EN INGLÉS

   Traducido por : Dr. en C. Paula Figueroa-Arredondo y M. en C. Ana Laura Luna Torres

MICROBE RADIO
Hipopótamo y Antrax
Salud post plaga

LECTURAS: Murray y cols : Microbiología Medica, 3ª. Edición, Capítulo 25, pp. 209-210; capítulo 29, pp. 240-242 y capítulo 34, pp. 271-275

Arnold Boecklin: La plaga 1898. Tempera en Madera,  Kunstmuseum, Basel

OBJETIVOS DE ENSEÑANZA
Conocer la morfología general y la fisiología de los microorganismos
Conocer la epidemiología y los síntomas clínicos
Conocer el mecanismo de patogénesis
Conocer el diagnóstico, terapéutica y los procedimientos de prevención
 

Brucella es un coco bácilo Gram-negativo que carece de motilidad. Son aerobios estrictos y crecen muy lentamente (fastidiosos) en agar sangre. En el huésped, viven como patógenos intracelulares facultativos

La brucelosis es una enfermedad principalmente de animales, afecta  principalmente órganos ricos en el azúcar eritritol (mama, útero, epidídimo, etc.). El microorganismo se localiza en estos órganos del animal y provoca  infertilidad, esterilidad, mastitis, abortos o bien reside como reservorio. En humanos que tengan contacto directo con animales infectados (trabajadores de rastros, veterinarios, granjeros, trabajadores de lecherías) son los que tienen mayor riesgo de desarrollar la fiebre ondulante. Son observados de 100-200 casos de brucelosis en los Estados Unidos, sin embargo la incidencia a nivel mundial se estima en 500,000 casos. Se conocen cuatro especies diferentes de Brucella que infectan al humano: B. abortus (ganado), B. suis (cerdo), B. melitensis (cabra/oveja) y B. canis (perro). Sin embargo la brucelosis ha sido erradicada en muchos países por la vacunación desarrollada en animales, sin embargo esta persiste en algunos países tanto desarrollados como no desarrollados.
 

  B

 Brucella spp. se  tiñen escasamente, son pequeños coco bácilos gram negativos (0.5-0.7 x 0.6-1.5 micrómetros), se observan principalmente como células sencillas y parecen “arena fina“  CDC

  Brucella spp. características de las colonias:  A. melindroso, por lo general no es visible a las  24 horas. B. Lento crecimiento en la mayoría de los medios estándar en el laboratorio (por ejemplo sangre de carnero, chocolate y agar soya tripticaseína). Exactas, lisas, enteras, translúcidas, no hemolíticas a 48 horas. CDC

Brucella ovis en epidídimo © Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol. Utilizado con el permiso.

Patogénesis

Diagnóstico

El diagnóstico se basa en la presencia prolongada (al menos una semana) de fiebre ondulante, mialgia, artralgia y el historial de la exposición a la zoonosis (contacto con animales o consumo de material no procesado de animales infectados). El diagnóstico definitivo debe realizarse mediante un hemocultivo de la muestra de sangre del paciente que se inocula en un en medio enriquecido con sangre. El microorganismo (fastidioso) crece muy lentamente (4-6 semanas en un cultivo de sangre). B. abortus pero no otros, Brucella crece mejor en atmósfera de CO₂ al 5%. En agar sangre, produce colonias blancas brillosas. La serología puede ser utilizada para confirmar el diagnóstico.

 Dr. Alexandre Yersin al frente de National Quarantine Station, Shanghai Station, 1936

Distribución mundial de la plaga 1998 CDC

Distribución por estado de la plaga en USA distribución CDC

  Yersinia pestis – procarionte en forma de bastón (dividiéndose); causante de la plaga bubónica (SEM x20,800)   © Dennis Kunkel Microscopy, Inc. Utilizado con el permiso

Yersinia pestis. Identificación con anticuerpos fluorescentes CDC

La plaga es la enfermedad que produce Yersinia pestis, y que se conocía desde la edad media como la muerte negra. Esto es porque frecuentemente conduce a gangrenamiento y ennegrecimiento que invade varias partes del cuerpo. La fragilidad capilar resulta en hemorragias en la piel, las cuales pueden aparecer como manchas negras.

Los humanos se infectan por contacto con roedores que traen pulgas o por contacto con animales infectados. Las pulgas adquieren al microorganismo de Y pestis cuando se alimentan de la sangre infectada de los roedores. Estos organismos pierden su cápsula, se multiplican en el tracto intestinal de la pulga y bloquean parcialmente al proventriculus. Durante la alimentación en el huésped humano, la pulga regurgita algunos de los microorganismos dentro de picadura. La mayor parte de los organismos no cápsulados son fagocitados y destruidos por neutrófilos. Sin embargo, algunos microorganismos son endocitados por los histiocitos, los cuales son incapaces de eliminarlos y permiten que re-sinteticen su cápsula y se multipliquen. Al ser liberados de los histiocitos, los microorganismos encapsulados resisten la fagocitosis y matan a los neutrófilos. La infección resultante se propaga por el líquido que llega hasta los nódulos linfáticos, los cuales comienzan a elevar su temperatura, hincharse y a ponerse muy sensibles con mucho dolor y a presentar hemorragia, dando lugar a las características bubas negras, de donde se origina el nombre de la enfermedad: la plaga bubónica. Al cabo de  algunas horas el microorganismo se propaga dentro del bazo, hígado y pulmones, resultando en pneumonía. Mientras que en la circulación, el microorganismo causa coagulación  intra-vascular difusa, que resulta en trombos intra-vasculares y lesiones púrpuras por todas partes del cuerpo. Si la infección no es tratada, tiene una alta tasa de mortalidad (hasta un 90%). El microorganismo se exhala dentro de las gotas saliva expulsadas durante la la tos, infectando a otros humanos en la proximidad cercana, causando así la plaga neumónica, la cual es mas difícil de controlar y tiene una mortalidad del 100%.

Patogénesis

Algunos factores tienen un papel importante directa o indirectamente en la patogénesis de Y. pestis.

Baja respuesta del calcio (lcr): Este es un plásmido que codifica genes capaces de crecer en un ambiente con niveles bajos de Ca++ (intracelular). Coordina también la producción de diversos factores de virulencia, como las V, W y yops (Proteínas externas de Yersinia).

Proteínas V y W: Estos plásmidos codifican proteínas que están asociadas con una rápida proliferación y septicemia.

Yops: Es un grupo de 11 proteínas, las cuales están codificadas en plásmidos, son esenciales para la patogénesis de roedores y son las responsables de la citotoxicidad, inhibición de la migración y endocitosis por fagocitos y de la agregación plaquetaria.

Envoltura antígeno (F-1): Este es un complejo de lipopolisacárido-proteína es cual es altamente expresado a 37º en el huésped mamífero, más no en la pulga y es antifagocítico.

Activador de coagulasa y plasminógeno: Ambas son  proteínas  codificadas por plásmidos. La coagulasa es responsable de la formación de micro trombos y el activador de plasminógeno promueve la diseminación del microorganismo. Este destruye también al C3b de la superficie bacteriana, por lo que atenúa la fagocitosis.   

LIBRO WEB
Journal del año de la plaga por Daniel Defoe (1722)ar by Daniel Defoe (1722)

Prevención y tratamiento

La hospitalización y el aislamiento estricto son las reglas a seguir. La estreptomicina y tetraciclina son altamente efectivas. Una vacuna efectiva que mata a la bacteria mediante tratamiento con formalina, está disponible pero se recomienda solo para población de alto riesgo. La enfermedad está  sujeta a cuarentena internacionalmente y el reporte oficial de los casos es obligatorio. El control de la plaga urbana se fundamenta en el control de la pulga y los roedores.
 

Nódulos linfátcos hinchados (bubas) a causa de la plaga bubónica  CDC

Síntomas de un paciente con la plaga, incluye un bubón inguinal  CDC

 

Histopatología de un nódulo linfático en la plaga fatal para el humano – Necrosis medular con fluidos y Yersinia pestis. CDC/Dr. Marshall Fox 

Gangrena es una de las manifestaciones de la plaga y es el origen del término “muerte negra” dado a la plaga a través de los años CDC

  Las tinciones bipolares obscuras de Yersinia pestis pueden observarse claramente en la tinción de  Wright en sangre de una victima de plaga.

WEB RESOURCES
Questions and answers about plague from the CDC

 

Tinción de Gram del bacilo del ántrax. DOD Anthrax Program

Ántrax debido al Bacillus anthracis (frotis de sangre) © Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol. Utilizada con permiso.

Desarrollo de antrax cutáneo. CDC

Antrax cutáneo  CDC

Ántrax cutáneo representa más del 95% de los casos en humanos. Las esporas entran a través de alguna fisura de la piel, germinan a células vegetativas, las cuales  proliferan  rápidamente en la vía de entrada. En pocos días emergen pequeñas pápulas que llegan a convertirse en vesículas. Posteriormente se llenan de líquido azul-negro del edema. La ruptura de esta lesion revelará una escara negra en la base rodeada por una zona de induración. Esta lesión se denomina pústula maligna; sin embargo, no se manifiesta dolor o pus. La lesión es clásica en las manos, antebrazo o cabeza. La invasión al torrente sanguíneo podría permitir una diseminación sistémica de la bacteria.

Ántrax pulmonar resultado de la inhalación de esporas de B. anthracis las cuales son fagocitadas por los macrófagos alveolares en donde germinan y se replican. La célula huésped y los organismos dañados infectan los nódulos linfáticos haluro, donde puede ocurrir una fuerte necrosis hemorrágica. El paciente puede manifestar fiebre, malestar, mialgia y una tos no productiva. Una vez en el nodo linfático haluro, la infección puede diseminarse por el torrente sanguíneo. Dificultad respiratoria y cianosis son las manifestaciones de la toxemia. La muerte puede ocurrir al término de 24 horas. Esta forma de antrax tiene importancia como arma biológica.

Ántrax gastrointestinal resulta de la ingesta de carne proveniente de un animal infectado y conduce la proliferación bacteriana dentro del tracto gastrointestinal, invasión del epitelio y ulceración de la mucosa. La invasión se disemina a los nodos linfáticos mesentéricos y luego a la circulación sanguínea. Inicialmente, existe vómito y diarrea, seguidos de sangre en las heces. La invasión al torrente sanguíneo se asocia con una postración profunda, choque y la muerte. Debido a  las medidas muy estrictas de control, ésta forma de ántrax no ha sido vista en los Estados Unidos.

Caso de inhalación de Antrax en  Pensilvania - 2006

Lesión de antrax cutáneo en el cuello de un hombre  CDC

Histopatología de hígado en un caso fatal de antrax en humano. Sinusoides dilatados, infiltración de neutrófilos.  CDC/Dr. Marshall Fox

Lesión observada en el día 5 CDC

Lesión observada en el día 6. CDC  

Lesión observada en el día 8. CDC  

Lesión mostrada en el día 11. CDC

Lesión mostrada en el día 13. CDC  

Cipro
Bayer

Exotoxina: Un complejo protéico heterogéneo, lábil al calor, codificado por plásmido, que consta de 3 componentes:

(1) Factor Edema (EF)
(2) Factor Letal (LF)
(3) Antígeno Protector (PA).

In vivo, estos tres factores son sinérgicos (para efectos tóxicos). El antígeno protector se une a la superficie de los receptores en las células eucariontes y posteriormente se procesa por una proteasa celular. La fracción  C- terminal larga del PA permanece unida al receptor y luego se une ya sea EF ó LF, el cual entra a la célula por endocitosis. El factor edema EF cuando está dentro de la célula se une a calmodulina y como actúa como adenilato ciclasa calmodulina-dependiente. El mecanismo de activación del factor letal (LF) involucra la activación de macrófagos y la producción de citocinas, las cuales causan necrosis, fiebre, choque y la muerte. De manera individual, no se les conoce actividad tóxica a ninguna de las tres proteínas. Los anticuerpos contra los antígenos protectores, previenen la unión de PA con las células y evitan la entrada de EF y LF.

Cápsula: La cápsula consiste de un polipéptido de ácido D-glutámico codificado por un plásmido y no es susceptible de ser fagocitado. No es un buen inmunógeno, y aún cuando se produzcan anticuerpos, éstos no son protectores contra la enfermedad
 

Diagnóstico
El diagnóstico clínico del ántrax puede ser confirmado por examen directo de frotis o por cultivo. Los frotis frescos de fluido vesicular, fluidos obtenidos de abajo de la escara, sangre, bazo o aspirado de nódulos linfáticos se fijan y se tiñen con azul de metileno policromático y se examinan en búsqueda de los característicos bacilos de extremos romos, de color negro azuloso, con una cápsula de color rosa. En caso de que el hallazgo sea negativo, la muestra puede cultivarse en placas de agar sangre. Los microorganismos cultivados se tiñen como bacilos largos Gram-positivos.
 

TUTORIAL WEB
Patología del ántrax por inhalación
Armed Forces Institute of Pathology

  Listeria monocitogenes – procarionte en forma de bastón, agente que causal la listeriosis, la meningitis y el envenenamiento por alimentos contaminados. © Dennis Kunkel Microscopy, Inc. Utilizada con permiso.  

Oveja viva con listeriosis © Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol. Utilizada con permiso.

Microorganismo Listeria monocytogenes en un neutrófilo (frotis de sangre ) © Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol. Utilizada con el permiso.

  Electron micrograph of a flagellated Listeria monocytogenes bacterium, Magnified 41,250X 
CDC/Dr. Balasubr Swaminathan; Peggy Hayes; Elizabeth White

  Micrografía electrónica de un flagelo de la bacteria Listeria monocytogenes amplificado 41,250X
CDC/Dr. Balasubr Swaminathan; Peggy Hayes; Elizabeth White
 

Morfología y Fisiología
L. monocytogenes, es un micrororganismo coco bacilo Gram-positivo intracelular facultativo, que crece frecuentemente en forma de cadenas cortas. Es diferente de otros Gram-positivos, debido a que contiene una molécula, química y biológicamente similar al lipopolisacárido clásico: el LPS “listerial”. El microorganismo forma colonias beta hemolíticas en placas de agar sangre y colonias translúcidas de color azul-verde en medios sólidos sin colorantes. Desde que se infecta la célula (macrófagos y células del parénquima), el microorganismo escapa de las vacuolas del huésped (o fagosoma) y lleva a cabo una rápida división en el citoplasma de la célula huésped, antes de llegar a ser encapsulada por filamentos cortos de actina. Mediante la reorganización de dichos filamentos, se forma una larga cauda de actina que comienza y se extiende desde un solo extremo de la bacteria, impulsandola hacia el otro extremo. La cauda es la mediadora de los movimientos con los que el microorganismo se desplaza a través del citoplasma, cruzándolo hasta alcanzar la superficie de la célula huésped. En la periferia de la célula, se forman protuberancias que pueden penetrar hacia las células vecinas y de este modo permitir que la bacteria las invada. Debido a este modo de transmisión de célula a célula, el microorganismo nunca esta expuesto de manera extracelular a los agentes antibacterianos humorales (por ejemplo, complemento, anticuerpos). L. monocytogenes se elimina solamente mediante los macrófagos activados.

Epidemiología y síntomas
Listeria monocytogenes es un microorganismo ubicuo que se encuentra en el suelo, en vegetación, agua, y en el tracto gastrointestinal de animales. La exposición al microorganismo puede generar abortos o bien la enfermedad asintomática en humanos. El mas alto riesgo de esta enfermedad lo corren, principalmente el feto, los neonatos, los pacientes con cáncer e individuos inmuno-comprometidos. En los Estados Unidos, un número reciente de brotes han señalado como fuentes de contaminación de humanos a quesos, ensalada de col (col), leche y carne. El microorganismo puede crecer a 4ºC, lo que significa que se puede replicar continuamente en la comida refrigerada. Para el aislamiento en el laboratorio pueden emplearse técnicas de enriquecimiento en frío.

La listeriosis ha sido clasificada en dos formas: 1) enfermedad neonatal y 2) enfermedad del adulto.

Enfermedad neonatal: la enfermedad neonatal puede suceder en dos formas: el inicio temprano de la enfermedad, la cual se adquiere in utero a través de la placenta y la enfermedad del inicio tardío, esta se adquiere durante o después del nacimiento. La infección adquirida In utero (infantiséptica granulomatosa) causa abscesos y granulomas en órganos múltiples y frecuentemente resulta en un aborto. La exposición a través de la vagina da lugar a la enfermedad de inicio tardío que resulta en meningitis o meningoencefalitis con sépsis en el termino de 2 a 3 semanas.

Enfermedad del adulto: La infección en adultos normales, da lugar a una espécie como de gripe con auto-resolución y/o disturbios gastrointestinales leves. La fiebre y los escalofríos se deben a la bacteremia. En individuos inmunosuprimidos esto puede producir una enfermedad grave, que conduce a la meningitis. Es una de las causas que conducen a meningitis bacteriana en pacientes con cáncer o en los receptores de transplante renal. En los ancianos, los síntomas tempranos pueden pasar inadvertidos y la infección puede conducir a manifestaciones agudas de sepsis (fiebre elevada, hipotensión). Una complicación de la bacteremia es la endocarditis.

Patogénesis
La listeriolisina O, una β-hemolisina, relacionada con la estreptolisina y la pneumolisina, es una toxina que producen las cepas virulentas. Con ella causa daño a la vacuola fagocítica, escapando de ella y por lo tanto es un instrumento para la transmisión célula-célula del microorganismo. La toxina es inmunogénica y lábil frente al oxígeno.

Diagnóstico
La listeriosis se diagnostica cuando se observa monocitosis sangre y de fluido cerebro espinal. El microorganismo se puede aislar en la mayoría de los medios de cultivo de laboratorio.

Tratamiento y control
Los tratamientos con penicilina (ampicilina) por sí sola o en combinación con gentamicina han sido efectivos. La inmunidad es mediada por células.
 

  Lesión de tularemia en la piel del dorso de la mano derecha. CDC/Dr. Brachman

Bacteria Francisella tularensis teñida con azul de metileno CDC/Dr. P. B. Smith

Reporte de casos de tularemia en los Estados Unidos 1990-2000 CDC

Tasa de incidencia anual de tularemia grupos por edades y género- Estados Unidos 1990-2000  CDC

Morfología y Fisiología
La Francisella tularensis es un coco bacilo pequeño, Gram negativo, inmóvil, encapsulado y pleomórfico (filamento corto). Es un parásito intracelular facultativo, crece mal o de forma pobre en la mayoría de los medios de cultivo de laboratorio, requiere de agar sangre especial, glucosa y cisteína para su aislamiento. La manipulación de la muestra debe realizarse con precaución debido a que tiene una dosis infecciosa baja.

Epidemiología y Síntomas
La Francisella tularensis es el agente causal de la Tularemia (enfermedad obligatoriamente reportable en los Estados Unidos). A diferencia de la plaga, la Tularemia aparece rutinariamente en los 50 estados que componen a los Estados Unidos. Los reservorios primarios son los conejos, liebres y garrapatas. El hombre adquiere la tularemia por picadura/mordedura de insectos (primariamente garrapatas, pero también venados, ácaros, moscas negras, o bien mosquitos) o durante la manipulación ocupacional de los tejidos de animales infectados. La enfermedad en el humano (fiebre del conejo ó de la mosca del venado) se caracteriza por una ulceración focal que se inicia en el sitio de entrada del microorganismo y que se amplía hacia los nódulos linfáticos regionales.

Un inóculo tan pequeño como entre 10 a 50 bácilos causaran la enfermedad en el humano, si estos son inhalados o introducidos de forma intradérmica, mientras que para una infección vía oral se requiere de un inóculo grande (~108 microorganismos). El periodo de incubación es de 3 a 10 días. En el sitio de entrada se presenta una pequeña pápula en la piel. La ulceración se acompaña de fiebre, escalofríos, malestar, fatiga y generalmente linfadenopatía. Generalmente se presenta bacteremia y luego el bacilo crece intracelularmente en el sistema retículo endotelial. La diseminación del microorganismo a través de la circulación sanguínea permite que se desarrollen lesiones focales en numerosos órganos de la economía. Normalmente el paciente podría mostrar uno de los síndromes clínicos más severos. La forma ulcero glandular es una de las más comunes (70-85%) en la cual aparece una pápula ulcerada dolorosa con un centro necrótico y una periferia levantada, que se presenta como el sitio de infección. Otras formas son glandulares (linfo adenopatía libre de úlcera) pneumónica, tifoidal, ocuglandular, y raramente orofaringea (faringotonsilitis con linfodenopatía).

Patogénesis
La cápsula del microorganismo lo hace resistente a la fagocitosis. Intracelularmente, el microorganismo resiste a morir por fagocitosis y se multiplica. La mayor parte de los síntomas se deben a una hipersensibilidad mediada por células.

Diagnóstico
El F. tularensis es difícil de visualizar en manchas directas. El microorganismo puede ser aislado del esputo, o del aspirado inoculado de nódulos linfáticos en agar sangre chocolate. Los cultivos en agar sangre son frecuentemente negativos. El microorganismo crece lentamente por lo cual se debe de incubar por varios días. La identificación del microorganismo se confirma con antisuero específico.

Prevención y Tratamiento
La estreptomicina es el fármaco de elección para todas las formas de tularemia. En los pacientes sin tratamiento, los casos tienen una tasa de fatalidad del 5-15%. Está disponible una vacuna preparada con el microorganismo vivo atenuado pero su uso se restringe solamente a las personas bajo un alto riesgo de contraer la enfermedad. La inmunidad parece estar mediada por células. Se debe evitar la manipulación de animales infectados, evitar cuidadosamente las garrapatas y utilizar fuentes de agua sanitizada.
 

CDC 
FAQ - Tularemia

Esta en una enfermedad ocupacional de los carniceros, procesadores de carne, granjeros, trabajadores de aves de corral, manipuladores de pescado: los que trabajan con cerdo y pescado presentan mas alto riesgo. El agente causal de esta enfermedad es Erysipelothrix rhusiopathiae, es  un bacilo Gram positivo, anaeróbico, el cual infecta a través de abrasiones de la piel al manipular productos de origen animal y suelos contaminados. Generalmente, el microorganismo produce una lesión inflamatoria de color violáceo  en la piel y dedos de la mano, que presenta un borde levantado. La lesión se extiende hacia su periferia y se observa decoloración del área central. La lesión  es dolorosa, pruritica y causa una sensación de palpitación o una sensación de ardor o que se quema la piel. La lesión no es supurativa y es por tanto distinguible de erisipela estafilocócica. La infección  cutánea difusa y la septicemia por erisipelosis son raras. El microorganismo se cultiva fácilmente en la mayoría de los medios de laboratorio. Es fácilmente tratable con penicilina.

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