FAGOCITOSIS DE BACTERIAS GRAM POSITIVAS Y GRAM NEGATIVAS

En el proceso dinámico de la fagocitosis, las bacterias tienen también un papel destacado que es necesario profundizar. La interacción entre el macrófago y la bacteria, durante el proceso de la fagocitosis, es también modulada por componentes de la superficie bacteriana. Pero las bacterias presentan diferencias estructurales que son importantes conocer y comprender como pueden afectar la interacción con las células fagocíticas. La estructura de la pared celular es diferente entre las bacterias gram positivas y gram negativas. En general, una bacteria gram positiva tiene una membrana plasmática rodeada de una pared celular compuesta principalmente de peptidoglicanos con ácidos teicoicos, ácido lipoteicoico, lipoproteínas y polisacáridos complejos que son esenciales para la viabilidad y para promover la unión a otras bacterias y a receptores específicos en la superficie de células de mamíferos (ver figura 34). En efecto, hay evidencia creciente de que las lipoproteínas juegan un papel importante en la activación del receptor TLR2 en los estafilococos (27). Además la toxina de Panton-Valentine ha sido identificado como un potente ligando de TLR2. Por el contrario, es controvertido que el peptidoglicano y el ácido lipoteicoico sean potentes ligandos (20).

También se ha identificado una familia de proteínas de adhesión, unidas con enlaces covalentes a los peptidoglicanos en los estafilococos que se ha denominado MSCRAMM (componentes de la superficie microbiana que reconocen moléculas de la matriz adhesiva) que pueden actuar como "invasinas" capaces de favorecer la penetración de

Staphylococcus aureus en células hospedadoras (20). Esta pared celular se puede teñir con el colorante cristal violeta o violeta de genciana y permite visualizar a las bacterias gram positivas y diferenciarlas de las bacterias gram negativas.

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Figura 34: Figura representativa de las características morfológicas y estructurales de las bacterias gram positivas y gram negativas.(A) Esquema de las bacterias gram positivas. (B) Esquema de las bacterias gram negativas. Figura adaptada de la publicada el 17-01-2013 en el siguiente enlace: http://www.vi.cl/foro/topic/1071-apuntes-de-biologia-y-quimica-revisado-y-corregido/page- 63.

Las bacterias gram negativas tienen una pared celular más compleja que las bacterias gram positivas. A diferencia de la bacteria gram positiva, la capa de peptidoglicano en la bacteria gram negativa es delgada y está rodeada por otra membrana que es una bicapa lipídica, la cual está formada en su zona externa por LPS y en su zona interna por fosfolípidos. Hay también un espacio periplásmico que contienen enzimas líticas y factores de virulencia. Los LPS son también conocidos como endotoxinas, que activan la respuesta inmune a través del receptor TLR4 y su correceptor LY96 (114), (24). Las bacterias gram negativas se caracterizan porque son ácido alcohol sensibles y aunque se tiñen con el colorante cristal violeta o violeta de genciana, se decoloran fácilmente con alcohol acetona; por lo que se añade otro colorante como safranina o fuscina básica para poder identificarlos en el microscopio.

En nuestros experimentos de fagocitosis se utilizaron una cepa de Staphylococcus aureus

que es una bacteria gram positiva y dos cepas de Escherichia coli que son bacterias gram negativas. Los resultados mostraron que las cepas de bacterias gram negativas eran más fagocitadas en ausencia de FAST con un valor estadísticamente significativo. Por su parte, la cepa bacteriana gram positiva presentaba porcentajes de fagocitosis superiores a las bacterias gram negativas tanto en macrófagos WT como KO pero sin diferencias

FAST Y FAGOCITOSIS BACTERIANA Página 100 estadísticamente significativas con respecto a la ausencia de FAST. Creemos que estas diferencias pueden ser explicadas por las características estructurales y por los diferentes mecanismos de defensa de las bacterias utilizadas.

Las diferencias estructurales entre gram positivos y gram negativos antes mencionadas, pueden explicar el porqué en ausencia de opsoninas, Staphylococcus aureus es más fácilmente fagocitado por los macrófagos peritoneales de ratones comparado con

Escherichia coli. El peptidoglicano que es un componente muy abundante en las paredes celulares de las bacterias gram positivas y juega un papel muy importante en la fagocitosis de estas bacterias a través de TLR2 (115). Por su parte, el LPS es un componente principal de las paredes celulares de las bacterias gram negativas e inducen a los macrófagos para fagocitar las bacterias gram negativas a través de los TLR4 (115).

Otra posible explicación se basa en la presencia de mecanismos de defensa frente a la fagocitosis. De hecho, muchas cepas de Escherichia coli producen una capsula polisacárida extracelular que permite a la bacteria evitar la fagocitosis y la inactivación por los factores del complemento (116). S. aureus también ha desarrollado varias propiedades antifagocíticas. La proteína A que es un componente de la pared celular de S. aureus, puede contribuir a la formación de biopelículas para prevenir la fagocitosis. El ácido lipoteicoico y el factor de aglutinación A que es una proteína de la superficie de unión a fibrinógeno de S. aureus, pueden interferir e inhibir la fagocitosis de los leucocitos contra

S. aureus (115). Pensamos que ambos factores explican las diferencias de porcentajes de fagocitosis entre bacterias gram negativas y gram positivas como se observa en la figura 24.

Otro aspecto a considerar en nuestros resultados es que la fagocitosis de las bacterias gram positivas no presentan diferencias estadísticamente significativas entre macrófagos WT y KO. Una posible explicación se basa en que los receptores con afinidad por las bacterias gram positivas se encuentran saturadas y aunque los macrófagos KO son más proclives a la fagocitosis, éste no aumenta porque no hay más receptores suficientes para unirse a las bacterias. De hecho la concentración de los receptores TLR2 con alta afinidad por las bacterias gram positivas presentan similares perfiles de expresión como se observa en la

figura 27-A.

Los macrófagos tienen una gran variedad de receptores que son capaces de interactuar con los diferentes patógenos y restos celulares. Un ejemplo característico lo constituyen los receptores TLR4 que presentan mayor afinidad por las bacterias gram negativas (24) y son ayudadas por la proteína de membrana CD14 que facilita el reconocimiento del LPS por el TLR4. CD14 interacciona con el TLR, transfiriendo el LPS que está unido previamente con LBP al LY96 (ver figura 4). Los dominios N-terminal y central de TLR4 proporcionan un área hidrofílica para su unión en el co-receptor LY-96 formando un estable heterodimero 1:1. LY-96 es más pequeño que TLR4 y posee una estructura plegable cuyo interior es hidrofóbico y tiene la forma ideal para la unión de ligandos hidrofóbicos planos como el LPS (104). Por tanto, los macrófagos poseen diferentes

FAST Y FAGOCITOSIS BACTERIANA Página 101 herramientas para favorecer la fagocitosis bacteriana y además presentan diversos mecanismos bactericidas para su destrucción y eliminación.