Ácidos nucleicos

En cuanto a la presencia y la función del DNA, algunas observaciones indican un sorprendente papel de este polímero en la estructura de los BF. En concreto, se ha demostrado que la presencia de eDNA en la matriz de Pseudomonas (Allesen-Holm y col., 2006), Streptococcus (Moscoso y col., 2006) y Staphylococcus spp. (Izano ycol., 2008; Mann y col., 2009; Qin y col., 2006) tiene un efecto crítico sobre la adhesión y/o la estructura del BF. Sobre el origen de este eDNA, se cree que responde a mecanismos de lisis celular (Mann y col., 2009; Qin y col., 2006) y mecanismos independientes de lisis celular, que hacen referencia a un posible transporte activo a través de vesículas (Spoering y Gilmore, 2006).

24

En cuanto a la primera, hay estudios que postulan cierta relación entre la liberación de DNA y el quorum sensing (QS), sugiriendo un posible mecanismo coordinado para la liberación de DNA y su integración en la estructura del BF (Spoering y Gilmore, 2006). En concreto, uno de los sistemas de péptidos con papel en QS de bacterias Gram positivas es el llamado péptido señal de competencia (CSP). Cuando CSP alcanza la concentración umbral, una fracción de la población es lisada y el DNA liberado es utilizado por la población restante. Thomas y col. (2009) describieron en BF de Enterococcus faecalis, cómo al alcanzar una concentración celular elevada, una parte de la población en respuesta a señales de QS, sintetizaba una autolisina que provocaba la lisis de una parte de sus células vecinas (aquellas que carecían de una proteína que interaccionaba con la autolisina bloqueando su acción), fenómeno denominado “fraticidio microbiano”. El DNA liberado estabilizaba así el BF de E. faecalis.

Tanto la cantidad de eDNA como su localización en la matriz parece no ser una constante. Por ejemplo, mientras que en S. aureus se ha descrito una elevada concentración, esta es mínima en S. epidermidis (Izano y col., 2008). En cuanto a su localización, en P. aeruginosa se ha observado que se encuentra en los bordes de las torres de champiñón (Flemming y Wingender, 2010).

Como se mencionaba anteriormente, algunos autores (Gilmore y Haas, 2005; Y.-H. Li y col., 2002; Loo y col., 2000; Molin y Tolker-Nielsen, 2003; Petersen y col., 2004) sugieren que este DNA liberado es importante para la estabilización de la estructura del BF. En particular, un estudio realizado con Staphylococcus intermedius mostró cómo la adición de CSP tuvo un efecto positivo sobre la formación de BF (Petersen y col., 2004), suponiendo además un incremento de la biomasa adherida. En presencia de DNAasa I y otras endonucleasas no se registró ese aumento de biomasa. Un estudio similar con S.

mutans mostró no solo una correlación entre la presencia de CPS y el aumento de la

formación de BF, sino también un aumento del nivel de eDNA presente en la matriz (Petersen y col., 2005). Pero todavía no está del todo claro si este papel del eDNA se ejerce solo a nivel estructural o si tiene algún otro efecto sobre las células, por ejemplo manteniendo los niveles de biomasa elevados. Por ejemplo el eDNA, al establecer uniones con otros componentes de la matriz, podría promover la estabilidad e integridad del BF (Okshevsky y Meyer, 2015; Okshevsky y col., 2015) (Fig. 3). En cuanto al mantenimiento de los niveles de biomasa, la naturaleza química del DNA (que tiene carga negativa) podría hacer que interviniera en las propiedades de membrana, fomentando la adhesión entre células y entre estas y el sustrato de adhesión (Spoering y Gilmore, 2006). También se ha descrito una posible actividad antimicrobiana del eDNA, provocando la lisis celular al quelar cationes que estabilizan los lipopolisacáridos de la membrana de las bacterias (Flemming y Wingender, 2010).

Según algunos autores, este papel del eDNA puede variar según la edad del BF. Así, la dispersión provocada por la DNAasa en S. aureus, S. epidermidis, V. cholerae y

25

P. aeruginosa PAO1 (Mann y col., 2009; Okshevsky y col., 2015; Qin y col., 2007; Seper y

col., 2011) es dependiente de la edad del BF. Podría ser que el papel del eDNA es importante en la matriz cuando los BF son jóvenes pero luego ese papel pasa a ser desempeñado por otros compuestos (Okshevsky y Meyer, 2015).

Figura 3. Interacciones posibles entre el eDNA y otros componentes de la matriz de

Pseudomonas aeruginosa. Adaptado de Okshevsky, Regina y Meyer (2015).

En algunas especies, la presencia de este eDNA parece claramente esencial para la integridad de la estructura (Harmsen y col., 2010). En concreto, en los BF de Lm el eDNA podría ser el organizador central de la matriz, siendo su presencia necesaria tanto para la adhesión inicial de las bacterias al sustrato, como para los primeros estadios de la maduración del mismo. Harmsen y col. (2010) han mostrado el impacto del eDNA en la formación de BF con 41 cepas de Lm. Tras 24h de crecimiento, la biomasa adherida fue completamente dispersada al añadir al cultivo DNAasa I. A diferencia de los resultados anteriores con S. epidermidis, en los que el efecto de la DNAasa I se iba reduciendo a lo largo del tiempo y tras 12h era ya poco apreciable (Qin y col., 2007), en el caso de Lm, tras 48h todavía gran parte de la biomasa adherida era retirada del BF por acción de la DNAasa. Harmsen y col. concluyeron que la fuerte dependencia entre el eDNA y la formación de BF en Lm, podría explicarse como una supuesta incapacidad de esta bacteria para producir polisacáridos como los que forman parte de la matriz de otros microorganismos. De hecho, basándose en los resultados de su estudio, los autores propusieron que, fragmentos de eDNA de alto peso molecular junto con la N- acetilglucosamina (NAG) podrían formar un polímero con propiedades similares a las de PNAG de Staphylococcus y E. coli.

26