Investigación
Enterotoxins are present in vivo during colitis. K. oxytoca aroX- and NRPS-operons produce tilimycin (TM), which reacts spontaneously with indole to form tilivalline (TV). These products are involved in AACH. Endoscopic images of the transverse colons of AAHC patient A with severe edema and a diffuse hemorrhagic mucosa with erosions and a healthy subject. [Adapted from Unterhauser et al. PNAS 2019]
11 Feb 2019
Revelado el mecanismo molecular de la colitis causada por la bacteria intestinal Klebsiella oxytoca
Las bases moleculares de la colitis hemorrágica asociada a antibióticos (AAHC, por sus siglas en inglés) causada por la bacteria intestinal Klebsiella oxytoca, han sido reveladas por un equipo de investigación internacional con la colaboración del grupo liderado por el Dr. Fernando Díaz en el Centro de Investigaciones Biológicas, en un trabajo publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). El estudio muestra que, aunque las enterotoxinas tilivallina y tilimicina producidas durante el brote de colitis comparten una estructura de pirrolobenzodiazepina, tienen distintas dianas moleculares.
El establecimiento de vínculos entre los metabolitos bacterianos y la enfermedad intestinal humana sigue siendo un desafío importante y este nuevo trabajo de investigación ha brindado información en el campo al demostrar que la tilivallina y la tilimicina producidas por cepas colitogénicas están presentes en el intestino humano durante el brote de colitis pudiendo determinarse sus concentraciones en un modelo murino de enfermedad. Además, los investigadores han descubierto que la tilimicina actúa como un mecanismo de reparación del daño que activa la genotoxina en las células cultivadas al interaccionar con el ADN y causar la rotura de la hebra de ADN y una mayor carga de lesiones.
Por otro lado, los experimentos bioquímicos y celulares realizados por el grupo del Dr. Díaz han permitido dilucidar un comportamiento diferente para la tilivallina, que promueve la polimerización de la tubulina y estabiliza los microtúbulos, lo que lleva a un paro mitótico, tal y como confirmaron los ensayos de inmunofluorescencia y microscopía TEM. Los investigadores también observaron anomalías mitóticas en los cultivos celulares que correspondían a las esperadas para los agentes estabilizadores de microtúbulos, aunque la baja cantidad de moléculas de tilivalina que interactúan con la tubulina in vitro sugiere un mecanismo de acción relacionado con el estado de tubulina-unida-a-GTP (como el que se encuentra en la punta de crecimiento de los microtúbulos), que difiere del mecanismo de acción de uno de los agentes estabilizadores más comunes, paclitaxel, que se une a la tubulina a lo largo del microtúbulo.
La capacidad de las toxinas tilimicina y tilivallina para inducir apoptosis en las células epiteliales intestinales, una característica distintiva de AAHC, mediante modos de acción independientes, apoya la propuesta de los autores de que estos metabolitos actúen colectivamente en la patogenicidad de la colitis y abre un nuevo camino para futuros estudios.
Referencia: Klebsiella oxytoca enterotoxins tilimycin and tilivalline have distinct host DNA damaging and microtubule stabilizing activities. K. Unterhauser, L. Pöltl, G. Schneditz, S. Kienesberger, R. A. Glabonjat, M. Kitsera, J. Pletz, F. Josa-Prado, E. Dornisch, C. Lembacher-Fadum, S. Roier, G. Gorkiewicz, D. Lucena-Agell, I. Barasoain, W. Kroutil, M. Wiedner, J. I Loizou, R. Breinbauer, J. F. Díaz, S. Schild, C. Högenauer, E. L. Zechner. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)