En busca de nuevos antimicrobianos naturales para prevenir infecciones.
Los dispositivos médicos han mejorado mucho la atención sanitaria. Pero las infecciones asociadas a biofilms, relacionadas con el uso de estos dispositivos son una importante preocupación clínica. Los biofilms se entienden como comunidades bacterianas que se adhieren a la superficie de los dispositivos y están embebidas en una matriz polimérica que ellas mismas producen. Esta organización social supracelular surge como estrategia de supervivencia en ambientes hostiles, como el propio ser humano, dotando a los microorganismos embebidos de resistencia al aclaramiento mecánico, a la respuesta inmunológica del huésped y a los agentes antimicrobianos. En este contexto, para impedir la adhesión bacteriana y la subsiguiente formación de biofilms una de las estrategias de prevención es el revestimiento de las superficies de los biomateriales (o la incorporación al propio biomaterial) con agentes antimicrobianos que puedan impedir su desarrollo. Además, este tipo de infecciones se ven agravadas por la multiresistencia de los microorganismos implicados, uno de los problemas de la medicina del siglo XXI. Por ese motivo, una vía de trabajo es la búsqueda de nuevos antimicrobianos, preferiblemente de origen natural, que no generen resistencias, para su incorporación a nuevos biomateriales implantables.
En este contexto, las abejas son nuestras aliadas, y sus productos pueden ser una buena fuente de antimicrobianos a nuestro alcance. El propóleo es un pegamento para la colmena producido a partir de las sustancias que recogen de las plantas. Es un aditivo alimentario potencialmente útil ya que contiene propiedades antioxidantes y conservadoras. Sin embargo, su aplicación en otros campos está siendo limitada, debido a su fuerte sabor y baja solubilidad. Además, la estandarización es difícil porque su composición química varía según la flora del entorno. Sin embargo, es común a todos que presenten actividades biológicas notables.
En el ámbito nacional, la mayor parte del censo de colmenas y de la producción de miel y cera se concentra en las Comunidades Autónomas de Extremadura, Andalucía, Castilla y León y la Comunidad Valenciana. Se ha identificado la composición química de un nuevo extracto etanólico español de propóleos (SEEP: Spanish ethanolic extracts of propolis), concretamente Extremeño. Este extracto posee una alta capacidad antimicrobiana frente a cepas bacterianas estrechamente relacionadas con las infecciones asociadas a la formación de biofilms sobre biomateriales, Staphylococcus epidermidis. Se ha encontrado en el extracto una alta cantidad de polifenoles (205 ± 34 mg GAE/g), de los que más de la mitad, corresponden al grupo de flavonoides (127 ± 19 mg QE/g). La importancia de este hallazgo radica en las notables actividades antioxidantes y antimicrobianas que se han atribuido a esta clase de fenoles. Además, un análisis más detallado reveló la presencia de compuestos del aceite de oliva como el ácido vainílico, 1-Acetoxipinoresinol, p-HPEA-EA y 3,4-DHPEA-EDA, nunca antes detectados en muestras de propóleos, que contribuyen a diversos beneficios para la salud. Otros compuestos encontrados en cantidades relevantes como el ácido ferúlico y la quercetina también aportan importantes beneficios terapéuticos. En cuanto a las propiedades antimicrobianas del SEEP, se ha encontrado una alta sensibilidad para cepas de S. epidermidis a bajas concentraciones (240 µg/ml), y una alta capacidad inhibitoria del crecimiento a concentraciones inferiores.
También se ha estudiado desde un enfoque físico-químico la interacción de este SEEP y/o sus moléculas con las células bacterianas. La actividad antibacteriana del proplóleo se ha estudiado ampliamente, pero su mecanismo de acción sigue sin estar claro. Esta investigación se ha centrado en medir las alteraciones de las propiedades fisicoquímicas de la superficie de las células (densidad de carga volumétrica, suavidad electroforética e hidrofobicidad) que caracterizan a la capa superficial más externa de las células tanto en bacterias gram-positivas (S. epidermidis) como en gram-negativas (E. coli), tras la incubación con diferentes concentraciones de SEEP. Se detectó por primera vez que el propóleo inducía cambios sustanciales en la densidad de carga volumétrica, la suavidad electroforética y la hidrofobicidad de la capa superficial más externa de las células. Además, la observación mediante microscopía electrónica y la determinación de la liberación de los componentes celulares al exterior demostraron que el propóleo en concentraciones sub-bactericidas ya provocaba (al menos localmente) daños estructurales y morfológicos en la pared celular. De esta forma, se propone que el mecanismo de acción del propóleo contra las bacterias parece ser inicialmente físico, dañando estructuralmente la membrana/pared. Se trata de un mecanismo de acción burdo, pero al que la bacteria le puede resultar difícil generar resistencia, especialmente si diferentes moléculas del SEEP trabajan juntas y de forma sinérgica.
Los investigadores consideran que este estudio físico-químico puede ayudar a establecer correlaciones entre las propiedades fisicoquímicas alteradas de la superficie de las células bacterianas y la disminución de la viabilidad celular, que podrían utilizarse para el cribado sencillo y económico de moléculas con propiedades perturbadoras de la membrana.
Las nuevas investigaciones se centrarán en el aislamiento de los agentes activos del SEEP, su mecanismo de acción específico y su uso para el revestimiento de nuevos biomateriales.
Artículos de referencia:
Chemical Profile and Antibacterial Activity of a Novel Spanish Propolis with New Polyphenols also Found in Olive Oil and High Amounts of Flavonoids. Molecules 25, 3318.
A physico-chemical study of the interaction of ethanolic extracts of propolis with bacterial cells. Colloids Surf B Biointerfaces 200, 111571.