En la lucha contra las bacterias resistentes a los fármacos, los investigadores del MIT han recurrido a la ayuda de bacterias beneficiosas conocidas como probióticos.
En un nuevo estudio, los investigadores demostraron que, mediante la administración de una combinación de fármacos antibióticos y probióticos, podían erradicar dos cepas de bacterias resistentes a los fármacos que suelen infectar las heridas. Para lograrlo, encapsularon las bacterias probióticas en una cubierta protectora de alginato, un material biocompatible que impide que los probióticos sean destruidos por el antibiótico.
«Hoy en día hay tantas bacterias resistentes a los antibióticos que supone un grave problema para la salud humana. Creemos que una forma de tratarlas es encapsulando un probiótico vivo y permitiendo que cumpla su función», afirma Ana Jaklenec, científica investigadora del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y una de las autoras principales del estudio.
Si en futuras pruebas con animales y seres humanos se demuestra su eficacia, la combinación de probiótico y antibiótico podría incorporarse a apósitos para heridas, donde podría ayudar a curar las heridas crónicas infectadas, según explican los investigadores.
Robert Langer, catedrático David H. Koch del Instituto Koch y miembro de este, es también autor principal del artículo, que se publica en la revista Advanced Materials el 17 de octubre. Zhihao Li, antigua científica visitante del MIT, es la autora principal del estudio.
Guerras bacterianas
El cuerpo humano alberga billones de células bacterianas, muchas de las cuales son beneficiosas. En algunos casos, estas bacterias ayudan a combatir la infección al segregar péptidos antimicrobianos y otros compuestos que eliminan las cepas patógenas de bacterias. Otras superan a las cepas nocivas al captar nutrientes y otros recursos esenciales.
Los científicos ya han probado previamente la idea de aplicar probióticos a las heridas crónicas, y han tenido cierto éxito en estudios con pacientes con quemaduras, afirma Li. Sin embargo, las cepas probióticas normalmente no pueden combatir todas las bacterias que se encontrarían en una herida infectada. Combinar estas cepas con antibióticos tradicionales ayudaría a eliminar más bacterias patógenas, pero el antibiótico probablemente también acabaría con las bacterias probióticas.
El equipo del MIT ideó una forma de sortear este problema encapsulando las bacterias probióticas para que el antibiótico no les afectara. Eligieron el alginato en parte porque ya se utiliza en apósitos para heridas crónicas, donde ayuda a absorber las secreciones y a mantener la herida seca. Además, los investigadores también descubrieron que el alginato es un componente de las biopelículas que forman los grupos de bacterias para protegerse de los antibióticos.
«Estudiamos los componentes moleculares de las biopelículas y descubrimos que, en las infecciones por Pseudomonas, el alginato es muy importante para su resistencia a los antibióticos», afirma Li. «Sin embargo, hasta ahora nadie ha utilizado esta capacidad para proteger las bacterias beneficiosas de los antibióticos».
Para este estudio, los investigadores optaron por encapsular un tipo de probiótico disponible en el mercado conocido como Bio-K+, que consta de tres cepas de bacterias Lactobacillus. Se sabe que estas cepas eliminan el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). Aún se desconoce el mecanismo exacto por el que lo hacen, pero una posibilidad es que los patógenos sean sensibles al ácido láctico producido por los probióticos. Otra posibilidad es que los probióticos segreguen péptidos antimicrobianos u otras proteínas que eliminen los patógenos o alteren su capacidad para formar biopelículas.
Los investigadores administraron los probióticos encapsulados junto con un antibiótico llamado tobramicina, que eligieron entre otros antibióticos probados porque elimina eficazmente Pseudomonas aeruginosa, otra cepa que se encuentra habitualmente en las infecciones de heridas. Cuando el SARM y Pseudomonas aeruginosa que crecían en una placa de laboratorio se expusieron a la combinación de Bio-K+ encapsulado y tobramicina, todas las bacterias patógenas fueron eliminadas.
«El efecto fue bastante drástico», afirma Jaklenec. «Erradicó por completo las bacterias».
Cuando probaron el mismo experimento con probióticos no encapsulados, los antibióticos destruyeron los probióticos, lo que permitió que las bacterias SARM sobrevivieran.
«Cuando solo utilizamos un componente, ya sean antibióticos o probióticos, no pudieron erradicar todos los patógenos. Esto puede ser muy importante en entornos clínicos en los que hay heridas con distintos tipos de bacterias y los antibióticos no bastan para eliminarlas todas», afirma Li.
Mejor cicatrización de heridas
Los investigadores prevén que este enfoque podría utilizarse para desarrollar nuevos tipos de vendajes u otros apósitos para heridas que incorporen antibióticos y probióticos encapsulados en alginato. Antes de que esto sea posible, planean seguir probando el enfoque en animales y, posiblemente, en seres humanos.
«Lo bueno del alginato es que está aprobado por la FDA, y el probiótico que utilizamos también lo está», afirma Li. «Creo que los probióticos pueden llegar a revolucionar el tratamiento de las heridas en el futuro. Con nuestro trabajo, hemos ampliado las posibilidades de aplicación de los probióticos».
En un estudio publicado en 2016, los investigadores demostraron que recubrir los probióticos con capas de alginato y de otro polisacárido llamado quitosano podía protegerlos de la degradación en el tracto gastrointestinal. Esto podría ayudar a los investigadores a desarrollar formas de tratar enfermedades o mejorar la digestión mediante probióticos administrados por vía oral. Otra posible aplicación es utilizar estos probióticos para reponer el microbioma intestinal tras un tratamiento con antibióticos, que puede eliminar las bacterias beneficiosas al mismo tiempo que combate una infección.
El trabajo de Li en este proyecto fue financiado por la Fundación Swiss Janggen-Poehn y por Beatrice Beck-Schimmer y Hans-Ruedi Gonzenbach.
