EXPRESIÓN DE PATOGENICIDAD

 

BACTERIAS PATÓGENAS: bacterias que son capaces de producir una enfermedad cuando colonizan un organismo hospedador. Por tanto, son capaces de penetrar los tejidos, multiplicarse y causar daño.

PATOGENICIDAD: capacidad de las bacterias para causar una enfermedad. Esta propiedad es característica de una especie bacteriana. Ejemplo de especies bacterianas patógenas para el hombre son el streptococcus pneumoniae y el staphylococcus aureus. No se puede decir que el género streptococcus es patógeno, sí se puede decir de la especie bacteriana. Aunque hay un porcentaje de la población (sobre todo en ambientes con alta contaminación) que porta el streptococcus aureus sin manifestar la enfermedad, caso de que se habla de un estado de portación (nasal, cutánea, etc), frente a desvalances pueden enfermar. Estas personas son importantes desde el punto de vista epidemiológico.

VIRULENCIA: expresión cuantitativa de la patogenicidad. Propiedad característica de cada cepa bacteriana; dentro de una especie patógena, cada cepa puede tener distintos grados de patogenicidad, incluso ser cepas avirulentas. Estas últimas no producen enfermedad, pero son importantes porque mantienen toda su estructura antigénica, por lo que inducen una respuesta inmune. Así se pueden usar como vacunas.

Etapas obligatorias para que un patógeno cause una enfermedad

• Adherencia y penetración a los tejidos: si las bacterias no tienen la capacidad de adherirse a los tejidos, difícilmente podrán colonizar e infectar. Por ejemplo, si la bacteria no puede adherirse al epitelio respiratorio, las secresiones, los cilios, el estornudo, la tos, la eliminarían continuamente.
• Diseminación local y general.
• Multiplicación en los tejidos: diariamente llegan bacterias hasta esta etapa.
• Evadir los sistemas defensivos.
• Causar daño en el hospedador.

Para ello las bacterias tienen factores de virulencia o maquinaria que les permiten cumplir con cada una de estas etapas, los que pueden ser estructuras o productos celulares. Esto en su conjunto o totalidad se conoce como mecanismos de patogenicidad.
El proceso que lleva a una bacteria a causar daño es altamente complejo. Hoy se habla de un diálogo entre la bacteria y la célula hospedador. En algunos casos, la cascada de transducción de señales desde el momento que la bacteria se fija al hospedador ya está traducida.

Adherencia y penetración a los tejidos

Es el primer paso y fundamental en el inicio de todo proceso infeccioso (muchas investigaciones están orientadas a evitar que las bacterias se unan a los tejidos). Este proceso requiere de la participación de 2 factores: receptor y adhesina (responsable de la adherencia).
Etapas de la adherencia:

• Unión reversible: donde participan fuerzas de atracciones no específicas: interacciones hidrofóbicas, atracción electrostática, movimiento browniano.
• Unión irreversible: uniones específicas. La especificidad depende del receptor.

Evidencias que comprueban la especificidad de la adherencia bacteriana:

• Tropismo celular: las bacterias eligen las células en las que se van quedando, donde encuentran receptores a los cuales unirse. Así, hay lugares donde encontrar streptococcus mutans (superficie de los dientes), streptococcus salivarius (principalmente en la superficie de la lengua).
• Especificidad de especie: hay especies bacterianas patógenas exclusivamente para el hombre (gonococo, salmonela tifi) y otras de patogenicidad mixta.
• Especificidad genética dentro de una especie.

Estructuras con función de adhesinas:

• Fimbria: filamento proteico localizado en la superficie de la bacteria que participa en la adherencia específica. Permite localizar el receptor. Sin esta estructura la bacteria deja de ser patógena. Es el mecanismo más importante en las bacterias Gram negativas. En gonococo virulento es el principal mecanismo.
• Glicocalix: importante en Gram positivas (Ej: streptococcus). Es una matriz extracelular de naturaleza polisacárido que da un aspecto de mucosidad. Se encuentra rodeando la bacteria formando un tapiz. Es importante en la formación de biofilm o biopelículas que van tapizando los epitelios; las bacterias que se encuentran formando parte de los biofilm son más resistentes a los antibióticos. Esto ocurre en la fibrosis quística, donde las bacterias van tapizando la superficie de los pulmones. (Se denomina comúnmente exopolisacárido)
• Lipopolisacárido (LPS): componente de la pared celular de bacterias Gram negativas. Probablemente actúe como adhesina.
• Ácidos teitoicos y ácidos lipoteitoicos: componente de la pared celular de bacterias Gram positivas, favorecen los procesos de adherencia no específica.

Diseminación
La bacteria utiliza productos extracelulares con actividad enzimática denominados invasinas.

Invasinas	Bacteria	Efecto
hialuronidasa	Streptococcus, staphylococcus	Degrada ácido hialurónico
Colagenasa	Clostridium sp.	Degrada colágeno de músculos (necrosis muscular: gangrena)
Neuroaminidasa	V. cholerae, S. Disenteriae	Degrada ácido neuramínico de mucosa intestinal
Coagulasa	Staphylococcus aureus	Convierte la fibrina en fibrinógeno; detecta y localiza el proceso; ofrece dificultad al paso de antibióticos.
Leucocidina	Staphylococcus aureus	Altera la membrana de neutrófilos y causa descarga de gránulos lisosomal.
Lecitinas	Clostridium perfringes	Destruye lecitinas en membranas celulares
Hemolisinas	Streptococcus, staphylococcus	Fosfolipasas o lecitinas que destruyen glóbulos rojos

A medida que los microorganismos van avanzando se van encontrando con las barreras del cuerpo. El primer mecanismo de defensa inespecífico es la fagocitosis. Algunas bacterias pueden resistir la fagocitosis y otros sistemas de defensa inmune, caso en que se habla de agresinas.

Resistencia a la fagocitosis:

• Algunas pueden no ser fagocitadas por producir destrucción de los leucocitos (leucocidina). Estas infecciones son purulentas y las bacterias se denominan piojenas.
• También pueden no ser fagocitados por la presencia de una cápsula; por ejemplo, si el streptococcus pneumoniae pierde la capacidad de sintetizar la cápsula deja de ser patógeno; este microorganismo solo está en la especie humana y hay personas portadoras con el microorganismo acapsulado, pero al padar a otro huésped, por razones que se desconocen, comienza a sintetizar la cápsula.
• Hay bacterias que pueden producir enzimas que les permiten resistir los efectos tóxicos de la muerte intracelular, son enzimas como catalasa, peroxidasa, superoxidodismutasa. Incluso algunos microorganismos se pueden duplicar dentro del fagocito.

Variación antigénica: se da en menor grado que en los virus; gracias a esto se puede sufrir más de una vez de faringoamigdalitis bacteriana.

Resistencia al suero: el complemento activa al sistema inmune; la activación de este sistema lleva a la lisis bacteriana. Algunas bacterias resisten la acción del complemento.

Proteasas: cuya función específica es hidrolizar anticuerpos. Es común a nivel de mucosas.

Las bacterias no expresan uno de estos factores, sino toda su patogenicidad.

Además de enzimas, las bacterias pueden producir toxinas:

Exotoxinas	Endotoxinas
Secretadas por bacterias Gram + y Gram -	Forma parte de estructuras de bacterias Gram -
Polipeptídicos	Lipopolisacáridos (LPS)
Relativamente inestables a 60ºC	Relativamente estables a la temperatura
Generalmente antigénicos; estimulan la producción de antitoxinas	Estimula la producción de anticuerpos no protectores
Generalmente se pueden transformar en toxoide (conserva su carácter antigénico, se usa en vacunas)	No se transforma en toxoide.
Poder tóxico elevado	Toxicidad relativamente baja
No produce fiebre	Produce fiebre

 

Enfermedad	Especie bacteriana	Actividad tóxica
Botulismo	Clostridium botulinum  (espo-rulada, común en conservas)	Neurotoxina: parálisis muscular
Cólera	Vibrio cholerae	Pérdida de líquido desde el intestino delgado, vómito
Intoxicación alimentaria	Staphylococcus aureus	Náuseas, vómitos, diarreas. El alimento se consume con toxinas; síntomas aparecen muy rápidamente, eso la diferencia de la infección..
Difteria	Corynebacterium diphtheriae	Parálisis nerviosa, inhibición de la síntesis proteica
Disenteria bacilar	Shigella dysenteriae	Disturbios neurológicos, diarrea
Tetanos	Clostridium tetani	Neurotoxina, contracción muscular espasmódica
Tos convulsiva	Bordetella pertusis	Tos paroxística

Hay antibióticos con propiedades inmunomoduladoras que pueden alterar los factores de virulencia de las bacterias además de producir muerte de las bacterias. Son del grupo de las macrólidas y producen alivio del cuadro clínico.

 

INFECCIONES DE LA PIEL Y TEJIDOS BLANDOS

Hasta antes del nacimiento la piel se encuentra estéril. Al nacimiento comienza a ser colonizada por microorganismos, principalmente bacterias aeróbicas y anaerobias facultativas. En el adulto existen 102 – 104 ufc/m2 (ufc: unidades formadoras de colonia). Este número no es más alto porque la piel presenta mecanismos que regulan el número de microorganismos, principalmente sequedad y exfoliación; a esto contribuye la higiene, el que la piel no tenga un pH adecuado para el desarrollo de microorganismos (5 – 5,5), su temperatura y composición química, ya que a través de ella se eliminan sustancias incluso antibacterianas.
A pesar de esto, hay microorganismos que pueden producir infecciones a nivel de la piel. Esto se origina porque los microorganismos ingresan a la piel y tejidos blandos subyacentes desde 2 vías:

• Exterior: cortes, heridas, picaduras de insectos, enfermedades cutáneas (discontinuidad en la piel)
• Interior o endógena: a partir de tejidos subyacentes o transportados por la linfa o la sangre.

Condiciones predisponentes a la infección cutánea:

• Humedad excesiva: en nadadores son comunes las infecciones micóticas.
• Traumatismos: donde se incluye la cirugía.
• Procedimientos: introducción de catéteres.
• Cualquier condición que compromete la irrigación: necrosis celular, ambiente anaerobico, que impiden la llegada de elementos defensivos.

Las etapas para que se produzca una infección son el ingreso del microorganismo, su diseminación (local o infectar el tejido subyacente) y multiplicación. Los cuadros clínicos por staphylococcus se caracterizan por ser locales, aunque pueden llegar a infectar al hueso; los strptococcus se diseminan y profundizan. Para ello sintetizan enzimas, como la hialuronidasa o factores de diseminación.

Infecciones más comunes de piel y tejidos blandos
Infección	Microorganismo
Foliculitis	Staphylococcus aureus Pseudomonas spp
Abscesos	Staphylococcus aureus
Impetigo	Streptococcus pyogenes Staphylococcus aureus
Erisipelas	Streptococcus pyogenes
Celulitis	Streptococcus pyogenes Staphylococcus aureus Bacterias anaeróbicas
Fasciitis	Streptococcus pyogenes Bacterias entéricas Bacterias anaeróbicas
Como se puede apreciar, a nivel bacteriano los principales agentes son Streptococcus pyogenes y staphylococcus aureus.

 

GÉNERO STAPHYLOCOCCUS

Características

• Cocos, Gram positivos (azul, retiene la tinción), agrupados en racimos.
• Anaerobios facultativos.
• No esporulados
• Fácil de cultivar
• Relativamente resistentes al calor y pueden tolerar medios con elevada concentración salina o medio hipertónico, esto es importante en los alimentos conservados con sal, algunas cepas sintetizan una enterotoxina.
• Las colonias son grandes, hemolíticas, pigmentadas (staphylococcus aureus tiene pigmento dorado, patógeno para el hombre).
• Principales especies:
• Staphylococcus aureus
• Staphylococcus epidermitis (flora normal)
• Staphylococcus saprophyticus: produce cuadros en pacientes inmuno comprometidos; contamina catéteres, implantes, prótesis.

Citología
No presenta membrana externa. Por fuera de la membrana citoplasmática encontramos:

• Mucopolipéptido o proteoglicanos: acidos teitoicos.
• Antígenos proteicos de la pared celular (proteína A)
• Cápsula, en algunas cepas.

Factores de virulencia.

• Coagulasa: localiza los procesos infecciosos, contribuye a caracterizar los cuadros clíncos y ayuda en el laboratorio a la identificación.
• Hidrolasas (factor de diseminación): nucleasas, lipasas, hialuronidasa, proteasas.
• Hemolisinas: a hemolinas (más importante, es dermonecrótica: destruye dermis), b hemolisina, g hemolisina, d hemolisina.
• Exotoxinas: enterotoxinas A, B, C, D, E (producen intoxicación alimentaria).
• Toxina TSST-1: toxina del síndrome de shock tóxico.
• Leucocidina: actúa sobre leucocitos, produce pus, característicos de los staphylococcus.
• Toxina exfoliativa: síndrome de piel escaldada, deja sectores expuestos, predisponiendo a otras infecciones.

Características de los cuadros clínicos por staphylococcus.

• Localizados.
• Necróticos.
• Purulentos.
• Recurrentes: no hay inmunidad permanente frente a los staphyloccus.

Cuadros clínicos más frecuentes:

• Foliculitis.
• Forunculosis: zonas pilosas del cuerpo: rostro, cuello, axilas.
• Antrax.
• Impétigo.
• Onfalitis.
• Mastítis.
• Infección de heridas.
• Infecciones respiratorias: faringitis, sinusitis, neumonía.
• Infección urinaria: staphylococcus saprophyticus.
• Infección de tejidos con prótesis. Ej: válvulas protésicas pueden producir endocarditis, en un 40% de los casos por staphylococcus epidermidis (normal en la piel).

Epidemiología de staphylococcus.
El estado de portador se produce en un 30-50% a nivel nasal y en un 10-20% a nivel cutáneo. Este porcentaje puede aumentar en sectores más contaminados. Es muy difícil eliminar este estado (se requerirían meses de antibiótico), a lo más se puede mantener a un nivel que no ocasione problemas. Esto tiene importancia alimentaria, porque los manipuladores no deben ser portadores de staphylococcus.
El tratamiento de las lesiones localizadas o supurativas o de las enfermedades sistémicas se puede realizar mediante drenaje y antibióticos (cloxacilina, macrólidas). Generalmente se hacen tratamientos combinados.

GÉNERO STREPTOCOCCUS

Características.

• Cocos Gram positivos en cadenas de longitud variable, en el caso de streptococcus pyogenes, son muy largas; otras especies forman cadenas de 2-3 células, otras tienen células alargadas (streptococcus neumoniae). Existen muchas especies, también en la boca, algunas responsables de patologías, como el streptococcus mutans. Aquí hablaremos principalmente del pyogenes.
• Inmóviles, anaerobios facultativos (en el surco gingival hay menos oxígeno).
• No esporulados.
• Condiciones de cultivo: comparado con los staphylococcus, son más exigentes, el medio debe ser mejorado con agar sangre.
• Colonias puntiformes.
• Sin pigmento.
• Con o sin hemólisis.
• Resistencia a agentes externos: más lábil que staphylococcus. Esto hace que el mecanismo de transmisión de este microorganismo sea por contacto directo.

Clasificación

• a hemolisis: hemolisis parcial, produce halo verdoso; streptococcus neumoniae.
• b hemolisis: hemólisis total, halo transparente, streptococcus pyogenes.
• g streptococcus hemólisis: enterococcus faecalis (cambia el primer nombre, pero conserva la misma estructura). No se hemolítico.

Aspectos patogénicos de mayor importancia.
Multiplicación e invasión. Los cuadros tienden a diseminarse con más facilidad que los de los staphylococcus. A esto contribuyen las siguientes estructuras:

• Cápsula: resiste a la fagocitosis (la cápsula le da aspecto liso a la bacteria y el fagocito no es capaz de adherirse). El streptococcus neumoniae tiene como principal factor de patogenicidad la presencia de cápsula. Dentro de la población hay portadores, casos en que este microorganismo se encuentra acapsulado.
• Proteína M: presente en streptococcus pyogenes; se caracteriza por ser:
• Antofagocitaria.
• Antigénica: induce la fomración de anticuerpos.
• Fimbria: le permite adherirse.

Existe alrededor de 80 tipos de proteína M, por lo que los anticuerpos de la infección de un tipo de streptococcus no protegen contra otro streptococcus, por eso estas infecciones son recurrentes.

• Carbohidrato C: estructuras que se proyectan al exterior de la pared de estos microorganismos. Esta estructura permite clasificarlos (clasificación de Lancefiel) en grupos de la A a la O. El hábitat normal del grupo A es el humano, ejemplo: streptococcus pyogenes (streptococcus pyogenes b hemolítico grupo A); el del grupo B es el humano y el ganado bovino (producen cuadros a nivel genito urinario y post parto).
• Ácido lipoteicoico: característico de lapared de bacterias Gram positivas.
• Hemolisinas: “S”: polipéptido estable al oxígeno, no antigénica; “O”: proteína lábil al oxígeno, antigénica, se utiliza para determinar si una persona tuvo o no infección po streptococcus pyogenes.
• Enzimas: fibrinolisina, hialuronidasa.

Cuadros clínicos (streptococcus pyogenes)
Son supurados y pueden ser monomicrobianos o multimicrobianos (staphylococcus aureus y streptococcus pyogenes).

• En la piel: impétigo, erisipela.
• Tracto respiratorio:
• Faringo amigdalitis: más del 90% producidas por streptococcus pyogenes.
• Escarlatina: se debe a la presencia de un gen que produce toxina eritrógeno, que no está en todas las cepas, las que tienen que estar al estado lisogénico.

Cuadros no supurados

• Enfermedad reumática: válvulas cardíacas.
• Glomerulonefritis: la cepa nefritogénica puede producir este cuadro.

Ambos cuadros son muy graves, de ahí la importancia de un diagnóstico y tratamiento propio de una faringoamigdalitis. Frente a una faringoamigdalitis streptocócica hay que hacer un tratamiento para evitar estas secuelas.
En caso de streptococcus pyogenes el tratamiento es con bencilpenicilina (vía parenteral), fenoximatilpenicilina o macrólidas.