El moco, una sustancia que a menudo percibimos exclusivamente como un efecto secundario pegajoso y desagradable de un resfriado, es en realidad uno de los elementos más sofisticados y subestimados de nuestro sistema inmunitario. Un reciente estudio revolucionario realizado en el prestigioso Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) reveló que este material biológico contiene moléculas extremadamente potentes capaces de neutralizar patógenos peligrosos. En el centro de este descubrimiento se encuentra la comprensión de cómo compuestos específicos dentro del moco, conocidos como mucinas, desarman activamente a la bacteria Salmonella enterica, una de las causas más comunes de intoxicación alimentaria e infecciones intestinales graves en todo el mundo.

Esta investigación abre horizontes completamente nuevos en la prevención y el tratamiento de enfermedades transmitidas por alimentos y agua. Los científicos del MIT ahora se centran en desarrollar versiones sintéticas de estas moléculas naturales, con el objetivo de crear terapias innovadoras que podrían proteger a las personas de infecciones, incluida la llamada "diarrea del viajero" que afecta a millones de personas anualmente.

El poder oculto del sistema digestivo

Nuestro cuerpo está revestido de moco en muchos lugares, desde las vías respiratorias hasta el tracto digestivo, donde forma la primera línea de defensa. Durante mucho tiempo se pensó que su función era principalmente mecánica: crear una barrera física que impide la penetración de microbios. Sin embargo, un equipo dirigido por la profesora de ingeniería biológica Katharina Ribbeck ha estado demostrando durante años que el papel del moco es mucho más complejo. Su trabajo ha demostrado que el moco no es una barrera pasiva, sino un escudo bioquímico activo.

Los componentes clave del moco son las mucinas, moléculas grandes y complejas que tienen una estructura única similar a un cepillo para botellas. Consisten en un "esqueleto" de proteína al que se unen numerosas cadenas de azúcares complejos, conocidos como glicanos. Es esta estructura compleja la que permite a las mucinas interactuar con los microbios de maneras asombrosas. Investigaciones previas de la profesora Ribbeck ya han demostrado cómo las mucinas pueden neutralizar eficazmente el patógeno del cólera (Vibrio cholerae), la peligrosa bacteria Pseudomonas aeruginosa, e incluso el hongo Candida albicans.

Desentrañando el mecanismo: Cómo las mucinas neutralizan la Salmonella

En su último estudio, publicado en la prestigiosa revista Cell Reports, los investigadores se centraron en la interacción entre las mucinas del sistema digestivo y la bacteria Salmonella enterica. Para infectar con éxito las células del huésped, Salmonella debe activar su sofisticado arsenal molecular. Este arsenal incluye el llamado sistema de secreción de tipo 3 (T3SS), que funciona como una aguja o jeringa molecular en miniatura. Con él, la bacteria inyecta sus propias proteínas directamente en las células humanas, tomando el control de ellas y causando una respuesta inflamatoria y los síntomas de la enfermedad.

Las instrucciones genéticas para construir este sistema de ataque se encuentran en una parte específica del ADN bacteriano, conocida como la «isla de patogenicidad de Salmonella 1» (SPI-1). Los científicos del MIT descubrieron que cuando exponen a la Salmonella a una mucina llamada MUC2, que se encuentra naturalmente en los intestinos, la bacteria deja de producir abruptamente las proteínas codificadas en SPI-1. En otras palabras, la mucina le quita su arma clave y se vuelve incapaz de infectar.

Mediante un estudio más a fondo, el equipo también descubrió el preciso mecanismo molecular detrás de este fenómeno. MUC2 funciona dirigiéndose y desactivando una proteína reguladora clave en la bacteria, conocida como HilD. Esta proteína actúa como un interruptor maestro: cuando está activa, desencadena toda una cascada de genes en la isla SPI-1, activando así la producción del sistema T3SS. Las mucinas bloquean HilD, deteniendo así todo el mecanismo de ataque antes de que haya comenzado.

La estructura es clave: Los azúcares necesitan soporte

Utilizando simulaciones computacionales avanzadas y experimentos de laboratorio, los investigadores lograron identificar las partes exactas de la mucina responsables de este bloqueo. Se demostró que ciertos monosacáridos (azúcares simples) dentro de las cadenas de glicanos, específicamente GlcNAc y GalNAc, pueden unirse a un sitio muy específico en la proteína HilD. Sin embargo, el estudio también reveló un detalle crucial: por sí solos, los azúcares aislados casi no tienen ningún efecto. Solo pueden desactivar HilD cuando están unidos al esqueleto proteico de la mucina. Esto indica que toda la arquitectura "en forma de cepillo" de la mucina juega un papel crucial, permitiendo la presentación y unión óptimas de los azúcares a la proteína diana en la bacteria.

Curiosamente, los investigadores descubrieron que la mucina MUC5AC, que se encuentra predominantemente en el estómago, tiene una capacidad similar, lo que sugiere que el cuerpo tiene múltiples mecanismos de defensa complementarios. Además, se demostró que tanto MUC2 como MUC5AC pueden desactivar de la misma manera los genes de virulencia en otros patógenos bacterianos relacionados que también utilizan HilD como su principal interruptor regulador.

Del laboratorio a la farmacia: El futuro de las mucinas sintéticas

Este descubrimiento no es solo de importancia académica; abre la puerta al desarrollo de una clase completamente nueva de agentes preventivos y terapéuticos. El equipo de la profesora Ribbeck ahora planea utilizar el conocimiento adquirido para diseñar y producir mucinas sintéticas, moléculas que imitarían la función de las mucinas naturales pero que podrían producirse en grandes cantidades y aplicarse de manera dirigida.

Investigaciones de otros laboratorios han demostrado que Salmonella tiene una estrategia para evadir las defensas del huésped buscando y atacando partes del tracto digestivo donde la capa de moco es delgada o inexistente. "Una estrategia concebible sería reforzar estos puntos débiles en la barrera de moco para proteger las áreas con una cantidad limitada de mucina", explica la Dra. Kelsey Wheeler, una de las autoras principales del estudio.

Existen varios escenarios realistas para la aplicación de estas moléculas sintéticas. Uno de los más prometedores es su adición a las sales de rehidratación oral. Estas son mezclas de electrolitos y azúcares que se disuelven en agua y se utilizan para tratar la deshidratación causada por la diarrea. Al agregar mucinas sintéticas, el paciente no solo repondría los líquidos perdidos, sino que también recibiría simultáneamente una sustancia activa que combate al propio agente infeccioso.

Otra aplicación potencial es el desarrollo de tabletas masticables que podrían tomarse de forma preventiva, por ejemplo, antes de viajar a áreas donde las infecciones intestinales son comunes. Dicha "profilaxis preexposición" podría evitar enormes pérdidas de productividad y costos de tratamiento y reducir significativamente el sufrimiento humano asociado con estas enfermedades. "Los miméticos de mucina serían particularmente útiles como medida preventiva, porque así es exactamente como el cuerpo desarrolló el moco, como parte del sistema inmunitario innato que evita que la infección ocurra en primer lugar", concluye la Dra. Wheeler. El desarrollo de tales soluciones podría representar una solución barata y eficaz para un problema de salud mundial que cada año causa miles de millones de dólares en daños.