Como a E. coli consegue o poder de causar infecções do trato urinário
Avaliando a aptidão de mutantes transportadores in vivo usando o modelo murino de ITU ascendente. Crédito:Anais da Academia Nacional de Ciências (2024). DOI:10.1073/pnas.2310693121 Devido a uma peculiaridade da anatomia, as mulheres são especialmente propensas a infecções do trato urinário, com quase metade lidando com uma em algum momento de suas vidas.
Os cientistas têm tentado descobrir há décadas como as bactérias se instalam em pessoas saudáveis, examinando tudo, desde como os micróbios se movem para dentro e aderem ao interior da bexiga até como distribuem as suas toxinas para produzir sintomas desconfortáveis e muitas vezes dolorosos.
Pesquisa publicada em PNAS examina como a bactéria Escherichia coli, ou E. coli – responsável pela maioria das ITUs – é capaz de usar os nutrientes do hospedeiro para se reproduzir em um ritmo extraordinariamente rápido durante a infecção, apesar do ambiente quase estéril da urina fresca.
Os investigadores que trabalham no laboratório de Harry Mobley, Ph.D., na Escola de Medicina da Universidade de Michigan, começaram por observar estirpes mutantes que não eram tão boas a replicar-se em modelos de ratos para identificar genes bacterianos que podem ser importantes para estabelecer a infecção.
Ao fazê-lo, identificaram um grupo de genes que controlam os sistemas de transporte como críticos.
“Quando as bactérias precisam de algo para crescer, digamos um aminoácido, elas podem obtê-lo de duas maneiras”, explicou Mobley, que é Frederick G. Novy Distinguishes Professor of Microbiology and Immunology.
“Eles podem fabricá-lo sozinhos ou roubá-lo de seu hospedeiro usando o que chamamos de sistema de transporte”.
O rastreio anterior da expressão genética revelou que quase 25% dos genes bacterianos foram dedicados a tácticas de replicação, incluindo sistemas de transporte para aminoácidos específicos, que a E. coli utiliza para trazer milhares de moléculas por segundo, disse Mobley.
O primeiro autor, Allyson Shea, Ph.D., ex-membro do laboratório de Mobley e agora professor assistente de Microbiologia e Imunologia na Universidade do Sul do Alabama, cruzou uma biblioteca de proteínas de transporte de E. coli com outras espécies de patógenos de ITU para veja quais foram importantes para a infecção. Ela descobriu que um tipo de transportador chamado transportador ABC (para cassete de ligação de ATP) parecia ser crítico.
Então, usando ágar de órgão feito do trato urinário de camundongos, ela confirmou que os transportadores ABC eram essenciais para a infecção. Muitas cepas de bactérias sem esses sistemas de importação de nutrientes eram defeituosas para crescimento em ágar de bexiga e órgãos renais.
“Parece que as bactérias investem nestes sistemas de transporte de ATP, que são caros em energia, para terem uma maior afinidade com as fontes de energia nas quais estão interessadas”, disse Shea.
“Esses sistemas são muito, muito bons para levar nutrientes para dentro da célula”.
As descobertas, observa Mobley, abrem caminhos para o desenvolvimento de novas terapêuticas – o que é especialmente importante numa era de aumento da resistência aos antibióticos.
“Se você inibir esses sistemas de transporte, talvez consiga inibir o rápido crescimento dessas bactérias”, disse ele.
Fazer isso não será fácil, observa Shea, já que as bactérias desenvolveram vários sistemas de backup para esta importante classe de transportadores.
“O que é bom nesta família de ligação ao ATP é que todos eles têm uma subunidade de ligação ao ATP que dá ao sistema de transporte a energia necessária para fazer com que os nutrientes atravessem a membrana celular”.
Esta subunidade poderia ser potencialmente um alvo para tornar disfuncional toda a família de transportadores.
Embora isso não substitua necessariamente os antibióticos, diz ela, poderia desacelerar o crescimento para que os antibióticos e o sistema imunológico do hospedeiro pudessem fazer um trabalho melhor na detenção dos insetos.
Autores adicionais incluem Valerie S. Forsyth, Jolie A. Stocki, Taylor J. Mitchell, Arwen E. Frick-Cheng, Sara N. Smith e Sicily L. Hardy.
