glucanos con Pseudomonas aeruginosa , un patógeno oportunista que puede causar infecciones en pacientes con fibrosis quística y personas con sistemas inmunológicos comprometidos. El trabajo que se está realizando en el laboratorio de Ribbeck ha demostrado que los glicanos también pueden regular el comportamiento de otros microbios.

El autor principal de la Microbiología de la naturaleza el artículo es la estudiante graduada del MIT Kelsey Wheeler.

Defensores poderosos

La persona promedio produce varios litros de moco todos los días, y hasta hace poco se pensaba que este moco funcionaba principalmente como lubricante y barrera física. Sin embargo, Ribbeck y otros han demostrado que el moco en realidad puede interferir con el comportamiento bacteriano, evitar que los microbios se adhieran a las superficies y se comuniquen entre sí.

En el nuevo estudio, Ribbeck quería probar si los glucanos estaban involucrados en la capacidad del moco para controlar el comportamiento de los microbios. Estas moléculas de azúcar un tipo de oligosacárido, se adhieren a proteínas llamadas mucinas, los bloques de construcción de moco formadores de gel, para formar una estructura similar a un cepillo de botella. Los glicanos asociados al moco se han estudiado poco, pero Ribbeck pensó que podrían desempeñar un papel importante en la actividad de desarme de microbios que había visto anteriormente en el moco.

Para explorar esa posibilidad, aisló glucanos y los expuso a Pseudomonas aeruginosa . Tras la exposición a glicanos de mucina, las bacterias sufrieron cambios amplios en su comportamiento que las hicieron menos dañinas para el huésped. Por ejemplo, ya no producían toxinas, adheridas o muertas a las células huésped, o genes expresados ​​esenciales para la comunicación bacteriana.

Esta actividad de desarme de microbios tuvo consecuencias poderosas sobre la capacidad de esta bacteria para establecer infecciones. Ribbeck ha demostrado que el tratamiento de heridas por quemaduras infectadas por Pseudomonas con mucinas y glicanos de mucina reduce la proliferación bacteriana, indicando el potencial terapéutico de estos agentes neutralizantes de la virulencia.

"Hemos visto que las mucinas intactas tienen efectos reguladores y pueden provocar cambios de comportamiento en una amplia gama de patógenos, pero ahora podemos identificar el mecanismo molecular y las entidades que son responsables de esto, que son los glicanos, "Dice Ribbeck.

En estos experimentos, los investigadores utilizaron colecciones de cientos de glucanos, pero ahora planean estudiar los efectos de los glucanos individuales, que pueden interactuar específicamente con diferentes vías o diferentes microbios.

Interacciones bacterianas

Pseudomonas aeruginosa es solo uno de los muchos patógenos oportunistas que el moco saludable mantiene bajo control. Ribbeck ahora está estudiando el papel de los glicanos en la regulación de otros patógenos, incluyendo Streptococcus y el hongo Candida albicans, y también está trabajando en la identificación de receptores en las superficies de las células microbianas que interactúan con los glucanos.

Su trabajo sobre Streptococcus ha demostrado que los glucanos pueden bloquear la transferencia horizontal de genes, un proceso que los microbios utilizan a menudo para propagar genes de resistencia a los medicamentos.

Ribbeck y otros investigadores ahora están interesados ​​en usar lo que han aprendido sobre mucinas y glucanos para desarrollar moco artificial. que podría ofrecer una nueva forma de tratar enfermedades derivadas de la mucosidad perdida o defectuosa.

Aprovechar los poderes del moco también podría conducir a nuevas formas de tratar las infecciones resistentes a los antibióticos. porque ofrece una estrategia complementaria a los antibióticos tradicionales, Ribbeck dice.

"Lo que encontramos aquí es que la naturaleza ha desarrollado la capacidad de desarmar microbios difíciles, en lugar de matarlos. Esto no solo ayudaría a limitar la presión selectiva para desarrollar resistencia, porque no están bajo presión para encontrar formas de sobrevivir, pero también debería ayudar a crear y mantener un microbioma diverso, " ella dice.

Ribbeck sospecha que los glucanos en el moco también juegan un papel clave en la determinación de la composición del microbioma:los billones de células bacterianas que viven dentro del cuerpo humano. Muchos de estos microbios son beneficiosos para sus huéspedes humanos, y los glucanos pueden proporcionarles los nutrientes que necesitan, o ayudándolos a prosperar, ella dice. De este modo, Los glicanos asociados al moco son similares a los muchos oligosacáridos que se encuentran en la leche materna. que también contiene una amplia gama de azúcares que pueden regular el comportamiento de los microbios.

"Este es un tema que probablemente esté en juego en muchos sistemas donde el objetivo es moldear y manipular comunidades dentro del cuerpo, no solo en humanos sino en todo el reino animal, "Dice Ribbeck.

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