En todo el mundo, se producen más de un millón de muertes cada año debido a enfermedades diarreicas que conducen a la deshidratación y la desnutrición. Sin embargo, no existe una vacuna para combatir o prevenir estas enfermedades, que son causadas por bacterias como ciertas cepas de E. coli. En cambio, las personas con infecciones bacterianas deben confiar en que el cuerpo adopte una de dos estrategias de defensa: matar a los intrusos o dañar a los intrusos pero mantenerlos cerca. Si el cuerpo elige dañar la bacteria, entonces la enfermedad puede ocurrir sin la diarrea, pero la infección aún puede transmitirse, un proceso llamado estado de portador asintomático.
Ahora, los científicos de Salk han descubierto que combinar dietas específicas con bacterias que causan enfermedades puede crear una inmunidad duradera en ratones sin los costos de desarrollar enfermedades, lo que revela una nueva estrategia potencial de vacunación. Sus hallazgos, publicados en Avances de la ciencia el 23 de junio de 2023, allanará el camino para el desarrollo de nuevas vacunas que podrían promover la inmunidad para las personas con enfermedades diarreicas y posiblemente otras infecciones.
«Descubrimos que la inmunización contra las infecciones diarreicas es posible si permitimos que la bacteria conserve parte de su comportamiento causante de la enfermedad», dice la autora principal, la profesora Janelle Ayres, presidenta del Instituto Salk Legacy y directora del Laboratorio de Fisiología Molecular y de Sistemas. «Esta información podría conducir al desarrollo de vacunas que podrían reducir los síntomas y la mortalidad, así como proteger contra futuras infecciones».
En 2018, el laboratorio de Ayres analizó cómo las intervenciones dietéticas pueden crear una infección asintomática, lo que Ayres llama una relación cooperativa entre la bacteria y el huésped (la persona o el animal infectado por la bacteria) donde el huésped no experimenta ningún síntoma. Descubrieron que una dieta rica en hierro permitía a los ratones sobrevivir a una infección bacteriana normalmente letal sin desarrollar signos de enfermedad o enfermedad. La dieta alta en hierro aumentó el azúcar no absorbido (glucosa) en los intestinos de los ratones, de lo que las bacterias podían darse un festín. El exceso de azúcar sirvió como un «soborno» para las bacterias, manteniéndolas llenas e incentivadas para no atacar al huésped.
Este proceso produjo una infección asintomática a largo plazo con la bacteria, lo que llevó a los investigadores a creer que el sistema inmunitario adaptativo (células y proteínas que «recuerdan» las infecciones) podría estar involucrado.
«Ser capaz de generar inmunidad duradera contra bacterias como C. roedor o E. coli no ha sido posible con las estrategias de vacunación establecidas. Queríamos averiguar qué mecanismo mantenía esta inmunidad duradera, para poder usar ese mecanismo para crear una solución impactante para estas enfermedades diarreicas», dice la primera autora Grischa Chen, ex investigadora postdoctoral en el laboratorio de Ayres.
Los investigadores se movieron para descubrir cómo el cuerpo suprime los síntomas de infección, si la infección sin síntomas puede crear inmunidad a largo plazo y si esa inmunidad es reproducible como estrategia de vacunación.
El equipo comparó ratones con dietas normales y ricas en hierro después C. roedor infección para determinar si la dieta afectó la infección asintomática. Inmediatamente después de la infección, los ratones alimentados con una dieta rica en hierro no presentaron síntomas, mientras que los ratones alimentados con una dieta normal sí presentaron síntomas. Luego, todos los ratones recibieron una dieta normal para ver si la infección asintomática duraría.
Los ratones con sistemas inmunitarios adaptativos no funcionales (el sistema inmunitario que «recuerda» infecciones previas), independientemente de si alguna vez habían seguido una dieta rica en hierro, no podían seguir manteniendo una relación de cooperación con la bacteria. Aunque la dieta rica en hierro suprimió los síntomas inmediatamente después de la infección, se requería del sistema inmunitario adaptativo para una cooperación duradera. Es importante destacar que los ratones con sistemas inmunitarios adaptativos funcionales tenían la enfermedad sin ningún síntoma, con una inmunidad duradera, como lo demuestra la supervivencia tras la reinfección después de un mes.
Ayres y su equipo concluyeron que una dieta rica en hierro por sí sola puede evitar que las bacterias creen síntomas mortales en ratones durante la infección activa. Pero se requiere un sistema inmunitario adaptativo funcional para la inmunidad contra futuras infecciones en ausencia de suplementos dietéticos.
Algunas cepas bacterianas, si mutan lo suficiente, no causan síntomas. Para probar si tales bacterias podrían producir una inmunidad duradera, el equipo repitió su experimento de dieta de hierro versus dieta normal en ratones, pero esta vez usando bacterias que podrían causar enfermedades y bacterias que no podrían causar enfermedades. Descubrieron que solo los ratones que recibieron bacterias no mutadas que causaron enfermedades pudieron mantener la inmunidad tras la reinfección.
Los científicos señalan que las personas no deberían consumir grandes cantidades de hierro después de leer este estudio. Sus hallazgos son preliminares y deberán confirmarse en sujetos humanos.
Los investigadores esperan que sus conocimientos proporcionen una base para futuras investigaciones en humanos y la creación de un regimiento de vacunación que proteja y prevenga las enfermedades diarreicas.
Otros autores incluyen a Natalia R. Thorup, Abigail J. Miller y Yao-Cheng Li de Salk.
El trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (DPI AI144249, R01AI4929), la Fundación NOMIS, un Premio de la Facultad DARPA Yong (YFA15 D15AP00097), una Beca de Beca de la Fundación Hillblom, la Fundación Chapman, Helmsley Charitable Trust,
