Fimbrias: qué son, características, funciones, composición, tipos
¿Qué son las fimbrias?
Las fimbrias son estructuras filamentosas, proteicas, que poseen las bacterias y que se diferencian de los flagelos por su diámetro (menor a 8 nm en la mayoría de los casos) y por no poseer estructura helicoidal. El término también se emplea en otras disciplinas para definir una porción terminal u orla de un órgano dividido en segmentos muy finos.
Estas estructuras anatómicas no cumplen funciones de movilidad, son muy variables y al parecer no son vitales para las bacterias que las poseen. Esto quiere decir que si por algún factor físico, químico o biológico las bacterias pierden sus fimbrias, no implicaría la muerte de la célula o interrupciones de sus ciclos biológicos.
Sin embargo, les sirven para el proceso de colonización, pues con las fimbrias se pueden adherir a las células para comenzar una infección.
Características de las fimbrias
Las fimbrias son apéndices característicos de las bacterias gram-negativas (aquellas que no reaccionan a la tinción de Gram). Se conocen muy pocas bacterias gram-positivas (aquellas bacterias que tiñen de azul o violeta a la tinción de Gram) que posean estas estructuras, sin embargo, han sido observadas en estreptococos, corinebacterias y especies del género Actynomicetes.
Tienen formas filamentosas rectas y rígidas, son más cortas y delgadas (3-10 nm de diámetro) que los flagelos. La mayoría están compuestas por un solo tipo de proteína globular muy hidrófoba, llamada pilina.
Son de unos 17-25 Kilodalton (kDa) y sus subunidades se disponen en una matriz helicoidal que deja un pequeño orificio central.
Las fimbrias se encuentran implantadas en el ámbito de la membrana citoplásmica de las bacterias. Su número varía según la especie y entre individuos de la misma población, incluso han sido observadas especies que pueden presentar desde unas pocas fimbrias hasta varios cientos o miles por individuo.
Se pueden observar fimbrias alrededor de todo el perímetro celular, incluyendo los extremos de la célula, también llamadas regiones polares.
Tipos de fimbrias
Se conocen varios tipos de fimbrias, pero en general se hace referencia a dos tipos principales: las adhesivas y las sexuales.
Fimbrias adhesivas
Son vellosidades de la célula de entre 4 a 7 nm de diámetro, su número y distribución depende de la especie.
Fimbrias sexuales
Son apéndices similares en forma y tamaño, de aproximadamente 1 a 10 por célula. Son más anchas que las adhesivas, con aproximadamente 9 a 10 nm de diámetro. Están determinadas genéticamente por factores sexuales o plásmidos conjugativos.
Funciones de las fimbrias
Se desconoce con certeza la función de las fimbrias en muchos tipos de bacterias. Aun así, parece que en algunos grupos favorecen la fijación o adherencia a distintos sustratos, permiten la formación de biopelículas que también favorecen la adhesión, la agregación, la coagregación y la fijación a superficies líquidas en las cuales forman velos.
Fimbrias adhesivas
La funcionalidad de estas fimbrias es la adherencia a receptores específicos y superficiales. Esto es de suma importancia, puesto que la adherencia a sustratos vivos o inertes juega un papel fundamental en la colonización de los diferentes hábitats o del huésped, dependiendo de la especie.
La particularidad adhesiva (función adhesina) no se debe a la proteína pilina que constituye mayormente la fimbria, sino a una glucoproteína llamada lectina, ubicada en el extremo distal del apéndice.
Esta proteína es capaz de unirse con gran afinidad a cadenas laterales de polisacáridos presentes en la membrana citoplásmica de las células a las que se adhieren.
Fimbrias sexuales
Son necesarias para la conjugación bacteriana, es decir, para el intercambio de información genética entre una célula donadora y una receptora.
Composición química de las fimbrias
Las fimbrias son de naturaleza proteica. Algunos autores mencionan que la proteína que las componen es una subunidad proteica denominada fimbrilina (FimA), de 17 a 20 kDa, y es codificada por el gen fimA.
Sin embargo, otros hacen referencia a la pilina, una proteína que se caracteriza por la presencia de un péptido líder muy corto, de 6 a 7 residuos, seguido por un residuo de fenilalanina N-terminal metilado y por una secuencia altamente conservada de aproximadamente 24 residuos hidrófobos, del tipo NMePhe pilin.
Importancia médica
La unión de las bacterias (con fimbrias adhesivas) a receptores específicos de la célula humana es el primer paso para el establecimiento de infecciones en el organismo.
Ejemplos pueden ser la formación de la placa dental, por coagregación de individuos de distintas especies sobre el diente y los factores de colonización de tejidos, por Neisseria gonorrhoeae y las cepas uropatogénicas de Escherichia coli.
El papel de las fimbrias como factor de virulencia en bacterias gram-negativas ha sido ampliamente estudiado en bacterias Neisseria gonorrhoeae y N. meningitidis.
Estas especies patógenas producen fimbrias similares desde el punto de vista estructural y antigénico. Las variedades virulentas de N. gonorrhoeae muestran fimbrias de superficie de 16,5 a 21,5 kDa y son capaces de adherirse firmemente a las células de la mucosa del tracto genital.
Si bien las bacterias gram-positivas con fimbrias son escasas, se han encontrado bacilos facultativos de este grupo en la cavidad bucal. Muestran dos tipos de fimbrias:
- Las de tipo 1, mediando la adherencia a la superficie de los dientes por medio de la interacción con las proteínas ácidas ricas en prolina de la saliva.
- Las fimbrias tipo 2, que median la adherencia de bacterianas a los estreptococos bucales.
Las especies gram-positivas de Actynomicetes se unen de forma diferente que las gram-negativas. Estas se unen de modo covalente a la capa de peptidoglucano de la pared celular.
La capacidad de las especies de Actynomicetes bucal para adherirse a las células de la mucosa y congregarse con los estreptococos cariogénicos facilita la formación de una biopelícula y el inicio de la placa dental.
¿Fimbrias o pili?
Ambos términos han sido empleados como sinónimos por algunos autores, mientras que para otros no son idénticos, y denominan fimbrias solo a las fimbrias adhesivas, mientras que llaman pili a las fimbrias sexuales.
Incluso a las fimbrias sexuales se les puede encontrar en textos e investigaciones como pelo sexual, vello sexual o pili sexual. Cualquier término empleado es válido y su uso depende de la escuela microbiológica de formación.
Referencias
- A. Barrientos (2004) Curso práctico de entomología. Editorial Universitat de Barcelona. 947 pp.
- M. Prescott, J.P. Harley y G.A. Klein (2009). Microbiología, 7ma edición, Madrid, México, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 pp.
- Universidad de Grenada (2006). Apéndices filamentosos procariotas. Recuperado de www.ugr.es.
- Gary, M.D. Procop, M.S. Elmer, W. Koneman (2008). Diagnóstico microbiológico. Editorial Medica Panamericana. 1691 pp.
- Paranchych, L.S. Frost (1988). The physiology and biochemistry of pili. Advances in Microbial Physiology.