Eflujo

En biología, el eflujo es un mecanismo por el cual las células rechazan compuestos tóxicos al exterior: antibióticos , metales pesados, fármacos, etc. El eflujo es un mecanismo de transporte activo dependiente de la energía proporcionado por las proteínas transmembrana, llamadas bombas de eflujo.

Muchos sistemas de eflujo se encuentran en bacterias , pero también en células eucariotas . Los mecanismos de eflujo contribuyen, entre otras cosas, a la aparición de resistencias a diversos tratamientos farmacológicos como la resistencia a los antibióticos o la resistencia a las quimioterapias contra el cáncer . El amplio espectro de algunas bombas de eflujo puede dar lugar a la aparición de fenotipos de resistencia a múltiples fármacos.

Eflujo en bacterias

Los sistemas de eflujo se encuentran en la mayoría de las bacterias. Existen diferentes tipos de bombas de eflujo que se diferencian en su estructura, su organización en la membrana, la fuente de energía utilizada para el bombeo y las moléculas que efluentes. Se clasifican en cinco familias:

• La familia RND (Resistance-Nodulation-Division), específica para bacterias Gram-negativas . Estas bombas atraviesan las dos membranas de estas bacterias por medio de un conjunto tripartito: una etapa en la membrana interna y una etapa en la membrana externa , conectadas por una etapa periplásmica . Las proteínas de esta familia participan en gran medida en la salida de antibióticos. Su fuente de energía es el gradiente de protones a través de la membrana.
• Los transportadores ABC ( casete de unión a ATP ). Se trata de una familia muy amplia de bombas presentes durante toda la vida que utilizan la hidrólisis de ATP como fuente de energía para asegurar el transporte.
• La familia MFS ( superfamilia de facilitadores principales ), representada en todas las especies vivas, incluye varios portadores, algunos de los cuales están especializados en la salida de fármacos. Estas proteínas tienen 12 o 14 hélices transmembrana y son cotransportadores acoplados al gradiente de protones a través de la membrana.
• La familia SMR ( pequeña resistencia a múltiples fármacos ). Sus transportadores se componen generalmente de 100 a 200 residuos de aminoácidos y 4 hélices transmembrana. Generalmente funcionan como homodímeros . Algunos transportadores SMR se componen de dos subunidades diferentes pero homólogas. Sin embargo, la estructura exacta y la topología de sus proteínas sigue siendo motivo de controversia.
• La familia MATE ( extrusión de compuestos tóxicos y multifármacos ). Se encuentran en los 3 clados de los seres vivos (bacterias, arqueas y eucariotas). Permiten exportar cationes endógenos, sustancias lipofílicas o incluso xenobióticos endógenos. Esta es la familia caracterizada más recientemente entre las 5 familias conocidas. Por el momento, se han caracterizado una veintena de transportadores MATE.

Importancia en la resistencia bacteriana

Este sistema de eflujo también permite que las bacterias rechacen los antibióticos en su entorno, lo que lo convierte en un factor de resistencia importante. Hay varios factores que explican la importancia de estas bombas en el desarrollo de resistencia bacteriana:

• Las bacterias pueden expresar varias bombas diferentes en su membrana. El genoma de Escherichia coli contiene, por ejemplo, genes que codifican tres bombas RND, cuatro bombas MFS, una bomba y una bomba SMR MATE. Cada una de estas bombas libera uno o más tipos diferentes de moléculas.
• Algunas bombas son específicas para un tipo de sustrato, pero otras pueden verter varios tipos diferentes de compuestos, como la bomba AcrAB-TolC, lo que permite un espectro de resistencia más amplio al tiempo que disminuye el número de genes necesarios y la cantidad de energía de tinte gastada.
• Los genes que codifican las bombas de eflujo se encuentran en cromosomas y / o plásmidos bacterianos. Si el gen se encuentra en un cromosoma, se puede poner en marcha un mecanismo de selección natural y provocar la aparición de mutaciones que sobreexpresan estos genes, permitiendo el desarrollo de resistencias. Si el gen se encuentra en plásmidos, también es posible que propaguen este gen de resistencia a través de una población bacteriana.
• Las bombas de eflujo también están involucradas en la formación de biopelículas , involucradas a su vez en la resistencia a los antibióticos.

Actualmente se están desarrollando nuevas moléculas inhibidoras de la bomba de eflujo. Administrarlos en combinación con un antibiótico que normalmente excretan estas bombas restablecería la actividad de este antibiótico y, por lo tanto, limitaría la resistencia bacteriana.

Eflujo en eucariotas

El principal sistema de salida en humanos es la glicoproteína P , descubierta en 1976 por Juliano y Ling, que pertenece a la familia de transportadores ABC. Modulan la acumulación de agentes antimicrobianos en las células fagocíticas y desempeñan un papel importante en el transporte transepitelial, la eliminación de la bilis de los hepatocitos , el funcionamiento de las barreras sanguíneas y placentarias, así como la excreción renal de toxinas. Sus transportadores son una de las principales causas de la resistencia de las moléculas anticancerígenas en las células eucariotas.

Notas y referencias

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Ver también

Artículos relacionados

• Resistencia antibiótica
• Glicoproteína P