INTRODUCCIÓN
Los libros de microbiología suelen describir los factores de virulencia como estructuras o estrategias que contribuyen al potencial infeccioso de un microbio patógeno (5). Estas estructuras podrían ser cápsulas, flagelos, pili o sistemas de secreción de tipo III, mientras que las estrategias podrían involucrar la producción de exotoxinas, adquisición de hierro, evasión inmune (por ejemplo, variación antigénica o variación de fase), o translocación o interrupción de las membranas del huésped. Por lo general, estas estructuras y estrategias se pueden asignar a dos categorías principales, las que promueven la colonización y la supervivencia y las que causan daños al huésped. Sin embargo, se puede argumentar que muchos de los factores de virulencia de la primera categoría deberían caracterizarse más adecuadamente como factores de nicho, ya que a menudo son compartidos por organismos comensales inofensivos que ocupan el mismo sitio corporal.
Un ejemplo de estructura que podría utilizarse para ilustrar este fenómeno es el pili tipo IVb de adherencia estrecha (Tad) recientemente identificado en Bifidobacterium breve UCC2003 (7). Mediante el uso de un enfoque elegante de eliminación de genes, se demostró que estos pili bifidobacterianos se transcribían selectivamente en el tracto gastrointestinal (GI) en modelos murinos, donde promueven la colonización y ayudan a la competencia con otros miembros de la microbiota intestinal. Los genes asociados también están presentes en muchas otras especies de Bifidobacterias. Sin embargo, los pili de tipo Tad IV (TadIV) son factores de virulencia bien establecidos en patógenos; un estudio reciente sobre pili similares en Yersinia enterocolitica comienza con la afirmación «Los pili de tipo IV son factores de virulencia en muchas bacterias» (9). ¿Son factores de virulencia Tad pili o es mejor referirse a ellos como factores de nicho diseñados para promover la competitividad en el entorno dinámico del tracto gastrointestinal? No se trata simplemente de una cuestión pedante o semántica, no solo porque el lenguaje es importante, sino porque la falta de precisión puede llevar a la confusión y afectar los avances en la comprensión científica. Una descripción alternativa podría ser que » los pili de tipo IV son factores de nicho poseídos por muchas bacterias patógenas.»Esta es una declaración igualmente informativa, pero quizás más precisa. El mismo fenómeno se aplica a una cepa probiótica ampliamente comercializada, Lactobacillus rhamnosus GG, que posee pili proteicos que también se encuentran en patógenos grampositivos, incluido Enterococcus faecalis, donde se ha demostrado que desempeñan un papel en la patogénesis (4, 6).
Esta nomenclatura ha surgido en parte porque los microbiólogos que trabajan en organismos infecciosos definen rutinariamente cualquier producto genético que contribuya al potencial de virulencia general de un patógeno como un «factor de virulencia».»Así es como se han caracterizado muchos factores de virulencia a lo largo de años de investigación. Seguimos esta práctica cuando identificamos un sistema de tolerancia a la bilis en Listeria monocytogenes denominado bilis, que es una estrategia importante para la supervivencia gastrointestinal del patógeno (10). Las células que expresan bilis pueden excluir la bilis, presumiblemente por eflujo, aunque esto sigue sin probarse en esta etapa. En ratones infectados por vía oral, la ausencia de bilis tiene un efecto perjudicial significativo sobre el potencial de virulencia de la cepa mutante, que no se observa en animales infectados por vía intraperitoneal. Planteamos la hipótesis de que la bilis era un factor de virulencia basado en el hecho de que la bilis se encuentra solo en el cuerpo y también en el hecho de que los genes biliares están bajo el control del regulador maestro de virulencia en L. monocytogenes, PrfA. Concluimos que la bilis es un factor de virulencia gastrointestinal, ya que es claramente importante en el potencial patógeno general del organismo. Sin embargo, en retrospectiva, este es un buen ejemplo de un «factor de nicho», ya que mecanismos similares de tolerancia a la bilis (sean o no genotípicamente similares) deben existir en organismos comensales que tienen su hogar en las regiones ricas en bilis del tracto gastrointestinal. Tal vez ya no sea suficiente definir un factor de virulencia por su impacto general en la dosis infecciosa o el potencial de virulencia de un patógeno, sino que se debe exigir que se demuestre que el sistema en particular desempeña un papel importante en la patogénesis y no se encuentra en bacterias comensales que ocupan el mismo sitio o nicho corporal. La bilis podría describirse mejor como un factor de nicho requerido para la supervivencia gastrointestinal de la Listeria, que desempeña un papel importante en el estilo de vida infeccioso del patógeno. Otro ejemplo relacionado es la presencia de hidrolasas de sal biliar en comensales intestinales y en patógenos. Un estudio elegante estableció claramente que «la hidrolasa de sal biliar de Listeria monocytogenes es un factor de virulencia regulado por PrfA» (3). Sin embargo, hemos demostrado que la eliminación de genes bsh en L. monocytogenes reduce la capacidad del organismo para colonizar al reducir su capacidad para lidiar con la bilis en el intestino (1), y la actividad de la hidrolasa de sal biliar (BSH) también está presente en muchos comensales comercializados como probióticos (2). Este sería otro ejemplo de un factor de nicho en lugar de un factor de virulencia. En general, debemos evitar el uso del término factor de virulencia para describir productos y estrategias de genes que están ampliamente diseminados en microbios comensales cohabitantes.
La necesidad de un lenguaje más preciso es especialmente relevante en el caso específico de los probióticos. Los probióticos son microbios que, cuando se consumen en cantidades adecuadas, confieren un efecto beneficioso al huésped. Los probióticos y los patógenos gastrointestinales comparten un conjunto similar de desafíos a la ingestión (Fig. 1), y por lo tanto, no es sorprendente que compartan estrategias similares para hacer frente a estos desafíos. Esto es especialmente cierto dado que la fuente original de la mayoría de los probióticos y muchos patógenos es el propio tracto gastrointestinal, donde la mayoría de estos desafíos se encontrarán continuamente. Esto podría tener implicaciones significativas para la ciencia probiótica, ya que es probable que las agencias reguladoras exijan secuencias genómicas completas y evidencia de que los «factores de virulencia» están ausentes en cualquier comensal nuevo propuesto para su uso como probiótico. De hecho, las directrices de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) sobre microbios que alcanzan el estatus de Presunción Cualificada de Seguridad (QPS) utilizan los términos factor de virulencia y determinantes de la virulencia, pero sin definición (8). La intención reglamentaria es clara, en el sentido de que debemos evitar el uso de organismos que podrían causar daños al huésped en las circunstancias de su entrega en gran número al tracto gastrointestinal. Sin embargo, la mayoría de los microbios propuestos para su uso como probióticos poseerán muchas de las estrategias de colonización y supervivencia también utilizadas por los patógenos, que bien pueden haber sido establecidas en la literatura como factores de virulencia de buena fe. Esto podría llevar inadvertidamente a confusión regulatoria, ya que una interpretación literal prohibiría el uso de Bifidobacterium breve y muchas otras bifidobacterias como probióticos sobre la base de la presencia de genes que codifican TadIV pili, lo que seguramente no es la intención de las agencias reguladoras y no beneficia al consumidor.
Desafíos a los que se enfrentan los organismos probióticos y patógenos.
Con el propósito de generar discusión sobre este tema, se podría proponer que un factor de virulencia verdadero se definiría como un producto, estructura o estrategia que ayuda a un microbio a acceder o sobrevivir en sitios corporales o compartimentos celulares normalmente no colonizados (por ejemplo, internalinas e invasinas), causar daño al cuerpo (por ejemplo, toxinas citolíticas o hemolíticas), causar desregulación del sistema inmunitario hasta el punto de crear síntomas de la enfermedad (p. ej., superantígenos), o causar una respuesta neurológica que de nuevo conduce a síntomas de la enfermedad (por ejemplo, neurotoxinas). Los factores de nicho incluirían productos o estrategias que promueven la motilidad, la tolerancia a la bilis, la evasión inmune en sitios corporales no estériles, la adquisición de macro y micronutrientes, los mecanismos de fijación y varias otras estrategias de colonización y comunicación entre microbios y huéspedes.
Habrá casos en los que los factores de colonización, como las adhesinas que promueven la adhesión a sitios normalmente no colonizados, como Pap pili en Escherichia coli uropatogénica, conservarían su estado como factores de virulencia, ya que las contrapartes comensales no son abundantes y la colonización de un sitio normalmente no colonizado es en gran parte responsable de los síntomas de la enfermedad. Del mismo modo, los factores para evadir el complemento y los anticuerpos séricos también se seguirían definiendo como factores de virulencia, mientras que los factores que promueven el desprendimiento de mucina en el intestino se convertirían en factores de nicho. Si bien esta propuesta no pretende ser prescriptiva o completa, lo ideal sería que se considerara, caso por caso, si un sistema determinado es un factor de nicho o de virulencia. Si bien es posible que todos no estén de acuerdo con cada conclusión o propuesta, parecería preferible una caracterización por defecto de cada sistema que afecta a la virulencia general como factor de virulencia.
Tenemos una relación complicada con los microbios que habitan todos los sitios de nuestro cuerpo expuesto, desde comensales que pueden convertirse en patógenos oportunistas en huéspedes comprometidos hasta patógenos que pueden existir en un estado portador como comensales en sujetos sanos. Para describir con mayor precisión estas interacciones, necesitamos un lenguaje preciso que informe en lugar de complicar nuestra comprensión. El término factores de nicho podría aplicarse al intestino, la cavidad oral, la piel y el tracto urogenital, o a cualquier sitio que normalmente esté colonizado en el superorganismo humano. Por supuesto, los factores de nicho también podrían aplicarse a otros sitios ambientales fuera del cuerpo, y es importante en todos los casos que el término factor de nicho se use solo en el contexto de un nicho ambiental declarado.