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Buen día, buenas tardes, buenas noches, donde sea que los encuentre. Esta clase, la que vamos a hablar de mecanismos de patogenia y factores de virulencia bacteriana. Como casi todo en este curso, vamos a referirnos a infecciones bacterianas como modelo de aquellas fúngicas, virales o parasitarias. También, en un rato vamos a definir mejor los conceptos de patogenia y virulencia. De un ratito para que lleguemos, y la clase va a seguir más o menos el esquema de la última, es que se editó el año pasado por Pablo y Laura, ya que muchos deben tener los PDFs previamente obtenidos, excepto generales de las enfermedades infecciosas. En los que hay un microorganismo que presente determinadas concentraciones y en el lugar apropiado del organismo consigue ejercer su acción produciendo una determinada enfermedad. Pero las formas de transmisión de las enfermedades infecciosas son muy variadas. En estas épocas del coronavirus SARS-2, estos conceptos parecen muy, muy livianitos, pero bueno. Entonces tenemos transmisión por vías directas o por vías indirectas. Las directas requieren el contacto directo entre los pacientes entre los cuales se está transmitiendo, y las normas de contención que hoy aplicamos tienen mucho que ver para impedir esta transmisión. Así tenemos contacto directo por tocarse, besarse, incluido por gotitas micrométricas que, de acuerdo a su tamaño, son fácilmente transmisibles a corta distancia al hablar, al toser, al estornudar, pero que finalmente se deposita en las superficies. Tenemos transmisión vertical entre madre y descendencia, como por ejemplo en el virus de inmunodeficiencia humana o sífilis, y transmisión por vectores, generalmente insectos, como por ejemplo en el paludismo, el dengue o la peste bubónica.
Por otro lado, podemos tener contactos indirectos al tocar objetos contaminados con los que llamamos comités de particular importancia en las vías de transmisión oro-fecal. Pero hoy tenemos claro también para todos ustedes la importancia en la transmisión del coronavirus a partir de material contaminado producido por un enfermo o un transportador asintomático. Se puede producir la contaminación de alimentos, de agua o de productos biológicos, e iremos viendo varios ejemplos a lo largo de la clase. También ustedes están inmersos en la discusión sobre la transmisión por aerosoles en este momento de los coronavirus, pero son muchísimos los ejemplos de partículas de pequeño tamaño, muchas veces polvos secos, que cuando son aerosolizadas pueden transmitirse a relativamente largas distancias, es decir, fuera del contacto cercano con pacientes, teniendo como puerta de entrada la vía pulmonar. Recuerden que los microorganismos patógenos pueden tener diversas puertas de entrada: así las membranas mucosas, por ejemplo en el tracto respiratorio, gastrointestinal, genitourinario o la conjuntiva, cuyos mecanismos de defensa inespecíficos tienen que poder ser resueltos por el microorganismo que va a producir la enfermedad. La enfermedad también podemos tener microorganismos que tienen una puerta de entrada directamente a través de la piel intacta o por vía parenteral.
En general, para poder ser exitosos para producir la enfermedad, los microorganismos tienen que arribar en un número considerablemente elevado para que alguno tenga la chance de poder ser exitoso; o si se adhieren, reproducirse sobre la superficie a la que se han adherido hasta alcanzar una masa crítica de microorganismos. Una vez alcanzada esa masa de microorganismos, consiguen penetrar y evadir las respuestas del hospedador, y vamos a ir viendo cuáles son los componentes bacterianos que son importantes para finalmente, en la mayor parte de las enfermedades infecciosas, causar daño a las células del hospedador o a sus tejidos. Es fácil imaginarnos que las toxinas bacterianas son importantes, pero solamente la última etapa de una enfermedad en la cual se produce su efecto mostrado con hipotéticos gente viral y también permanentemente actualizados de todas las fuentes de información que ustedes tienen. Quiero mostrarles que un gran número de personas pueden estar expuestas a la fuente de infección; de ellas, un cierto número, dependiendo del agente infeccioso, van a estar infectadas sin tener signos o síntomas de la infección, con lo que podemos definir esto como una infección subclínica, no detectable por el personal de la salud, salvo que hagamos un rastro epidemiológico diseñado a tal efecto. Otros pacientes van a tener síntomas o signos moderados o escasos, y sólo un porcentaje de ellos van a tener una enfermedad severa. En cualquiera de los dos casos, estos son enfermedades clínicamente detectables. Los expuestos continuamente a numerosos agentes infecciosos, pero no estamos todo el tiempo enfermos, es decir, estamos sanos. ¿De qué va a depender la producción de enfermedad o no? Entonces, va a depender de los potenciales patógenos que van a expresar mejor o peor factores de virulencia y de nosotros como potenciales huéspedes de la enfermedad, de nuestro estado fisiológico que incluye a los sistemas de defensa, el estado nutricional y algunos factores ambientales. Si nosotros como pacientes estamos en un mal estado fisiológico, imagínense desnutrición de cualquier tipo, con nuestros sistemas inespecíficos o específicos de defensa están disminuidos, a microorganismos que tengan muy débiles factores de virulencia van a ser capaces de producir la enfermedad. Como caso complementario, considerándonos como pacientes normales, solamente aquellas cepas virulentas de patógenos clásicos van a ser capaces de producir enfermedad. Cores influyen en este balance entre infección y enfermedad del agente etiológico, su capacidad patogenicidad, la dosis infectiva –en este caso, cuanto menos microorganismos sean necesarios para llegar a producir la enfermedad, mejor para el microorganismo– y su presencia en reservorios desde los cuales puedan alcanzarnos. Si nos acordamos de las formas de transmisión y las y sus potenciales vehículos para alcanzar al hospedador, en el que va a ser importante la presencia un sistema inmune funcional, responsable de la inmunidad innata y de la capacidad de generar mecanismos de defensa específicos de manera adquirida, pero también de factores individuales. Por ejemplo, para microorganismos que tienen una ruta de transmisión fecal-oral, es importante que los microorganismos sobrevivan al pasaje a través del estómago, que tiene un pH ácido normalmente. Mismos tienen que ser inoculados en grandes números porque la mayor parte se mueren en la acidez estomacal. Si nosotros como pacientes estamos en tratamiento antiácido por una gastritis o úlcera duodenal, la cantidad de microorganismos que tienen que ser inoculados con la producción de enfermedad va a ser mucho menor, o la población de los pacientes tratados va a ser considerada una población de riesgo.
Vamos a hacer una pequeña serie de definiciones ahora en nuestros casos específicos de las bacterias. Vamos a considerar que una infección es cuando una capa Akhter ya capaz de producir la enfermedad se establece en el cuerpo, no necesariamente lleva enfermedad; acuérdense de los pacientes asintomáticos, por ejemplo. Vamos a considerar enfermedad, en el caso de enfermedades infecciosas, a una infección que produce síntomas y signos que son medibles. Pero si los microorganismos que van a producir una enfermedad tienen que llegar a reproducirse sobre la piel o una de nuestras mucosas, vamos a definir un nuevo término que es la colonización, donde en el contexto de un camino que lleva a enfermedad, lo vamos a referir a la multiplicación del patógeno tras alcanzar algunos de los tejidos de los predadores, especialmente sus mucosas. Pero también podemos considerar colonización a la persistencia en un sitio del cuerpo de una bacteria que no causa ni va a causar enfermedad. ¿Qué es patogenia? Es la habilidad de una bacteria para causar infección; acuérdense, no existe una bacteria, existe una especie bacteriana. Entonces podemos decir, por ejemplo, 'Mycobacterium tuberculosis' es un microorganismo o una bacteria patógena; Salmonella typhi es una bacteria patógena. Pero también tenemos microorganismos a los que consideramos que son patógenos oportunistas, con los que estamos en contacto mucho tiempo, pero que puestos en el sitio adecuado para ellos o inadecuado para nosotros son capaces de producir enfermedad. Así, microorganismos de la piel como Staphylococcus aureus y aun Escherichia coli fuera de su sitio habitual son capaces de producir la enfermedad, y además hay cepas de cada una de estas especies que son más virulentas. Entonces, virulencia significa que tenemos alguna forma experimental de para poder determinar cuánto expresan su potencial patogenicidad; por ejemplo, podemos medir cuál es la dosis infectiva 50, y a mayores dosis infectiva 50, menor va a ser la virulencia; significa que hacen falta más microorganismos para llegar a producir el estado de enfermedad en un modelo experimental que tenemos que tener. Y si hay cepas más o menos virulentas, llamamos factor de virulencia a cualquier producto o estrategia que contribuya a su virulencia.
Hablemos un poco de los factores de virulencia que promueven la colonización y evasión del sistema inmunológico. Recuerden, casi siempre hace falta que los microorganismos puedan reproducirse en algún sitio del cuerpo del hospedador, como para poder penetrar sus células y llegar a sus tejidos u órganos blanco. Y para ello tienen que evadir al sistema inmune. Muchos microorganismos tienen la capacidad de fijarse a las células del hospedador a través de sistemas de pelos a los que llamamos fimbrias, y empleadas en la versión latina latinizada serían pilus en singular y pili en plural. Estas estructuras, que son muy largas –pueden ganar unos cuantos micrones de largo– están compuestas de unidades repetitivas, en cuyo extremo una de las unidades tiene la capacidad de reconocer glicolípidos o lípidos de manera muy específica, con muchísima energía de unión. De estos glicolípidos son o actúan como receptores en las células del hospedador. La presencia de estos pelos es importante porque tanto a la superficie externa bacteriana como la superficie externa de las células de los eucariotas tiene una carga negativa; a metas muy cortas distancias se repelerían en un medio acuoso. Estos pelos permiten la adherencia a varios micrones de distancia, aunque son estructuras muy frágiles por sí mismas, se adhieren con mucha especificidad. Pero, por ejemplo, si agitamos los cultivos, se desprenden de las células que son agitadas. Luego de la interacción y la adherencia a través de estos pelos, se consigue una adherencia mucho menos específica, pero que funciona a corta distancia a través de las fuerzas de Van der Waals, utilizando otras fimbrias que no tienen estructuras envainadas. Estas son proteínas de superficie, en general de cualquier tipo de bacterias, o proteínas de envoltura externa de las bacterias Gram-negativas. Una vez adheridas, por ejemplo a la mucosa intestinal, las bacterias pueden reproducirse, y cuando el número es suficientemente importante, alguna tiene la chance de poder ingresar a las células del hospedador. Para ello utilizan los llamados factores de invasión. Más adelante vamos a ver que las bacterias inyectan al contenido citoplasmático de las células que van a invadir algún componente que hace que se produzcan reacomodamientos de actina del citoesqueleto celular, y en células que no son fagocitos profesionales se hacen fagocitar. Como las células no son fagocitos profesionales, no saben cómo procesarlas y terminan siendo liberadas al contenido citoplasmático. También consideramos fimbrias a otro paquete de proteínas que pueden ser liberados para escaparse de los fagosomas, o más antes que ocurre la fusión fagolisosomal destinada a digerir los componentes bacterianos. Esto hace que las bacterias ahora estén en el contenido citoplasmático de una célula eucariota con amplia disponibilidad de nutrientes, en un lugar donde no llegan los anticuerpos y el complemento, y en medicina moderna tampoco llegan los antibióticos, o muchos antibióticos no pueden llegar. La mucosa gastrointestinal existen células que actúan como muestreadores de los diferentes antígenos o de las diferentes bacterias que están transcurriendo a través del tracto digestivo, que normalmente fagocitan células en su extremo apical, y estos fagosomas migran hacia la zona basal donde son presentadas a macrófagos como disparadores de la respuesta inmune. Si los microorganismos pueden escapar de los macrófagos, pueden hacerse fagocitar por células vecinas, y en algunos casos puede seguirse su tránsito entre las células de la mucosa intestinal en función de los filamentos de actina que van dejando polimerizados. Una vez que escapan de los fagosomas no profesionales, las flagelinas también son considerados factores de virulencia que promueven la colonización, ya que el movimiento bacteriano en un medio fluido y poco viscoso puede llegar a ponerlos en contacto con las células a las que finalmente van a colonizar y penetrar. Por lo menos, si se interrumpe o se inactiva el gen o los genes que participan de su formación, las dosis infectivas 50 en un modelo experimental aumentan, lo que quiere decir que hace falta más microorganismos para producir daño o para producir la infección, lo que termina siendo una de las mejores definiciones de lo que determina de lo que es un factor de virulencia.
Uno de los problemas que encuentran las bacterias para crecer sobre la superficie de las mucosas o aún cuando consiguen penetrar los tejidos es la baja disponibilidad de hierro. Nosotros podemos ser considerados fuente de hierro para las bacterias, pero el hierro que tenemos está formando complejos de muy alta afinidad con proteínas específicas. Entonces hay bacterias que son capaces de producir y secretar al medio donde están creciendo –en este caso los pacientes– compuestos que son capaces de quelar el hierro y secuestrarlo, por ejemplo de las hemos proteínas. Estos sideróforos liberados al medio cuando se encuentran cargados con hierro son reconocidos por receptores específicos de la superficie bacteriana, de donde pueden tomar el hierro para crecer. De hecho, hay excelentes modelos de bacterias que son hasta piratas de los sideróforos producidas por otras en lugares contaminados de la superficie de la mucosa gastrointestinal. Como ejemplo, uno de los principales mecanismos encontrados en una gran parte de los microorganismos que son invasivos es la producción de cápsulas. Una vez que los microorganismos han conseguido superar las barreras anatómicas que previenen su ingreso, indefectiblemente van a encontrarse con células fagocíticas. La cápsula, que es una estructura absolutamente indispensable para los microorganismos creciendo y creciendo en medios de cultivo, se transforma en un factor de primera importancia para sobrevivir a la fagocitosis. Acá solamente se presentan algunos ejemplos, y de hecho hay una tinción que permite ver muy fácilmente la presencia de cápsula, en la que se dispersa la suspensión bacteriana en una dispersión coloidal, por ejemplo de tinta china, y se agrega un colorante que permita reconocer la presencia del citoplasma bacteriano. Si hay cápsula, vamos a ver que, como en este caso que son las hilos, existe una zona donde no está teñido el contenido citoplasmático y tampoco se observa la presencia de la dispersión coloidal; todo ese espacio está ocupado por la cápsula. La cápsula es esencialmente una matriz, casi siempre polisacárida, sumamente humectada, y podemos hacer una analogía deportiva como el uso de la vaselina sólida por los jugadores de rugby, en lo cual les permite sacar más fácilmente de algunos tackles al deslizarse los brazos sobre las piernas mientras que siguen haciendo fuerza o tienen velocidad para seguir corriendo. En esta matriz mucilaginosa que es la cápsula podemos encontrar numerosas proteínas, entre ellas algunas enzimas y polisacáridos que, por ejemplo, tienen la capacidad de inhibir inmunoglobulinas que pudiese haberse adherido. Otra posibilidad, por ejemplo, es la asociación a las capas más externas de los estafilococos de una proteína, la proteína A, que tiene la capacidad de unirse a las inmunoglobulinas que normalmente al unirse favorecerían que los microorganismos fueran fagocitados. Pero desde su extremo opuesto, normalmente las inmunoglobulinas se pegan dejando su extremo Fc que sufre un cambio conformacional, y puede ser reconocido por las células fagocíticas o por el complemento. En este caso se pegan por la Fc y quedan recubiertos por el otro extremo de la inmunoglobulina que, de alguna manera, disimula su presencia y, por un lado, hace que no sean reconocibles y, por otro lado, de que no puedan interactuar con el receptor celular en la superficie de los fagocitos. A la presencia de flagelinas, fimbrias, la utilización de la entrada a celular no fagocítica, o la manipulación de las células fagocíticas para que no consigan una eficiente eliminación de los patógenos, la movilidad y quimiotaxis, la producción de esta propia sal IgA secretora, y la producción de sideróforos y la presencia de una cápsula, se pueden sumar entre otros factores de virulencia que promueven la colonización o sobrevida de los microorganismos; la fabricación de lipopolisacárido alterado en el que este lipopolisacárido que normalmente activa al complemento no consiga alterarlo. Otra posibilidad, si todo el resto de los mecanismos falla, es producir sustancias tóxicas, esencialmente proteínas tóxicas que mandan a los fagocitos en la zona donde se está produciendo la infección. En este cuadrito, en el que usó algunos términos medios graciosos, intento resumir los mecanismos principales: entre los cuales se está evitar ser fagocitado, es decir, ser difícil de atrapar o controlar a la actividad de las células que las han fagocitado para prevenir una fagocitosis eficiente, o paralizar la liberación de quimioatractantes para reclutar más células en el sitio de la infección. Si esto fracasa y los microorganismos son fagocitados, algunos son exitosos matando a las células que tienen llevan a cabo la fagocitosis; otros son indiferentes a la presencia de las enzimas lisosomales; algunos son fagocitados pero previenen la fusión del fagolisosoma; y en algunos casos nos vamos a encontrar con bacterias que son capaces de inhibir algunos componentes del estallido respiratorio y la formación de radicales libres que produce la muerte de bacterias, como por ejemplo la presencia de catalasa que destruye al peróxido de hidrógeno formado. También nos vamos a encontrar microorganismos que son capaces de formar emolicinas para escapar del fagolisosoma.
Veamos ahora algunos factores de virulencia que promueven el daño o la toxicidad de las bacterias responsables por de producir enfermedades infecciosas. Y otro tipo de exotoxinas de tipo proteico son las enzimas hidrolíticas que muchas veces usan los microorganismos para degradar la matriz extracelular y a partir de eso poder progresar hacia órganos más nobles; y otra posibilidad de la liberación de proteínas que producen una respuesta inmunológica que es cruzada con la de algún constituyente del hospedador. Por otro lado, tenemos las que llamamos endotoxinas que no se secretan al medio donde está creciendo el microorganismo, sino que se liberan cuando los microorganismos son degradados; y otro tipo de exotoxinas de tipo proteico son las enzimas hidrolíticas que muchas veces usan los microorganismos para degradar la matriz extracelular y a partir de eso poder progresar hacia órganos más nobles; y otra posibilidad de la liberación de proteínas que producen una respuesta inmunológica que es cruzada con la de algún constituyente del hospedador. Por otro lado, tenemos las que llamamos endotoxinas que no se secretan al medio donde está creciendo el microorganismo, sino que se liberan cuando los microorganismos son degradados. Pero que se acuerden por un minuto cuáles son las infecciones bacterianas que son prevenibles por inmunización con vacunas; seguramente van a recordar la vacuna antitetánica, la vacuna anti-éster, y acá como algunos ejemplos. Los ejemplos clásicos de vacunas antibacterianas estaban basados en la producción de anticuerpos que reaccionaban contra proteínas que tienen una actividad altamente tóxica. Estas proteínas, a las que vamos a llamar exotoxinas, pueden ser producidas por bacterias Gram positivas y Gram negativas; en general no son productoras de fiebre, puede ser neutralizada por un anticuerpo en suficiente concentración, y tienen una dosis letal 50 muy baja, es decir, hace falta producir muy pequeñas cantidades para producir la mortalidad en los animales de experimentación o en el caso de los pacientes. De toxinas clásicas podemos citar la toxina de cólera, la toxina Shiga producida por Shigella dysenteriae y algunos patóvares de Escherichia coli, la toxina tetánica. Estas toxinas pueden tener como blanco diferentes tipos celulares; en el caso de cólera, obviamente son las células intestinales, y en la toxina tetánica, las neuronas. El mecanismo cercano por el cual obtienen su actividad también puede ser variado; varias comparten, por ejemplo, la capacidad de ADP-ribosilar proteínas o privar el rené a mensajeros. Ejemplo de proteínas que tienen la capacidad de desorganizar membranas tenemos las que forman poros al insertarse directamente en la membrana citoplasmática; de ellas, la toxina de Listeria monocytogenes es muy conocida; o proteínas que tienen actividad enzimática, por ejemplo actividad de fosfolipasa; si tienen actividad de fosfolipasa, desorganizan la membrana citoplasmática al desorganizar las cabezas polares de los fosfolípidos; y el tercer grupo, los superantígenos; el ejemplo, uno de los mejores ejemplos es el de la toxina del shock tóxico producido por Staphylococcus aureus. Si bien hay superantígenos obtenibles a partir de muchas bacterias y también de otro tipo de microorganismos, en este caso quedémonos con la porción a la izquierda de la diapositiva para simplificar. Quiero que vean que las toxinas de tipo AB tienen por lo menos dos cadenas peptídicas que pueden estar unidas o ser independientes, a las que llamamos simples; tienen una subunidad B y una subunidad A; a las que llamamos compuestas pueden tener varias subunidades B y una subunidad A. Lo importante es que la subunidad B es la que les confiere la especificidad del tipo celular a la que se van a unir, y la porción A es la que tiene la actividad farmacológica a la que deben su toxicidad. Sin embargo, acuérdense que si no tiene la subunidad que le da especificidad a un tipo celular nunca van a tener ninguna actividad porque no van a llegar al contenido citoplasmático de la célula que va a ser afectada. Una sobre simplificación del mecanismo de acción de las toxinas de tipo AB. Acá tenemos un ejemplo en el cual vemos como la subunidad B interactúa con el receptor, es fagocitada, y finalmente se produce, una vez que fagocitada, la liberación del componente A que sale en el lisosoma y puede tener su actividad farmacológica. En esta diapositiva, si miran lo que está marcado con el número 2, van a reconocer que estamos hablando de lo mismo que en la anterior, sólo que es un poco más cercano a lo que ocurre realmente, donde en el caso de la toxina colérica la liberación ocurre a nivel de los 100 2 o más. A la derecha, fíjense con el número 3, algunas toxinas o factores tóxicos que son inyectados de alguna manera por sistemas de secreción de proteínas bacterianas; y a la izquierda, con lo que tiene el número 1, van a tener un ejemplo de las proteínas que se insertan en la membrana y tienen una actividad desorganizadora de la permeabilidad celular. Si volvemos un minuto sobre las toxinas que desorganizan membranas, a las que…
Vulgarmente llamamos hemolisinas a las enzimas que, no porque su función sea demonizar glóbulos rojos, sino porque podemos detectarlas utilizando glóbulos rojos como indicadores en los medios de cultivo. Donde se ocurre destrucción de la membrana del glóbulo rojo, el medio de cultivo se va a aclarar y va a pasar a ser translúcido en lugar de opaco. Fíjense el modelo de la toxina formadora de poros de estafilococos áureos en el centro de la imagen, y a la derecha la misma que habíamos usado como ejemplo, que tiene actividad de fosfolipasa en el caso de Clostridium. Diapositiva: pueden ver que una vez insertada en la membrana, en este caso de un glóbulo rojo, el medio de cultivo (haga sangre muy comúnmente utilizado para el cultivo de microorganismos patógenos) nos permite diferenciar aquellas bacterias, aquellas colonias que están rodeadas por un halo de hidrólisis de las membranas de los hematíes, a las que vamos a llamar hemolíticas, de colonias que no producen hemólisis, donde el medio de cultivo queda del vil color rojo original.
Anticipando, a salvo, anticipándonos a algunos conceptos de inmunología o recordando algunos conceptos de biología celular, ustedes deben recordar que los macrófagos son células presentadoras de antígenos, utilizando las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad de tipo 2 para infecciones bacterianas. Un macrófago que procesó una célula bacteriana muestra en estas moléculas los antígenos que están presentes. En una respuesta normal, los linfocitos de 4life, es decir, sin ningún estímulo previo, sólo una muy pequeña proporción puede reconocer a esta molécula presentada y evolucionar para dar una respuesta inmune satisfactoria; una muy pequeña proporción es el de élite linfocitos. En el caso de los superantígenos, la reacción deja de ser específica; es presentada por las moléculas del antígeno mayor de histocompatibilidad, reconocen que están ahí, pero se produce una estimulación de una cantidad muy grande de linfocitos, como si fuera una respuesta inmune exacerbada o exagerada que puede llevar al shock tóxico y a la muerte de los pacientes.
A diferencia de las exotoxinas, que son proteicas y, por ser proteicas, pueden ser inactivadas por efecto del calor, por ejemplo, y que son secretadas por bacterias Gram positivas y Gram negativas, usamos como modelo general de endotoxinas a componentes de la envoltura externa de las bacterias Gram negativas, aunque el pp teórica no de las Gram positivas, tiempo de llegar a tener un efecto semejante, cuando es cuando estaba liberado en grandes proporciones. En este caso, el producto que tiene actividad es lipopolisacárido; es térmicamente muy resistente, muy poco anti-higiénico comparativamente con las exotoxinas, no pueden fabricarse vacunas utilizando las para inmunizar animales de experimentación o humanos, y cómo se producen cuando los microorganismos son hidrolizados, ya sea por efecto de algún antibiótico o cuando son fagocitados. Su dosis letal 50 relativamente alta, ¿es eso? Quiere decir que miligramo por miligramo tienen mucha menos actividad que las exotoxinas y muchos son muchos organismos de diferencia. En general son productoras de fiebre y terminan siendo responsables de la falla multiorgánica que se presenta en pacientes que están teniendo sepsis, normalmente a nivel hospitalario.
En esta diapositiva se muestra cómo, cuando un macrófago ingiere, produce y degrada a la bacteria que está produciendo la infección a nivel del torrente circulatorio, la liberación del lipopolisacárido como producto de degradación induce la producción de interleuquina 1 a nivel del macrófago. Esta interleuquina 1, que viaja por el torrente circulatorio, puede alcanzar el hipotálamo y, de ese modo, llevar a un aumento de temperatura. Les pido que recuerden que una misma especie de bacteriana puede tener cepas que son más virulentas que otras, y esto se debe a que diferentes factores de virulencia pueden ser adquiridos tanto a partir de plásmidos como de bacteriófagos. Una vez que éstos son incorporados, el factor de virulencia puede quedar asociado a sectores del cromosoma bacteriano que quedan inmovilizados por la pérdida de alguna de las secuencias que son necesarias para que sea transferido; es decir, por ejemplo, puede ser incorporado por la conjugación bacteriana de un plásmido insertado dentro de un transposón, pero si uno de los extremos del transposón se pierde en algún momento, los factores de virulencia quedan contenidos en regiones a las que llamamos islas de patogenicidad. Quiero que se imaginen: en algunas especies bacterianas hay listas de patogenicidad, en algunas islas de patogenicidad o archipiélagos con muchas islas de patogenicidad. Estas islas de patogenicidad han sido críticas en la evolución de los diferentes patógenos que pueden pasar de infectar una especie a aprender a infectar a otras.
¿Cómo se asigna a un determinado microorganismo la responsabilidad de ser agente etiológico de una enfermedad infecciosa? Los conceptos que están involucrados en esto fueron demostrados por Robert Koch hacia finales del siglo XIX, un médico rural acostumbrado a observar, solo por ser un médico rural, ganado afectado por algo que se llamaba ántrax. Para su cumpleaños número 26, recibió como regalo un microscopio, que se habían puesto de moda gracias a Pasteur. Mirando los animales infectados o enfermos con ántrax, se encontró que la sangre de estos animales, que morían muy rápidamente, tenía una alta concentración de algo que era muy refringente al microscopio óptico; este algo: gran esporas bacterianas, y que pueden ser vistas directamente como estructuras brillantes aún en preparados frescos de sangre sin usar ningún colorante. Los animales sanos nunca tenían estas estructuras. De allí nace algo que nunca fue escrito de manera formal como un postulado, pero que hoy conocemos como primer postulado de Koch: el agente infeccioso tiene que estar presente en los animales enfermos o los pacientes enfermos, pero no tiene que estar presente en individuos sanos. Que hizo que, además, hoy con toda la microbiología clínica desarrollada, parece una tontería, pero los medios de cultivo sólidos no existían en ese momento. De alguna manera se las ingenió para cultivar y obtener como cultivos puros a los bacilos del ántrax, que producen, o que hoy sabemos que producen, la enfermedad. Ya esto lo conocemos como el segundo postulado de Koch, que indica que se tienen que poder obtener cultivos puros a partir de las muestras de los animales enfermos y no a partir de animales sanos. Más adelante inyectó a los microorganismos que había aislado en cultivo puro en animales de experimentación y pudo reproducir la enfermedad. Ya esto lo conocemos como el tercer postulado de Koch, que dice que un cultivo puro del microorganismo inoculado, por la vía adecuada, en un individuo o un animal de experimentación sano tiene que reproducir razonablemente la progresión de la enfermedad. Y lo que conocemos como cuarto postulado es que a partir de este animal experimentalmente enfermado tiene que poder aislarse el mismo microorganismo que había sido aislado originariamente.
Estos cuatro conceptos son la base de esencialmente toda la microbiología clínica del animal infectado originalmente; obviamente eran animales de gran tamaño y de alto valor económico. A partir de estas demostraciones, Koch llegó a ser conocido en todo el mundo y a hacer un competidor de la figura francesa de Pasteur, lo cual significó que obtuvo fondos para dedicarse a hacer lo que podríamos considerar el primer cazador de microbios. Acuérdense si alguna vez les nombré el libro “Cazadores de microbios” en su versión española; es un libro escrito por Paul de Kruif, para 1930, y, pese a tener algunas imperfecciones históricas, es bastante divertido. Quiero que entiendan, además, que Koch no era por naturaleza un microbiólogo; la microbiología se estaba inventando. De los discípulos de Koch, el mismo, tenemos la mayor parte de las técnicas que usamos en el laboratorio de microbiología, desde la utilización del agar para endurecer medios de cultivo líquidos, las cajas de Petri y múltiples instrumentos de transferencia a inicios de la microbiología. Estos postulados permitieron reconocer a la mayor parte de los patógenos bacterianos capaces de producir enfermedades infecciosas, también a muchos parásitos, pero, por supuesto, eran absolutamente inútiles para demostrar la etiología de una enfermedad que hoy conocemos como de origen viral, porque los virus no pueden ser cultivados; no se pueden obtener cultivos puros de virus directamente sobre un medio de cultivo. Sin embargo, con las adaptaciones razonables que implique trabajar sobre animales o sobre células eucariotas en un cultivo, también comienzan a ser aplicables. Pero hace un rato dijimos que hay cepas que son más virulentas y cepas que son muy poco virulentas para una misma especie de bacteriana, y ahí los postulados de Koch tuvieron que ser adaptados a una versión molecular. Entonces, en este caso, lo que podría ser algo razonablemente homólogo a los postulados originales de Koch: el producto de un gen que consideramos un factor de virulencia tiene que estar presente en las cepas que son virulentas y no estar presente en las cepas que son menos virulentas. Hoy podemos decir que por deleción o mutación de dicho gen se puede reducir la virulencia, que puede ser medida experimentalmente con una dosis letal o dosis infectiva 50, o lo que podamos hacer como modelo experimental. Además, si queremos ser finos, tenemos que demostrar la expresión del gen que codifica para este factor de virulencia durante el proceso de infección in vivo, por lo menos en un modelo animal, y especialmente para los factores de virulencia que son capaces de producir daño, es razonablemente fácil demostrar que anticuerpos obtenidos contra este factor de virulencia tienen alguna actividad protectora; es decir, los animales inmunizados son más resistentes a la cepa virulenta que animales naïve que no han sido inmunizados.
Aunque parezca increíble, algunas bacterias que sabemos que son los agentes etiológicos no somos capaces de cultivarlas todavía. No hemos aprendido; hace muy poco tiempo a cultivar Treponema pallidum. Muy pocas cosas son más fáciles que hacer el diagnóstico de certeza de una sífilis primaria: la observación de un chancro como cuadro clínico y la observación por microscopía de campo oscuro de las bacterias obtenidas a partir de esta lesión, que tienen una forma característica, en forma de tirabuzón, y una forma de moverse muy característicos, hacen el diagnóstico de certeza; pero recién en los últimos años aprendimos a cultivar Treponema pallidum. Hasta ahora solamente podía ser amplificado en el testículo de algunos animales de experimentación. De la misma manera, la lepra, que sabemos que es transmitida por Mycobacterium leprae, seguimos sin saber cómo cultivarlos; normalmente se obtiene a partir de lesiones producidas en un animal como el armadillo. No es culpa de Koch, y el trabajo de Koch fue una genialidad, pero sabemos que la microbiología es mucho más compleja de lo que se pensaba en 1880. Hoy sabemos, por ejemplo, que hay cepas de Escherichia coli que son capaces de estar presentes en el contenido intestinal de una manera totalmente saprófita; algunas cepas son más eficientes para producir infecciones urinarias, otras cepas de Escherichia coli son más eficientes para producir infecciones invasivas, y aún las que están creciendo en el intestino tenemos variedades que son capaces de producir diferentes cuadros diarreicos muy diferentes entre sí por la presencia de diferentes factores de virulencia. La clase sería terriblemente larga para hacerla de manera virtual, pero les voy a pedir que por ustedes mismos estudien cuáles son los patóvaros más frecuentes de Escherichia coli, los factores de virulencia que están presentes, los cuadros que producen y la epidemiología de las enfermedades asociadas. Del mismo modo, les voy a pedir que, utilizando Vibrio cholerae como ejemplo, repasen lo que es el origen de la epidemiología de las enfermedades infecciosas con un concepto moderno. También, en este caso, los factores de virulencia que están asociados como modelos totalmente diferentes que no están asociados al contenido o al desarrollo de los microorganismos en el intestino. Creo que vale la pena que utilicen como ejemplo las enfermedades producidas por los estreptococos beta hemolíticos en diferentes grupos etarios y por qué las complicaciones se producen a distancia en el tiempo luego de la infección bacteriana; por ejemplo, en una garganta pueden ser prevenidas por el uso de antibióticos al momento de producirse una faringitis bacteriana y la importancia de su correcto diagnóstico en diferentes grupos etarios. Otro modelo que es sumamente ejemplificador es el de las infecciones producidas por Mycobacterium tuberculosis, en el que claramente todo el diagnóstico es mucho más complicado por ser microorganismo de lento desarrollo y por largos estadios de supervivencia luego de haber sido fagocitada. Por último, les pido que también, por ustedes mismos, utilicen a Staphylococcus aureus, un microorganismo que todos llevamos en la piel y que como tal coloniza todas las superficies húmedas de nuestra superficie, pero que en el ambiente hospitalario es causa frecuente de infecciones severas que pueden llevar rápidamente a la muerte. Seguramente en las actividades con el resto de los docentes van a ir viendo algunos de estos modelos, hasta tengamos la oportunidad de hacer alguna actividad práctica en el laboratorio, ya que a mí me den permiso para visitar los que no la estén haciendo. Es muy extraño esto de dar clases sin ver las caras de la gente. Aquellos que se dediquen a áreas relacionadas a la microbiología quedan a total disposición para ayudarlos al desarrollo de su carrera.