Estructuras implicadas en la comunicación entre hongos pueden erigirse en blancos de nuevos tratamientos

Un estudio muestra de qué manera las llamadas vesículas extracelulares distribuyen información entre células de una misma especie, lo que le permite a la colonia responder en forma coordinada a las defensas del organismo hospedante

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Un grupo de científicos de Brasil y de Estados Unidos reveló de qué manera actúan ciertas estructuras presentes en los hongos en la comunicación entre ejemplares de una misma especie. Este descubrimiento, detallado en un artículo publicado en la revista mBio, hará posible el desarrollo de tratamientos más eficaces contra las infecciones fúngicas.

“Había una hipótesis que indicaba que las células de una misma especie de hongo podrían comunicarse a través de estas estructuras, llamadas vesículas extracelulares. Mediante el empleo de diferentes metodologías, demostramos que esto sucede en tres especies”, comenta Fausto Almeida, docente de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto, de la Universidad de São Paulo (FMRP-USP), en Brasil, y coordinador del estudio.

La investigación tuvo el apoyo de la FAPESP, y contó con la colaboración de científicos del Instituto Carlos Chagas (en el estado de Paraná, Brasil) y de la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health (de Estados Unidos).

Las vesículas extracelulares son nanoestructuras que todas las células vivas producen, y que transportan moléculas −proteínas, material genético y metabolitos, entre otras− hacia el espacio extracelular, es decir, fuera de las células. Las mismas actúan en la regulación de procesos fisiológicos, como así también en la respuesta a condiciones ambientales específicas, tanto en procesos patológicos como en otros.

“Por llevar a cabo esta comunicación y modular algunos fenómenos, las vesículas extracelulares se erigen como potenciales blancos de tratamientos. De lograr alterar o incluso interrumpir ese canal de comunicación, obtendremos resultados interesantes en el futuro”, comenta Almeida.

En un trabajo anterior, publicado en Nature Communications, el grupo había demostrado el papel de las vesículas en la infección provocada por el hongo Cryptococcus neoformans (lea más en: agencia.fapesp.br/27661/). 

Ahora, los investigadores demostraron de qué manera los hongos patogénicos Candida albicans, Aspergillus fumigatus y Paracoccidioides brasiliensis emplean estas vesículas extracelulares. Las referidas especies son responsables de gran parte de las infecciones fúngicas que se registran actualmente en el mundo; y la última es relevante sobre todo para Brasil. A las tres se las conoce por la severidad de las infecciones que pueden causar.

Este es uno de los factores que hacen que mueran anualmente en el mundo 1.600.000 personas como consecuencia de este tipo de infecciones, una cifra posiblemente subestimada, según un estudio publicado por el grupo en el año 2019.

El enigma de los hongos

“Las vesículas extracelulares y su contenido son capaces de regular la expresión de genes no solamente en el propio individuo, sino también en las células vecinas [de la misma especie]. Y de este modo preparan a toda la colonia para dar una respuesta y doblegar la hostilidad que impone el hospedante a los efectos de intentar eliminar la infección”, explica Tamires Bitencourt, primera autora del artículo, elaborado durante una pasantía posdoctoral en la FMRP-USP.

Los investigadores demostraron que la comunicación promovida por las vesículas transcurre por diferentes vías de señalización celular, dependiendo de la especie, lo que es bastante prometedor en lo que hace a la búsqueda de tratamientos de amplio espectro.

Los experimentos realizados con los tres tipos de hongos patogénicos consistían en provocar un estímulo que generase una respuesta. Luego se retiraban las vesículas y se las trasladaba a un nuevo cultivo de la misma especie que no había pasado por ninguna intervención. Como consecuencia de ello, la colonia “de control” (no estimulada) exhibía las mismas respuestas que la que había recibido el estímulo.

Con Paracoccidioides brasiliensis, se aplicó la droga tunicamicina, conocida porque provoca estrés en el retículo endoplasmático de las células, un orgánulo que procesa las proteínas producidas por el hongo, entre otras funciones que lleva a cabo.

Los investigadores observaron que al traspasar las vesículas tratadas con la tunicamicina a las células que no fueron objeto de la intervención, en las mismas se activó la vía de señalización celular conocida como UPR, en lo que constituye un intento de restablecer el equilibrio del organismo fúngico.

En cultivos de Aspergillus fumigatus, un microorganismo que causa la denominada aspergilosis pulmonar invasiva, los investigadores irradiaron luz ultravioleta (UV), toda vez que esta especie es conocida por su adaptación a este tipo de estrés, causante de daños al ADN.

Cuando los hongos a los que no se les aplicaron los rayos UV las absorbieron, las vesículas extracelulares hicieron que las células redujeran el crecimiento de la colonia. Asimismo, el gen akuA, conocido precisamente porque repara daños causados al ADN, se expresó con bastante intensidad.

Las intervenciones en Candida albicans transcurrieron mediante la alteración de la morfología de las células a través de estímulos que las hacían pasar del formato de levaduras al filamentoso. Este es un modo mediante el cual hongo se aloja en distintos nichos dentro del hospedante e incrementa su virulencia.

Como respuesta a este experimento, se observaron alteraciones que apuntan la formación de hifas, estructuras que toman parte en la invasión de tejidos y en el mantenimiento de la virulencia entre los hongos. Al formarse, muestran que los hongos están respondiendo al estímulo.

Los investigadores pretenden ahora efectuar alteraciones en las proteínas que las vesículas transportan para intentar provocar la muerte de los hongos o disminuir su resistencia a los antifúngicos existentes, entre otras intervenciones posibles.

“Es como si hubiésemos descubierto el código secreto con el cual se comunican los hongos. Y ahora vamos a aplicarlo para atacar al enemigo”, culmina Almeida.

El estudio también contó con financiación de la FAPESP en el marco de un proyecto coordinado por Nilce Maria Martinez-Rossi, docente de la FMRP-USP y coautora del trabajo.

Entre sus autores hay dos becarios de la FAPESP: el doctorando Mateus Silveira Freitas y el estudiante de mestría André Moreira Pessoni. 

Puede leerse el artículo intitulado Fungal Extracellular Vesicles Are Involved in Intraspecies Intracellular Communication en el siguiente enlace: journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03272-21.