5.4: La capacidad de competir por los nutrientes
- Page ID
- 55255
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Objetivos de aprendizaje
- Indique por qué la capacidad de competir por el hierro y otros nutrientes es importante para que las bacterias causen enfermedades y describa brevemente tres formas en que las bacterias pueden lograr esto como parte de su patogenicidad.
A menudo, la capacidad de ser patógeno está directamente relacionada con la capacidad de la bacteria para competir exitosamente con el tejido huésped y la flora normal por nutrientes limitados. Una razón por la que el tiempo de generación de bacterias que crecen en el cuerpo es sustancialmente más lento que en el cultivo de laboratorio es porque los nutrientes esenciales son limitados. De hecho esta es una razón importante por la que la abrumadora mayoría de las bacterias que se encuentran en la naturaleza no son dañinas para los humanos.
Para ser patógena, una bacteria debe poder multiplicarse en el tejido huésped. Cuanto más rápida sea la tasa de replicación, mayor será la probabilidad de que se establezca la infección. Los patógenos, por lo tanto, son capaces de competir con éxito por nutrientes limitados en el cuerpo. Generalmente las bacterias compiten por los nutrientes sintetizando sistemas de transporte específicos o componentes de la pared celular capaces de unirse a sustratos limitantes y transportarlos a la célula. Un buen ejemplo de ello es la capacidad de las bacterias para competir por el hierro.
Como veremos más adelante en la Unidad 5 bajo inmunidad innata, el cuerpo realiza un ajuste metabólico considerable durante la infección para privar de hierro a los microorganismos. El hierro es esencial tanto para el crecimiento bacteriano como para el crecimiento celular humano. Las bacterias sintetizan quelantes de hierro - compuestos capaces de unirse al hierro - llamados sideróforos. Muchos sideróforos son excretados por la bacteria al medio ambiente, se unen al hierro libre y luego vuelven a entrar en la célula y liberan el hierro. Otros sideróforos se encuentran en la pared celular donde se unen al hierro y lo transportan a la bacteria.
En tanto, el cuerpo produce quelantes de hierro propios (transferrina, lactoferrina, ferritina y hemina) por lo que la concentración de hierro libre es muy baja. La capacidad de los quelantes bacterianos de hierro para competir exitosamente con los quelantes de hierro del organismo, así como los de la flora normal, puede ser esencial para las bacterias patógenas. Además de sus propios sideróforos, algunas bacterias:
- Producir receptores para sideróforos de otras bacterias de esta manera tomar hierro de otras bacterias.
- Son capaces de unir transferrina humana, lactoferrina, ferritina y hemina y utilizarla como fuente de hierro. Por ejemplo, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis y Haemophilus influenzae son capaces de usar hierro unido a transferrina humana y lactoferrina para sus necesidades de hierro, mientras que las especies patógenas de Yersinia pueden usar transferrina y hemina como hierro. fuentes.
- Producir proteasas que degradan lactoferrina humana, transferrina o hemo para liberar el hierro unido para su captura por sideróforos bacterianos.
- No use hierro como cofactor. Borrelia burgdorferi utiliza manganeso como cofactor.
- Son capaces de producir exotoxinas que matan las células hospedadoras solo cuando las concentraciones de hierro son bajas. De esta manera la bacteria puede acceder al hierro que estaba en esas células.
Staphylococcus aureus, por otro lado, produce adhesinas superficiales que se unen a proteínas de la matriz extracelular y polisacáridos que rodean el tejido de la célula huésped, incluyendo fibronectina, colágeno, laminina, ácido hialurónico y elastina. Las proteasas de S. aureus y la hialuronidasa luego disuelven estos componentes de la matriz extracelular proporcionando alimento para las bacterias y permitiendo que las bacterias se propaguen.