Nuestra ciencia: Entendiendo cómo produce daños neurológicos la malaria cerebral

La malaria cerebral es la más importante enfermedad parasitaria que afecta al sistema nervioso central y es la causa del 80% de las muertes de los casos de malaria. Los que sobreviven suelen padecer secuelas neurocognitivas: memoria, lenguaje, visión, ataxia,… durante largos periodos, lo cual es mucho más preocupante en pacientes infantiles.

La causa de esas secuelas neurocognitivas que se observan en niños no es bien conocida. Se piensa que el parásito provoca una obstrucción microvascular y que dispara una respuesta inflamatoria exacerbada que provocaría esos daños neuronales. En el desarrollo cerebral el factor neurotrófico derivado de cerebro (BDNF) es un importante regulador de la sinaptogénesis, la plasticidad sináptica y la supervivencia neuronal, por lo que dicho factor podría jugar un papel en el mantenimiento de la integridad del sistema nervioso central en el caso de padecer malaria cerebral.

Investigadores de la Universidad Complutense han utilizado un modelo animal para estudiar la malaria cerebral y el papel del BDNF en la recuperación del sistema nervioso central. Para ello han utilizado ratones de la cepa C57BL/6 y los han infectado con Plasmodium berghei. Han observado que la progresión del daño neurológico en los cerebros de los ratones infectados se puede definir en cuatro etapas.

Inicialmente se observa un incremento en todas las regiones del cerebro de la expresión de marcadores de inflamación y de moléculas de adhesión: ICAM-1, VCAM-1, e-selectina y p-selectina. Posteriormente se observa la acumulación de glóbulos rojos parasitados. Las señales inmunológicas provocan que el proteosoma celular sea modificado y se transforme en un inmunoproteosoma, lo que causa que el reciclaje de las proteínas cerebrales se vea alterado, lo que puede conducir a un malfuncionamiento celular.

Según aumenta la severidad de los síntomas, se observa que la cantidad de mRNA de BDNF disminuye en varias regiones cerebrales. Primero en el tálamo-hipotálamo, luego el cerebelo, el tallo cerebral y finalmente el cortex. La disminución también se observa en otras importantes proteínas cerebrales como la llamada NCAM o proteína de adhesión neuronal. Esa disminución se correlaciona con el desarrollo de la cuarta etapa de la secuencia de la enfermedad y con la severidad de los síntomas.

Los autores apuntan que el control de la expresión de BDNF y de NCAM podría ser una buena diana terapéutica para modificar e incluso revertir los daños neurológicos causados por la malaria cerebral.

Resumen realizado por:
Manuel Sánchez
Profesor Contratado Doctor
Departamento de Producción Vegetal y Microbiología.
Universidad Miguel Hernández



Linares, M., Marín-García, P., Pérez-Benavente, S., Sánchez-Nogueiro, J., Puyet, A., Bautista, J., & Diez, A. (2013). Brain-derived neurotrophic factor and the course of experimental cerebral malaria Brain Research, 1490, 210-224 DOI: 10.1016/j.brainres.2012.10.040

Nuestra Ciencia:¿Qué pasa con los ácidos micólicos de las micobacterias atípicas?: que también estimulan alguna citoquinas importantes en la tuberculosis.

La bacteria Mycobacterium incluye los agentes de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis) y de la lepra (Mycobacterium leprae), además de otros que son oportunistas y especies saprofíticas, las que se denominan micobacterias atípicas. Mycobacterium tiene una pared celular muy peculiar, cuya composición está relacionada con su patogenicidad. Por ejemplo, los ácidos micólicos son un tipo de ácidos grasos de cada larga típicos de Mycobacterium que suelen estar unidos a molécula de azúcares formando unos glucolípidos que se denomina factores "cord".

Estos factores "cord" son lípidos con una gran actividad biológica que están relacionados con algunos efectos patológicos de la tuberculosis. Por ejemplo, los factores “cord” de Mycobacterium tuberculosis inducen la secreción de varios tipos de citoquinas, que modulan la actividad del sistema inmune del huésped. Los estudios sobre las propiedades biológicas de los factores “cord” de las mycobacterias atípicas son escasos. Por eso, un grupo de microbiólogos de las universidades de Murcia y Autónoma de Barcelona, ha estudiado la capacidad de los factores “cord” de dos mycobacterias atípicas (Mycobacterium alvei y Mycobacterium brumae, aisladas de muestras de agua del rio Llobregat de Barcelona a principio de los años 90) de inducir la producción de citoquinas y la han comparado con el factor “cord” de Mycobacterium tuberculosis (cepa H37Rv).

Para ello, lo primero que han hecho es aislar los factores "cord" de esta dos micobacterias atípicas y caracterizarlos mediante técnicas de NMR. Han comprobado que aunque su estructura química es muy similar entre sí y con el factor "cord" de Mycobacterium tuberculosis, existen algunas pequeñas modificaciones estructurales entre los tres. Luego, han estudiado la capacidad de estimular la producción de citoquinas de estos factores "cord" en dos modelos celulares in vitro distintos. Han empleado líneas celulares de macrófagos de ratón (RAW 264.7) y de monocitos humanos (THP-1). Los resultados demuestran que los factores "cord" de las tres micobacterias estimulan la producción de la interleuquina 6 en células de ratón, aunque con distinta intensidad. En las células humanas, el perfil de interleuquinas estimuladas es similar en las dos micobacterias atípicas, pero diferente del de Mycobacterium tuberculosis. En definitiva, el patrón de inducción de diferentes citoquinas pro-inflamatorias por los factores “cord” de las micobacterias atípicas es similar entre sí, pero tienen ciertas diferencias respecto al patrón de inducción del factor "cord" de Mycobacterium tuberculosis.

Estos resultados sugieren por tanto que pequeños cambios en la estructura de los ácidos micólicos de los factores "cord" afectan a sus actividades biológicas. Futuros análisis podrían clarificar si estos factores "cord" de las micobacterias atípicas podrían ser empleados como estimuladores del sistema inmune o adyuvantes, así como su papel biológico en relación con la inmunología de la tuberculosis.

Resumen realizado por:
Ignacio López-Goñi
Catedrático de Microbiología,
Departamento de Microbiología y Parasitología, Universidad de Navarra



Linares C, Bernabéu A, Luquin M, & Valero-Guillén PL (2012). Cord factors from atypical mycobacteria (Mycobacterium alvei, Mycobacterium brumae) stimulate the secretion of some pro-inflammatory cytokines of relevance in tuberculosis. Microbiology (Reading, England), 158 (Pt 11), 2878-85 PMID: 22977091

Nuestra ciencia: Como Bacillus subtilis "regala" copias de su DNA a sus compañeros

El equipo, formado por Olga Zafra, María Lamprecht y Carolina González, y dirigido por Eduardo González-Pastor, del Departamento de Evolución Molecular del Centro de Astrobiología, ha demostrado que una población de Bacillus subtilis es capaz de coordinar la liberación de DNA al medio y su captación por otros individuos de la población, lo cual es muy importante desde un punto de vista evolutivo.

En ciencia no es raro que fenómenos que parecen ya explicados del todo revelen sorpresas cuando se miran con más detalle. Ese es el caso de los fenómenos de transferencia genética horizontal. Es decir, de cómo un microorganismo captura un fragmento de DNA que hay en el medio extracelular y lo mete en su interior, insertándolo en su genoma de tal forma que es capaz de expresar la información genética codificada en dicho DNA. El ejemplo más comentado es el caso de la transformación genética bacteriana con genes que codifican resistencias a los antibióticos.

¿Cuál es el origen de dicho DNA extracelular? Generalmente se asume que proviene de células que han sido lisadas y han liberado su contenido al medio ambiente. Ese DNA vagará por el medio ambiente, y probablemente será destruido o degradado, pero en ocasiones puede provocar un fenómeno de transformación genética si es captado por una bacteria.

En la bacteria B. subtilis también estaba descrito que en cultivos que se encontraban en la fase tardía de crecimiento exponencial se podían detectar cantidades apreciables de DNA extracelular. Lo que se suponía es que era debido a algún tipo de lisis de una subpoblación de las bacterias, pero lo que se han encontrado los investigadores del CAB es algo muy distinto.

Resulta que las bacterias secretan DNA al medio de manera activa cuando se encuentran en la fase tardía de crecimiento exponencial. Los fragmentos secretados corresponden a todo el genoma del microorganismos, lo que indica que no hay una región cromosómica con preferencia para exportar sobre otra región del genoma. Y no solo eso, también son más susceptibles a captar DNA extracelular. Es lo que se conoce como estado de competencia para los fenómenos de transformación genética.

El descubrimiento puede tener varias implicaciones para explicar diversas pautas evolutivas, sobre todo el papel de los fenómenos de transferencia horizontal en la aparición de nuevas especies microbianas. A nivel más práctico, podría ser muy útil para estudiar la dispersión de los genes de resistencia a los antibióticos y poder así poner un freno a dicho proceso tan importante desde el punto de vista de la salud pública.



Enlaces relacionados: Audio del programa "Tú, yo y los microbios" emitido el pasado 19 de diciembre y dedicado a este artículo




Zafra O, Lamprecht-Grandío M, de Figueras CG, & González-Pastor JE (2012). Extracellular DNA release by undomesticated Bacillus subtilis is regulated by early competence. PloS one, 7 (11) PMID: 23133654



Resumen realizado por
Manuel Sánchez
Profesor Contratado Doctor
Departamento de Producción Vegetal y Microbiología
Universidad Miguel Hernández

Nuestra Ciencia: ¿Podemos controlar el riesgo de transmisión de Salmonella en alimentos a través de modelos matemáticos?

Existe una tendencia en la industria alimentaria a evitar tratamientos drásticos finales para eliminar los microorganismos en los alimentos (alterantes o patógenos, como Salmonella). El control de los microorganismos se lograría mediante la aplicación de tratamientos sucesivos o combinados más leves (hurdle technology) que actúan como obstáculos (o barreras) que la microbiota debe superar para comenzar a crecer. En estas condiciones de los alimentos, las bacterias deben invertir sus energías en su mantenimiento (equilibrio homeostático) en vez de en su crecimiento.

La microbiología predictiva consiste en el desarrollo de modelos matemáticos de crecimiento/no crecimiento, que recojan los efectos individuales y combinados de cada una de dichas barreras para confirmar el control microbiano alcanzado mediante combinaciones de las mismas y poder así diseñar nuevos sistemas de control eficaces. Sin embargo, los mecanismos de acción de cada tratamiento no son completamente conocidos, lo que complica estos estudios.

Un grupo de investigación español ha publicado una buena revisión de cinco de estos modelos de crecimiento/no crecimiento desarrollados entre 2001 y 2011 y los ha comparado utilizando algunos de los factores de barrera implicados (temperatura, pH y actividad de agua ) con dos puntos de corte en las probabilidad calculadas. Esto les permite asignar un grado de conservadurismo a cada uno de los cinco modelos analizados. Además, comentan las principales herramientas predictivas en microbiología de alimentos (o modelos terciarios) incluyendo un software para modelaje de crecimiento/ no crecimiento (Microbial Responses Viewer). Por último, incluyen algunas advertencias sobre este tipo de modelos matemáticos para que se tengan en cuenta en investigaciones posteriores.



Carrasco, E., del Rosal, S., Racero, J., & García-Gimeno, R. (2012). A review on growth/no growth Salmonella models Food Research International, 47 (1), 90-99 DOI: 10.1016/j.foodres.2012.01.006


Resumen realizado por:

Aitor Rementeria
Profesor Titular
Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología
Facultad de Ciencia yTecnología
Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

Nuestra ciencia: Detectan una nueva estrategia fúngica de detoxificación de metales pesados

Detección de cobre en esporas de R. irregularis. En A y B se observa el interior de una espora expuesta durante 2 semanas a 500 μM Cu. En C y D se muestran los controles. Las fotos A y C son antes del tratamiento con ácido acético y ferrocianuro potásico. Las fotos B y D son fotos después de dicho tratamiento que permite revelar la acumulación de cobre gracias a un precipitado rojo

Aunque el cobre es un nutriente esencial de plantas y microorganismos, cuando este metal pesado se presenta en exceso en el suelo puede resultar tóxico para ellos. Los hongos que forman micorrizas arbusculares son simbiontes de las plantas terrestres y han co-evolucionado con ellas durante millones de años. Estos hongos simbiontes desarrollan una estructura de micelio extra-radical que aumenta la absorción de nutrientes minerales móviles como fósforo, nitrógeno, cobre o zinc por la planta, mejorando así su crecimiento. Esto podría ser peligroso si dichos componentes se encuentran en concentraciones muy superiores a las óptimas en el suelo. En una comunicación breve en la que participan investigadores españoles se presenta una nueva estrategia de los hongos arbusculares que podría aliviar esa toxicidad. El estudio detecta que al menos dos especies, Claroideoglomus claroideum (simbionte de la gramínea Imperata condensata), y Rhizophagus irregularis, (simbionte de raíces de zanahoria), son capaces de eliminar ese exceso de cobre en el suelo vehiculizándolo hacia el citoplasma de sus esporas reproductivas. No se conocen los componentes del hongo implicados en esa acumulación, pero su compartimentación en las mismas detoxifica este metal pesado. Como resultado, las esporas que acumulan cobre pierden su fertilidad, pero el hongo y posiblemente la planta sobreviven y crecen en suelos contaminados. Sería muy interesante conocer si otros hongos simbiontes presentan estrategias similares, si solo lo hacen con cobre o también con otros metales pesados y si este tipo de procesos podrían ser utilizados en la biorremediación de los suelos contaminados.

Resumen realizado por: Aitor Rementeria Profesor Titular Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología Facultad de Ciencia yTecnología Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

Cornejo, P., Pérez-Tienda, J., Meier, S., Valderas, A., Borie, F., Azcón-Aguilar, C., & Ferrol, N. (2012). Copper compartmentalization in spores as a survival strategy of arbuscular mycorrhizal fungi in Cu-polluted environments Soil Biology and Biochemistry DOI: 10.1016/j.soilbio.2012.10.031

Nuestra Ciencia: Metagenomas de la Albufera y del Mar Menor

Una colaboración entre científicos del Instituto Craig Venter, la Universidad de Valencia y la Universidad Miguel Hernández han conseguido realizar el metagenoma de dos de los más representativos ecosistemas del Mediterráneo: la Albufera de Valencia y el Mar Menor de Murcia. De esa forma han comparado las especies microbianas presentes en un lago de costa de agua dulce muy eutrofizado y otro de agua salobre.

Las conclusiones del estudio han sido publicadas en la revista Nature Scientific Reports. En este trabajo se han obtenido más de un millón y medio de secuencias lo que ha permitido observar tanto patrones generales a ambas lagunas mediterráneas. como las diferencias en la composición microbiana que se encuentran entre dos nichos ecológicos tan diversos. Pero también se han encontrado con algunas sorpresas.

Por ejemplo, la Albufera presenta mucha más microdiversidad de lo que se creía pese a que se trata de un ecosistema con altos niveles de contaminación y muy eutrofizado. Curiosamente no se han encontrado a los grupos bacterianos denominados Actinobacterias de bajo porcentaje GC y grupo LD12 de las alfaproteobacterias. Ambos grupos son muy importantes en los ecosistemas de agua dulce más estudiados hasta ahora. Una de las razones que explicarían dicha ausencia es que los representantes de ambos grupos son bacterias muy pequeñas y oligotróficas, con una razón superficie/volumen muy elevada. Eso las colocaría en desventaja frente a especies más grandes y de mayor crecimiento, adaptadas a condiciones hipertróficas. Según Antonio Camacho investigador del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva del Parque Científico de la Universidad de Valencia - "Eso permite aventurar que dicho ecosistema dispone de un mayor potencial para superar episodios de contaminación, puesto que los microorganismos pueden representar herramientas naturales para mejorar su calidad ecológica"

En cuanto al Mar Menor, a pesar de ser mucho más salino que el Mediterráneo, su microbiota es, en parte, parecida, aunque tiene características muy diferenciadas como, por ejemplo, la ausencia de Prochlorococcus, un procariota fotosintético muy común en los océanos del planeta y por supuesto en las aguas del Mediterráneo, que es sustituida por la cianobacteria Synechococcus. Aunque lo más llamativo ha sido encontrar que el microbio dominante del bacterioplacton en el Mar Menor es una Alfa-Proteobacteria, oxidante del azufre que era completamente desconocida.

También se ha estudiado la biodiversidad de los microorganismos eucariotas. Los datos de microscopía y de secuenciación del fitoplankton han mostrado que en ambos ecosistemas hay presencia de diatomeas, pero también hay diferencias. Así, los dinoflagelados son los que dominan en el Mar Menor, mientras que en la Albufera lo más abundantes son las algas clorofitas. En

Según Antonio Camacho, los resultados de la investigación "hacen cuestionarse algunas de las ideas preconcebidas sobre la teórica baja diversidad de los ecosistemas estresados o, incluso, permiten hacer vínculos entre teorías establecidas para el mundo macroscópico y su extrapolación al mundo microbiano”. El conocimiento de la composición de la microbiota de estos ecosistemas puede ser útil para facilitar su recuperación ecológica, “pero también tiene un indudable potencial biotecnológico"

Resumen basado en la noticia aperecida en la Agencia SINC realizado por:

Manuel Sánchez Profesor Contratado Doctor Departamento de Producción Vegetal y Microbiología Universidad Miguel Hernández


Enlaces relacionados: Audio emitido el pasado 27 de noviembre en el programa "Tú, yo y los microbios" de Radio UMH.



Ghai R, Hernandez CM, Picazo A, Mizuno CM, Ininbergs K, Díez B, Valas R, DuPont CL, McMahon KD, Camacho A, & Rodriguez-Valera F (2012). Metagenomes of Mediterranean coastal lagoons. Scientific reports, 2 PMID: 22778901

Nuestra Ciencia. Tropezando dos, y más veces, en la misma piedra: el delicado equilibrio del ecosistema de las pinturas rupestres

El delicado equilibrio ambiental de las cuevas prehistóricas se ve alterado por las continuas visitas originadas por su gran interés turístico con el consiguiente riesgo para sus pinturas rupestres. Martín-Sánchez y colaboradores han realizado entre 2008 y 2011 un estudio del microbioma fúngico de la cueva de Lascaux (Francia), con el fin de observar el efecto de los tratamientos biocidas con una mezcla de fungicidas, que incluye cloruro de benzalconio, aplicados para eliminar las manchas negras aparecidas en techos y paredes.

Como muestran sus datos, la vida se adapta a las presiones selectivas ambientales que encuentra. Los tratamientos antifúngicos aplicados fueron ineficaces, detectándose una mayor variabilidad en la microbiota de dichas manchas negras en 2009, probablemente colonizadas por propágulos de hongos aerovagantes.En 2010 y 2011, se observó la selección de levaduras negras resistentes, de los géneros Exophiala, Ochroconis y Acremonium, que supuso un cambio permanente en dicho ecosistema. Lo mismo había ocurrido con un tratamiento previo similar con cloruro de benzalconio contra Fusarium solani en 2001, que seleccionó la microbiota responsable de las manchas negras, con una nueva especie principal Ochroconis lascauxensis.

Los conservadores de estas cuevas intentan mitigar los efectos deletéreos del turismo y mantener esta importante fuente de riqueza, pero las actuaciones de protección no han sido siempre las más adecuadas. La experiencia indica que si se utilizan sustancias de control biológico de forma indiscriminada, se seleccionan microorganismos que podrían ser responsables de nuevos problemas. Sería deseable realizar estudios mucho más cuidadosos en el futuro de las ventajas y desventajas antes de comenzar un control biológico. Si no, volveremos a repetir los mismos errores.

Resumen realizado por: Aitor Rementeria (Profesor Titular) y Guillermo Quindós (Catedrático) Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología Universidad del País Vasco (UPV/EHU)



Martin-Sanchez PM, Nováková A, Bastian F, Alabouvette C, & Saiz-Jimenez C (2012). Use of biocides for the control of fungal outbreaks in subterranean environments: the case of the Lascaux Cave in France. Environmental science & technology, 46 (7), 3762-70 PMID: 22380699