Bacteriófago: definición, partes, estructura y ciclos de vida

Revisión clínica: Marcela Lemos
Biomédica
agosto 2021

Los bacteriófagos, también conocidos como fagos, son un grupo de virus capaces de infectar y multiplicarse dentro de las células bacterianas y que, cuando salen, promueven su destrucción. 

Estos virus están presentes en diversos ambientes, pudiendo aislarse del agua, del suelo, de productos alimentarios e incluso de otros de microorganismos. A pesar de que también pueden estar presentes en el organismo, principalmente en la piel, la cavidad oral, los pulmones y el aparato urinario y digestivo, los bacteriófagos no provocan enfermedades o alteraciones en el cuerpo humano, esto porque poseen preferencia por células procariotas, es decir, células menos evolucionadas, como las bacterias. 

Asimismo, son capaces de estimular la respuesta inmunitaria del organismo, de modo que no logran actuar en los microorganismos responsables por el buen funcionamiento del cuerpo, además de poseer elevada especificidad en relación con su hospedero, es decir, con el microorganismo patógeno. Por lo tanto, las bacterias que forman parte del microbioma no son destruidas debido a la relación positiva establecida entre los bacteriófagos y el sistema inmunitario.

Características del bacteriófago

Los bacteriófagos son virus que pueden encontrarse en diversos ambientes, incluso en el cuerpo humano; no obstante, no causan alteraciones ni enfermedades, pues no poseen especificidad para las células que constituyen el cuerpo. Entre otras características del bacteriófago se incluyen las siguientes:

  • Están formados por una cápside, que es una estructura constituida por proteínas que tiene como función proteger el material genético del virus;
  • Pueden poseer diferentes tipos de material genético, como doble cadena de ADN, cadena sencilla de ADN o ARN;
  • Aparte de poder diferenciarse en términos de su composición genética, los bacteriófagos también pueden diferenciarse por la estructura de la cápside;
  • Son incapaces de multiplicarse fuera del hospedero, es decir, requieren estar en contacto con una célula bacteriana para que pueda haber replicación, por lo que también pueden conocerse bajo el nombre de "parásitos bacterianos";
  • Presentan elevada especificidad para el hospedador, que son las células bacterianas. 

La clasificación de los bacteriófagos aún está siendo estudiada; no obstante, algunas propiedades pueden ser útiles para la diferenciación y la clasificación de los mismos, como el tipo de material genético, la morfología, las características genómicas y las características físico-químicas. 

Ciclos de vida

El ciclo lítico y el lisogénico son ciclos de multiplicación del bacteriófago cuando entra en contacto con la célula bacteriana, y pueden diferenciarse de acuerdo con el comportamiento del virus: 

Ciclo lítico

El ciclo lítico es aquel en que, luego de la inyección del material genético del bacteriófago en la célula bacteriana, ocurre replicación y formación de nuevos bacteriófagos, los cuales destruyen la célula bacteriana cuando salen de la misma. Por lo tanto, de forma general, el ciclo ocurre de la siguiente manera:

  1. Adsorción o fijación: el bacteriófago se adhiere a la membrana celular bacteriana susceptible mediante los receptores de membrana;
  2. Entrada o penetración: el material genético del bacteriófago entra en la célula bacteriana;
  3. Replicación: este material genético coordina la síntesis de proteínas y de otras moléculas de ADN, en el caso de ser un bacteriófago de ADN;
  4. Ensamblaje: nuevos bacteriófagos son formados y el ADN replicado es empaquetado con la ayuda de las proteínas sintetizadas, dando origen a la cápside;
  5. Lisis: los bacteriófagos formados salen de la célula bacteriana, promoviendo su destrucción. 

Ciclo lisogénico

En el ciclo lisogénico, el material genético del bacteriófago es incorporado al de la bacteria; sin embargo, este proceso puede representar solo la inactivación de genes de virulencia de la misma, además de ser un proceso reversible. Este ciclo ocurre de la siguiente manera:

  1. Adsorción o fijación: ocurre la adhesión del bacteriófago a la membrana bacteriana;
  2. Entrada o penetración: el material genético del bacteriófago entra en la célula bacteriana;
  3. Integración o eclipse: ocurre la integración del material genético del bacteriófago con el de la bacteria, pasando a denominarse profago;
  4. División: el material recombinado, el profago, se divide según la división bacteriana. 

El profago no está activo, es decir, sus genes no están expresados, por lo que no generan alteraciones negativas para las bacterias y es un proceso totalmente reversible. 

Debido a que los bacteriófagos interactúan con el material genético de la bacteria y pueden promover su destrucción, estos virus pueden utilizarse en estudios para desarrollar nuevas estrategias para combatir infecciones multirresistentes.

Qué es la fagoterapia

La fagoterapia, también conocida como terapia de fagos, es un tipo de tratamiento que emplea los bacteriófagos para combatir infecciones bacterianas, principalmente las causadas por microorganismos multirresistentes. Este tipo de tratamiento es seguro, pues los bacteriófagos solo poseen actividad contra bacterias patógenas, preservando la microbiota normal de la persona. 

Si bien este tipo de terapia se ha descrito desde hace años, es solo ahora que ha ganado protagonismo en la literatura debido al aumento del número de bacterias que no responden a tratamientos convencionales con antibióticos. 

Sin embargo, a pesar de ser una técnica favorable, la fagoterapia posee ciertas limitaciones. Cada tipo de bacteriófago es específico para determinada bacteria, de esta forma, estos fagos no podrían ser utilizados de forma aislada para combatir infecciones causadas por varios microorganismos; no obstante, en este caso podría formularse un "coctel de fagos" de acuerdo con los microorganismos identificados como responsables por la infección. Asimismo, principalmente debido al ciclo lisogénico, los bacteriófagos pueden provocar la transferencia de genes de resistencia a la bacteria, tornando el tratamiento ineficaz. 

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Atualizado por Dr. Gonzalo Ramírez - Médico general y Psicólogo, em agosto de 2021. Revisión clínica por Marcela Lemos - Biomédica, em agosto de 2021.

Bibliografía

  • JURAC, Katja; NABERGOJ, Dominik; PODGORNOKI, Ales. Bacteriophage production processes. Applied Microbiology and Biotechnology. Vol 103. 2 ed; 685-694, 219
  • VAN BELLEGHEM, Jonas D. et al. Interactions between Bacteriophage, Bacteria, and the Mammalian Immune System. Viruses. 2019
Abrir la bibliografía completa
  • WERNICKI, Andrzej; NOWACZEK, Anna; URBAN-CHMIEL, Renata. Bacteriophage therapy to combat bacterial infections in poultry. Virology Journal. 2017
  • KHAL, Assmaa El. Isolamento e Caracterização Genômica de Bacteriófagos quanto ao seu potencial de uso terapêutico em infecções causadas por enterobactérias. Tese de Mestrado, 2016. Fundação Oswaldo Cruz - Centro de Pesquisas René Rachou.
Revisión clínica:
Marcela Lemos
Biomédica
Magister en Microbiología Aplicada, con habilitaciones en Análisis Clínicas y formada por la UFPE en 2017. Registro profesional en el CRBM/ PE 08598.