La acción fotodinámica disminuye la resistencia de una bacteria que ataca al sistema respiratorio

Un estudio realizado en el Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica de la Universidad de São Paulo (Brasil) muestra una variación en el grado de sensibilidad bacteriana tras cinco aplicaciones

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – Debido a que ha venido siendo cada vez más difícil desarrollar antibióticos capaces de vencer a las bacterias resistentes, especialmente a aquellas que afectan al aparato respiratorio, la senda por la cual ha avanzado un grupo de científicos ha consistido en intentar debilitarlas a los efectos de que las sustancias disponibles para su tratamiento tengan una mayor eficacia. Y la misma se ha mostrado prometedora.

En una investigación publicada en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) se arriba a la conclusión de que la inactivación fotodinámica (conocida por las siglas PDI, del inglés Photodynamic Inactivation) exhibió una característica innovadora al modificar el grado de sensibilidad bacteriana a los antibióticos de acuerdo con la dosificación, menguando la resistencia y la persistencia de los microorganismos.

El grupo de científicos, encabezado por el físico e ingeniero de materiales Vanderlei Salvador Bagnato, del Instituto de Física de São Carlos, de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), en Brasil, trabajó con Staphylococcus aureus –bacterias que pueden causar desde infecciones cutáneas hasta neumonía– existentes en material recolectado de pacientes. Quedó demostrado que el efecto de la acción fotodinámica “rompió” la resistencia de esas bacterias tras la aplicación de cinco ciclos de PDI.

La inactivación fotodinámica se vale de luz y un fotosensibilizador que, en contacto con ésta, adquiere energía y dispara una serie de reacciones con el oxígeno en el sitio, causando oxidación y destruyendo a los microorganismos o disminuyendo su resistencia a los antibióticos.

Los investigadores emplearon la curcumina (con una dosificación de 10 microgramos/ml) como fotosensibilizador y trabajaron con los antibióticos amoxicilina, eritromicina y gentamicina. Tras las cinco aplicaciones de la inactivación fotodinámica, detectaron que la Staphylococcus aureus quedó más susceptible a los efectos de la gentamicina, pese a que los otros dos antibióticos también se mostraron eficaces en el “ataque” contra el microorganismo luego de las sesiones.

“Descubrimos que, al concretar el proceso fotodinámico, en ocasiones no es posible eliminar a las bacterias, pero logramos destruir una parte de los mecanismos que las mismas utilizan para volverse resistentes. De allí surgió la idea de aplicar un choque oxidativo, para volverlas nuevamente susceptibles a los antibióticos”, le dice a Agência FAPESP el profesor Bagnato, quien coordina el Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica (CePOF). 

El CePOF está ligado al IFSC-USP, y es uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) apoyados por la FAPESP, que también financia este estudio en el marco de otros dos proyectos (14/50857-8 y 19/12694-3).  La investigadora Jennifer Soares es la primera autora del trabajo. Soares fue alumna doctoral de la profesora Kate Cristina Blanco, quien también firma el artículo, y de Bagnato.

El panorama

La Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró a la resistencia antimicrobiana como una de las diez principales amenazas a la salud pública existentes en el mundo. La misma sucede cuando microorganismos (bacterias, hongos, virus y parásitos) sufren alteraciones al exponérselos a la acción de antimicrobianos, tales como antibióticos y antivíricos, por ejemplo.

Se estima que alrededor de 1.200.000 muertes anuales son causadas por bacterias resistentes, y casi 5.000.000 de decesos estarían indirectamente asociados a ellas. El costo global de este problema, de acuerdo con la OMS, puede ascender a los 100 billones de dólares en 2050.

De acuerdo con un informe de la propia organización, de cada 100 pacientes internados en hospitales para cuidados intensivos, 7 en los países de altos ingresos y 15 en los de bajos y medianos ingresos contraen al menos una infección asociada a microorganismos resistentes. En promedio, 1 de cada 10 pacientes infectados morirá debido a este motivo.

En tanto, las chances de que nuevos antibióticos sean autorizados por la Food and Drug Administration (FDA) –el organismo gubernamental de Estados Unidos encargado del control de alimentos, suplementos alimentarios, medicamentos y otros materiales biológicos– para estudios clínicos en humanos son de 6 en 10. Asimismo, la probabilidad de que los tratamientos aprobados se conviertan en un nuevo tipo de antibióticos es de tan solo el 25 %, con lo cual disminuyen las posibilidades de ataque a la resistencia bacteriana debido al hecho de que la mayoría de los nuevos antimicrobianos derivan de tipos ya existentes.

Bagnato explica que desde hace algunos años viene trabajando enfocándose particularmente en la neumonía resistente, uno de los tipos que más desembocan en la muerte en unidades de tratamiento intensivo cuando se trata de casos de infección resistente a los antibióticos. “Estamos cerca de publicar otro artículo en el cual mostramos la aplicación de una técnica directamente en los pulmones. El paciente inhala una molécula inductora, efectuamos la iluminación infrarrojo extracorpórea y disminuimos la resistencia del microorganismo, combatiendo la neumonía, por ejemplo”, anticipa el investigador.

Desde febrero de este año, Bagnato se encuentra instalado en la Universidad Texas A&M, en Estados Unidos, en donde lo invitaron a montar un laboratorio de biofotónica en su campus principal, situado en la ciudad de College Station, en los moldes del CePOF. Actualmente, el científico está licenciado del IFSC, pero sigue trabajando en las investigaciones brasileñas (sepa más en: revistapesquisa.fapesp.br/es/vanderlei-bagnato-no-soy-un-cerebro-fugado/). 

Puede leerse el artículo intitulado Recovering the susceptibility of antibiotic-resistant bacteria using photooxidative damage en el siguiente enlace: www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2311667120.