Estafilococos

El estafilococo fue descubierto en 1878 por R. Koch y en 1880 por L. Pasteur en material purulento. Tras infectar un conejo, L. Pasteur demostró finalmente su papel como agente causal de la inflamación purulenta. El nombre "estafilococo" fue acuñado en 1881 por A. Ogston (debido a la disposición característica de sus células), y sus propiedades fueron descritas en detalle en 1884 por F. Rosenbach.

Los estafilococos son células esféricas, grampositivas y geométricamente regulares, con un diámetro de 0,5-1,5 μm, generalmente ubicadas en grupos, catalasa positivas, reducen nitratos a nitritos, hidrolizan activamente proteínas y grasas, fermentan glucosa en condiciones anaeróbicas para formar ácido sin gas. Por lo general, pueden crecer en presencia de NaCl al 15% y a una temperatura de 45 °C. El contenido de G + C en el ADN es de 30-39 mol %. Los estafilococos no tienen flagelos y no forman esporas. Están ampliamente distribuidos en la naturaleza. Su principal reservorio es la piel de humanos y animales y sus membranas mucosas que se comunican con el medio externo. Los estafilococos son anaerobios facultativos, solo una especie (Staphylococcus saccharolyticus) es un anaerobio estricto. Los estafilococos no requieren medios nutritivos y crecen bien en medios convencionales. La temperatura óptima para su crecimiento es de 35-37 °C y pH de 6,2-8,4. Las colonias son redondas, de 2-4 mm de diámetro, con bordes lisos, convexas, opacas y coloreadas por el pigmento formado. El crecimiento en cultivo líquido se acompaña de una turbidez uniforme; con el tiempo, se desprende un sedimento suelto. Al crecer en medios convencionales, los estafilococos no forman cápsula; sin embargo, al sembrarlos mediante inyección en agar semilíquido con plasma o suero, la mayoría de las cepas de S. aureus sí la forman. Las cepas acapsulares en agar semilíquido crecen en forma de colonias compactas, mientras que las cepas capsulares forman colonias difusas.

Los estafilococos presentan una alta actividad bioquímica: fermentan glicerol, glucosa, maltosa, lactosa, sacarosa y manitol con liberación de ácido (sin gas); forman diversas enzimas (plasmacoagulasa, fibrinolisina, lecitinasa, lisozima, fosfatasa alcalina, DNasa, hialuronidasa, teluro reductasa, proteinasa, gelatinasa, etc.). Estas enzimas desempeñan un papel importante en el metabolismo de los estafilococos y determinan en gran medida su patogenicidad. Enzimas como la fibrinolisina y la hialuronidasa provocan una alta invasividad de los estafilococos. La plasmacoagulasa es el principal factor de su patogenicidad: protege contra la fagocitosis y convierte la protrombina en trombina, lo que provoca la coagulación del fibrinógeno, recubriendo cada célula con una película proteica que las protege de los fagocitos.

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Factores de patogenicidad de los estafilococos

El estafilococo es un microorganismo único. Puede causar más de 100 enfermedades diferentes, clasificadas en once clases según la Clasificación Internacional de 1968. Los estafilococos pueden afectar cualquier tejido y órgano. Esta propiedad de los estafilococos se debe a la presencia de un amplio complejo de factores de patogenicidad.

Factores de adhesión: la unión de los estafilococos a las células de los tejidos se debe a su hidrofobicidad (cuanto mayor es, más fuertes son las propiedades adhesivas), así como a las propiedades adhesivas de los polisacáridos, posiblemente también a la proteína A, y a la capacidad de unirse a la fibronectina (un receptor de algunas células).

Diversas enzimas que desempeñan el papel de factores de “agresión y defensa”: plasmacoagulasa (principal factor de patogenicidad), hialuronidasa, fibrinolisina, DNasa, enzima similar a la lisozima, lecitinasa, fosfatasa, proteinasa, etc.

Complejo de exotoxinas secretadas:

• Toxinas que dañan la membrana: a, p, 8 e y. Anteriormente se describían como hemolisinas, necrotoxinas, leucocidinas, toxinas letales, es decir, por la naturaleza de su acción: hemólisis de eritrocitos, necrosis al administrarse intradérmicamente a un conejo, destrucción de leucocitos y muerte del conejo al administrarse intravenosamente. Sin embargo, se ha descubierto que dicho efecto se debe al mismo factor: una toxina que daña la membrana. Esta tiene un efecto citolítico en diversos tipos de células, que se manifiesta de la siguiente manera: las moléculas de esta toxina se unen primero a receptores aún desconocidos de la membrana celular diana o son absorbidas de forma inespecífica por los lípidos presentes en la membrana, y luego forman un heptámero con forma de hongo a partir de siete moléculas, compuesto por tres dominios. Los dominios que forman la "tapa" y el "borde" se encuentran en la superficie externa de las membranas, y el dominio "pie" actúa como un canal-poro transmembrana. Es a través de esto que las moléculas pequeñas y los iones entran y salen, lo que lleva a la hinchazón y muerte de las células con un núcleo y a la lisis osmótica de los eritrocitos. Se han descubierto varios tipos de toxinas que dañan la membrana (formadoras de poros): a-, b-, s- e y-hemolisinas (a-, b-, S- e y-toxinas). Difieren en una serie de propiedades. La hemolisina a se encuentra con mayor frecuencia en estafilococos aislados de humanos; lisa eritrocitos humanos, de conejo y de carnero. Causa un efecto letal en conejos después de 3-5 minutos de administración intravenosa. La hemolisina b se encuentra con mayor frecuencia en estafilococos de origen animal; lisa eritrocitos humanos y de carnero (mejor a una temperatura más baja). La hemolisina S lisa eritrocitos humanos y de muchos animales. El efecto letal en un conejo cuando se administra por vía intravenosa ocurre dentro de 16-24-48 horas. Muy a menudo, los estafilococos contienen toxinas α y β simultáneamente;
• Las toxinas exfoliativas A y B se distinguen por sus propiedades antigénicas, su sensibilidad a la temperatura (A es termoestable, B es termolábil) y la localización de los genes que controlan su síntesis (A está controlada por un gen cromosómico, B por un gen plasmídico). A menudo, ambas exfoliatinas se sintetizan en la misma cepa de S. aureus. Estas toxinas se asocian con la capacidad de los estafilococos para causar pénfigo en recién nacidos, impétigo ampolloso y exantema similar a la escarlatina.
• La leucocidina verdadera es una toxina que se diferencia de las hemolisinas en sus propiedades antigénicas y actúa selectivamente sobre los leucocitos, destruyéndolos;
• Una exotoxina que causa el síndrome de shock tóxico (SST). Tiene propiedades superantígenas. El SST se caracteriza por fiebre, disminución de la presión arterial, erupciones cutáneas seguidas de descamación en manos y pies, linfopenia, en ocasiones diarrea, daño renal, etc. Más del 50 % de las cepas de S. aureus son capaces de producir y secretar esta toxina.

Fuertes propiedades alergénicas, tanto de los componentes de la estructura celular como de las exotoxinas y otros productos de desecho secretados por las bacterias. Los alérgenos estafilocócicos pueden causar reacciones de hipersensibilidad tanto de tipo retardado (DTH) como de tipo inmediato (IT). Los estafilococos son los principales responsables de las alergias cutáneas y respiratorias (dermatitis, asma bronquial, etc.). La peculiaridad de la patogénesis de la infección estafilocócica y su tendencia a la cronicidad radican en el efecto DTH.

Antígenos de reacción cruzada (con isoantígenos de eritrocitos A y B, riñones y piel - inducción de autoanticuerpos, desarrollo de enfermedades autoinmunes).

Factores que inhiben la fagocitosis. Su presencia puede manifestarse mediante la inhibición de la quimiotaxis, la protección de las células frente a la absorción por los fagocitos, la capacidad de los estafilococos para reproducirse en los fagocitos y el bloqueo del estallido oxidativo. La fagocitosis es inhibida por la cápsula, la proteína A, el péptidoglicano, los ácidos teicoicos y las toxinas. Además, los estafilococos inducen la síntesis de supresores de la actividad fagocítica en algunas células del organismo (por ejemplo, los esplenocitos). La inhibición de la fagocitosis no solo impide que el organismo elimine los estafilococos, sino que también altera el procesamiento y la presentación de antígenos a los linfocitos T y B, lo que disminuye la intensidad de la respuesta inmunitaria.

La presencia de una cápsula en los estafilococos aumenta su virulencia para los ratones blancos, los hace resistentes a la acción de los fagos, no permite la tipificación con sueros aglutinantes y enmascara la proteína A.

Los ácidos teicoicos no solo protegen a los estafilococos de la fagocitosis, sino que, al parecer, desempeñan un papel importante en la patogénesis de las infecciones estafilocócicas. Se ha comprobado que, en niños con endocarditis, se detectan anticuerpos contra los ácidos teicoicos en el 100 % de los casos.

Acción mitogénica de los estafilococos sobre los linfocitos (esta acción es ejercida por la proteína A, enterotoxinas y otros productos secretados por los estafilococos).

Enterotoxinas A, B, CI, C2, C3, D, E. Se caracterizan por su especificidad antigénica, estabilidad térmica, resistencia a la formalina (no se transforman en anatoxinas) y a las enzimas digestivas (tripsina y pepsina), y son estables en un rango de pH de 4,5 a 10,0. Las enterotoxinas son proteínas de bajo peso molecular, con un peso molecular de 26 a 34 kDa y propiedades superantígenas.

También se ha establecido que existen diferencias genéticas en la susceptibilidad a la infección estafilocócica y su evolución. En particular, las enfermedades purulentas-sépticas estafilocócicas graves son más frecuentes en personas de los grupos sanguíneos A y AB, y con menor frecuencia en personas de los grupos sanguíneos 0 y B.

La capacidad de los estafilococos para causar intoxicación alimentaria se asocia con la síntesis de enterotoxinas. Con mayor frecuencia, son causadas por las enterotoxinas A y D. El mecanismo de acción de estas enterotoxinas es poco conocido, pero difiere de la acción de otras enterotoxinas bacterianas, que alteran la función del sistema de la adenilato ciclasa. Todos los tipos de enterotoxinas estafilocócicas causan un cuadro similar de intoxicación: náuseas, vómitos, dolor pancreático, diarrea, a veces cefalea, fiebre y espasmos musculares. Estas características de las enterotoxinas estafilocócicas se deben a sus propiedades superantigénicas: inducen una síntesis excesiva de interleucina-2, lo que causa intoxicación. Las enterotoxinas excitan el músculo liso intestinal y aumentan la motilidad del tracto gastrointestinal. La intoxicación se asocia con mayor frecuencia al consumo de productos lácteos infectados con estafilococos (helados, pasteles, tartas, queso, requesón, etc.) y productos enlatados con mantequilla. La infección de los productos lácteos puede estar asociada con mastitis en vacas o con enfermedades inflamatorias purulentas de personas involucradas en la producción de alimentos.

Así pues, la abundancia de diversos factores de patogenicidad en los estafilococos y sus elevadas propiedades alergénicas determinan las características de la patogénesis de las enfermedades estafilocócicas, su naturaleza, localización, gravedad del curso y manifestaciones clínicas. La avitaminosis, la diabetes y la disminución de la inmunidad contribuyen al desarrollo de enfermedades estafilocócicas.

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Resistencia estafilocócica

Entre las bacterias no esporuladas, los estafilococos, al igual que las micobacterias, presentan la mayor resistencia a los factores externos. Toleran bien la desecación y permanecen viables y virulentos durante semanas e incluso meses en polvo fino y seco, siendo una fuente de infección por polvo. La luz solar directa los mata solo en pocas horas, y la luz difusa tiene un efecto muy débil. También son resistentes a las altas temperaturas: pueden soportar el calentamiento a 80 °C durante unos 30 minutos; el calor seco (110 °C) los mata en 2 horas; toleran bien las bajas temperaturas. La sensibilidad a los desinfectantes químicos varía considerablemente; por ejemplo, una solución de fenol al 3 % los mata en 15-30 minutos, y una solución acuosa de cloramina al 1 %, en 2-5 minutos.

Epidemiología de las infecciones estafilocócicas

Dado que los estafilococos son habitantes permanentes de la piel y las membranas mucosas, las enfermedades que causan pueden ser autoinfecciones (con diversos daños en la piel y las membranas mucosas, incluyendo microtraumatismos) o infecciones exógenas causadas por métodos de infección de contacto doméstico, aéreo, por polvo en el aire o alimentario (intoxicación alimentaria). De particular importancia es la portación de estafilococos patógenos, ya que los portadores, especialmente en instituciones médicas (diversas clínicas quirúrgicas, maternidades, etc.) y en grupos cerrados, pueden causar infecciones estafilocócicas. La portación de estafilococos patógenos puede ser temporal o intermitente, pero las personas que la tienen permanentemente (portadores residentes) representan un peligro particular para los demás. En estas personas, los estafilococos persisten durante mucho tiempo y en grandes cantidades en las membranas mucosas de la nariz y la garganta. La razón para la portación a largo plazo no está del todo clara. Puede ser una consecuencia de un debilitamiento de la inmunidad local (falta de IgA secretora), una alteración de las funciones de la membrana mucosa, un aumento de las propiedades adhesivas del estafilococo o estar causada por algunas de sus otras propiedades.

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Síntomas de infecciones por estafilococos

Los estafilococos penetran fácilmente en el cuerpo a través de las lesiones más pequeñas en la piel y las membranas mucosas, y pueden causar diversas enfermedades, desde acné hasta peritonitis grave, endocarditis, sepsis o septicopiemia, con una tasa de mortalidad que alcanza el 80%. Los estafilococos causan furúnculos, hidradenitis, abscesos, flemón y osteomielitis; en tiempos de guerra, son culpables frecuentes de complicaciones purulentas de las heridas; desempeñan un papel fundamental en la cirugía purulenta. Al poseer propiedades alergénicas, pueden causar psoriasis, vasculitis hemorrágica, erisipela y poliartritis inespecífica. La infección de productos alimenticios con estafilococos es una causa frecuente de intoxicación alimentaria. Los estafilococos son los principales culpables de la sepsis, incluso en recién nacidos. A diferencia de la bacteriemia (bacterias en la sangre), que es un síntoma de enfermedad y se observa en muchas infecciones bacterianas, la sepsis (septicemia, putrefacción de la sangre) es una enfermedad independiente con un cuadro clínico específico, basado en el daño a los órganos del sistema reticuloendotelial (sistema mononuclear fagocítico, SMP). En la sepsis, existe un foco purulento desde el cual el patógeno entra periódicamente a la sangre, se propaga por todo el cuerpo y afecta al sistema reticuloendotelial (SMP), en cuyas células se multiplica, liberando toxinas y alérgenos. Al mismo tiempo, el cuadro clínico de la sepsis depende poco del tipo de patógeno, pero está determinado por el daño a ciertos órganos.

La septicopiemia es una forma de sepsis en la que el patógeno provoca focos purulentos en diversos órganos y tejidos, es decir, es una sepsis complicada con metástasis purulentas.

La bacteriemia en la sepsis y la septicopiemia puede ser de corta o larga duración.

Existe inmunidad postinfecciosa, causada por factores humorales y celulares. Las antitoxinas, los anticuerpos antimicrobianos, los anticuerpos antienzimáticos, así como los linfocitos T y los fagocitos, desempeñan un papel importante en ella. La intensidad y la duración de la inmunidad contra los estafilococos no se han estudiado lo suficiente, ya que su estructura antigénica es muy diversa y no existe inmunidad cruzada.

Clasificación de los estafilococos

El género Staphylococcus incluye más de 20 especies, que se dividen en dos grupos: estafilococos coagulasa positivos y estafilococos coagulasa negativos. Diversas características se utilizan para diferenciar las especies.

Los estafilococos coagulasa positivos son principalmente patógenos para los humanos, pero muchos coagulasa negativos también pueden causar enfermedades, especialmente en recién nacidos (conjuntivitis neonatal, endocarditis, sepsis, enfermedades del tracto urinario, gastroenteritis aguda, etc.). S. aureus, según su principal portador, se divide en 10 ecovares (hominis, bovis, ovis, etc.).

Se han encontrado más de 50 tipos de antígenos en estafilococos, los anticuerpos se forman en el cuerpo para cada uno de ellos, muchos de los antígenos tienen propiedades alergénicas. Por especificidad, los antígenos se dividen en genéricos (comunes a todo el género Staphylococcus); de reacción cruzada: antígenos comunes con isoantígenos de eritrocitos humanos, piel y riñones (se asocian con enfermedades autoinmunes); antígenos específicos de especie y de tipo. Según los antígenos específicos de tipo detectados en la reacción de aglutinación, los estafilococos se dividen en más de 30 serovariantes. Sin embargo, el método serológico de tipificación de estafilococos aún no se ha utilizado ampliamente. La proteína A, que está formada por S. aureus, se considera específica de especie. Esta proteína se encuentra superficialmente, está unida covalentemente al péptidoglicano, su mm es de aproximadamente 42 kD. La proteína A se sintetiza de forma especialmente activa en la fase de crecimiento logarítmico a una temperatura de 41 °C, es termolábil y no se destruye por la tripsina. Su propiedad única es la capacidad de unirse al fragmento Fc de las inmunoglobulinas IgG (IgG1, IgG2, IgG4) y, en menor medida, a las IgM e IgA. Se han identificado en la superficie de la proteína A varias regiones capaces de unirse a una región de la cadena polipeptídica de inmunoglobulina ubicada en el límite de los dominios CH2 y CH3. Esta propiedad ha encontrado una amplia aplicación en la reacción de coaglutinación: los estafilococos cargados con anticuerpos específicos, que tienen centros activos libres, producen una rápida reacción de aglutinación al interactuar con un antígeno.

La interacción de la proteína A con las inmunoglobulinas provoca una disfunción de los sistemas del complemento y de los fagocitos en el organismo del paciente. Posee propiedades antigénicas, es un potente alérgeno e induce la proliferación de linfocitos T y B. Su papel en la patogénesis de las enfermedades estafilocócicas aún no se ha dilucidado por completo.

Las cepas de S. aureus varían en su sensibilidad a los fagos estafilocócicos. Para tipificar S. aureus, se utiliza un conjunto internacional de 23 fagos templados, que se dividen en cuatro grupos:

• Grupo 1 - fagos 29,52, 52A, 79, 80;
• Grupo 2 - fagos 3A, 3C, 55, 71;
• Grupo 3 - fagos 6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85;
• Grupo 4 - fagos 94, 95, 96;
• fuera de los grupos - fago 81.

La relación entre los estafilococos y los fagos es peculiar: una misma cepa puede ser lisada por un fago o por varios simultáneamente. Sin embargo, dado que su sensibilidad a los fagos es una característica relativamente estable, la fagotipificación de estafilococos reviste gran importancia epidemiológica. La desventaja de este método es que no se puede tipificar más del 65-70% de S. aureus. En los últimos años, se han obtenido conjuntos de fagos específicos para la tipificación de S. epidermidis.

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Diagnóstico de laboratorio de infecciones estafilocócicas

El método principal es bacteriológico; se han desarrollado e implementado reacciones serológicas. De ser necesario (en caso de intoxicación), se utiliza una prueba biológica. El material para el examen bacteriológico incluye sangre, pus, moco faríngeo, nasal, secreción de heridas, esputo (en caso de neumonía estafilocócica), heces (en caso de colitis estafilocócica); en caso de intoxicación alimentaria, se utilizan vómitos, heces, lavado gástrico y productos sospechosos. El material se inocula en agar sangre (hemólisis) y en agar leche-sal (leche-yema-sal) (el NaCl inhibe el crecimiento de bacterias extrañas, y se detectan mejor el pigmento y la lecitinasa). El cultivo aislado se identifica por las características de la especie, se determinan las principales características y factores de patogenicidad (pigmento dorado, fermentación del manitol, hemólisis, plasmacoagulasa), se verifica la sensibilidad a los antibióticos y, si es necesario, se realiza la fagotipificación. Entre las reacciones serológicas para el diagnóstico de enfermedades purulentas-sépticas, se utilizan la RPGA y la IFM, en particular para determinar anticuerpos contra el ácido teicoico o antígenos específicos de la especie.

Se utilizan tres métodos para determinar la enterotoxigenicidad de los estafilococos:

• serológico: utilizando sueros antitóxicos específicos en una reacción de precipitación en gel, se detecta la enterotoxina y se determina su tipo;
• Biológica: administración intravenosa de filtrado de caldo de cultivo de estafilococo a gatos, en una dosis de 2-3 ml por kg de peso. Las toxinas causan vómitos y diarrea en los gatos.
• Método bacteriológico indirecto: aislamiento de un cultivo puro de estafilococo de un producto sospechoso y determinación de sus factores de patogenicidad (la formación de enterotoxina se correlaciona con la presencia de otros factores de patogenicidad, en particular la ARNasa).

El método más simple y sensible para detectar enterotoxina es el método serológico.

Tratamiento de las infecciones por estafilococos

Para el tratamiento de las enfermedades estafilocócicas, se utilizan principalmente antibióticos betalactámicos, cuya sensibilidad debe determinarse previamente. En infecciones estafilocócicas graves y crónicas, se logra un efecto positivo mediante una terapia específica: autovacuna, anatoxina, inmunoglobulina antiestafilocócica (humana) y plasma antiestafilocócico.

Prevención específica de las infecciones estafilocócicas

Para generar inmunidad artificial contra la infección estafilocócica, se utiliza anatoxina estafilocócica (líquida y en comprimidos), pero esta solo genera inmunidad antitóxica contra estafilococos lisados principalmente por fagos del grupo I. El uso de vacunas de estafilococos muertos o sus antígenos, si bien induce la aparición de anticuerpos antimicrobianos, solo contra los serovarcantos de los que se elabora la vacuna. Encontrar una vacuna altamente inmunogénica eficaz contra diversos tipos de estafilococos patógenos es uno de los problemas más importantes de la microbiología moderna.