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Toxina Actividad biológica y modo de acción C perfringens

1.4.1. Pili tipo IV, movilidad y formación de biofilms en C perfringens.

C. perfringens había sido descripto inicialmente como una bacteria no móvil (Bergey, D. H. et al., 1986). Sin embargo, la secuenciación genómica de tres cepas

49 diferentes de C. perfringens: Cepa 13, ATCC13124 y SM101, arrojó datos que pondrían en duda esta afirmación. A pesar de que no presentan proteínas con homología a las necesarias para la síntesis de flagelo y para quimiotáxis, las tres contienen genes que codifican para los componentes del pili tipo IV, como ser pilA, pilB, pilC, pilD, pilM, pilN, pilO y pilT (Figura 9). Los genes para la síntesis del T4P no se restringe solo a C. perfringens; un análisis por BLAST, utilizando las proteínas PilB, PilC, PilD y PilT, indicó que otros clostridios como C. beijerinchii, C. tetani, C. botulinum, C. acetobutylicum y C. difficile tendrían genes y arreglos de genes codificantes para componentes del T4P. C. perfringens y C. beijerinchii utilizan los T4P para desplazarse mediante la movilidad tipo gliding. Todas las cepas de Clostridia secuenciadas tendrían la capacidad de sintesizar pili tipo IV, siendo posiblemente capaces de desplazarse por gliding (Varga, J. J. et al., 2006).

Figura 9: Genes involucrados en la síntesis y función del T4P en C. perfringens. Se muestra el arreglo génico de los genes pil (gris) en los cromosomas de tres cepas de este patógeno. sigH

50 C. perfringens tiene una forma inusual de desplazarse a partir de la colonia: las bacterias están contenidas en una proyección o erupción empacada apretadamente, la cual, al tener una forma curvilínea, siempre contacta o el borde de la colonia u otra proyección. El movimiento recuerda a la movilidad S de M. xanthus, pero tiene algunas diferencias significativas. Si la base de estas proyecciones de células en movimiento son desacopladas del extremo de la colonia, las células en el punto del corte pueden verse revirtinedo su dirección de avance, pero siempre como grupo, nunca como células individuales. Estas caracteríaticas de movilidad le permiten a la bacteria dispersarse a partir de la colonia establecida, donde los niveles de nutrientes han caído y podrían haberse acumulado metabolitos tóxicos (Varga, J. J. et al., 2006).

El arreglo de los genes codificantes para el pili de tipo IV en las cepas de C. perfringens indica que tienen varios aspectos en común con las bacterias Gram- negativas. Las proteínas centrales involucradas en la síntesis de la pilina y en su función, PilA-D y PilT están altamente conservadas. Esto sugiere que el ensamblado y desensamblado de los polímero de PilA podrían funcionar de forma similar a la propuesta para Gram-negativas. La aparente similaridad en el plegado tridimensional de PilA en C. perfringens y en bacterias Gram-negativas sugiere un origen y mecanismos de ensamblado del pili comunes. La ausencia de homólogos a PilQ es de esperarse en bacterias Gram-positivas ya que carecen de membrana externa. Sin embargo, el pili debe atravesar una densa capa de peptidoglicano en la pared celular de C. perfringens. La apertura en la capa de peptidoglicano debe ser mantenida cuando el aparato basal del pili es sintetizado pero el pili no está aún extendido, ya que la extención del pili por sí mismo no parece ser suficientemente fuerte para penetrar la capa de peptidoglicano. Algunas de los péptidos predichos asociados con los genes del T4P (en la Cepa 13, CPE1842-CPE1841 o CPE2280-CPE2277) podrían tener un rol en esta función. La proteína PilT ha demostrado estar involucrado en la extención del pili. El fenotipo de un mutante pilT de C. perfringens coincide con el un mutante en pilB (PilB está involucrado en la extención del pili); las proteínas PilB y PilT comparten un alto grado de homología en otras especies bacterianas. Sin embargo, el producto del gen pilT contiene motivos que están altamente conservados en otras proteínas PilT pero están ausentes en PilB. La falta de pili en la superficie de una mutante pilT sugiere que PilT tiene un rol diferente en C. perfringens que la retracción o ensamblado del pili, comparado con lo observado en bacterias Gram-negativas (Sección 1.1.8.), mostrando

51 un mecanismo de sensado que previene que la bacteria ensamble un pili no funcional (Varga, J. J. et al., 2006).

Se ha estudiado el rol del pili de C. perfringens en la virulencia, analizando el comportamiento de mutantes deficientes en la síntesis del T4P. Se utilizaron mutantes de la Cepa 13, productora de gangrena gaseosa, en los genes pilT y pilC. En modelo de infección por gangrena en ratón, las cepas mutantes en pilT y pilC mostraron un mismo fenotipo, en el cual el ratón moría a dosis similares a las usadas con la cepa isogénica salvaje de C. perfringens, Cepa 13. A pesar de no haber diferencia en la dosis letal entre las mutantes en pili y la cepa salvaje, sí se observó menores índices de daño durante el curso de la infección para el caso de las mutantes pilT y pilC (Varga, J. J. et al., 2006).

C. perfringens es capaz de formar biofilms. Las condiciones para en las cuales forma estas comunidades son cultivos estáticos crecidos en anaerobiosis durante 5 días. Los biofilms formados son de 30 a 40 m de espesor donde las bacterias se encuentran dentro de una denza matríz intercelular. Cepas de C. perfringens mutantes en pili tipo IV muestran biofilms con menos cantidad de bacterias y matriz intercelular. Debido a la falta de movilidad en los mutantes en el T4P, y que este pili parece ser un componente de la matriz del biofilm, la carencia del mismo parece ser la causa de que los biofilms formados por estos mutantes sean menos densos que los de las cepas salvajes. La matriz del biofilm está compuesta por carbohidratos y proteínas del T4P. El biofilm generado por C. perfringens le conferiría resistencia a las agreciones externas, como ser los antibióticos. Esto podría explicar las enteritis asociadas al uso de antibióticos que puede producir este patógeno. La habilidad de formar estas estructuras multicelulares (biofilms) le darían la capacidad de persistir en el intestino a pesar de la terapia con antibióticos. C. perfringens tiende a formar rápidamente biofilms bajos condiciones de cultivo que asemejan el tejido del hospedador, indicando que es probable que la producción de biofilms ocurra in vivo (Varga, J. J. et al., 2008).