Bacterias en forma de L

Las bacterias de forma L , también conocidas como bacterias de fase L , variantes de fase L o bacterias deficientes en pared celular ( CWDB ), son formas de crecimiento derivadas de diferentes bacterias . Carecen de paredes celulares . ^[1] Se distinguen dos tipos de formas L: las formas L inestables , esferoplastos que son capaces de dividirse, pero pueden volver a la morfología original, y las formas L estables , formas L que no pueden volver a la bacteria original.

Las bacterias en forma L fueron aisladas por primera vez en 1935 por Emmy Klieneberger-Nobel , quien las denominó " formas L " en honor al Instituto Lister de Londres donde trabajaba. ^[2]

Ella interpretó primero estas formas de crecimiento como simbiontes relacionados con organismos similares a la pleuroneumonía (PPLOs, más tarde comúnmente llamados micoplasmas). ^[3] Los micoplasmas (ahora en la clasificación científica llamados Mollicutes ), especies parásitas o saprotróficas de bacterias, también carecen de pared celular (el peptidoglicano/mureína está ausente). ^{[4] [5]} Morfológicamente, se parecen a las bacterias en forma L. Por lo tanto, los micoplasmas anteriormente se consideraban a veces formas L estables o, debido a su pequeño tamaño, incluso virus, pero el análisis filogenético los ha identificado como bacterias que han perdido sus paredes celulares en el curso de la evolución. ^[6] Tanto los micoplasmas como las bacterias en forma L son resistentes a la penicilina .

Tras el descubrimiento de los PPLO (micoplasmas/ Mollicutes ) y las bacterias en forma de L, su modo de reproducción (proliferación) se convirtió en un tema de discusión importante. En 1954, utilizando microscopía de contraste de fases, las observaciones continuas de células vivas han demostrado que las bacterias en forma de L (antes también llamadas bacterias en fase L) y los organismos similares a la pleuroneumonía (PPLO, ahora micoplasmas/ Mollicutes ) no proliferan por fisión binaria, sino por un mecanismo de gemación uni o multipolar . Se han presentado series de microfotografías de microcultivos en crecimiento de diferentes cepas de bacterias en forma de L, PPLO y, como control, una especie de Micrococcus (que se divide por fisión binaria). ^[3] Además, se han realizado estudios con microscopio electrónico. ^[7]

La morfología bacteriana está determinada por la pared celular . Dado que la forma L no tiene pared celular, su morfología es diferente de la de la cepa bacteriana de la que deriva. Las células típicas de forma L son esferas o esferoides . Por ejemplo, las formas L de la bacteria Bacillus subtilis, con forma de bastón, parecen redondas cuando se observan mediante microscopía de contraste de fases o mediante microscopía electrónica de transmisión . ^[8]

Aunque las formas L pueden desarrollarse a partir de bacterias Gram-positivas así como Gram-negativas , en una prueba de tinción de Gram , las formas L siempre colorean a las Gram-negativas, debido a la falta de pared celular.

La pared celular es importante para la división celular , que, en la mayoría de las bacterias, ocurre por fisión binaria . Este proceso generalmente requiere una pared celular y componentes del citoesqueleto bacteriano como FtsZ . La capacidad de las bacterias en forma L y los micoplasmas para crecer y dividirse en ausencia de ambas estructuras es muy inusual y puede representar una forma de división celular que fue importante en las primeras formas de vida. Este modo de división parece implicar la extensión de protuberancias delgadas desde la superficie de la célula y estas protuberancias luego se desprenden para formar nuevas células. La falta de pared celular en las formas L significa que la división es desorganizada, dando lugar a una variedad de tamaños de células, desde muy pequeñas hasta muy grandes. ^[1]

Las formas L se pueden generar en el laboratorio a partir de muchas especies bacterianas que normalmente tienen paredes celulares, como Bacillus subtilis o Escherichia coli . Esto se hace inhibiendo la síntesis de peptidoglicano con antibióticos o tratando las células con lisozima , una enzima que digiere las paredes celulares. Las formas L se generan en un medio de cultivo que tiene la misma osmolaridad que el citosol bacteriano (una solución isotónica ), lo que evita la lisis celular por choque osmótico . ^[2] Las cepas de forma L pueden ser inestables, tendiendo a volver a la forma normal de las bacterias mediante la regeneración de una pared celular, pero esto se puede prevenir mediante el cultivo a largo plazo de las células en las mismas condiciones que se utilizaron para producirlas, permitiendo que las mutaciones que deshabilitan la pared se acumulen por deriva genética . ^[9]

Algunos estudios han identificado mutaciones que ocurren, ya que estas cepas se derivan de bacterias normales. ^{[1] [2]} Una de esas mutaciones puntuales D92E está en una enzima yqiD / ispA ( P54383 ) involucrada en la vía del mevalonato del metabolismo lipídico que aumentó la frecuencia de formación de la forma L 1.000 veces. ^[1] No se conoce la razón de este efecto, pero se presume que el aumento está relacionado con el papel de esta enzima en la fabricación de un lípido importante en la síntesis de peptidoglicano.

Otra metodología de inducción se basa en la nanotecnología y la ecología del paisaje . Se pueden construir dispositivos de microfluidos para desafiar la síntesis de peptidoglicano mediante un confinamiento espacial extremo. Después de la dispersión biológica a través de un corredor biológico restringido (escala submicrométrica) que conecta parches de microhábitat adyacentes , se pueden derivar células similares a la forma L ^[10] utilizando un ecosistema basado en microfluidos (sintético) que implementa un paisaje adaptativo ^[11] que selecciona fenotipos que cambian de forma similares a las formas L.

Algunas publicaciones han sugerido que las bacterias en forma L podrían causar enfermedades en humanos, ^[12] y otros animales ^[13] pero, como la evidencia que vincula a estos organismos con la enfermedad es fragmentaria y frecuentemente contradictoria, esta hipótesis sigue siendo controvertida. ^{[14] [15]} Los dos puntos de vista extremos sobre esta cuestión son que las bacterias en forma L son curiosidades de laboratorio sin importancia clínica o causas importantes pero no apreciadas de enfermedad. ^[5] La investigación sobre las bacterias en forma L continúa. Por ejemplo, se han observado organismos en forma L en pulmones de ratones después de la inoculación experimental con Nocardia caviae , ^{[16] [17]} y un estudio reciente sugirió que estos organismos pueden infectar a pacientes inmunodeprimidos que se han sometido a trasplantes de médula ósea . ^[18] También se ha propuesto que la formación de cepas de bacterias que carecen de paredes celulares es importante en la adquisición de resistencia bacteriana a los antibióticos . ^{[19] [20]}

Las bacterias en forma de L pueden ser útiles en la investigación sobre formas tempranas de vida y en biotecnología . Estas cepas se están estudiando para posibles usos en biotecnología como cepas hospedadoras para la producción de proteínas recombinantes . ^{[21] [22] [23]} En este caso, la ausencia de una pared celular puede permitir la producción de grandes cantidades de proteínas secretadas que de otro modo se acumularían en el espacio periplásmico de las bacterias. ^{[24] [25]}

Las bacterias en forma de L se consideran células persistentes y una fuente de infección recurrente que ha adquirido interés médico. ^[26]

• Mycoplasmataceae —carecen de peptidoglicano pero complementan sus membranas con esteroles para lograr estabilidad.
• Protoplasto
• Esferoplasto
• Ultramicrobacteria

• Domingue, Gerald J. (1982). Bacterias deficientes en pared celular: principios básicos y significado clínico . Reading, Mass.: Addison-Wesley Pub. Co. ISBN 978-0-201-10162-1.
• Mattman, Lida H. (2001). Formas deficientes en la pared celular: patógenos ocultos. Boca Raton: CRC. ISBN 978-0-8493-8767-8.

• Grupo Errington en la Universidad de Newcastle
• Los científicos exploran una nueva ventana sobre los orígenes de la vida Comunicado de prensa de la Universidad de Newcastle de 2009