Genómica de la interacción patógeno-hospedador. Expresión génica diferencial en ovejas y jabalíes en respuesta a la infección con bacterias intracelulares de los géneros anaplasma, brucella y mycobacterium.

Resumen

Los microorganismos patógenos han desarrollado mecanismos para sobrevivir y replicarse en medios complejos y en constante cambio. La presión selectiva sobre los hospedadores ha asegurado el desarrollo de un sistema inmune capaz de erradicar la mayoría de parásitos, bacterias y virus. Sin embargo, muchos patógenos han adquirido la habilidad de evadir los mecanismos del sistema inmune del hospedador. Las bacterias intracelulares han desarrollado diversas estrategias para sobrevivir o evitar ambientes hostiles y se han convertido en un problema relevante para la sanidad humana y animal. El estudio de las bacterias intracelulares a través del uso de nuevas técnicas, contribuye al conocimiento de los principales mecanismos usados por estos patógenos para sobrevivir dentro de las células del hospedador. Mediante la identificación y caracterización de los patrones de expresión génica en los hospedadores sus scrofa y Ovis aries- infectados con Anaplasma phagocytophilum, Brucella spp. y Mycobacterium bovis, el trabajo de investigación presentado en esta tesis ha revelado nuevas interacciones moleculares que ocurren en la interfase patógeno-hospedador. Durante el desarrollo de esta tesis se han realizado estudios de genómica comparativa y de biología de sistemas en los hospedadores, para identificar genes, procesos biológicos y vías metabólicas afectadas durante la infección con estas bacterias intracelulares. La caracterización preliminar de los perfiles de expresión génica en jabalíes infectados de forma natural con A. phagocytophilum (Capítulo I), ha demostrado que se modifica la expresión de genes involucrados principalmente en procesos de la respuesta inmune y en la reorganización del citoesqueleto. Así mismo aumentan las respuestas inmune innata y adaptativa. El análisis de la expresión génica en jabalíes infectados de forma natural con Brucella suis (Capítulo II) ha identificado la sobre expresión de genes que sugieren la inducción de la maduración celular, migración y/o proliferación. Así mismo, la infección en jabalíes ha producido la disminución de la expresión de genes involucrados en diversas vías metabólicas celulares, organización y biogénesis del citoesqueleto, respuesta inmune, función lisosomal y transporte mediado por vesículas. El análisis de la expresión génica en jabalíes naturalmente infectados con M. bovis (Capítulo III), ha identificado la variación de genes involucrados en procesos celulares. Entre estos procesos se encuentran: apoptosis, comunicación y traducción de señales celulares, crecimiento y/o mantenimiento celular, organización y biogénesis del citoesqueleto, reparación del DNA, respuesta inmune, vías metabólicas y transporte. También se analizaron los perfiles de expresión génica de jabalíes experimentalmente inmunizados con BCG, aportando la primera descripción específica de la respuesta inmune a BCG en esta especie. La caracterización de la expresión génica en ovejas en respuesta a la infección con A. phagocytophilum, ha demostrado la activación de las vías de la respuesta inmune e inflamatoria y la alteración de la inmunidad adaptativa (Capítulo IV), mientras que la infección con Brucella ovis implica la sobre-expresión de genes involucrados en fagocitosis y la disminución de la expresión de genes relacionados con mecanismos de defensa del hospedador (Capítulo V). Un elemento innovador aplicado en esta tesis ha sido el desarrollo de un algoritmo capaz de integrar datos de transcriptómica para tratar de descubrir procesos biológicos, funciones moleculares y vías comunes en las células hospedadoras de jabalí y oveja afectados por bacterias intracelulares de los géneros Anaplasma, Brucella y Mycbocterium (Capítulo VI). En este capítulo también se han discutido los resultados presentados en la tesis, los cuales han demostrado que el aumento de la expresión de genes involucrados en la respuesta inmune innata proinflamatoria constituye un mecanismo general de respuesta a las infecciones con bacterias intracelulares. Estos resultados también sugieren que Mycobacterium y Brucella inducen la respuesta inmune innata y manipulan la respuesta inmune adaptativa al evitar las defensas de las células hospedadoras para establecer la infección. De distinta manera, la infección con A. phagocytophilum induce la respuesta inmune innata y adaptativa, sugiriendo que este patógeno utiliza otros mecanismos para evitar las defensas de la célula hospedadora. Los resultados obtenidos en esta tesis sugieren que las bacterias intracelulares, que infectan células del sistema inmune, utilizan mecanismos similares para infectar y sobrevivir en las células hospedadoras. No obstante, la forma en la que la respuesta inmune del hospedador se vé afectada varía según las distintas interacciones patógeno-hospedador, reflejando probablemente las diferencias en tropismo y patogenia de los microorganismos.