'Clostridium difficile' germina en ambientes ricos en calcio

Se esconde en hospitales y hogares de ancianos, sobreviviendo al intento del equipo de limpieza de matarla sacándola de su pequeña concha dura, y se alimenta de pacientes ya débiles por enfermedad o edad avanzada y cuando llega a sus intestinos, rompe su cáscara y desata infecciones que matan a casi 30.000 estadounidenses al año, y enferman medio millón más. Una nueva investigación muestra que no puede hacer este último movimiento crucial sin suficiente de un humilde nutriente: el calcio, y esta nueva información sobre Clostridium difficile pueden llevar a un mejor tratamiento para los pacientes más vulnerables.

El descubrimiento, realizado en laboratorios de investigación en la Escuela de Medicina de la Universidad de Michigan (UM), Estados Unidos, y la agencia estadounidense del medicamento, se detalla en un artículo que se publica este jueves en la edición digital de PLoS Pathogens. Este trabajo ayuda a resolver un misterio clave sobre Clostridium difficile: qué hace que germine o rompa su latencia, desde su forma de esporas duras cuando llega al intestino.

Aunque los hallazgos se hicieron en ratones, no en seres humanos, los investigadores dicen que el papel crucial del calcio puede ayudar a explicar otro misterio: por qué algunos pacientes hospitalarios y residencias tienen un riesgo mucho mayor de contraer infecciones por Clostridium difficile y la diarrea resultante que lleva a sus esporas a salir del cuerpo.

Ese grupo incluye a las personas cuyos intestinos están inundados de calcio extra porque están tomando ciertos medicamentos o suplementos, tienen niveles bajos de vitamina D en la sangre o sufren enfermedades intestinales que les impiden absorber el calcio. El nuevo descubrimiento demuestra que Clostridium difficile puede reconocer este extra de calcio, junto con una sustancia llamada sal biliar producida en el hígado, para provocar su despertar y la ruptura de su concha.

La investigación anterior había sugerido que no podría hacer esto sin otro componente dominante, un aminoácido llamado glicina; pero los nuevos hallazgos muestran que el calcio y la sal biliar llamada tauroclorato son suficientes. Los contenidos intestinales de los ratones que estaban carentes de calcio intestinal tenían una tasa de un 90 por ciento más baja de germinación de esporas de Clostridium difficile.

"Estas esporas son como semillas blindadas y pueden pasar intactas a través del ambiente ácido del intestino -explica el autor principal de este trabajo, Philip Hanna, profesor de Microbiología e Inmunología en UM-. Gran parte del peso de la espora está hecha de calcio, pero hemos demostrado que el calcio del intestino puede funcionar con sales biliares para activar la enzima necesaria para que despierte la espora e iniciar el proceso de germinación".

Germinar y atacar

Irónicamente, los investigadores dicen que una manera de utilizar este nuevo conocimiento en pacientes humanos podría ser añadir más calcio al sistema, lo que podría despertar todas las esporas dormidas de Clostridium difficile en el intestino del paciente a la vez y hacerlas vulnerables a los antibióticos que sólo pueden matar la forma germinada. A su juicio, esta técnica también podría prevenir la transmisión de más esporas a través de la diarrea a la habitación del paciente, retardando o deteniendo el ciclo de transmisión que podría amenazarlos u a otros pacientes en el futuro.

El estudiante graduado de Hanna, Travis Kochan, hizo una observación clave que llevó al descubrimiento: vio que el fluido "medio de crecimiento" en el que los investigadores normalmente cultivan Clostridium difficile en sus estudios tenía calcio. Se dio cuenta de que esto podría alterar artificialmente los resultados de sus experimentos sobre que causa que las esporas de Clostridium difficile germinen.

Por lo tanto, utilizó un producto químico para eliminar el calcio, dejando a todos los otros nutrientes que mantienen el crecimiento de Clostridium difficile, lo que dio como resultado que no se produjo nueva germinación de esporas en el medio de crecimiento libre de calcio.

El Centro de Evaluación e Investigación Biológica de la agencia estadounidense del medicamento (FDA, por sus siglas en inglés) realizó más investigación en platos de laboratorio y en las vísceras de los ratones. El exinvestigador de la UM Paul Carlson, ahora en la FDA, y su laboratorio encontró que las esporas de Clostridium difficile que fueron mutadas para que la glicina no pudiera actuar sobre ellas todavía podría germinar y colonizar los ratones, lo que sugirió que el calcio, y no la glicina, era crítico para este proceso.

Tanto las formas mutantes como las normales de las bacterias podrían activar una enzima dentro de la espora de Clostridium difficile que llevó a las bacterias a comenzar a disolver su cáscara dura. Esto liberó la reserva de calcio que la espora había estado abrigando dentro de sí misma y elevó el nivel local del nutriente aún más.

"Estas esporas no quieren germinar en el lugar equivocado", dice Kochan, cuyo abuelo sufrió una grave infección por Clostridium difficile que finalmente desencadenó su muerte. "Las esporas de Clostridium difficile se han especializado en germinar en el medio intestinal, especialmente en el medio ambiente del intestino delgado, donde entra el calcio y la inyección de la sal biliar del hígado". Hanna observa que la conexión de la sal biliar a la difusión de la germinación de Clostridium difficile fue descubierta por primera vez en la UM en 1982 por un equipo dirigido por Ken Wilson.

Deficiencia de vitamina D

Ciertos alimentos y tratamientos cusan defectos en la absorción de calcio, pero también son factores de riesgo para infecciones por Clostridium difficile. Por ejemplo, los pacientes con deficiencia de vitamina D tienen cinco veces más probabilidades de infectarse por Clostridium difficile. Una deficiencia de vitamina D puede evitar que el cuerpo reabsorba el calcio a través de la pared intestinal.

Medicaciones destinadas a calmar el reflujo ácido, como los inhibidores de la bomba de protones, y los esteroides pueden aumentar la cantidad de calcio en el intestino y las personas con enfermedades inflamatorias intestinales como Crohn y colitis también tienen peor absorción de calcio de los alimentos a través de sus paredes intestinales. A los adultos mayores también se aconseja a menudo para tomar suplementos de calcio para compensar los niveles más bajos de calcio y proteger sus huesos de posibles fracturas

Hanna advierte que los nuevos hallazgos no deben hacer que ningún paciente deje de tomar sus medicamentos o suplementos recomendados por el médico, o que empiece a tomar otros nuevos, pero espera trabajar con los médicos de UM y otros para probar los nuevos conocimientos en un entorno clínico. Mientras tanto, el equipo seguirá estudiando la germinación de Clostridium difficile en ratones y buscará maneras de bloquear las enzimas cruciales para la germinación de las esporas.