miércoles, 16 de septiembre de 2009

Péptidos naturales antimicrobianos: escudo esencial de la respuesta inmune

Conservar tu piel bella tiene su historia, te invitamos a concocerla:



En 1981, la revista Nature publico el descubrimiento de que los insectos poseen pequeñas moléculas para defenderse de las amenazas de infecciones:




Pero no solo los insectos, todos los seres vivos, como las plantas, y los animales sobreviven ante la amenaza diaria del medio ambiente representada por bacterias, hongos y virus que pueden causarles la muerte. Por lo anterior, las especies biológicas han desarrollado varias estrategias para evitar enfermedades. Una de ellas es la síntesis de péptidos naturales antimicrobianos (PNA) como parte de la Respuesta Inmune Innata.


Estos péptidos están constituidos por cadenas cortas de aminoácidos con características hidrofóbicas y carga positiva, lo que les permite alterar la bicapa lipídica de los microorganismos, causando una modificación similar a la producida por las proteínas canal. Lo anterior produce perdida de iones y sustancias metabólicas lo cual les causa la muerte.



Los PNA se clasifican de acuerdo a su estructura en familias. Además poseen otras funciones como reguladores de la inflamación, inductores de la proliferación celular y reparación. Por todo lo mencionado se vislumbra su aplicación terapéutica y farmacéutica.


Villarruel Franco R, Huizar-López Rosario, Corrales M, Sánchez T, Islas Rodríguez Alfonso. Investigación en Salud. Vol. VI • Número 3:170-179 • Diciembre 2004




La piel humana, es el órgano más extenso del cuerpo, es uno de los órganos más complejos. Consiste de la dermis, que esta construida de tejido conectivo y de epidermis vascular, compuesta primariamente de queratinocitos. La dermis esta hecha de una mezcla compleja de colágena, elastina y glicosaminoglicanos y fibroblastos.
Las células epiteliales pueden constitutivamente producir Péptidos naturales antimicrobianos, llamados también péptidos de la defensa del hospedero (PDO ó HDP por sus siglas en inglés), especialmente en las superficies de mucosas, para controlar la microflora local y prevenir lesiones que causarán infecciones.

Dawn M.E. Bowdish, E.W. Hancock, A re-evaluation of role of Host Defence Peptides in mammalian immunity, Current protein and peptide science, 2005, 6 35-51


Nuestro grupo de investigación, al darse cuenta de la universalidad de este mecanísmo de la naturaleza, ha desarrollado por 10 años un proyecto aplicativo de este conocimiento, y ahora, gracias al:

AISLAMIENTO Y PURIFICACIÓN DE PÉPTIDOS DE LA DEFENSA DEL HOSPEDERO A PARTIR DE LA PIEL DE LA Rana catesbeiana.

proponemos su aplicación:

INTRODUCCIÓN

Durante la década pasada, un gran número de péptidos de la defensa del hospedero (HDP) [1], de diferentes organismos, incluyendo animales, plantas, insectos, y bacterias, han sido aislados y caracterizados.
En anfibios, las glándulas granulares de la piel sintetizan y almacenan muchos componentes biológicos activos, algunos de ellos son neuropeptidos, hormonas y HDP similares a los encontrados en mamíferos.
La secreción de la piel de la rana contiene una gran variedad de un amplio espectro de péptidos antimicrobianos, efectores moleculares de la inmunidad innata. [2], que junto con el epitelio de la piel provee una barrera mecánica para evitar la invasión de patógenos. La piel participa entonces, en la respuesta inmune, produciendo péptidos cationicos antimicrobianos que inactivan a una gran variedad de microorganismos incluidos Gram positivos, Gram negativos, hongos e incluso virus.
En la piel humana tenemos dos grupos de familias de HDP las beta-defensinas (hBD) y las catelicidinas LL-37, pero también Dermicidina secretada desde las glándulas sudoriparas, y la Psoriasina, que tiene una acción directa contra bacterias Gram negativas [3,4,5,6,7].
Estos péptidos aumentan la efectividad en la protección contra microorganismos patógenos in vivo y así se reduce la susceptibilidad a infecciones. Por lo anterior estos atraen la atención de los investigadores médicos.[1-7].
Nuestro grupo de trabajo ha llevado a cabo, por medio del apoyo del CONACYT, dos proyectos sucesivos: SIMORELOS #20000302014 y AVANCE-C2005 86, el aislamiento y la purificación de HDP a partir de la piel de la Rana catesbeiana, con el objetivo de aislar y purificar HDP y así lograr concentrarlos para su uso, con el fin de sanar la epidermis infectada por bacterias, algunos hongos y virus.



MÉTODO

Se toman dos pieles de Rana catesbeiana, se pesan. Se toman unas tijeras adecuadas (tipo corte de pollo), se hacen cortes pequeños de 1 cm por lado, se ponen en un mortero, se le agrega nitrógeno liquido necesario para lograr endurecerlos, hasta formar una galleta sólida. Se introduce en el homogenizador o en la licuadora especial con aspas de acero inoxidable y se comienza la trituración. La idea es que se convierta en polvo toda la piel de la rana. Se procede a
hacer lo anterior las veces que sea necesario para lograr tener el polvo.

Se comienza a agregar la solución ácida, la cual determinara el proceso de lisis celular, la cual nos permitirá obtener los péptidos de interés.

La solución ácida: El peso de las dos pieles, por ejemplo 40 gramos, se lleva a diez volúmenes, en este caso 400 ml de 60% de Acetonitrilo, 1% de Ácido trifluroacetico (TFA) y 39% de agua bidestilada [4].

Se introduce esta solución ácida a la licuadora para mezclarla con el polvo de piel de rana, se pasa a un matraz, donde se mantendrá toda la noche a 4 grados centígrados en un agitador magnético. Al día siguiente se centrifuga a 13,000 rpm a 4 grados centígrados durante 30 minutos, se toma el sobrenadante y se liofiliza. Se resuspende el liofilizado en solución salina de fosfatos ( PSB ) pH 7.2 estéril: Se toman 16grs del liofilizado y se llevan a un litro del PBS pH 7.2 estéril, se le agrega 1% de Sorbato de potasio (0.5%) y Benzoato de sodio (0.5%) como conservadores, se mezcla y homogeniza, posteriormente se esteriliza todo con un filtro de 0.22mm, en el tanque de acero inoxidable de 5 litros (Millipore), con presión positiva.

Se realizaron algunas pruebas de calidad como la Determinación de Proteínas por el método de Bradford, para conocer la concentración proteica de nuestro extracto, un Bioensayo para probar la actividad antimicrobiana, de igual manera se realiza una Electroforesis (Page-SDS) para cuantificar, comparar y caracterizar los peptidos de interes.

La caracterización del sobrenadante del extracto de la piel de la rana en PAGE-SDS (12%) en condiciones desnaturalizantes, en la gráfica de arriba (carril 1; marcadores de peso molecular, carriles dos al 6 quintuplicado), dio como resultado la presencia de bandas de peso molecular que van desde 202 kD, hasta 7 kD. Los péptidos que le senvíamos corresponden al corte de peso molecular menor a 30 kD, por medio filtración Amicon Ultra 15, ultracel 30 k, (Millipore), teniendo como objetivo secuenciar la banda de ~ 7kD.

Nuestro proyecto incluye el objetivo de secuenciar el material del corte de 30 kD por isoelectroenfoque, electroforesis de doble dimensión y espectrometría de masas que es lo que le estamos solicitando. El punto isoeléctrico de este tipo de peptidos cationicos se puede calcular a artir de l contenido de aminoácidos:

Para el caso de la Esculentina-1b(1–18) de la Rana esculenta (europea) la secuencia de aa es:
GIFSKLAGKKLKNLLISGL-NH2 (carga neta +5).

Nuestra banda de 7 kD puede contener este tipo de péptidos ya que se trata de una rana taxonómica similar a la R esculenta pero en su version Americana (Rana catesbeiana)

BIBLIOGRAFÍA GENERAL

1-. Alessandro Tossi, 2005. Host Defense Peptide: Roles and Aplications (Editorial). Current Protein & Peptide Science. 1, I - 3.
2-. Mauricio Simmaco, Giuseppina, Donatella Barra, and Francesco Bossa, 1994. Antimicrobial Peptide from Skin Secretions of Rana esculenta, Molecular cloning of cDNA encoding esculentin and brevinins and isolation. The Journal of Biol. Chem. 262 (16): 11956-11961.
M. Luisa Mangoni, Daniela Fiocco, Giuseppina Mignna, Donatella Barra and Mauricio Simmaco. 2003. Functional characterization of the 1-18 fragment of esculentin-1b, an antimicrobial peptide from Rana esculenta. Peptides. 24:1771-1777.
3-. Barbara E. Menzies and Aimee Kenoyer, 2005. Staphylococcus aureus Infection of Epidermal
Keratinocytes Promotes Expression of Innate Antimicrobial Peptides, Infection and Immunity. 73 (8): 5241–5244.
4.- Karen S. Moore, Charles L. Bevins, Michael M. Brasseur, Natale Tomassini, Kent Turner, Howard Eck, and Michael Zasloff, 1991. Antimicrobial Peptides in the Stomach of Xenopus leváis , Journal of Biological Chemistry. 266 (29): 19851-19857.
5.- Michael Zasloff, 1987, Magainins, a class of antimicrobial peptides from Xenopus skin: Isolation, characterization of two active forms, and partial cDNA sequence a precursor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 84: 5449-5453.
6.- Birgit Schittek, Rainer Hipfel, Birgit Sauer, Jürgen Bauer, Hubert Kalbacher, Stefan, Stevanovic, Markus Schirle, Kristina Schroeder, Nikolaus Blin, Friedegund Meier,Gernot Rassner and Claus Garbe. 2001. Dermcidin: a novel human antibiotic peptide secreted by sweat glands. • Nature Immunology. 2 (12): 1133 – 1137.
7.- Regine Gläser, Jürgen Harder, Hans Lange, Joachim Bartels, Enno Christophers & Jens-Michael Schröder. 2005.
Antimicrobial psoriasin (S100A7) protects human skin from Escherichia coli infection. Nature
Immunology. 6 (1): 57 – 64.

Además, en su primera aplicación para curar la mastitis bovina con éxito, nuestro producto en forma de extracto esta registrado como solicitud de patente:



Por lo anterior y dada la resistencia de los microorganísmos a los antibióticos convencionales derivados de la penicilina:




Proponemos nuestros productos, Lisatril Óptim, para el mantenieminto de la piel y para tratamiento de enfermedades infecciosas leves de la piel como las Tiñas:



y para el Acné adicionado de Resveratrol que elimina al agente causal del Acné: