Mi interés en el estudio de las porinas de Salmonella typhi comenzó hace poco más de una década, motivado por una conversación con el doctor Jesús Kumate, quien hizo evidente el potencial inmunogénico de estas proteínas de la membrana externa, para el diagnóstico y vacunación contra la fiebre tifoidea. La fiebre tifoidea es la manifestación clínica de una infección sistémica por S . typhi en el humano, con un número estimado de 17 millones de casos anuales globales y 600 mil fatalidades. Debido a la severidad de la infección, sería indeseable, desde el punto de vista clínico, contar con sistemas de d iagnóstico de gran rapidez y certeza. Más aún, la posibilidad de contar con una vacuna eficiente sería de gran relevancia, en especial para la población de muchos países en vías de desarrollo económi co, en donde la enfermedad es endémica. Desafortunadamente, en la actualidad, los métodos de diagnóstico más certeros son lentos y complicados; esto es, involucran una serie de tres hemocultivos y/o un cultivo de aspirado de m& eacute;dula ósea, lo cual puede tomar hasta tres días para proporcionar resultados. Por otro lado, el desarrollo de esquemas modernos de vacunación, basados principalmente en cepas atenuadas de S. typhi en el antígeno c apsular Vi, han proporcionado hasta ahora valores limitados de protección, similares a los obtenidos con vacunas reactogénicas de primera generación, consistentes de extractos inactivados de células completas.

Esta situación se complica por el hecho de que las infecciones por otros serotipos de Salmonella, particularmente S. typhimurium y S. enteritidis, pueden causar gastroenteritis aguda y diarrea, con un total d e cerca de 1.3 millardos de casos y 3 millones de muertes, anualmente, en la población humana. Ya que estas infecciones son mucho más numerosas que la fiebre tifoidea, representan un problema importante de salud, aunque la tasa de mortalidad es menor. Es por esto que el estudio de la biología molecular del género Salmonella, no sólo ofrece la oportunidad de aprender más sobre los procesos fisiológicos básicos que gobiernan la patonegia bacteri ana y la sobrevivencia en diferentes ambientes, pero también provee la perspectiva de contribuir hacia el desarrollo de estrategias moleculares que pudieran mejorar el diagnóstico, la vacunación, y las intervenciones sanitarias, para una porción significativa del espectro de infecciones globales.

Los mecanismos por los cuales Salmonella llega al tracto intestinal, se adhiere a las células intestinales, resiste la fagocitosis, y se multiplica dentro de los macrófagos, apenas comienzan a vislumbrarse. En los & uacute;ltimos años, la identificación de genes bacterianos involucrados en la invasión, sobrevivencia y replicación, en las células del huésped, ha avanzado rápidamente. Mientras más conocemos, nuest ra concepción de la patogenia bacteriana se vuelve mucho más compleja quizá, en muchas instancias, porque la patogenicidad de una bacteria no depende de la mera acción de un grupo de "genes de patogenicidad", inmersos en una ma deja de genes para funciones básicas, tanto metabólicas como estructurales. La patogenicidad, más bien, pudiera estar determinada, en muchas ocasiones, por la compleja interacción de una amplia variedad de genes bacterianos, no necesariamente etiquetados como de "patogenicidad" o de "funciones básicas" de la célula. Estas interacciones pudieran ser modificadas de manera sutil, de acuerdo al medio ambiente que enfrenta la bacteria. Es por esto que se requiere tener una visión integrada de los fenómenos fisiológicos que ocurren dentro de la célula bacteriana, para poder entender la patogenicidad a mayor profundidad.

Las porinas son proteínas formadoras de poros que residen en la membrana externa de las bacterias gramnegativas. Hasta ahora, se ha considerado que estos poros no tienen una selectividad hacia algún tipo de molécula s en particular. De acuerdo a esta visión, uno pudiera imaginar que cada bacteria solamente requiere de un solo tipo de poro, para el multipropósito de intercambiar sustancias-nutrimentos, hacia adentro, y desechos, hacia afuera de la c&eacu te;lula.

Sin embargo, bacterias como S. typhi contienen dos porinas principales, OmpC y OmpF, las cuales se cuentan entre las proteínas más abundantes de la célula y cuyo papel fisiológico no ha sido elucidado. En trabajos anteriores, hemos estudiado la estructura del gen ompC en diferentes serotipos de Salmonella, encontrando que está altamente conservado en este género, lo que nos indica que la presión selectiva la ha manten ido con poca variación, posiblemente porque lleva a cabo una función básica. También hemos propuesto una estructura para la proteína OmpC, mostrando que tiene dos regiones en donde puede acarrear epítopes heter&oa cute;logos, exponiéndolos a la superficie celular. Esto podría ser útil en el desarrollo de vacunas multivalentes.

Nuestro grupo ha mostrado que la expresión de OmpC en S. typhi no es influenciada por la osmolaridad: OmpC se expresa a altos niveles, tanto en baja como en alta osmolaridad. En contraste, la expresión de OmpC de Escherichia coli, la cual ha sido abundantemente estudiada, efectivamente se induce en alta osmolaridad, manteniendo niveles menores en baja osmolaridad. Esta observación no concuerda con la visión, generalmente aceptada, de que OmpC ti ene un papel específico en ambientes de alta osmolaridad, como los encontrados dentro de las células huésped, en el suero, o en el tracto biliar. Más aún, hallazgos recientes en nuestro laboratorio nos apuntan hacia la e xistencia de factores particulares en S. typhi que, junto con las proteínas reguladoras EnvZ y OmpR, determinan el comportamiento particular en la expresión de OmpC. Es interesante considerar que ahora conocemo s menos sobre el papel de esta porina en la célula, y sobre las señales que gobiernan su expresión. Estos aspectos se han vuelto aún más interesantes, en vista de los hallazgos, en otro laboratorio, de que el locus om pR es de importancia para la sobrevivencia de Salmonella dentro de los macrófagos del huésped.

Para hacer más complejo el asunto, en nuestro grupo realizamos el hallazgo inesperado de dos genes nuevos que codifican para porinas en S. typhi, ompS1 y ompS2, los cuales no son expresados a niveles mayoritarios ba jo condiciones estándar de laboratorio. Al ensayar la actividad de un gen reportero, unido a segmentos de varias longitudes de la región 5' reguladora de ompS1, vimos que la expresión aumentó varias veces, alcanzando y s uperando los niveles observados para ompC, cuando porciones definidas del segmento regulador eran removidas. Es- to nos indicó la presencia de regiones para la unión y pronta acción de elementos reguladores negativos. Má s aún, la expresión no es influenciada por la osmolaridad. Por otro lado, ompS1 tiene tres promotores: uno depende del activador transcripcional OmpR, y los otros son independientes de OmpR. Por lo tanto, la expresión de omp S1 representa un nuevo modo de regulación por OmpR y de regulación de porinas, en res- puesta a parámetros fisicoquímicos desconocidos. Similarmente, ompS2 también muestra estar bajo un control negativo estric to, determinado en parte por la región 5'.

Estos hallazgos nos han hecho reflexionar sobre varias preguntas, a saber: ¿por qué requiere Salmonella tal diversidad de porinas? ¿hay algún tipo de selectividad de los poros ─ aún desconocida─ qué justifica tal diversidad? Más aún, constituyen OmpS1 y OmpS2 antígenos relevantes para el diagnóstico y la vacunación?

Por serendipia, en otro estudio, durante una búsqueda rutinaria de marcadores polimórficos en la vecindad de ompC, encontramos una copia del elemento de inserción IS200, localizada específicamen te entre los genes rcsC y gyrA de S. typhi. Esto se determinó por un análisis de múltiples aislados de Salmonella, provenientes de una variedad de regiones geográficas. Así pudimos diseñ ;ar un sistema de diagnóstico específico para S. typhi, basado en procedimientos de amplificación de ácidos nucleicos. Esta estrategia será probada en conjunción con un sistema de ELISA, con preparaciones d e proteínas de la membrana externa como antígeno, que desarrollamos previamente en el laboratorio.

La investigación en el laboratorio del doctor Calva ha sido apoyada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, por la Universidad Nacional Autónoma de México (a través de la DGAP A), por la Fundación Rockefeller (EUA) y por el Instituto Médico de Howard Hughes (EUA).