Histonas para frenar las infecciones bacterianas

El estudio ha contado con la participación de Inmaculada Ponte y Alícia Roque, investigadoras del Departamento de Bioquímica y de Biología Molecular de la UAB. Publicado en la revista sistema, de la Sociedad Americana de Microbiología, ha sido liderado por Eduard Torrents, investigador del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y profesor agregado de la Universidad de Barcelona (UB). También ha participado el investigador del CSIC Albert Jordan.

En el trabajo, el equipo de investigación ha descrito que las histonas humanas presentan actividad antimicrobiana ante diferentes bacterias, entre ellas a biopelículas de Pseudomonas aeruginosa, una de las 6 bacterias más resistentes del mundo. Los resultados pueden ayudar al desarrollo de tratamientos más efectivos para combatir la resistencia bacteriana.

Las histonas son proteínas fundamentales en la organización y regulación del ADN en todas las células eucariotas, es decir, en las que el ADN se encuentra dentro de un núcleo. Esto incluye, entre otros, a los hongos, plantas y animales. Sin embargo, además de esta función, se ha visto en determinadas situaciones que las histonas del subtipo H1 pueden ser liberadas al exterior de la célula y ejercer actividad antimicrobiana frente a bacterias, hongos, parásitos y virus. Esta actividad se atribuye principalmente a la unión de las histonas a las membranas que envuelven los microorganismos, causando daños que finalmente llevan a su muerte.

Los investigadores han analizado la actividad antimicrobiana de 3 subtipos de la histona humana H1 frente a diferentes bacterias observando específicamente en P. aeruginosa una reducción de hasta un 70% en el número de bacterias después del tratamiento. Además, combinando las histonas con el antibiótico ciprofloxacina, el efecto era mayor que cuando se administra cada uno por separado, lo que abre la puerta a desarrollar cócteles de tratamientos más efectivos.

El equipo de investigación también ha estudiado la actividad de las histonas frente a las biopelículas de P. aeruginosa, encontrando una reducción del 30% en la masa bacteriana. Las biopelículas, o biofilms, son comunidades de microorganismos que pueden incluir bacterias, hongos y virus, adheridos a superficies vivas o inertes, como tejidos u órganos, o dispositivos médicos. Su particularidad radica en la secreción de una matriz extracelular que encapsula y protege a los microorganismos, hecho que dificulta la acción del sistema inmune y de los antibióticos, lo que las hace especialmente difíciles de tratar.

Los hallazgos sugieren que el uso de histonas, o parte de estas proteínas, ya sea solas o en combinación con antibióticos u otras moléculas con actividad antimicrobiana, son una alternativa prometedora para combatir infecciones agudas y crónicas causadas por patógenos como P. aeruginosa y otras bacterias multirresistentes.

Los resultados se han corroborado en ensayos in vivo en gusanos de la cera (Galleria mellonella) infectados con P. aeruginosa. Las larvas infectadas tratadas con las histonas mostraron un aumento en el tiempo de supervivencia en comparación con aquellas que no recibieron tratamiento. Además, el tratamiento no causó ningún efecto toxico o negativo. 

Los resultados obtenidos son especialmente relevantes, ya que los biofilms presentan una alta resistencia a los antibióticos y provocan infecciones muy graves. Los siguientes pasos incluyen determinar la parte molecular de la histona que tiene más capacidad antimicrobiana y validar el uso de las histonas en la clínica.

Artículo de referencia: Arévalo-Jaimes BV, Salinas-Pena M, Ponte I, Jordan A, Roque A, Torrents E. «Antimicrobial and antibiofilm activity of human recombinant H1 histones against bacterial infections». mSystems (2024). https://doi.org/10.1128/msystems.00704-24