Interacción Patogénica entre Huésped y Bacteria: Fundamentos de la Infección
La interacción de los microorganismos con el ser humano no siempre es beneficiosa o inocua, sino que también pueden ser responsables del desarrollo de enfermedades infecciosas.
Definiciones Clave en Patogenicidad
- Patógeno
- Cualquier microorganismo capaz de desarrollar una enfermedad. A su capacidad de causarla se le denomina patogenicidad.
- Patógenos Primarios
- Aquellos que causan una enfermedad en un individuo sano por interacción directa. Generalmente, no forman parte de la flora normal (salvo reservorios). Ejemplos: Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis, Neisseria gonorrhoeae.
- Patógenos Oportunistas
- Forman parte de la flora normal, pero causan enfermedad cuando el huésped se encuentra inmunodeprimido o inmunocomprometido, o debido a traumatismos, heridas y contacto con tejidos que no colonizan habitualmente (como a través de catéteres intravenosos o sondas gástricas y urinarias). Ejemplo: Antes del parto, el bebé está en condiciones estériles, pero durante el parto entra en contacto con la flora vaginal de la madre, que puede ser patógena (e.g., Streptococcus agalactiae, que puede causar meningitis y neumonía en el neonato e infecciones posparto a la madre).
Clasificación de Patógenos según su Interacción Celular
Dependiendo del tipo de interacción entre el patógeno y las células del hospedador, podemos distinguir:
- Patógenos Extracelulares: Se multiplican y desarrollan la infección en el entorno extracelular, por lo que pueden ser diana de fagocitos (e.g., Staphylococcus).
- Patógenos Intracelulares Facultativos: Tienen la capacidad de multiplicarse en el medio extracelular y son resistentes a la fagocitosis (e.g., Mycobacterium tuberculosis, Salmonella typhi, Listeria monocytogenes, Legionella pneumophila, Brucella melitensis).
- Patógenos Intracelulares Obligados: Solo pueden multiplicarse en el interior de células del hospedador (e.g., Clamidias y Rickettsias). En este tipo se incluyen también los virus.
Infección y Virulencia
- Infección
- Ocurre cuando un microorganismo patógeno crece y se multiplica en el interior del huésped. Cuando esta infección provoca una alteración del estado de salud, hablamos de enfermedad infecciosa.
- Virulencia
- Grado o intensidad de la patogenicidad. Cuanto más virulento sea un microorganismo, con mayor eficacia desarrollará una enfermedad. Los factores de virulencia son características específicas de los microorganismos que contribuyen a su patogenia (cápsulas, fimbrias, toxinas, etc.).
Estrategias que Determinan la Virulencia
La virulencia de un microorganismo viene determinada por:
- Toxicidad: Capacidad de un microorganismo para causar enfermedad mediante la producción de toxinas que interfieren con las funciones fisiológicas del hospedador o matan sus células (e.g., Clostridium tetani y C. botulinum).
- Invasividad: Capacidad de un patógeno para crecer y extenderse por los tejidos del hospedador, interfiriendo con sus funciones fisiológicas (e.g., Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus epidermidis, Clostridium perfringens).
La mayoría de los patógenos se encuentran en una situación intermedia, donde su virulencia está causada por una combinación de ambas estrategias.
Factores de Virulencia que Contribuyen a la Invasividad
Cada patógeno presenta una serie de factores de virulencia característicos que pueden utilizarse en su identificación y que contribuyen a la invasividad:
- Cápsulas y Materiales Extracelulares: Pueden conferir resistencia a la acción de macrófagos (fagocitosis) y facilitan la adherencia a los tejidos (e.g., Bacillus anthracis y Streptococcus pneumoniae).
- Fimbrias y Pelos: Permiten la adhesión y el anclaje del microorganismo a los tejidos (e.g., Neisseria gonorrhoeae y Escherichia coli en el epitelio urogenital; Salmonella y Shigella en el epitelio intestinal). La interacción se da con glicoproteínas de la superficie celular. Los flagelos también pueden contribuir a la adherencia.
- Proteínas de Superficie (Adhesinas) y Ácidos Teicoicos: Componentes de la pared que poseen especificidad por receptores de células epiteliales (suelen ser glicoproteínas) (e.g., Streptococcus pyogenes en el epitelio respiratorio).
- Enzimas Hidrolíticas: Facilitan la expansión de la infección.
- Hialuronidasa: Degrada el ácido hialurónico, un componente de las matrices extracelulares (e.g., Streptococcus, Staphylococcus y Clostridium).
- Otras enzimas degradativas son proteasas, nucleasas y lipasas. Ejemplo: La Colagenasa de Clostridium perfringens, causante de gangrena gaseosa y fascitis necrotizante.
- Acción sobre la Fibrina: La fibrina juega un papel en la coagulación.
- Estreptoquinasa: Hidroliza la fibrina, evitando la coagulación (secretada por Streptococcus pyogenes; se utiliza en el tratamiento de infartos y embolias).
- Coagulasa: Transforma el fibrinógeno en fibrina sobre la superficie del patógeno, protegiéndolo del sistema inmune (e.g., Staphylococcus aureus).
Toxinas Bacterianas: Mecanismos de Daño Celular
Aquellos factores de virulencia que por sí mismos son capaces de producir daño y el desarrollo de la enfermedad se denominan toxinas. Se clasifican en:
1. Exotoxinas (Proteínas Secretadas)
Son proteínas que el patógeno libera y que difunden desde el foco de infección a otras partes del organismo. Se distinguen varios tipos:
Exotoxinas Citolíticas (Hemolisinas)
Dañan la membrana plasmática y lisan células. Debido a que los ensayos más habituales para su identificación emplean sangre (eritrocitos), se denominan hemolisinas, aunque también pueden lisar otras células.
- Streptococcus alfa hemolíticos: (e.g., S. pneumoniae y S. mutans).
- Streptococcus beta hemolíticos: (e.g., S. pyogenes y S. agalactiae).
- Otros patógenos: Clostridium perfringens y Staphylococcus aureus.
Exotoxinas Inhibidoras de la Síntesis de Proteínas (Toxinas A-B)
Actúan en el interior celular. Están constituidas por dos subunidades (A-B), donde la subunidad B facilita la entrada de la subunidad A al citoplasma de la célula hospedadora. La toxina producida por Corynebacterium diphtheriae (responsable de la difteria) es un ejemplo; actúa inhibiendo la fase de elongación en la traducción, causando la muerte celular.
Neurotoxinas
Actúan específicamente sobre el sistema nervioso:
- Toxina Botulínica (Clostridium botulinum): Actúa en las uniones sinápticas de las neuronas bloqueando la liberación de acetilcolina. Esto impide la contracción muscular y puede causar la muerte por asfixia.
- Toxina Tetánica (Clostridium tetani): Posee una función antagónica, provocando una liberación continuada de acetilcolina. Esto causa contracción involuntaria y espasmódica (tétanos), llevando a la muerte por asfixia. Por esta razón, la vacuna DTP (Difteria, Tétanos y Tos ferina) es una de las primeras que recibe un recién nacido.
Enterotoxinas
Toxinas que actúan en el epitelio del intestino delgado, causando la secreción masiva de agua y sales minerales en la luz intestinal (vómitos y diarrea). Se adquieren por ingesta de alimentos o agua contaminados y son producidas por diversos patógenos (e.g., Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Bacillus cereus y enterobacterias como Vibrio cholerae, E. coli y Salmonella).
- Toxina del Cólera (Vibrio cholerae): Causa el cólera, endémico en países subdesarrollados. Secreta una toxina tipo A-B que provoca un incremento en los niveles de AMPc, alterando el transporte de electrolitos (bicarbonato y cloruro) hacia la luz intestinal. Por ósmosis, se produce una salida masiva de agua.
- Toxinas Shiga (Shigella dysenteriae y ciertas cepas de E. coli): Producen una toxina tipo A-B que inhibe la síntesis de proteínas, causando la muerte de las células epiteliales del intestino. Los síntomas incluyen diarreas con sangre (disentería).
2. Endotoxinas (Lipopolisacáridos – LPS)
Son componentes estructurales de la membrana externa de las bacterias Gram negativas (Gram-). Estos componentes son lipopolisacáridos (LPS). Se liberan únicamente tras la muerte y lisis de las bacterias. Están presentes en Enterobacterias como E. coli, Shigella y Salmonella.
El LPS es una molécula compleja constituida por el polisacárido O, un núcleo menos variable de polisacárido y el Lípido A. Entre sus efectos están la fiebre, diarrea, procesos inflamatorios y lisis celular, provocando una fuerte respuesta inmune.