Rana Craugastor crassidigitus cortesía de Brian Gratwicke, Smithsonian National Zoological Park
Bacterias en la piel de las ranas podrían ayudar
a combatir infecciones por hongos en humanos
por Sonia Tejada — STRI
En las últimas décadas, una enfermedad letal ha diezmado poblaciones de ranas y otros anfibios en todo el mundo, incluso llevando a algunas especies a la extinción. Sin embargo, otros anfibios resistieron la epidemia. Sobre la base de investigaciones anteriores, los científicos de INDICASAT AIP, Smithsonian e instituciones colaboradoras sabían que las bacterias de la piel podrían proteger a los animales al producir compuestos que combaten los hongos. Sin embargo, decidieron explorarlos como posibles nuevas fuentes antifúngicas para el beneficio de los humanos y los anfibios.
“Los anfibios habitan en lugares húmedos que favorecen el crecimiento de hongos, que coexisten con estos y otros microorganismos en su entorno, algunos de los cuales pueden ser patógenos”, comentó el científico del Smithsonian, Roberto Ibáñez, uno de los autores del estudio publicado en Scientific Reports. “Como resultado de la evolución, se espera que los anfibios posean compuestos químicos que puedan inhibir el crecimiento de bacterias y hongos patógenos”.
El equipo viajó por primera vez a las tierras altas de Chiriquí en Panamá, donde el hongo quítrido, responsable de la enfermedad quitridiomicosis, ha afectado gravemente a las poblaciones de anfibios. Recolectaron muestras de siete especies de ranas para averiguar qué tipo de bacterias de la piel albergaban.
“Los anfibios tienen glándulas dispersas en su piel que producen diferentes compuestos”, comentó Ibáñez. “Además, su piel está habitada por una comunidad diversa de bacterias que producen metabolitos que inhiben el crecimiento de hongos y otras bacterias”.
De vuelta en el laboratorio, se recuperaron 201 cepas bacterianas de sus muestras y se probaron contra Aspergillus fumigatus, un hongo que causa aspergilosis invasiva en pacientes inmunocomprometidos. De estos, 29 mostraron actividad antifúngica, pero uno en particular llamó su atención: una bacteria llamada Pseudomonas cichorii. Este mostró el mayor potencial para inhibir el crecimiento de A. fumigatus.
Después de identificar las bacterias más prometedoras, los científicos tuvieron una nueva interrogante: entre todos los compuestos químicos producidos por P. cichorii, ¿cuál mantenía a los hongos a raya? Para averiguarlo, utilizaron técnicas de espectrometría de masas y redes moleculares. También observaron las interacciones entre esta bacteria y A. fumigatus para identificar los compuestos bacterianos que actúan en áreas donde la actividad fúngica era más inhibida. Los compuestos principales eran lipopéptidos cíclicos que incluían massetolides y viscosina.
Luego, el equipo separó la viscosina de los otros componentes producidos por P. cichorii y la probó in vitro contra A. fumigatus y el hongo quítrido. Los resultados confirmaron que la viscosina mostró una actividad significativa contra ambos.
Este proyecto de investigación es prometedor para los humanos y las ranas. El estudio de las bacterias de la piel de las ranas panameñas puede conducir al desarrollo de fármacos alternativos para tratar los hongos que causan la aspergilosis en los humanos, que son cada vez más resistentes a los medicamentos y desafían la epidemia de quitridiomicosis, la principal fuente de muertes relacionadas con enfermedades en los anfibios de todo el mundo.
“Estamos mostrando a la comunidad científica un conjunto de posibles moléculas alternativas para combatir la resistencia a los medicamentos fúngicos en los humanos”, comentó Christian Martin, autor principal del estudio junto con el investigador principal Marcelino Gutiérrez, ambos de INDICASAT. “Aunque se necesitan más estudios, nuestra colaboración podría despertar el interés en la conservación de los anfibios como una fuente novedosa de compuestos bioactivos en los humanos. Para los anfibios, este es un estudio prometedor porque solo hay cuatro metabolitos bacterianos secundarios descritos químicamente que inhiben los hongos quítridos. En este estudio, estamos introduciendo una nueva familia de compuestos químicos encontrados en las ranas panameñas que podrían ayudar a los anfibios en todo el mundo”.
“Considero que los compuestos de bioprospección de las secreciones de la piel o bacterias que viven en las pieles de ranas apenas están comenzando”, comentó Ibáñez. “Esta investigación ha identificado un compuesto antifúngico producido por la bacteria de la piel de rana, que se puede usar para controlar los hongos patógenos que afectan a los humanos y los anfibios. Se requerirá más investigación para determinar su uso medicinal potencial”.
Los miembros del equipo de investigación están afiliados al Centro de Biodiversidad y Descubrimiento de Drogas, Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología (INDICASAT AIP), Centro Colaborativo de Innovación de Espectrometría de Masas en la Escuela Skaggs de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas en la Universidad de California , San Diego, el Departamento de Patología, Microbiología e Inmunología, el Departamento de Pediatría de la Escuela de Medicina de la Universidad de Vanderbilt y el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Vanderbilt y el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. La investigación fue financiada por la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología de Panamá (SENACYT) y la subvención de la Fundación Nacional de Ciencia IOS-1557634.
Nota:
Martin, C.H., IbaìnÞez R., Nothias, L.F., Boya, C.A., Reinert, L.K., Rollins-Smith, L.A., Dorrestein, P. C., & Marcelino Gutieìrrez. Viscosin-like lipopeptides from frog skin bacteria inhibit Aspergillus fumigatus and Batrachochytrium dendrobatidis detected by imaging mass spectrometry and molecular networking. Scientific Reports 9, (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-39583-7
El primer paso en la investigación requirió la búsqueda de ranas en sus hábitats naturales, para tomar muestras de su piel. Foto por Joel Sánchez.
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