Aunque pueden ser fatales si no se tratan, las molestas y dolorosas infecciones del tracto urinario se pueden controlar con antibióticos. Generalmente, estas infecciones son causadas por lo que se conoce como bacterias uropatógenas de E. coli cuando se unen a las células de la vejiga, el uréter o la uretra con sus pili: apéndices en forma de pelos.

No obstante, se sabe que algunas personas tienen un menor riesgo de sufrir estas infecciones, un efecto que se ha sugerido tiene que ver con la producción una proteína adicional llamada uromodulina.

Menor riesgo

Alrededor del 70 por ciento de las personas portan una variante del gen de expresa la uromodulina en su genoma, lo que las hace producir esta proteína de forma particularmente cuantiosa, y en consecuencia, estas personas tienen un menor riesgo de contraer infecciones del tracto urinario. Pero el proceso exacto por el cual la uromodulina previene la infección no es bien entendido.

Ahora, una fuerza de trabajo de análisis interdisciplinario dirigido por investigadores del Instituto Federal de Tecnología de Zúrich (ETH Zurich) abordó esta brecha de conocimiento al examinar cómo la proteína neutraliza la bacteria E. coli uropatógena.

Los investigadores evidenciaron que los filamentos de uromodulina literalmente envuelven al patógeno, impidiendo su unión a las células, y con ello, previniendo la infección.

Para ello, los investigadores comenzaron por analizar cómo la proteína se une al pili bacteriano a nivel molecular, encontrando que los pili reconocen ciertas cadenas de azúcar en la superficie de la uromodulina y se unen a ellas de manera extremadamente fácil y fuerte.

Posteriormente, el equipo examinó la proteína uromodulina mediante tomografía crioelectrónica, una técnica de imagen que produce vistas tridimensionales de la estructura protéica. Esto mostró que la proteína forma largos filamentos que tienen en promedio alrededor de 400 moléculas de proteínas individuales unidas, y que cada eslabón de esta cadena de proteínas contiene el mismo patrón de cadenas de azúcar a las que se unen los pili bacterianos.

Interacciones reveladas

Seguidamente, el equipo utilizó la misma técnica de imagen, pero esta vez en presencia de la bacteria uropatógena E. coli, observando que los filamentos de uromodulina literalmente envuelven al patógeno, y que un solo filamento de uromodulina puede acoplarse con varios pili de una bacteria.

Generalmente, estas infecciones son causadas por lo que se conoce como bacterias uropatógenas de E. coli cuando se unen a las células de la vejiga, el uréter o la uretra.

En referencia a estas observaciones, el investigador Gregor L. Weiss, académico en el Instituto de Biología Molecular y Biofísica del ETH Zúrich y coautor del estudio, explicó:

“Esto neutraliza a los patógenos. Una vez que las bacterias están envueltas de esta manera, ya no pueden unirse a las células en el tracto urinario, lo que significa que no pueden causar infección”.

En observaciones complementarias realizadas en un microscopio óptico, el equipo evidenció la formación de grandes grupos de filamentos de uromodulina y células de E. coli, que presumiblemente se excretan con la orina.

Finalmente, el equipo verificó si todos estos procesos que habían observado en el laboratorio también suceden en los pacientes. A tal fin, los investigadores analizaron muestras de orina de pacientes infectados y encontraron exactamente las mismas interacciones entre la uromodulina y los patógenos.

Estos hallazgos, señalan los autores del estudio, podrían fundamentar el desarrollo de nuevas estrategias para el tratamiento de infecciones del tracto urinario.

Referencia: Architecture and function of human uromodulin filaments in urinary tract infections. Science, 2020. https://doi.org/10.1126/science.aaz9866