Estudio de la formación de cuerdas microscópicas en el género Mycobacterium y su implicación en la virulencia de Mycobacterium abscessus

Abstract

La formación de cuerdas en género Mycobacterium está directamente relacionada con la virulencia. Es aún desconocido el compuesto responsable de la formación de las cuerdas, pero dichas cuerdas fueron relacionadas con la composición del ácido α-micólico en Mycobacterium tuberculosis y Mycobacterium bovis BCG. Más concretamente con la presencia de un anillo de cis ciclopropano en la posición proximal del ácido α-micólico. Hay diferentes especies de micobacterias que no poseen tal ciclopropano en el ácido α-micólico y que también fueron descritas como formadoras de cuerdas. Por ello, se investigó la correlación entre la formación de cuerdas y la presencia del anillo de ciclopropano en la posición proximal del ácido α-micólico en Mycobacterium brumae, Mycobacterium fallax y Mycobacterium abscessus. Utilizando la microscopia electrónica de barrido se confirmó la formación de cuerdas en M. brumae, M. fallax y M. abscessus todas cepas con morfología colonia rugosa. Solamente las variantes de M. abscessus con morfología colonial lisa no formaban cuerdas. Además, se corroboró mediante la utilización de resonancia magnética nuclear que M. brumae y M. fallax no poseen anillo de ciclopropano en el ácido α-micólico. También se analizó por primera vez la estructura del ácido micólico de M. abscessus, concluyendo que no había diferencia en la composición de los ácidos micólicos de la variante con morfología colonial lisa y la variante con morfología colonial rugosa, como tampoco presentaban anillo de ciclopropano en su ácido micólico. Además, se confirmó que solamente la variante con morfología colonial lisa presentaba glicopeptidolípidos en la pared. Actualmente existe un gran interés por las micobacterias no tuberculosas como agentes causales de enfermedades en humanos. En países en vía de desarrollo las infecciones causadas por micobacterias no tuberculosas tienen un diagnóstico erróneo, y consecuentemente un tratamiento equivocado. En general las enfermedades provocadas por las micobacterias están asociadas a diversas enfermedades como por ejemplo: fibrosis quística, enfermedad pulmonar obstructiva y VIH. Entre estas especies encontramos M. abscessus, que es un patógeno emergente que presenta alta resistencia a antibióticos, lo que agrava su tratamiento clínico. En vista de los resultados anteriores, se decidió investigar la relación entre la formación de cuerdas y la virulencia en M. abscessus. Se pudo concluir que las variantes con morfología colonial rugosa, formadoras de cuerdas eran más virulentas que las variantes con morfología colonial lisa, siendo las primeras capaces de matar a los macrófagos, además de inducir a la producción de altos niveles de TNF-α y IL-6 por parte de los macrófagos. Otro resultado importante que se pudo observar mediante la utilización de diferentes técnicas microscópicas fue que las variantes rugosas formaban grandes agregados bacterianos, y estos se localizaban dentro de un mismo fagosoma. En cambio, las variantes lisas se presentaban como bacilos aislados. En este estudio se concluyó que este factor de agregación de los bacilos juntamente con la ausencia de los glicopeptidolípidos tiene un papel importante en la patogenicidad de M. abscessus, dejando expuestos los factores de virulencia de la micobacteria.

The capacity to form microscopic cords of Mycobacterium species has been related to their virulence. The compounds responsible for cording are unknown but the cord-like appearance formation of these strings of cells have been related to mycolic acids structure in Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis BCG - concretely due to the detection of a cyclopropane ring to α-mycolic acids. There are, though, many different species of Mycobacterium which do not have the cyclopropane formation within the α-mycolic acid also described as cord formers. That is why we ran an investigation examining the correlation between the cording and cyclopropanation of α-mycolic acids in Mycobacterium brumae, Mycobacterium fallax and Mycobacterium abscessus. Scanning electron microscopy image, confirmed the fine structure of microscopic cords formation of M. brumae, M. fallax and M. abscessus, all the strains with similar rough morphology. It was only the M. abscessus variant with a smooth morphology that did not form true cords. Furthermore, performing nuclear magnetic resonance NMR analysis in M. brumae and M. fallax, was corroborated the absence of cyclopropane rings in their α-mycolic acids. In this study, it was also analysed for the first time, the mycolic-acids structure of M. abscessus; concluding there was no difference within the mycolic-acids composition between the smooth and rough morphological variants, no had these species cyclopropane rings had cyclopropane rings in their α-mycolic acids. The results confirmed that only the variant with a smooth morphology was showing glycopeptidelipids in its cell walls, too. Nowadays, there is a huge interest in non tuberculous mycobacteria as a major causing agent for human diseases. In developing countries, the infections caused by these bacteria have a wrong diagnoses’ approach, therefore, a wrong treatment is given. Generally, the diseases caused by Mycobacterium are associated to different illnesses such as: cystic fibrosis, chronic obstructive pulmonary disease and HIV. In these species we find the before mentioned, M. abscessus which is considered an emergent pathogen that shows high resistance to antibiotics and consequently, making its clinic treatment difficult. Regarding the previous results, it was decided to investigate the relationship between cord formation and virulence within the M. abscessus. The variants with a rough morphology were exhibiting a major virulence than the smooth ones while forming cords, being these ones able to kill the macrophages in addition to induce a high TNF-α and IL-6 level production by them. Another significant result observed through different microscopic techniques, was the big bacterial aggregation the rough variants were forming, being these ones located in the same phagosome. The smooth variants, however, were showing isolated bacilli. The study revealed that this bacilli aggregation factor in conjunction with the glycopeptidelipids absence has an important role in the M. abscessus pathogenicity, exposing the bacilli virulence factors.