Ácido teicoico

Qué es el ácido teicoico

El ácido teicoico es un glicopolímero característico de la pared celular de la mayoría de las bacterias grampositivas. Químicamente se trata de una cadena larga de unidades de poliol-fosfato —glicerol-fosfato en unos casos, ribitol-fosfato en otros— ensambladas por enlaces fosfodiéster, frecuentemente decorada con residuos de D-alanina y con azúcares como la N-acetilglucosamina. La densidad de grupos fosfato confiere al polímero una carga neta negativa que define buena parte de sus propiedades biológicas.

Etimológicamente, el nombre procede del griego τεῖχος (teíchos), "muralla de fortificación". La elección no es casual y conviene matizarla: el griego dispone de dos voces para "muro", τεῖχος y τοῖχος (toíchos); la primera designa la muralla que protege la ciudad, la segunda, la pared interior de una casa. James Baddiley y sus colaboradores escogieron deliberadamente teíchos para subrayar el papel defensivo del polímero en la superficie bacteriana, no el de un simple tabique estructural. La voz pasó al inglés científico como teichoic acid y de ahí al castellano en la forma "ácido teicoico", castellanizada por adaptación directa.

Conviene fijar el término correctamente. La denominación científica universal es "ácido teicoico" —sin más adjetivos en el cuerpo léxico del nombre—. La forma "ácido-alcohol teicoico", que circula puntualmente en algunos textos de divulgación y bases de datos médicas no especializadas, no tiene respaldo en la literatura microbiológica internacional; suele resultar de una confusión con la propiedad de las micobacterias llamada ácido-alcohol resistente, que es un fenómeno de tinción distinto y atañe a otro grupo bacteriano por completo.

Estructura química y composición

Cada molécula de ácido teicoico consta de tres regiones bien definidas. En el extremo proximal, una unidad de enlace que ancla el polímero a la pared o a la membrana; en general, un disacárido formado por N-acetilmanosamina y N-acetilglucosamina al que se añaden uno a tres fosfatos de glicerol. A continuación, la cadena principal, formada por entre 20 y 60 repeticiones de fosfato de glicerol o de ribitol —el polímero más vistoso, capaz de extenderse varias decenas de nanómetros desde la superficie celular—. Y, decorando esa columna vertebral, modificaciones laterales: ésteres de D-alanina, grupos glicosil (α- o β-glucosa, N-acetilglucosamina) y, en algunas especies, residuos de rhamnosa.

Las dos estructuras canónicas son el poli(glicerol-fosfato), abundante en Bacillus subtilis y en buena parte de los estreptococos, y el poli(ribitol-fosfato), característico de Staphylococcus aureus. La diferencia no es solo química: el ribitol —un pentitol de cinco carbonos— produce una cadena más rígida y compacta que el glicerol, lo que se traduce en envolturas con propiedades superficiales distintas. La D-alanilación de los grupos hidroxilo libres añade una capa adicional de regulación: introduce cargas positivas que modulan la carga neta global del polímero y, con ella, la sensibilidad de la bacteria a péptidos antimicrobianos catiónicos producidos por el huésped, como las defensinas y las catelicidinas.

Ácido teicoico de pared y ácido lipoteicoico

Bajo la denominación común se distinguen dos variantes con diferencias estructurales decisivas. El ácido teicoico de pared (WTA, por sus siglas en inglés) está unido covalentemente al peptidoglicano a través de un enlace fosfodiéster con el ácido N-acetilmurámico. Se extiende hacia el exterior de la pared, alcanzando y sobrepasando la superficie de la capa de peptidoglicano. Es, en muchas especies, el polímero más abundante de la cubierta bacteriana.

El ácido lipoteicoico (LTA) tiene una arquitectura distinta. Su columna polimérica es similar —típicamente poli(glicerol-fosfato)—, pero el anclaje no es covalente al peptidoglicano sino lipídico: una unidad de diacilglicerol inserta el polímero en la cara externa de la membrana plasmática, desde donde la cadena se proyecta hacia afuera atravesando el espesor de la pared. WTA y LTA conviven en la misma bacteria sin ser intercambiables: estudios genéticos en S. aureus han mostrado que la pérdida individual de uno u otro es tolerable, pero la ausencia simultánea de ambos resulta letal.

En la formulación original de Baddiley los dos tipos no aparecían discriminados; hubo que esperar a la década de 1970 para que los trabajos de Wicken, Knox, Baddiley y otros consolidaran la separación entre WTA y LTA como entidades químicas y biosintéticas independientes. Hoy se sabe, además, que las dos rutas de síntesis comparten precursores citoplasmáticos pero divergen en cuanto el polímero abandona la cara interna de la membrana: el WTA es transportado al exterior por un sistema ABC (los transportadores TarGH) y unido al peptidoglicano por las enzimas LCP, mientras que el LTA se polimeriza directamente sobre la cara externa de la membrana por acción de la LTA sintasa (LtaS).

Distribución y especies de interés clínico

Los ácidos teicoicos están confinados al mundo grampositivo. Aparecen en los géneros patogénicamente más relevantes: Staphylococcus —tanto S. aureus como los coagulasa-negativos—, Streptococcus, Enterococcus, Listeria, Clostridium, Bacillus y Corynebacterium. También están presentes en los lactobacilos y en otros grampositivos comensales que forman parte de la microbiota humana habitual. En las bacterias gramnegativas los ácidos teicoicos están ausentes: la membrana externa lipopolisacarídica ocupa el nicho funcional equivalente.

La composición exacta del ácido teicoico varía entre especies y a veces entre cepas. En S. aureus predomina el poliribitol-fosfato con sustituciones de N-acetilglucosamina —el llamado polisacárido A de la nomenclatura clásica—, mientras que en S. epidermidis aparece un poliglicerol-fosfato con residuos glucosilo (polisacárido B). En estreptococos del grupo A, los ácidos teicoicos contribuyen a la definición serológica de Lancefield. Esta variabilidad química es lo que ha permitido usarlos como herramienta taxonómica desde los años sesenta del siglo XX.

James Baddiley y el descubrimiento en Newcastle

La historia comienza con una sospecha. En 1951, varios laboratorios europeos detectaron que las paredes de los estafilococos contenían más fósforo del que cabría atribuir a ácidos nucleicos y fosfolípidos. El exceso era estable, no se extraía con disolventes orgánicos y resistía la hidrólisis suave: tenía que tratarse de un compuesto fosforilado nuevo. Quien dio con él fue James Baddiley (1918-2008), químico-bioquímico de la Universidad de Newcastle, que junto a J. J. Armstrong, J. G. Buchanan, B. Carss y G. R. Greenberg publicó en 1958 en Journal of the Chemical Society el aislamiento y la estructura de los polímeros que bautizó como teichoic acids.

El hallazgo fue, en parte, casual. Baddiley estudiaba nucleótidos del azúcar en Lactobacillus arabinosus y encontró cantidades anómalas de derivados de citidina difosfato de glicerol y de citidina difosfato de ribitol —precursores activados de los polioles que componen el polímero—. Esos nucleótidos no encajaban en ninguna ruta bioquímica conocida. La pieza del puzle fue conectarlos con el "exceso de fósforo" de la pared estafilocócica descrito unos años antes: ambos pertenecían al mismo sistema. La elección del nombre, en griego, fue una sugerencia del filólogo clásico Sir Frank Adcock, colega de Baddiley en Cambridge. Teichos "para la muralla de la ciudad", aclaraba Adcock; el matiz fortificador encajaba con la idea de una capa protectora externa.

Las décadas posteriores ampliaron el catálogo. Armstrong, Archibald y el propio Baddiley caracterizaron variantes en distintas especies; Burger y Glaser describieron la biosíntesis del poliglicerol-fosfato en 1964; en los años setenta se delimitó la diferencia entre WTA y LTA. La biología molecular del siglo XXI ha aportado la pieza que faltaba: los genes responsables de toda la ruta forman un único cluster cromosómico de unas 50 kb, conocido como locus tag (de teichoic acid glycerol) o tar (de teichoic acid ribitol), según el poliol predominante.

Funciones biológicas y relevancia clínica

El ácido teicoico hace varias cosas a la vez. La más obvia es estructural: contribuye a dar forma a la pared, regula la actividad de las autolisinas —enzimas que disuelven el peptidoglicano durante la división celular— y participa en la determinación de la morfología bacilar. Mutantes de B. subtilis sin ácido teicoico crecen unas cuatro veces más despacio, pierden la forma de bastón y adquieren una geometría aproximadamente esférica. Una segunda función, derivada de su carga negativa, es la quelación de cationes divalentes, especialmente Mg²⁺ y Ca²⁺: los teicoicos actúan como un reservorio iónico extracelular que estabiliza la actividad de enzimas asociadas a la pared.

La capa de ácidos teicoicos también media interacciones con el huésped. En S. aureus facilita la adhesión a fibronectina y a células epiteliales, paso inicial de la colonización mucosa. Los teicoicos son potentes antígenos —los pacientes con infecciones profundas suelen desarrollar anticuerpos específicos detectables— y activan la inmunidad innata a través de receptores TLR. Su papel en la virulencia está, en consecuencia, ampliamente documentado. En el flanco terapéutico, la glicosilación del WTA condiciona la resistencia a meticilina en S. aureus resistente (MRSA): sin las decoraciones de N-acetilglucosamina, la bacteria pierde parte de su capacidad para escapar a los β-lactámicos. Por ello, la maquinaria biosintética del ácido teicoico se considera una de las dianas más prometedoras en el desarrollo de nuevos antibióticos.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "teicoico"?

Del griego τεῖχος (teíchos), "muralla de fortificación", en alusión a la situación del polímero en la cubierta externa de la célula bacteriana. El término fue acuñado por James Baddiley en 1958, con asesoramiento del filólogo clásico Sir Frank Adcock, que sugirió la voz fortificadora frente a otras opciones más neutras como τοῖχος (toíchos), que designa una pared interior. La palabra pasó al inglés como teichoic acid y al castellano por adaptación directa.

¿Es lo mismo el ácido teicoico que el ácido lipoteicoico?

No exactamente. Comparten la columna polimérica de poliol-fosfato y muchas funciones biológicas, pero se anclan a la célula de manera distinta: el ácido teicoico de pared se une covalentemente al peptidoglicano, mientras que el ácido lipoteicoico se inserta en la membrana plasmática mediante un anclaje lipídico. La mayoría de las grampositivas poseen ambos a la vez. La distinción se consolidó a comienzos de los años setenta y hoy se considera definitoria de la microbiología grampositiva.

¿Por qué solo aparecen en las bacterias grampositivas?

Porque su lugar arquitectónico es la pared gruesa de peptidoglicano característica de este grupo, donde se anclan covalentemente o se proyectan desde la membrana subyacente. Las gramnegativas tienen una pared de peptidoglicano mucho más delgada, sin espacio funcional para un polímero proyectado, y resuelven la interfaz exterior con la membrana externa de lipopolisacárido. Las micobacterias, que ocupan una posición taxonómica peculiar, tampoco poseen ácido teicoico: su cubierta externa es lipídica, dominada por ácidos micólicos.

¿Tienen importancia clínica los ácidos teicoicos?

Sí. Participan en la adhesión bacteriana a las mucosas, en la formación de biopelículas, en la activación del complemento y de la respuesta inmunitaria innata, y en la resistencia a péptidos antimicrobianos y a algunos antibióticos β-lactámicos. La detección de anticuerpos frente a ácidos teicoicos se ha empleado en el contexto serológico, aunque su utilidad diagnóstica práctica es limitada por la presencia de portadores nasales sanos con respuesta humoral basal. Y la biosíntesis del ácido teicoico es hoy una diana activa en investigación farmacológica.

¿Quién descubrió el ácido teicoico?

James Baddiley y su grupo de la Universidad de Newcastle, en Inglaterra. La publicación fundacional aparece en 1958, aunque los trabajos preparatorios sobre los nucleótidos activados de glicerol y ribitol se remontan a 1954.

Referencias

1. Bush LM, Vazquez-Pertejo MT. Manual MSD, versión para profesionales. Infecciones por estafilococos.
2. Baddiley J. Bacterial cell walls and membranes. Discovery of the teichoic acids. BioEssays. 1989;10(6):207-210.
3. Brown S, Santa Maria JP Jr, Walker S. Wall teichoic acids of gram-positive bacteria. Annu Rev Microbiol. 2013;67:313-336.
4. Ultee E, van der Aart LT, Zhang L, et al. Teichoic acids anchor distinct cell wall lamellae in an apically growing bacterium. Commun Biol. 2020;3:314.