Simpática si es superficial, problemática cuando se pone profunda

Cuando se tienen que estudiar 27 bacterias en 5 semanas, 15 clases en total, 2 bacterias por clase, 30 minutos para cada una... hay que ser conscientes que en la primera ducha después del examen, la mayoría de lo estudiado, se va a ir con el agua por el sumidero. ¿Qué es lo que va a quedar de todo ese esfuerzo? Si somos capaces de asociar cada una de esas bacterias con 5 características ya habremos triunfado.

Un personalidad bipolar

 Como en la canción de José Alfredo Jiménez: no tienes término bueno, eres buena o eres mala

Las características que definen la personalidad de Staphylococcus aureus son: 1.- Su capacidad de integrar genes en su genoma. Esta propiedad hace que S. aureus tenga muchos genes de resistencia a los antibióticos y distintas toxinas. 2.- Es capaz de crecer en concentraciones elevadas de sal y en condiciones de sequedad. 3.- Tiene gran capacidad de adherencia. 4.- Le gusta vivir en la piel y las mucosas humanas. 5.- Puede vivir tanto en ambientes con oxígeno como en ambientes sin oxígeno.

Coleccionar genes: más resistencia y más toxinas

Staphylococcus aureus es un gran coleccionador de genes

S. aureus es de ese tipo de bacterias que coge todos los genes que pilla. Por ese motivo tiene tantas toxinas. Eso hace que esta bacteria pueda causar problemas inesperados como el caso del tampón menstrual asesino. La toxina-1 del síndrome del shock tóxico (TSST-1) está codificada en el cromosoma del 90% de las cepas de S. aureus. El síndrome del shock séptico (SST) asociado a la menstruación y los tampones, es sin embargo, poco frecuente ¿Cómo puede ser si el 90% de las cepas tiene el gen? la razón es que, para que el gen se exprese el pH tiene que ser neutro y debe de haber oxígeno. La TSST-1 es un superantígeno que estimula la liberación de citoquinas y provoca extravasación de células endoteliales, mientras que a altas concentraciones (por ejemplo, cuando el tampón permanece en la vagina toda la noche) tiene efectos citotóxicos en las células. Como esta exotoxina es termoestable y resistente a la proteólisis, puede atravesar las barreras mucosas provocando SST.

Como se puede ver, S. aureus posee una panoplia de factores de virulencia. La mayoría de ellos de origen vírico.

S. aureus produce un gran número de toxinas, entre las que figuran cinco toxinas citolíticas que dañan la membrana (alfa, beta, delta, gamma y leucocidina de Panton-Valentine (P-V), dos toxinas exfoliativas (A y B), 18 enterotoxinas (A a R) y la toxina-1 del síndrome del shock tóxicom (TSST-1)

¡Qué bacteria tan salada!

Es capaz de crecer en presencia de una concentración elevada de sal. La sal se utiliza para preservar muchos alimentos, así que S. aureus puede crecer allí donde no se espera que existan bacterias y causar intoxicación alimentaria. La sal es muy higroscópica, es decir, capta agua y deseca. Por ese motivo, S. aureus es también capaz de resistir condiciones de sequedad.

S. aureus tiene la capacidad de vivir en altas concentraciones de sal y de sequedad. Esta característica hacen que les sea fácil vivir en la piel o en ambientes muy higiénicos.

Además, es capaz de secretar en este tipo de alimentos enterotoxinas (toxinas que afectan al sistema digestivo). Estas toxinas tienen una serie de características que las hacen "perfectas" para provocar enfermedades de origen alimentario. Por ejemplo, son estables aunque se calienten hasta los 100ºC durante 30 min y resisten la hidrólisis por las enzimas gástricas y yeyunales. Por tanto, cuando se contamina un producto alimentario con estafilococos productores de enterotoxinas y se producen las toxinas, ni un recalentado ligero de la comida ni la exposición a los ácidos gástricos resultaran protectores.

Los alimentos que se contaminan con mayor frecuencia son las carnes curadas con sal, los bollos rellenos de crema, la ensalada de patatas y los helados.

Si vives en superficies mejor agarrarse bien

La capa más externa de las pared celular estafilocócica se puede recubrir de una cápsula de polisacárido. Se han identificado once serotipos capsulares de S. aureus. Los 5 y 8 son responsables de la mayoría de las infecciones humanas. La cápsula protege a las bacterias al inhibir la fagocitosis de éstas por los leucocitos. La mayor parte de los estafilococos producen una biopelícula hidrosoluble laxa (capa de limo). Esta sustancia une a las bacterias a tejidos, catéteres, injertos, prótesis valvulares y articulares. Esta propiedad es importante para la supervivencia de los estafilococos coagulasa-negativos (S. aureus es coagulasa positiva como vamos a ver ahorita), los cuales son relativamente avirulentos.

S. aureus en su superficie tiene una colección de proteínas de adherencia que le permiten unirse a las proteínas de la matriz del hospedador, como por ejemplo, fibronectina, fibrinógeno, elastina y el colágeno. La mayoría de estas proteínas de adhesión están unidas covalentemente al péptidoglicano de la pared celular. La más importante, la proteína A se une a la fibronectina humana. Otra proteína de adherencia importante es la coagulasa, que se une al fibrinógeno y lo convierte en fibrina insoluble originando que S. aureus forme racimos. La detección de esas proteínas es importante para la detección de la bacteria. Las proteínas de superficie G y H se han asociado con la habilidad de S. aureus de invadir el cuerpo humano.

Una característica es que se pegan como lapas gracias a sus proteínas de adherencia

Simpática si es superficial, densa cuando se pone profunda

A S. aureus le gusta vivir en la piel y en las mucosas. Son parte de la flora microbiana de piel y mucosas. Un 15%  de los adultos sanos son portadores permanentes en la nasofaringe. Como patógenos son capaces de producir infecciones asociadas a piel y mucosas. Como S. aureus es hemolítica, es decir, capaz de lisar los glóbulos rojos, gracias a su toxina alfa, por lo que estas lesiones siempre 

Los estafilococos son microorganismos ubicuos de la piel y las mucosas, y es frecuente su introducción a través de interrupciones de la continuidad de la piel. Sin embargo, el número de microorganismos necesarios para que se produzca una infección (dosis infectiva) es generalmente elevado, a no ser que exista un cuerpo extraño en la herida: suciedad, astillas etc. Una limpieza correcta de la herida y la aplicación de un desinfectante adecuado: jabón antibacteriano, Betadine, yodo... permite evitar la mayoría de las infecciones en individuos sanos.

Poder vivir con y sin aire

Staphylococcus son capaces de crecer en una variedad de consideraciones aeróbica y anaeróbicamente.

Por que S. aureus puede pasar de la piel y la mucosa puede penetrar en el cuerpo humano, su habilidad para vivir sin aire es una ventaja.

Inmunodeprimidos, catéteres, hospitales y altas concentraciones de antibióticos: nuevos paisajes adaptativos para S. aureus

 Paisajes adaptativos. . Fuente

QMerece la pena tratar de entender la "personalidad" de una bacteria utilizando la analogía de los paisajes adaptativos. En la figura 2A vemos cómo se comportan las distintas especies, representadas como el círculo A y el B. Las dos especies, o las dos cepas de la misma especie, tienen genomas distintos. Al principio, están el el valle y poco a poco van escalando las cumbres. Se comportan como escaladores ciegos. Su rol es subir, pero no saben cuál es la cumbre más alta. Las cumbres representan la fitness reproductiva. Es decir, en el caso de las bacterias, cuanto más alto más descendencia son capaces de producir. Cuando una especie llega a su máximo de fitness ya no hay quien la baje de ese estado. La evolución se rige por la selección natural, y aquellas bacterias que dejan mucha descendencia son las que se mantienen en el ecosistema. ¿Qué ocurre si las condiciones cambian? bien, que la bacteria igual ya no sigue estando igual de adaptada. Otra vez la selección obliga a esas especies a escalar en su fitness para llegar a la máxima altura. ¿Qué ocurre a una bacteria cuando es "colonizada" por un virus, un transposón, o un plásmido? los nuevos genes de virulencia hacen que esa bacteria se desplace en el paisaje. Si está en un valle comenzará el ascenso.

En resumen, si cambia el ambiente la selección con su presión irá favoreciendo a determinados fenotipos. Si una bacteria es colonizada por un ADN externo que le confiera nuevas propiedades de virulencia, eso colocará a la bacteria en un nuevo escenario y la selección irá modelando ese nuevo genotipo hasta que alcance la máxima adaptación a ese nuevo escenario.

Los antibióticos hacen que la selección natural pase de teoría a la práctica

Los estafilococos desarrollaron una rápida resistencia a los antibióticos después de la introducción de la penicilina y hoy en día sólo un 10% de estafilococos son sensibles a este antibiótico. Esta resistencia está mediada por la enzima penicilinasa, una beta-lactamasa que hidroliza el anillo beta-lactámico de la penicilina. Por este motivo se desarrollaron las penicilinas semisintéticas, capaces de resistir a la penicilinasa, la típica escalada de armamentos. Las nuevas armas: meticilina, nafcilina, oxacilina, dicloxacilina comenzaron a ser inservibles. En este momento, la mayor parte de S. aureus responsables de las infecciones hospitalarias y comunitarias son resistentes a estos antibióticos y estas cepas de SARM (S. aureus resistente a la meticilina) son resistentes a todos los antibióticos beta-lactámicos (penicilinas, cefalosporinas, carbapenemes).

Dado que las cepas SARM son responsables de una proporción significativa de infecciones adquiridas en el hospital y en la comunidad, el tratamiento oral debe ser con trimetroprima-sulfametoxazol, una tetraciclina de acción prolongada como la doxiciclina o minociclina, clidamicina o linezolid. La resistencia a la clindamicina es común en algunas comunidades y el empleo de linezolid se ve limitado por su coste y toxicidad. La vancomicina intravenosa es una alternativa para tratar a los SARM.

Por desgracia se han aislado cepas de S. aureus resistentes a la vancomicina. Se ha descrito resistencia de bajo nivel en cepas con una pared celular más gruesa y desorganizada. Se ha propuesto el siguiente modelo para explicar esta resistencia: las moléculas de vancomicina se quedaría atrapadas en la matriz de la pared celular y no podrían alcanzar la membrana citoplasmática, en la cual alterarían la síntesis de la pared celular.

La resistencia de alto nivel a la vancomicina estaría codificada por el operón del gen vanA procedente de enterococos resistentes a vancomicina. Estas bacterias presentan una capa modificada de peptidoglucano que no fija las moléculas de vancomicina. Este tipo de resistencia es infrecuente en la actualidad. Cuando este gen se disemine entonces estaremos fregados.

Muchos furúnculos están producidos por S. aureus. Fuente

Síndrome de la piel escaldada por estafilococcos

La prevalencia de la producción de toxina exfoliativa en las cepas de S. aureus varía según la zona geográfica, pero generalmente es menor del 5%. Se han identificado dos formas distintas de toxina exfolitativa (ETA y ETB) y ambas pueden producir la enfermedad.

Impétigo ampolloso, una forma localizada de síndrome de la piel escaldada por estafilococos

Síndrome del shock tóxico. Se muestra un caso de infección mortal con afectación cutánea y de tejidos blandos.

Impétigo pustuloso. Se pueden observar las vesículas en distintas fases del desarrollo, incluyendo vesículas llenas de pues sobre una base eritematosa y lesiones secas con costra.

Ántrax producido por Staphylococcus aureus. La lesión se desarrolló en la nalga a lo largo de un período de 7 a 10 días y requirió drenaje quirúrgico junto con antibioterapia. Un ántrax está compuesto de varios forúnculos agrupados en una masa indiferenciada, dando el aspecto de una única lesión eritematosa llena de pus y células muertas.