{"id":375957,"date":"2025-11-18T09:10:50","date_gmt":"2025-11-18T15:10:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.elplaneta.mx\/?p=375957"},"modified":"2025-11-18T09:11:21","modified_gmt":"2025-11-18T15:11:21","slug":"cientificos-de-rusia-proponen-modelo-de-la-actividad-de-los-peptidos-en-la-membrana-hacia-su-uso-en-la-terapia-antimicrobiana","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.elplaneta.mx\/?p=375957","title":{"rendered":"Cient\u00edficos de Rusia, proponen modelo de la actividad de los p\u00e9ptidos en la membrana hacia su uso en la terapia antimicrobiana"},"content":{"rendered":"
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Mosc\u00fa, Rusia, Eurasia.- Investigadores del Laboratorio de Bioelectroqu\u00edmica del Instituto A.N. Frumkin de Qu\u00edmica F\u00edsica y Electroqu\u00edmica de la Academia de Ciencias de Rusia han propuesto un modelo f\u00edsico unificado que describe todos los cambios en la estructura de la membrana causados \u200b\u200bpor p\u00e9ptidos antimicrobianos en un amplio rango de concentraciones: altas, bajas e incluso variables (primero bajas, luego altas).<\/p>\n\n\n\n

Los resultados de los c\u00e1lculos te\u00f3ricos y los estudios experimentales se publicaron en dos art\u00edculos complementarios en la revista Langmuir.<\/p>\n\n\n\n

Los p\u00e9ptidos antimicrobianos son compuestos naturales capaces de da\u00f1ar las membranas celulares de los microorganismos. Constituyen la primera l\u00ednea de defensa innata, dise\u00f1ada para prevenir la infecci\u00f3n por bacterias pat\u00f3genas. Los p\u00e9ptidos antimicrobianos forman parte del sistema inmunitario tanto de humanos como de animales y pueden ser producidos, entre otros, por la piel y las membranas mucosas. Se han encontrado numerosos p\u00e9ptidos antimicrobianos en el veneno de abeja, la hemolinfa de insectos y la piel de anfibios.<\/p>\n\n\n\n

En los \u00faltimos 50 a\u00f1os, se han descubierto y sintetizado m\u00e1s de 3000 p\u00e9ptidos antimicrobianos. Estos son de gran inter\u00e9s para la comunidad cient\u00edfica, ya que representan una base potencial para f\u00e1rmacos de \u00faltima generaci\u00f3n: f\u00e1rmacos con un amplio espectro de actividad contra virus, bacterias y hongos, a los que los pat\u00f3genos tendr\u00e1n dificultad para desarrollar resistencia.<\/p>\n\n\n\n

Los p\u00e9ptidos antimicrobianos podr\u00edan solucionar el problema de la creciente tasa de mortalidad por infecciones nosocomiales. Cada vez es m\u00e1s frecuente que las personas sean hospitalizadas para una cirug\u00eda rutinaria y desarrollen una enfermedad grave causada por microorganismos resistentes, es decir, que han sobrevivido al tratamiento con desinfectantes y han desarrollado resistencia a los antibi\u00f3ticos existentes.<\/p>\n\n\n\n

A diferencia de los antibi\u00f3ticos conocidos, que afectan procesos fisiol\u00f3gicos en las c\u00e9lulas bacterianas, como la s\u00edntesis de la pared celular o la duplicaci\u00f3n del ADN, los p\u00e9ptidos antimicrobianos atacan principalmente la membrana celular. Las membranas celulares se basan en una bicapa (compuesta por dos monocapas) de mol\u00e9culas lip\u00eddicas. Esta bicapa forma una barrera impermeable que protege a las c\u00e9lulas vivas, incluidas las bacterias, del entorno externo. La formaci\u00f3n de defectos en la membrana lip\u00eddica, permeables a iones y mol\u00e9culas polares, es perjudicial para la c\u00e9lula y conduce a su muerte. Los p\u00e9ptidos antimicrobianos, en su mayor\u00eda, son capaces de crear dichos defectos conductores (poros) en las membranas celulares.<\/p>\n\n\n

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Instituto IPHE<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Desarrollar un modelo que vincule la estructura del p\u00e9ptido con sus propiedades es necesario para encontrar un equilibrio entre su citotoxicidad y actividad antimicrobiana, y para impulsar el desarrollo de f\u00e1rmacos basados \u200b\u200ben p\u00e9ptidos antimicrobianos, una tarea crucial. Desafortunadamente, a\u00fan no se han realizado ensayos cl\u00ednicos a gran escala con p\u00e9ptidos antimicrobianos. Los cient\u00edficos todav\u00eda est\u00e1n lejos de comprender la relaci\u00f3n entre la estructura del p\u00e9ptido y su capacidad para combatir los microbios.<\/p>\n\n\n\n

Casi el 90 % de los p\u00e9ptidos antimicrobianos conocidos son mol\u00e9culas peque\u00f1as, compuestas por menos de 100 amino\u00e1cidos. En su mayor\u00eda tienen carga positiva, por lo que la superficie cargada negativamente de las c\u00e9lulas bacterianas los atrae con mayor fuerza que la superficie casi neutra de las c\u00e9lulas eucariotas del cuerpo humano. Su estructura contiene fragmentos tanto hidrof\u00f3bicos (repelentes al agua) como hidrof\u00edlicos (reactivos al agua). Entre los ejemplos de p\u00e9ptidos antimicrobianos que se estudian actualmente se encuentran la melitina y la magainina. La primera se a\u00edsla del veneno de abeja, mientras que la segunda est\u00e1 presente en el moco cut\u00e1neo de las ranas sudamericanas.<\/p>\n\n\n\n

Investigadores del Laboratorio de Bioelectroqu\u00edmica del Instituto de Qu\u00edmica F\u00edsica y Electroqu\u00edmica de la Academia de Ciencias de Rusia han propuesto un modelo f\u00edsico unificado que describe todos los cambios en la estructura de la membrana causados \u200b\u200bpor p\u00e9ptidos antimicrobianos en un amplio rango de concentraciones: altas, bajas e incluso variables (primero bajas, luego altas). Los modelos te\u00f3ricos se confirmaron mediante complejos experimentos que examinaron la interacci\u00f3n de los p\u00e9ptidos antimicrobianos melitina y magainina con membranas lip\u00eddicas modelo. Los resultados de los c\u00e1lculos te\u00f3ricos y los estudios experimentales se publicaron en dos art\u00edculos de la revista Langmuir.<\/p>\n\n\n\n

\u00abLa premisa fundamental de nuestro modelo es que los p\u00e9ptidos antimicrobianos, debido a la presencia simult\u00e1nea de fragmentos hidrof\u00f3bicos e hidrof\u00edlicos, pueden insertarse parcialmente en la monocapa lip\u00eddica de la membrana celular. Esto aumenta la superficie de la monocapa bacteriana, generando una presi\u00f3n lateral (presi\u00f3n bidimensional en el plano de la monocapa lip\u00eddica) que se extiende desde el p\u00e9ptido insertado. Como resultado, se crea tensi\u00f3n en la monocapa opuesta de la membrana cerrada, dise\u00f1ada para compensar el desequilibrio de \u00e1rea entre las dos monocapas de la bicapa lip\u00eddica, y se forman poros en la membrana\u00bb, explic\u00f3 Ser, investigador principal del laboratorio de bioelectroqu\u00edmica del Instituto de Qu\u00edmica F\u00edsica y Electroqu\u00edmica de la Academia de Ciencias de Rusia y doctor en ciencias f\u00edsicas y matem\u00e1ticas. Gay Akimov.<\/p>\n\n\n\n

Los autores del estudio examinaron dos posibles escenarios para la formaci\u00f3n de poros. Seg\u00fan el escenario local, los poros se originan en la vecindad inmediata de los p\u00e9ptidos. Su inserci\u00f3n en la membrana a altas concentraciones provoca la formaci\u00f3n de estructuras similares a canales de p\u00e9ptido-l\u00edpido. En el escenario no local, la ubicaci\u00f3n de los poros no est\u00e1 relacionada con la posici\u00f3n de los p\u00e9ptidos. Seg\u00fan este escenario, los p\u00e9ptidos se adsorben a la membrana, comprimiendo una capa y estirando la otra, lo que genera un desequilibrio en la presi\u00f3n y la tensi\u00f3n lateral entre las capas. Con la formaci\u00f3n de poros, este desequilibrio disminuye, un descubrimiento importante de este estudio.<\/p>\n\n\n\n

\u00abAnteriormente se supon\u00eda que los poros se originaban donde los p\u00e9ptidos se insertaban en la membrana. Hemos demostrado que esto no es as\u00ed. Los poros lip\u00eddicos se originan porque los p\u00e9ptidos incrustados en la monocapa alteran la superficie de la membrana y crean un desequilibrio de presi\u00f3n y tensi\u00f3n\u00bb. \u00abLa membrana se rompe porque los p\u00e9ptidos se han incrustado en ella, aunque no necesariamente en el mismo lugar\u00bb, explic\u00f3 Oleg Batishchev, doctor en Ciencias F\u00edsicas y Matem\u00e1ticas y director del Laboratorio de Bioelectroqu\u00edmica.<\/p>\n\n\n\n

Las hip\u00f3tesis propuestas se pusieron a prueba experimentalmente. Mediante la t\u00e9cnica de fijaci\u00f3n de potencial local, cient\u00edficos del Instituto de Qu\u00edmica F\u00edsica y Electroqu\u00edmica de la Academia de Ciencias de Rusia midieron las corrientes i\u00f3nicas y registraron la aparici\u00f3n de se\u00f1ales de conductividad. Estas se\u00f1ales corresponden a la formaci\u00f3n de canales (poros) por donde pasan los iones. Se estudi\u00f3 de forma independiente la capacidad de un colorante disuelto, la calce\u00edna, para penetrar la membrana, lo cual tambi\u00e9n se debe a la formaci\u00f3n de poros bajo la influencia de los p\u00e9ptidos antimicrobianos.<\/p>\n\n\n\n

En la literatura se han descrito tres tipos de se\u00f1ales el\u00e9ctricas asociadas a la formaci\u00f3n de poros en la membrana. \u00abEstudiamos la interacci\u00f3n de los p\u00e9ptidos con la membrana mediante m\u00e9todos indirectos. Registramos la conductividad y, a partir de ella, determinamos el tama\u00f1o de los poros. Creemos que los picos de conductividad estrechos observados corresponden a poros lip\u00eddicos, mientras que los picos multinivel corresponden a poros p\u00e9ptido-l\u00edpido, en los que la mol\u00e9cula de p\u00e9ptido se equilibra en el borde del poro en diversas orientaciones\u00bb, explic\u00f3 Oleg Batishchev.<\/p>\n\n\n\n

De este modo, investigadores del Instituto de Qu\u00edmica F\u00edsica y Electroqu\u00edmica de la Academia de Ciencias de Rusia han demostrado experimental y te\u00f3ricamente que los p\u00e9ptidos antimicrobianos deforman la membrana y promueven la formaci\u00f3n de poros. El proceso depende fundamentalmente de la concentraci\u00f3n del p\u00e9ptido. A concentraciones superiores a un umbral, el desequilibrio de tensi\u00f3n y presi\u00f3n entre las monocapas es suficiente para romper la membrana. Se forman poros a trav\u00e9s de los cuales pueden pasar mol\u00e9culas grandes. A bajas concentraciones de p\u00e9ptido, se forman poros peque\u00f1os permeables solo a protones e impermeables a iones o mol\u00e9culas de tinte disueltas. Curiosamente, los p\u00e9ptidos antimicrobianos adsorbidos en la membrana a bajas concentraciones impiden la formaci\u00f3n de m\u00e1s poros. El Departamento de Qu\u00edmica y Electroqu\u00edmica de la Academia de Ciencias de Rusia trat\u00f3 primero la membrana con una peque\u00f1a cantidad de p\u00e9ptidos (a una concentraci\u00f3n entre 20 y 40 veces inferior al umbral) y luego aument\u00f3 la concentraci\u00f3n por encima de dicho umbral.<\/p>\n\n\n\n

El resultado fue sorprendente: la membrana presentaba una permeabilidad muy baja al colorante y no se observaron picos el\u00e9ctricos correspondientes a la formaci\u00f3n de poros lip\u00eddicos. Por lo tanto, la adici\u00f3n de p\u00e9ptidos antimicrobianos en bajas concentraciones no da\u00f1a la membrana, sino que la protege de los efectos de las altas concentraciones de p\u00e9ptidos. A bajas concentraciones de p\u00e9ptidos, se forman poros lip\u00eddicos permeables a los protones, lo que restablece el equilibrio entre las monocapas. Como resultado, al aumentar la concentraci\u00f3n de p\u00e9ptidos, el desequilibrio se produce en menor grado, pero no es suficiente para romper la membrana\u201d, explic\u00f3 Oleg Batishchev.<\/p>\n\n\n\n

La capacidad de los p\u00e9ptidos para unirse a la membrana depende de la presencia de amino\u00e1cidos hidrof\u00edlicos e hidrof\u00f3bicos, lo cual est\u00e1 determinado por la estructura qu\u00edmica del p\u00e9ptido. Por lo tanto, la estructura del p\u00e9ptido determina la eficacia del tratamiento con una peque\u00f1a cantidad de p\u00e9ptidos para prevenir la formaci\u00f3n de poros con aumentos posteriores en la concentraci\u00f3n. Los experimentos han demostrado que las bajas concentraciones de melitina (a diferencia de la magainina) no suprimen por completo la formaci\u00f3n de poros.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEstos resultados nos permiten avanzar hacia el uso terap\u00e9utico de p\u00e9ptidos antimicrobianos. En primer lugar, es necesario aprender a estabilizar estructuras de tipo canal de larga duraci\u00f3n mediante interacciones espec\u00edficas entre p\u00e9ptidos. En segundo lugar, se ha demostrado que las bajas concentraciones de p\u00e9ptidos protegen la membrana, lo que permite que las bacterias desarrollen resistencia. Esto determina la dosis del futuro f\u00e1rmaco. En tercer lugar, el pretratamiento con bajas concentraciones de p\u00e9ptidos puede proteger las c\u00e9lulas sanas, garantizando as\u00ed que la terapia con concentraciones m\u00e1s altas sea segura para ellas \u2014concluy\u00f3 Oleg Batishchev\u2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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