Em infectologia, geralmente concorda-se que perturbar os sinais de comunicação bacteriana é uma coisa boa. Mas nem sempre é o caso, revela um estudo da UNIGE e da NTU de Singapura.
Bloquear o sistema de comunicação das bactérias é sempre benéfico? Uma equipa da Universidade de Genebra (UNIGE) e da Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU Singapura) questiona esta ideia, apesar de ser amplamente difundida em infectologia. Ao estudar uma bactéria responsável por uma infeção grave do coração, os cientistas mostram que a perturbação dos sinais de comunicação bacteriana pode estar associada a desfechos clínicos desfavoráveis para as doentes e os doentes.
Imagem de microscopia eletrónica de varrimento da bactéria Enterococcus faecalis num biofilme. Uma pseudo-coloração verde foi aplicada com Gemini AI na imagem original apenas para fins de visualização.
© Haris Antypas, Kenneth Ng Kok Fei Publicados na
Nature Communications, estes resultados abrem caminho a estratégias terapêuticas mais direcionadas e potencialmente mais eficazes contra este tipo de infeções.
A endocardite infeciosa é uma infeção grave da parede interna do coração, mais frequentemente das válvulas cardíacas. Pode ser provocada por diferentes bactérias, incluindo a
Enterococcus faecalis, particularmente disseminada. Estas bactérias coordenam frequentemente os seus comportamentos coletivos através de um processo chamado
quorum sensing, um sistema de comunicação química que lhes permite avaliar o número de bactérias presentes nas proximidades. Graças a este sistema, organizam-se em aglomerados densos, chamados biofilmes, que perturbam o funcionamento das válvulas e resistem aos antibióticos. A endocardite infeciosa está assim associada a uma forte morbidade.
Uma equipa do SCELSE - Singapore Centre for Environmental Life Sciences and Engineering da NTU, um centro de investigação multidisciplinar sobre biofilmes e o microbioma, e da Faculdade de Medicina da UNIGE questiona hoje a ideia - amplamente difundida em infectologia - de que bloquear este sistema de comunicação seria sempre benéfico. Se os inibidores do
quorum sensing são ativamente estudados como terapias anti-virulência, este estudo mostra que a supressão da sinalização bacteriana nas infeções cardíacas pode, pelo contrário, revelar-se contraproducente ao favorecer uma doença mais agressiva.
Os cientistas constataram de facto que quando a
Enterococcus faecalis perde a sua capacidade de comunicar com as bactérias vizinhas, forma biofilmes maiores e mais resistentes nas válvulas cardíacas, levando a desfechos clínicos mais graves.
Estes resultados questionam uma ideia popular na investigação sobre doenças infeciosas segundo a qual bloquear o
quorum sensing seria sempre benéfico.
O fluxo sanguíneo silencia a comunicação bacteriana
Ao combinar dispositivos que imitam o fluxo sanguíneo e um modelo animal de infeção cardíaca, a equipa descobriu que, nos primeiros estágios da infeção, o fluxo sanguíneo suprime ativamente o
quorum sensing. "À superfície das válvulas cardíacas, as bactérias estão expostas a um fluxo sanguíneo intenso", explica o Dr. Haris Antypas, investigador sénior no SCELSE, autor principal e coautor correspondente do estudo. "Este fluxo elimina os sinais químicos usados pelas bactérias para comunicar, mantendo assim o
quorum sensing parado."
À medida que a infeção progride, as bactérias enterram-se mais profundamente nas vegetações valvulares, onde estão protegidas do fluxo sanguíneo. Nesta fase, os cientistas observaram que o
quorum sensing ativa-se e desempenha um papel de travão, limitando um crescimento excessivo dos biofilmes. De forma impressionante, as bactérias totalmente desprovidas de
quorum sensing contornam este mecanismo de controlo. Nos modelos animais, estas estirpes deficientes formaram biofilmes mais volumosos, apresentaram uma tolerância aumentada aos antibióticos e provocaram uma doença mais severa.
A equipa atribuiu este efeito a dois mecanismos chave: uma produção reduzida de proteases bacterianas - enzimas que degradam proteínas - e uma reprogramação metabólica que permite às bactérias utilizar mais eficazmente os nutrientes disponíveis no hospedeiro, alimentando assim um crescimento persistente.
Desfechos mais desfavoráveis nas pessoas afetadas
O estudo analisou também bactérias
E. faecalis isoladas em doentes e doentes com endocardite infeciosa nos Estados Unidos e na Suíça. Quase metade dos isolados clínicos estavam desprovidos de
quorum sensing. Estes casos estavam associados a uma presença prolongada de bactérias na circulação sanguínea apesar de um tratamento antibiótico ativo. "Não se trata de mutantes raros", salienta o Dr. Antypas. "Elas são frequentes nas doentes e nos doentes, e os dados sugerem que podem contribuir ativamente para desfechos clínicos mais desfavoráveis."
Estes resultados questionam assim uma ideia popular na investigação sobre doenças infeciosas segundo a qual bloquear o
quorum sensing seria sempre benéfico. "Os resultados mostram que, na endocardite infeciosa, a inibição do
quorum sensing pode na realidade prejudicar o hospedeiro ao favorecer o crescimento dos biofilmes", explica Kimberly Kline, professora ordinária no Departamento de Microbiologia e Medicina Molecular da Faculdade de Medicina da UNIGE e investigadora convidada no SCELSE (NTU), autora sénior e coautora correspondente do estudo. "Compreender quando e onde a comunicação bacteriana é benéfica ou deletéria para a doente ou o doente será essencial para conceber terapias mais inteligentes."
Fonte: Universidade de Genebra