Mycobacterium tuberculosis, el bacteri patògen que ens acompanya des què vam sortir d’Àfrica

Click here for the english version: Mycobacterium tuberculosis, the pathogen bacterium that is with us since we left Africa

La tuberculosi i els causants

La tuberculosi és una malaltia infecciosa comuna i sovint mortal si no és tractada, causada per micobacteris, principalment Mycobacterium tuberculosis. Els micobacteris com M. tuberculosis i M. leprae (el de la lepra) són considerats gram-positius perquè tenen glicopèptid, però no es tenyeixen amb el cristall violeta, perquè per fora del glicopèptid tenen una bona capa de lípids, de l’anomenat àcid micòlic (Figura 1). Precisament el prefix “mico”  o “myco” del nom prové de l’apariència de fong de la superfície dels cultius líquids d’aquests micobacteris.

fig 1 NIH NatInstAllergy and Infect Diseases 1st line tractament TB

Figura 1. Mycobacterium tuberculosis amb la seva particular paret cel.lular, i els antibiòtics més usats per combatre’l (Figura treta de National Institute of Allergy and Infectious Diseases)

Aquest micobacteri fou descobert com a causant de la tuberculosi per l’alemany Robert Koch (1882) i per això també se l’anomena bacil de Koch. És un bacteri aerobi estricte, li calen alts nivells d’oxigen, i per això infecta sobretot els pulmons. Té un temps de generació d’unes 15-20 hores, o sigui, un creixement molt lent en comparació amb altres bacteris (recordeu els 20 minuts d’Escherichia coli). Des del punt de vista taxonòmic, són actinobacteris, o sigui gram-positius d’alt G+C, com els corinebacteris o els actinomicetals.

La virulència de M. tuberculosis és molt complexa i amb moltes facetes (Todar K.). Encara que aparentment no produeix cap toxina, té un gran repertori de propietats estructurals i fisiològiques que expliquen la seva virulència i la patologia de la tuberculosi. Un cop als pulmons, el bacteri és captat pels macròfags alveolars, però aquests no poden digerir-lo per l’estructura de la seva paret cel·lular i perquè els bacteris neutralitzen els compostos reactius del macròfag. L’àcid micòlic el fa impermeable també al lisozim. M. tuberculosis creix intracel·lularment sense ser afectat pel sistema immunitari, i al mateix temps, secreta diverses proteïnes implicades en la patogènesi. Cal destacar-ne el complex antigen 85, que lliga la fibronectina, que facilita la formació dels tubercles als pulmons (Figura 2).

fig 2 humanorgans.org:tuberculosis

Figura 2. Progrès de la infecció per M. tuberculosis als pulmons, amb la formacio de tubercles (Tret de humanorgans.org/tuberculosis)

La tuberculosi sol atacar els pulmons, però també pot afectar molts altres òrgans. Els símptomes clàssics de la tuberculosi són una tos crònica, amb esput sanguinolent, febre i altres símptomes. El diagnòstic es basa en la radiologia del tòrax, una prova de la tuberculina cutània i anàlisis de sang, així com un examen al microscopi i un cultiu microbiològic dels fluids corporals. El tractament de la tuberculosi és complicat i requereix llargs tractaments amb diversos antibiòtics. Els més utilitzats habitualment són la rifampicina i la isoniazida (Figura 1). Malgrat això, la resistència als antibiòtics és un problema creixent en alguns tipus de tuberculosi. La prevenció es basa sobretot en la vacunació, generalment amb la vacuna Bacillus Calmette-Guérin (BCG).

La tuberculosi s’encomana per via aèria, quan les persones infectades tussen, esternuden o escupen. Un terç de la població actual del món està infectada amb M. tuberculosis, i cada segon és infectada una nova persona. Tanmateix, en la majoria d’aquests casos la malaltia no es desenvoluparà completament, ja que les infeccions asimptomàtiques i latents són les més habituals. Aproximadament una de cada deu infeccions latents progressarà finalment a la malaltia activa, que, si no és tractada, mata més de la meitat de les víctimes. En un any (2004), les estadístiques mundials incloïen 14,6 milions de casos actius crònics, 8,9 milions de casos nous, i 1,6 milions de morts, majoritàriament en països en desenvolupament. A més, un nombre creixent de persones del món desenvolupat estan contraient la tuberculosi perquè el seu sistema immunitari es veu compromès per medicaments immunosupressors, abús de drogues o la sida.

Quan va ser l’origen de la tuberculosi humana ?

L’origen de les malalties infeccioses poblacionals (com la peste, el còlera, etc), o sigui les que s’escampen fàcilment on hi ha força humans junts, s’ha associat a la transició demogràfica neolítica, de fa uns 10.000 anys, quan la revolució de l’agricultura permetè l’establiment dels primers nuclis sedentaris, amb força humans vivint junts. Moltes d’aquests malalties van associades a altres animals, dels quals passen als humans. Fins fa poc es creia que la tuberculosi era una d’aquest tipus, havent-se originat també al Neolític, però de fet la majoria de tuberculosis no tenen una relació amb altres animals.

Tanmateix, un estudi recent (Comas et al. 2013) aporta dades en el sentit que aquesta malaltia s’originà força abans, fa més de 70.000 anys, acompanyant els humans moderns sortint d’Àfrica i escampant-se pel món. Efectivament, aquest treball de 22 coautors de 9 països (i dels quals el primer autor és el jove valencià Iñaki Comas) analitza i compara els genomes de 259 soques del complex M. tuberculosis per tal de veure la seva història evolutiva. En fer-ho, dins del genoma de 4,4 Mb d’aquesta espècie identifiquen 34.167 llocs polimòrfics SNPs, o sigui, llocs del DNA que tenen algun nucleòtid diferent segons les soques, amb els quals han pogut reconstruir la filogènia d’aquest bacteri. En fer-ho, es confirmen 7 llinatges (agrupacions de soques) que s’havien insinuat per altres tècniques. El més interessant es que aquesta filogènia dels genomes de M. tuberculosis és calcada de la filogènia dels genomes mitocondrials humans, com veiem a la Figura 3. Per tant, això suggereix que l’evolució dels bacteris de la tuberculosi va en paral·lel a la dels humans moderns.

fig 3

Figura 3. La filogènia dels genomes de 220 soques de M. tuberculosis amb els diferents llinatges (MTBC, esquerra) és calcada a la dels genomes mitocondrials (dreta) de 4995 humans amb els seus principals haplogrups (tret de Comas et al. 2013, Fig. 1 c, d).

En base a aquestes filogènies i a les freqüències de mutacions que s’observen als genomes de M. tuberculosis s’ha pogut establir l’origen dels diferents llinatges del bacteri, calculant en quin moment del paleolític humà van anar apareixent les diferents branques, des d’aprox. 73.000 fins 42.000 anys (Figura 4), que, com és lògic havent vist el paral·lelisme amb el DNA mitocondrial, coincideixen amb les dates proposades de l’expansió dels humans moderns des d’Àfrica cap a Euràsia.

fig 4

Figura 4. Expansió del complex M. tuberculosis sortint d’Àfrica, amb l’origen dels diferents llinatges, amb les dates aproximades (milers d’anys) de les ramificacions (tret de Comas et al. 2013, Fig. 2a).

Per tant, es pot concloure que la tuberculosi i el seu agent bacterià han estat un company constant dels humans moderns durant l’evolució d’aquests i la seva disseminació global, com a mínim en els darrers 70.000 anys, i a més el bacteri M. tuberculosis ha estat capaç d’adaptar-se als canvis de població humans. A més, en aquest sentit aquests darrers anys s’està observant un augment de soques amb resistència múltiple als antibiòtics. L’estudi d’aquests mecanismes d’adaptació del bacteri poden ajudar a predir futurs patrons de la malaltia i dissenyar estratègies racionals per combatre’l.

Bibliografia

Comas, Iñaki, et al. (2013) Out-of-Africa migration and Neolithic coexpansion of Mycobacterium tuberculosis with modern humans. Nature Genetics 45, 1176-1182.

Tuberculosi a la viquipèdia: http://ca.wikipedia.org/wiki/Tuberculosi.

Mycobacterium tuberculosis a la wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Mycobacterium_tuberculosis

Todar K., Todar’s Online Textbook of Bacteriology.

Advertisements

About Albert Bordons

Professor at "Universitat Rovira i Virgili" in Tarragona. Born in Barcelona 1951. Scientific areas: microbiology, biochemistry, biotechnology, oenology. I like: nature, biological sciences, photography, mountains, ... Languages: catalan (first one), spanish, french, english and some italian.

Posted on 29 Setembre 2013, in Bacteris, Evolució, Genètica i biologia molecular and tagged , , . Bookmark the permalink. 3 comentaris.

  1. Gràcies Albert. Molt didàctic i nou. Una pregunta, l’origen del llinatge Europeu de l’home modern va venir directament d’Africa o desprès de passar per Asia?.

    • Gràcies Alba. Doncs diuen que com a mínim va passar per Orient Mitjà fa uns 60.000 anys, i d’allà pel Càucas donant la volta per dalt del Mar Negre (fa uns 50.000 anys). Si més no, això sembla pel DNA mitocondrial. Encara que com cap als 70.000 ja havia passat per Aràbia cap a la India, també és probable que alguns d’aquests haguessin passat des de l’actual Iran o més enllà cal al Nordoest i cap a Europa des del Caspi, i es barregessin amb els altres. De fet, a banda del mitocodrial, els altres haplotips com els del cromosoma Y, es troben alguns més propis de les estepes asiàtiques. El que està clar és que el pas directe des del nord d’Africa a Europa no tingué lloc fins força després, amb el neolític (10.000 anys) o després.

  2. Cinta Chaverri

    Molt interesant! Vaja, sí q fa temps q estem juntets amb el mycobacterium tuberculosis.

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out / Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out / Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out / Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out / Canvia )

Connecting to %s

No sé ni cómo te atreves

Fotografía y esas pequeñas cosas de cada día

Pols d'estels

El bloc d'Enric Marco

Life Secrets

For my students

All you need is Biology

Blog professional sobre Biologia · Blog profesional sobre Biología · A professional blog about Biology

Rambles of a PA student

Caffeinated forays into biological imaginings.

Horitzons llunyans

Mirades distants

#4wine

Los vinos son pequeñas historias dentro de una botella y nosotras queremos contarte las nuestras

Vi·moments·persones

Un maridatge a tres bandes

SciLogs: Artificial, naturalmente

Coses interessants de ciències de la vida i de la natura, i altres no tan "Bios"

microBIO

Coses interessants de ciències de la vida i de la natura, i altres no tan "Bios"

RealClimate

Coses interessants de ciències de la vida i de la natura, i altres no tan "Bios"

Què Qui Com

Coses interessants de ciències de la vida i de la natura, i altres no tan "Bios"

Dionís de viatge a Ítaca

Experiències enoturístiques

%d bloggers like this: