Teoría bacilos no fermentadores - Facultad de Ciencias Bioquímicas
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Bacilos Gram-negativos No Fermentadores de Glucosa -Géneros Pseudomonas y Acinetobacter- P. aeruginosa A. baumannii Manual of Clinical Microbiology (ASM, Edition 11th, 2015) 42. Pseudomonas 43. Burkholderia, Stenotrophomonas, Ralstonia, Cupriavidus, Pandoraea, Brevundimonas, Comamonas, Delftia, and Acidovorax 44. Acinetobacter, Chryseobacterium, Moraxella, and Other Nonfermentative Gram-Negative Bacteria 45. Bordetella and Related Genera Dra. Adriana Limansky Profesora Adjunta Área Bacteriología, Facultad Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas, UNR Actualización taxonómica -Géneros asociados a patologías humanas1. Móviles con flagelos polares (generalmente 1, y polar; pero hay excepciones) 1.A. Grupo I rRNA –Palleroni y cols, 1973, describieron 5 grupos de homología RNAr 16S dentro del género Pseudomonas (Grupos I, II, III, IV, V). Grupo aeruginosa Pseudomonas Pseudomonas Pseudomonas Pseudomonas aeruginosa (f) Patógeno oportunista humano más importante del género. alcaligenes Endocarditis asociadas a catéteres en inmunosuprimidos. pseudoalcaligenes mendocina Endocarditis. Grupo fluorescente Pseudomonas fluorescens (f) Pseudomonas veronii (f) Grupo stutzeri Pseudomonas stutzeri Pseudomonas Grupo putida Pseudomonas Pseudomonas Pseudomonas Pseudomonas luteola putida (f) mosselii (f) monteilii (f) orzihabitans Septicemias asociadas a transfusiones. Bacteriemias en inmunosuprimidos y en hemodializados por fluido de diálisis contaminado, neumonía en alcohólicos. Bacteriemias, osteomielitis, peritonitis, meningitis post-quirúrgina Bacteriemias asociadas a catéteres en inmunosuprimidos. Bacteriemias en inmunosuprimidos, infecciones herida, meningitis (f) Es pioverdina, pigmento verde fluorescente, hidrosoluble . Taxonomía del género Pseudomonas Subgrupos de homología de Pseudomonas grupo I rRNA en base a RNAr 16S. El grupo de homología RNAr I fenotípicamente constituye 4 grupos (considerando las 12 especies más asociadas a infecciones): -Grupo fluorescente: pigmento F (en verde) -Grupo stutzeri: gas a partir de nitrato (negro) -Grupo pigmentado amarillo (amarillo) -Grupo alcaligenes: inactivo frente a HC( ) 1. Móviles con flagelos polares (cont.) 1.B. Grupo II rRNA (Antes, género Pseudomonas) Grupo pseudomallei Burkholderia mallei Burkholderia pseudomallei Burkholderia cepacia (complejo B. cepacia-18 spp) Burkholderia gladioli Ralstonia picketti (especies de Ralstonia, a Cupriavidus) Causa enfermedades en animales. Raramente en humanos. Agente etiológico de melioidosis. Patógeno nosocomial. Causa infecciones asociadas a equipamiento, medicaciones o desinfectantes contaminados. Patógeno de plantas. Esputos de pacientes con fibrosis quística. Causa infrecuente de meningitis, endocarditis y osteomielitis. Brotes nosocomiales por equipamiento o medicaciones contaminados. 1.C. Grupo III rRNA (Antes, género Pseudomonas) Grupo acidovorans Comamonas acidovorans Comamonas Comamonas Acidovorax Acidovorax terrígena testosteroni delafieldii facilis Bacteriemias asociadas a catéteres, endocarditis asociadas a drogas intravenosas, infecciones oculares y otitis. Causa infecciones en humanos. Aislado infrecuentemente de especimenes clínicos. 1.D. Grupo IV rRNA (Antes, género Pseudomonas) Grupo diminuta Brevundimonas diminuta Brevundimonas vesicularis Aislado infrecuentemente de especimenes clínicos. 1.E. Grupo V rRNA (Antes, género Pseudomonas) Stenotrophomonas maltophilia Sphingomonas paucimobilis Shewanella putrefaciens Patógeno nosocomial importante. Asociado a un amplio rango de infecciones (celulitis, otitis media, infecciones oculares, abscesos, peritonitis, septicemia). 2. Móviles con flagelos peritricos Familia Alcaligenaceae Alcaligenes faecalis (ex A. odorans) Achromobacter piechaudii (ex Alcaligenes) A. xylosoxidans subsp. xylosox. (ex Alcaligenes) Coloniza tracto respiratorio en niños intubados y pacientes con fibrosis quística. A. xylosoxidans subesp. denitrificans (ex Alcaligenes) Bordetella pertussis Causa tos convulsa o coqueluche B. parapertussis Causa patología símil tos convulsa. B. bronchiséptica Asociada a patología respiratoria en humanos. B. avium-B. holmesii -B. trematum Oligella ureolytica Oligella uretralis 3. Inmóviles-Oxidasa Positiva Familia Flavobacteriaceae Empedobacter brevis Chryseobacterium indologenes Elizabethkingia (Chryseobacterium) meningoseptica Myroides odoratum Weeksella virosa Bergeyella zoohelcum Familia Moraxellaceae Género Moraxella M. (Branhamella) catarrhalis M. nonliquefaciens-M. osloensis-M. lincolnii Bacteriemias en inmunosuprimidos. Meningitis neonatal y brotes nosocomiales. Infecciones de tracto urinario y vaginal. Asociado con mordeduras de perros y gatos. Colonizantes de piel y mucosas. Otitis media, neumonía, sinusitis, endocarditis y meningitis. Microbioma normal del tracto respiratorio Oligella urethralis-O. ureolytica Infecciones de tracto urinario Psychrobacter phenylpiruvicus-P. pulmonis- P. sanguinis 3. Inmóviles-Oxidasa Negativa Familia Moraxellaceae Género Acinetobacter A. A. A. A. A. A. A. A. calcoaceticus baumannii pittii haemolyticus junii johnsonii lwoffii radioresistens A. nosocomialis Más de 40 grupos de homología de ADN (genomoespecies). Se describieron pruebas bioquímicas para ˜20 gnm. Al presente, 27 presentan denominación de especie. Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie Genomoespecie 1 2 3 4 5 7 9 12 13TU Ambiental Más frecuente en muestras clínicas Motilidad «swimming» es negativa, pero tienen motilidad «twitching» en agar blando Complejo Acinetobacter calcoaceticus-baumannii -Genomoespecies 1 (A. calcoaceticus), 2 (A. baumannii), 3 (A. pitii), 13TU (A. nosocomialis)- # Elevada relación genética. Distribución de genes en cepas del complejo A. calcoaceticus – A. baumannii # Elevada relación filogenética. # Elevada dificultad en diferenciarlos fenotípicamente. Peleg AY et al (2012) PLoS ONE 7(10): e46984. -Taxonomía género Acinetobacter1986-87. 12 especies genómicas (grupos de hibridización DNA-DNA o genomoespecie). Identificación fenotípica diferencia 11 especies (Bouvet & Grimont). 1992. Por estrecha relación fenotípica y genómica, se propone el complejo A. calcoaceticus-baumannii: A. calcoaceticus, gnm 1, A. baumannii, gnm 2, Genomoespecie gnm 13TU, Genomoespecie gnm 3. A. baumannii y gnm 13TU son indistinguibles fenotípicamente. A. calcoaceticus (37ºC), A. baumannii (37ºC, 41ºC y 44ºC) y gnm 3 (37ºC y 41ºC) son distinguibles por desarrollo a distintas temperaturas. A. baumannii, gnm 13TU y gnm 3 son indistinguibles por API, Vitek, Microscan. Propuesta Peleg y cols (2008): no considerar al acinetobacter ambiental e informar en materiales clínicos “Grupo A. baumannii” 2003. 31 especies genómicas o genomoespecies. 17 presentaban nombre específico. 2011. Genomoespecie 3: A. pittii, y genomoespecie 13TU: A. nosocomialis. 2014. Más de 40 genomoespecies. 27 presentan nombre específico. CARACTERIZACIÓN BIOQUÍMICA Géneros capítulo 44, «Acinetobacter, Chryseobacterium, Moraxella, and Other Nonfermentative Gram-Negative Bacteria», Manual of Clinical Microbiology, 11th ed. ASM- BNF bacilares oxidasa negativa indol negativo Acinetobacter -Granulibacter BNF cocoides oxidasa positiva indol negativo tripsina negativa Haematobacter –Moraxella –Oligella –Paracoccus –Psychrobacter -Wohlfahrtiimonas BNF bacilares oxidasa positiva indol negativo tripsina positiva Alishewanella -Inquilinus -Myroides –Ochrobactrum –Pannonibacter -Pseudochrobactrum –Rhizobium –Shewanella –Sphingobacterium -Sphingomonas BNF bacilares oxidasa positiva indol positivo Balneatrix -Bergeyella –ChryseobacteriumElizabethkingia –EmpedobacterSphingobacterium -Wautersiella –Weeksella Pigmentados rosa Asaia –Azospirillum -Methylobacterium – Roseomonas Diagnóstico de laboratorio de B.N.F. -Cultivo en medios selectivos o no selectivos, y/o diferenciales (algunos géneros fastidiosos, como Brucella, requieren medios especiales). -Pruebas bioquímicas (métodos convencionales, o multipruebas automatizados o no). -Métodos basados en espectrometría de masa (MALDI-TOF). -Métodos basados en detección de genes «housekeeping» Bacilos no fermentadores de glucosa: Colonizan o infectan? Condiciones ambientales Hospedador Mecanismos de defensa Microorganismo Microorganismo Factores de patogenicidad Características generales y metabólicas Resistencia a antimicrobianos Factores de patogenicidad Son generalmente considerados de baja virulencia. Sin embargo, hay excepciones, como por ej. Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia pseudomallei, Elizabethkingia meningoseptica y Bordetella spp. Características generales y metabólicas Versatilidad nutricional elevada (degradan una enorme variedad de fuentes de carbono). Importante habilidad para sobrevivir en ambientes acuosos. Aerobios (generan ATP mediante metabolismo oxidativo-E. Doud/Ciclo de Krebs/Fosf. oxidativa-). P.aeruginosa: la mayoría de las cepas pueden crecer sin oxígeno, usando nitrato como aceptor final (condiciones anóxicas). NO fermenta. Baja permeabilidad de la membrana externa le permiten ubicuidad y supervivencia. Resistencia a antimicrobianos Presentan elevada resistencia intrínseca y adquirida (algunas especies). Hospedador Mecanismos de defensa Pacientes inmunosuprimidos (Ej: transplantados, pacientes con enfermedades autoinmunes, pacientes con cáncer, etc). Pacientes con alteraciones de la barrera cutáneo-mucosa, como pacientes hospitalizados sometidos a instrumentaciones (e.g. catéteres intravenosos o urinarios, sondas endotraqueales), quemados, o pacientes con heridas. Condiciones ambientales Ambiente hospitalario presenta innumerables objetos inanimados, que constituyen reservorios (dispositivos médicos, sistemas de ventilación, equipamiento, soluciones de limpieza, desinfectantes, etc). Ambientes acuosos (ambiente hospitalario, piletas de natación, soluciones, etc). Microorganismos oportunistas Causan infecciones en pacientes con defensas alteradas Infecciones asociadas a la atención sanitaria (IAAS) “Las IAAS, también denominadas infecciones «nosocomiales» u «hospitalarias», son infecciones contraídas por un paciente durante su tratamiento en un hospital u otro centro sanitario y que dicho paciente no tenía ni estaba incubando en el momento de su ingreso. Las IAAS pueden afectar a pacientes en cualquier tipo de entorno en el que reciban atención sanitaria, y pueden aparecer también después de que el paciente reciba el alta. Asimismo incluyen las infecciones ocupacionales contraídas por el personal sanitario. Las IAAS son el evento adverso más frecuente durante la prestación de atención sanitaria, y ninguna institución ni país puede afirmar que ha resuelto el problema. Según los datos de varios países, se calcula que cada año cientos de millones de pacientes de todo el mundo se ven afectados por IAAS. Cada día, las IAAS provocan la prolongación de las estancias hospitalarias, discapacidad a largo plazo, una mayor resistencia de los microorganismos a los antimicrobianos, enormes costos adicionales para los sistemas de salud, elevados costos para los pacientes y sus familias, y muertes innecesarias. La mayoría de los países carece de sistemas de vigilancia de las IAAS, y aquellos que disponen de ellos se ven confrontados con la complejidad y la falta de uniformidad de los criterios para diagnosticarlas.” OMS (http://www.who.int/gpsc/country_work/burden_hcai/es/) Healthcare-associated Infections (HAI) (http://www.cdc.gov/hai/) Salve vidas: límpiese las manos — Campaña mundial anual de la OMS 5 de mayo de 2014 Está preparado para evitar la propagación de microorganismos resistentes a los antimicrobianos? La OMS le pide que el 5 de mayo de 2014 se nos una en una campaña sobre el papel de la higiene de las manos en la lucha contra la resistencia a los antimicrobianos. Si no actuamos hoy no habrá curación mañana: asegúrese de que los 5 Momentos de la OMS para la higiene de las manos se integran en la protección de sus pacientes frente a los microorganismos resistentes. 1- Antes del contacto con el paciente 2- Antes de realizar un procedimiento limpio/aséptico 3-Después del riesgo de exposición a fluidos corporales 4-Después del contacto con el paciente 5-Después del contacto con el entorno inmediato del paciente Pseudomonas aeruginosa “The quintessential opportunist” P. aeruginosa causa enfermedad sólo en pacientes con defensas alteradas, ya sean no específicas (ej. alteraciones barrera cutáneo-mucosa que lleva a pérdida de la integridad tisular, como quemados, o pacientes con heridas o instrumentación o con FQ; disminución de los mediadores celulares como PMN) o específicas (ej. terapias inmunosupresoras o pacientes con SIDA). Bacilo No Fermentador más asociado a infecciones clínicas Bacteriemia (causa común en pacientes inmunocomprometidos) Infecciones del sistema nervioso central (en inmunocomprometidos y por traumatismos) Infecciones de huesos y articulaciones (diseminación hematógena en inmunodeprimidos) Infecciones urinarias (generalmente intrahospitalarias, relacionadas con instrumentación) Infecciones digestivas (en inmunocomprometidos) Infecciones en piel y tejidos blandos (pacientes con quemaduras, traumatismos, úlceras) Infecciones respiratorias (neumonía en pacientes hospitalizados, con ventilación mecánica) Endocarditis (en consumidores de drogas por vía parenteral) Infecciones del oído (causa común de otitis externa, asociado a humedad del conducto) Infecciones oculares (causa común de úlcera corneal bacteriana) Infección pulmonar crónica (en pacientes con Fibrosis Quística) P. aeruginosa es un colonizante transitorio de piel, mucosa nasal, fauces y tracto intestinal. Al ser una bacteria ambiental, está siempre disponible para recolonizar. Fibrosis quística Es un trastorno genético autosómico recesivo. La alteración genética de la FQ lleva a una producción disfuncional de la proteína CFTR (“cystic fibrosis transmembrane conductance regulator”). Esto provoca en el epitelio celular canales de cloruro alterado, con disminución del movimiento de iones Cl-, y Na+. Estos iones quedan intracelularmente, con la consiguiente disminución del movimiento del agua en el espacio extracelular. La anormalidad en el transporte electrolítico lleva a una alteración en la actividad ciliar de remoción del moco (por pérdida de agua de capa periciliar), anulándose la función lubricante que evita que el moco se adhiera a superficie de vías respiratorias. Además hay alteración en la composición de las secreciones de glándulas de secreción exocrinas (salival, sudorípara, hígado, páncreas, etc),y órganos. Las complicaciones sistémicas más frecuentes son la mala absorción por insuficiencia pancreática e infecciones a nivel pulmonar, que llevan a un deterioro progresivo de la función pulmonar llegando hasta la muerte del paciente. La enfermedad sistémica provoca además a nivel de deferentes, infertilidad; a nivel de hígado, cirrosis; sudor salado por pérdida de electrolitos. Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus y Haemophilus influenzae son los patógenos más frecuentes en la Fibrosis Quística. Siguen en frecuencia: S. maltophilia, A. xylosoxidans y A. baumannii. Complejo B. cepacia: Marcador de gravedad! Causa de “sindrome cepacia”. B. cenocepacia (genomovar III) es el más virulento. P. aeruginosa provoca enfermedad pulmonar crónica, con infecciones recurrentes. La mucina secretada se concentra por la falta de agua extracelular, espesándose. Así es menos eficiente en depurar bacterias e impide el movimiento de células fagocíticas y la acción de otros mecanismos de defensa secundaria (lisozima). Esto produce lesiones en las vías respiratorias por acción de bacterias y enzimas de PMNs, un progresivo deterioro de la función pulmonar, insuficiencia respiratoria y finalmente muerte. Pseudomonas aeruginosa -Factores de virulencia- Pseudomonas aeruginosa: new insights into pathogenesis and host defenses, Pathogens and Disease, 2013. Shaan L. Gellatly & Robert E.W. Hancock Pseudomonas aeruginosa -Factores de virulencia- Adherencia y motilidad Flagelo polar Adherencia: Involucrado en la adherencia a células eucariotas, uniéndose específicamente a gangliósidos asialoGM1, y en la unión a mucina. Rol importante en la formación del biofilm. Movilidad: en medio líquido, tipo «swimming». Le permite acceder a tejidos y a la obtención de nutrientes por quimiotaxis. Pili tipo IV (cortos y polares) Adherencia: Une preferentemente moléculas de gangliósidos asialoGM1 en células epiteliales del hospedador. Las cepas con neuraminidasa remueven el ácido siálico de los gangliósidos, dejando un mejor receptor para el pili. Movilidad (independiente del flagelo): en superficie sólida, tipo “twitching”, mediante eventos de extensión y retracción del pili, o en superficies semi-sólidas, tipo «swarming», en coordinación con el movimiento flagelar, en movimientos de elevada coordinación. Permiten evitar la fagocitosis y formación de biofilm. Otras funciones: autoagregación de células (microcolonias), captación de ADN exógeno. Flagelo y Pili son inmunogénicos, y desencadenan reacción inflamatoria. Pseudomonas aeruginosa -Factores de virulenciaSistema de secreción tipo III Este sistema inyecta las toxinas directamente en el citoplasma de la célula del hospedador. Es más eficiente, por cuanto protege a las proteínas tóxicas de la acción de anticuerpos que puedan unirse y neutralizarlas. Exoenzima S Presenta: 1. Actividad ADP-ribosilante sobre varias proteínas de la célula del hospedero (inactivándolas), incluyendo la proteína Ras (proteína G, con actividad GTPasa), involucrada en sistemas de transducción de señales, y conduce a rearreglos citoesqueletales; 2. Recluta y activa neutrófilos. Exoenzima U Es una fosfolipasa 100 veces más potente como citotoxina que ExoS. Causa muerte de células eucariotas por pérdida de integridad de membrana plasmática (necrosis). Pseudomonas aeruginosa -Factores de virulencia- Producción de proteasas -Degradan inmunoglobulinas y fibrina, y disrumpen uniones intercelulares, mostrando un rol importante en infecciones oculares y en sepsis. -Contribuyen al daño tisular y degradación del surfactante pulmonar, en infecciones respiratorias. Elastasas LasA y LasB LasA es una proteasa, que provoca rupturas en la proteína elastina, sin degradarla. Luego de estas rupturas, denaturaliza, y es mejor sustrato de LasB, proteasa con actividad elastolítica o elastasa, quien completa la degradación. Importantes en la virulencia, dado que elastina constituye el 30% de las proteínas de tejido pulmonar y es un importante componente de las paredes de vasos sanguíneos. Proteasa IV Degrada complemento, inmunoglobulinas y fibrinógeno. Inhibe la asociación de P. aeruginosa con macrófagos alveolares, participando de la sobrevida de la bacteria durante la infección. Pseudomonas aeruginosa Lipopolisacárido (LPS) -Factores de virulencia- Tiene roles en la antigenicidad, la respuesta inflamatoria, la exclusión de moléculas externas, y la interacción con antibióticos. El lípido A dispara la producción de citoquinas pro-inflamatorias e inflamación, y eventualmente shock endotóxico. La parte central polisacarídica se une a la proteína reguladora de canal para cloruros (CFTR) del hospedador, e invade la célula. Ej: células epiteliales del ojo, en capas profundas, tienen CFTR, entonces en lastimaduras, se exponen células con CFTR y coloniza Pae. En células pulmonares con CFTR, las células ciliadas defienden de la colonización. El polisacárido O varía su estructura en la transición de cepa mucoide a no mucoide. En la no mucoide, las cadenas antigénicas O son largas y negativas (forma B), mientras que en la mucoide, las cadenas O son cortas y neutras (forma A). Esta última es más resistente a los péptidos antimicrobianos producidos en pulmón y a antimicrobianos. Pseudomonas aeruginosa -Otros factores de virulencia- Ramnolípido y Fosfolipasa C Actúan sinergísticamente solubilizando y degradando fosfolípidos. Significado clínico en el tejido pulmonar: los alvéolos están cubiertos por agua y un surfactante fosfolipídico, que reduce la tensión superficial, evitando que colapsen. La acción de ambos factores provocaría el colapso alveolar. Exotoxina A Presenta: 1. Actividad ADP-ribosilante sobre el factor de elongación 2, esencial para la síntesis proteica (igual mecanismo que la toxina diftérica); 2. Causa daño tisular y 3. Disminuye la actividad de fagocitos. Producción de alginato Polímero de ácidos gulurónico y manurónico, que forma un gel viscoso alrededor de la bacteria. Su producción está altamente regulada. La proteína regulatoria AlgS provoca variación de fase (efecto: cambio de cepa no mucoide a mucoide). Las bacterias pierden esta característica cuando crecen en medios ricos de laboratorio. Sin embargo, se selecciona la producción de alginato en ambientes marinos y en pulmón (provocando su supervivencia). Actuaría como adhesina, y como barrera física, previniendo la fagocitosis, al dificultar la ingesta y muerte de la bacteria. Sideróforos (quelantes de Fe) Piocianina: cataliza la conversión de O2 a O2- y H2O2 Pioquelina: cataliza la conversión a OH- (forma más tóxica). Causan daño tisular. Pae en MH (mucosa y pigmentada) Pseudomonas aeruginosa Quorum sensing -Factores de virulencia- -Sistema que regula la expresión de genes codificantes de LasA proteasa, elastasa, exotoxina A, proteasa alcalina, exoenzima S, pili tipo IV, pioverdina, piocianina y ramnolípidos. -La regulación sería dependiente de la densidad celular. Posiblemente, hasta que una comunidad no alcance un tamaño suficiente, sería energéticamente desfavorable para una célula producir algunos factores de virulencia. La estrategia podría ser también dilatar la producción de factores extracelulares hasta no alcanzar una masa crítica que pueda protegerse de las defensas del hospedero. -Pae posee 2 sistemas de Quorum Sensing, “las” y “rhl”. Cada sistema, regula una variedad de genes: 1. Regulador transcripcional propio (LasR y RhlR), 2. Acyl-Homo-Serin Lactona (HSL) sintetasa (LasI y RhlI) y 3. Autoinductores (AI), 3-oxododecanoyl HSL para el sistema las y butiryl HSL para el sistema rhl. Las lactonas (moléculas “señales”) difundirían dentro y fuera de la célula, y sólo a una concentración crítica de masa celular interactúan con su regulador para activar los genes que ellos controlan. Baja densidad celular y baja [AIs] No existe transcripción de genes blanco Alta densidad celular y alta [AIs] Transcripción de genes blanco La acumulación de autoinductores (AI) ocurre a altas concentraciones celulares. AI, en altas concentraciones, interacciona con el regulador transcripcional R, induciendo la expresión de su propia síntesis y de otros genes. Autoinductor (AI) Regulador transcripcional Pseudomonas aeruginosa Biofilm -Factores de virulencia- Comunidad envuelta en exopolisacárido. Éste mantiene la unión a superficies y la integridad de la “arquitectura” del biofilm. Pae se encuentra predominantemente en biofilms en la naturaleza, y en infecciones como las pulmonares (FQ) y la queratitis corneal. Las bacterias del biofilm son más resistentes a antimicrobianos y a las defensas del hospedero. Esto podría ser debido a la matriz del exopolisacárido y a la fisiología característica de las bacterias dentro del biofilm. Estructura del biofilm: torres u hongos de células bacterianas sumergidas en el polisacárido y separadas por canales de agua. Estos canales permitirían el ingreso de nutrientes, tanto como la salida de deshechos de la célula. 4 Estadíos del desarrollo del biofilm. -Cambios en la regulación de los genes-Autodispersión del biofilmDavies, D. Quorum sensing (QS) y Biofilm El desarrollo del biofilm requiere el sistema “las” funcional. Es esperable la necesaria coordinación de la expresión de genes en una comunidad como el biofilm, que estaría a cargo del quorum sensing. El quorum sensing controlaría la densidad celular, y prevendría que los canales de agua se llenen de bacterias. Kolter, R & R. Losick, Science 1998 Si el QS tiene un rol en el proceso de construcción del biofilm, la disrupción del QS (bloqueando la unión de la lactona al regulador, o la síntesis de la lactona), sería una buena estrategia para combatir las infecciones de Pae que involucran biofilms. Pseudomonas aeruginosa -Mecanismos de resistencia- P. aeruginosa es considerado un microorganismo “patógeno”, no sólo por sus factores de virulencia, sino por su resistencia natural a los antimicrobianos. Esto hace que sólo unos pocos antimicrobianos sean efectivos, y provoca enormes dificultades en el manejo terapéutico de las infecciones (ha dado lugar al desarrollo de drogas anti-pseudomonas). Resistencia natural o intrínseca (a una variedad de drogas no relacionadas) Multifactorial Impermeabilidad de la membrana externa Es 100 veces menos permeable que la ME de E. coli. Se ha demostrado que la mayoría de las porinas OprF presentan un tamaño de poro pequeño, incapaz del pasaje eficiente de solutos (entre ellos, antimicrobianos). La heterogenicidad funcional de OprF sería estructural. Confórmero mayoritario Confórmero minoritario Dominio transmembrana Dominio periplasmático La estructura barril b de 16 hebras tiene un espacio suficiente para el pasaje de moléculas, constituyendo un “verdadero” canal. Sin embargo, se encuentra en fracción minoritaria. OprF constituye funcionalmente una porina “lenta” (Nikaido, M&MBR 2003) Pseudomonas aeruginosa -Mecanismos de resistenciaβ-lactamasa cromosomal (inducible, del tipo AmpC) En condiciones basales, es mínima la cantidad de enzima. En presencia de un β- lactámico inductor se sintetiza en grandes cantidades, destruyendo aquellos antimicrobianos que son buenos inductores (aminopenicilinas y cefalosporinas de primera generación). Representación esquemática de la acción de b-lactamasas Pseudomonas aeruginosa -Mecanismos de resistencia- Sistemas o Bombas de eflujo Se detectaron hasta el momento, dos que actuarían constitutivamente: MexA- MexB-OprM, que extruye tetraciclina, cloranfenicol, quinolonas, β-lactámicos, macrólidos, trimetoprima, sulfamidas, etc; y MexXY, que actuaría cooperativamente y provoca el eflujo de aminoglucósidos y quinolonas. A H Hidrofóbico (H) Anfifílico (A): residuos hidrofílicos (atraviesa porinas) e hidrofóbicos (es reconocido por el transportador citoplasmático). Resistencia adquirida en P. aeruginosa -Mutaciones y transferencia horizontal de genes (THG) A β-lactámicos (excluidos carbapenemes) Derrepresión de la β-lactamasa cromosomal del tipo Amp-C. β-lactamasas adquiridas (de espectro ampliado o extendido). Eflujo mediado por un sistema no constitutivo que se expresa por mutaciones (MexCD-OprJ). Hiperproducción del sistema de eflujo constitutivo (MexAB-OprM). A carbapenemes Hiperproducción del sistema de eflujo constitutivo (MexAB-OprM). Déficit de OprD, porina específica del ingreso de imipenem a la célula. Eflujo mediado por un sistema no constitutivo que se expresa por mutaciones (MexEF-OprN). Alteración en las PBPs (sitio blanco) combinado con impermeabilidad. β-lactamasas adquiridas, con actividad carbapenemasa. A quinolonas Mutaciones en el sitio blanco (DNA girasa y topoisomerasa IV). Hiperproducción del sistema de eflujo constitutivo ((MexAB-OprM). Eflujo mediado por sistemas no constitutivos, que se expresan por mutaciones. Impermeabilidad, dada por cambios en los lipopolisacáridos y en la OprF. Acinetobacter baumannii -BNF más recuperado de especimenes clínicos en pacientes nosocomiales, luego de P. aeruginosa Microorganismo ubicuo, con elevada capacidad de supervivencia Sobrevive en superficies secas y húmedas. Resistencia a la desecación, a los desinfectantes y a los antimicrobianos. Colonizante en diferentes sitios del hombre (piel, intestino). Coloniza tracto intestinal, respiratorio y vías urinarias en pacientes susceptibles. Dinámica de A. baumannii dentro del hospital. Dijkshoorn, CMR 2007 Acinetobacter baumannii -Patógeno oportunista- Factores de virulencia Adherencia a células: Proteínas de Membrana Externa: BAP, y PME 40 kD Motilidad: Pili tipo IV (no por flagelo), tipo «twitching», en superficie semi-sólida. «Acinetobacter» deriva del griego «akineto», por no móvil Formación del biofilm: BAP y PME 40 kD, pili Invasión y sobrevida en la célula: PME 40 kD, sideróforos Citotoxicidad/Inducción de apoptosis: Sideróforos, PME 33-36, PME 40 kD LPS Resistencia al suero: Polisacárido capsular, PME 40 kD, fosfolipasa Importante causa de infecciones nosocomiales Infecciones respiratorias (neumonías asociadas a ventilación asistida). Infecciones del tracto urinario (en pacientes cateterizados). Infecciones de herida (en los sitios de los catéteres; «Iraquibacter»). Septicemia (en pacientes inmunosuprimidos). Infecciones del SNC (secundarias a neurocirugías o traumas). Otras (peritonitis, endocarditis, osteomielitis, artritis). Acinetobacter baumannii Elevada resistencia a antimicrobianos Resistencia natural Impermeabilidad de la membrana (PME 40 kD: porina lenta). β-lactamasa cromosomal (inducible, del tipo AmpC) y oxacilinasa. Bombas de eflujo (Ej: AdeABC). Resistencia adquirida (THG y mutaciones) A β-lactámicos β-lactamasas adquiridas. Déficit de porinas ( o ausencia de CarO: R a carbapenemes). Alteración en las PBPs (sitio blanco) combinado con impermeabilidad. Sobre-expresión de β-lactamasas tipo oxacilinasas. A quinolonas Mutaciones en el sitio blanco (DNA girasa). Sobre-expresión de bombas de eflujo. A aminoglucósidos Producción de enzimas inactivantes. Sobre-expresión de bombas de eflujo. «Multidrug resistance RND efflux pump. Amg – aminoglycosides, Flu – fluoroquinolones, Tet – tetracyclines, Clo – chloramphenicol, Ery – erythromycin, Tri – trimethoprim, EthBr – ethidium bromide, Tge – tigecycline» P. Wieczorek et al., 2008 Bacilos no Fermentadores de Glucosa patógenos Microorganismos patógenos 1. Burkholderia pseudomallei Agentes de infecciones en pacientes con defensas normales. Agente etiológico de la melioidosis. Reservorios ambientales: agua superficial y suelos irrigados (campos de arroz, granjas). Vía de contagio: inoculación a través de herida, inhalación, o ingestión. Clínicamente, puede presentarse como una infiltración pulmonar asintomática hasta neumonía y septicemia; infección supurativa localizada hasta septicemia. Produce frecuentemente abscesos en órganos del Sistema Fagocítico Mononuclear (pulmones, hígado, bazo y nódulos linfáticos). Ocasionalmente en piel, tejido blando, articulaciones, etc. En forma semejante a M. tuberculosis, B. pseudomallei puede sobrevivir dentro de fagocitos, causa lesiones nodulares o granulomatosas en una variedad de tejidos, y puede estar durante años en estado latente hasta una reactivación. Es endémica en el SE asiático y norte de Australia. Mandell, Douglas y Bennet. Enfermedades infecciosas. Casos esporádicos en países tropicales de América. Principios y Práctica. 7ma. ed. 2012. - Es agente de bioterrorismo. - Puede causar accidentes de laboratorio, asociados a exposición a aerosol creado con frascos de cultivo abiertos. Se recomienda trabajar en instalaciones de Nivel de Bioseguridad 2. Aún cuando la infección puede ocurrir en personas sanas, es considerado un patógeno oportunista, dado que los cuadros clínicos graves ocurren en pacientes con factores de riesgo. Bacilos no Fermentadores de Glucosa patógenos 2. Bordetella spp. 2.1. Bordetella pertussis Agente etiológico de la tos convulsa. Vía de contagio: aérea, a través de gotitas aerosolizadas. Clínicamente, se establecen tres fases: catarral, semejante a una infección viral respiratoria; paroxística, con cortos estallidos espiratorios, seguidos de una boqueada inspiratoria que puede resultar en el quejido típico (con vómito y cianosis); y convalecencia, en la que disminuye la intensidad de tos y frecuencia de paroxismos. La enfermedad es más frecuente en niños no inmunizados, lactantes y adultos (importantes transmisores, aunque de cuadro clínico menos severo). Enfermedad de alta morbi-mortalidad mundial (350.000 muertes/año). B. pertussis tiene varios factores de patogenicidad, que incluyen una serie de toxinas, presentándose como enfermedad multifactorial. Por ej, toxina PT (“pertussis toxin”) que ADP-ribosila a proteínas G, inhibiendo el acoplamiento de receptores involucrados en transducción de señales, por lo que incide con múltiples efectos biológicos; ACT (“adenylate cyclase toxin”) que inhibe células del huésped efectoras del sistema inmune; TCT (“tracheal cytotoxin”) que causa ciliostasis, inhibición de síntesis del ADN y muerte celular; Diagnóstico: se debe cultivar el microorganismo a partir de hisopados o aspirados nasofaríngeos. Es exigente nutricional, por lo cual se cultiva en medios especiales, como medio Bordet-Gengou (agar infusión de papa suplementado con glicerol y sangre de carnero), o Regan-Lowe (agar-carbón, sangre de caballo y cefalexina). Incubación más prolongada (hasta 7 días). No son de utilidad los sistemas comerciales de pruebas bioquímicas. Puede ser confirmada su identificación mediante anticuerpos específicos, y mediante reacciones de PCR para confirmar marcadore moleculares (IS, ptxP, etc). Bacilos no Fermentadores de Glucosa patógenos 2.2. Bordetella parapertussis Puede provocar un cuadro semejante a la tos convulsa en humanos y en animales. El 40% de las infecciones es asintomático, otro 40% presenta una especie de bronquitis, y el 20% presenta una enfermedad símil tos convulsa. Posee el operón de la toxina PT incompleto, y no puede expresarla. Sin embargo, tiene otros factores de patogenicidad, que le permiten adherencia, invasión y sobrevida en células epiteliales y fagocitos. Su crecimiento en agar sangre es dependiente de la cepa. Se cultiva en medios especiales (como B. pertussis). 2.3. Bordetella bronchiseptica Puede provocar un cuadro semejante a la tos convulsa en animales (perros, conejos, cerdos). Posee el operón de la toxina PT incompleto, y no puede expresarla. Sin embargo, tiene otros factores de patogenicidad. Crece en agar sangre y en medios entéricos. Bibliografía para consultar (Biblioteca FCByF, UNR) 1- Manual of Clinical Microbiology. James H. Jorgensen, Michael A. Pfaller (eds.) 11th ed. ASM Press. 2015. 2-Mandell, Douglas y Bennet. Enfermedades infecciosas. Principios y práctica. Gerald L. Mandell, John E. Bennett, Raphael Dolin (eds). 7a ed. Elsevier. 2012. 3- Bailey y Scott. Diagnóstico microbiológico. 12a ed. Editorial Médica Panamericana. 2009. 4- Koneman's color atlas and textbook of diagnostic microbiology. Winn Washington C, Allen Stephen, Janda William, Koneman Elmer. 6th ed. Editorial Médica Panamericana. 2008. 4- Abigail A. Salyers and Dixie D. Whitt. Bacterial pathogenesis. 2nd edition. ASM, 2002.
