La capacidad de adhesión de las bacterias sobre superficies sintéticas y naturales es un factor determinante en la formación de los problemáticos biofilms. Entender los mecanismos de adhesión bacteriana y conocer el tamaño del área de contacto entre las células bacterianas y la superficie ha sido el objetivo de un estudio realizado en Alemania. Un enfoque nuevo para poder influenciar el crecimiento de biofilms y prevenir infecciones.
La fuerza de adhesión de las bacterias a las superficies no depende del área de contacto
Staphylococcus aureus es uno de los patógenos más extendidos y peligrosos de nuestro tiempo, especialmente temido como origen de infecciones nosocomiales de dificil tratamiento.
Una de las razones de la alta eficacia de esta bacteria es su capacidad para adherirse a las superficies, tanto sintéticas como naturales, donde forma biofilms muy persistentes, que protegen eficazmente a los patógenos individuales haciendolos muy dificiles de eliminar.
Para poder prevenir la formación de biofilms y prevenir asi las infecciones que pueden originar, investigadores de la Saarland Universität (Alemania) han estudiado el mecanismo por el cual las bacterias se adhieren a las superfícies.
Querían saber, por ejemplo, qué fracción exactamente del área superficial de una célula bacteriana individual está realmente en contacto con la superficie. Sin embargo, como estas bacterias esféricas miden transversalmente tan sólo un micrómetro, longitud equivalente a una milésima parte de un milímetro, era poco probable que la microscopía de luz convencional les ayudara a determinar el área de contacto.
Asi que utilizaron otro enfoque, basándose en el conocimiento de que la fuerza de adhesión exhibida por diferentes especies de bacterias depende mucho del tipo de superficie sobre la que están situadas.
Por ejemplo, las bacterias en las que se centró el estudio, Staphylococcus aureus, se adhieren mucho más eficazmente a superficies muy hidrófobicas que a superficies humectables (hidrófilas). Por lo que los autores crearon una superficie basada en silicio que exhibia ambas propiedades, altamente hidrofóbica en una zona y altamente humectable en otra, dentro de un área de superficie extremadamente pequeña.
A continuación, midieron la fuerza de adhesión ejercida por bacterias individuales sobre esta superficie preparada, utilizando un espectroscopio de fuerza. El método consiste en poner una sola célula bacteriana en contacto mínimo con la superficie y luego medir la fuerza requerida para separarla de nuevo. Esta es la fuerza adhesiva.
En la parte hidrofóbica de la superficie, la fuerza adhesiva es aproximadamente diez veces mayor que la necesaria cuando la célula bacteriana se adhiere a la región hidrofílica, donde la fuerza adhesiva alcanza su punto más débil.
Los datos de medición de la fuerza adhesiva de una sola célula en diversas posiciones exactas de la superficie adaptada, permitieron a los alemanes inferir el tamaño del área de contacto entre la bacteria y la superficie.
El diámetro del área de contacto, que se suponía circular, fué del orden de algunas decenas a varios cientos de nanómetros (mil nanómetros equivale a milésima de milímetro) y los investigadores descubrieron que el tamaño de esta área puede variar significativamente entre diferentes células individuales de la misma especie Staphylococcus aureus. Para poder comparar, estudiaron también un miembro del género Staphylococcus que no es patógeno, Staphylococcus carnosus, que resultó tener una capacidad de adhesión mucho menor que S.aureus.
Lo asombroso de los resultados fué que el tamaño del área de contacto no tiene, en absoluto, efecto sobre la fuerza de adhesión entre la bacteria y la superficie.
A pesar de su forma esférica, las bacterias no pueden describirse simplemente como esferas duras cuando interactúan con una superficie. Seria más adecuado hablar de ellas como bolas cubiertas con un revestimiento blando, hirsuto y desigual hecho de proteínas de la pared celular, y es esta capa de proteinas el principal factor que determina la adherencia de la célula a la superficie.
La pronunciada variabilidad local en la fuerza adhesiva detectada refleja las diferentes composiciones de los grupos de proteínas de la pared celular, que determinan con qué fuerza es capaz de adherirse a la superficie una región de la célula.
El enfoque utilizado en este estudio, en principio, puede aplicarse a todas las demás especies bacterianas patógenas, independientemente de si tienen forma esférica o de varilla.
Los resultados pueden abrir camino para desarrollar superficies, cuya morfología se pueda ajustar específicamente para modificar las fuerzas adhesivas de las bacterias, suprimiendo asi la adhesión de patógenos no deseados o, por el contrario, fomentando la adhesión de bacterias alli donde se desea su presencia, como en plantas de reciclaje de materia orgánica.
Fuente: Universidad Saarland
