Streptococcus pneumoniae

O Streptococcus pneumoniae ou pneumococo, é unha bacteria patóxena causante de diversas infeccións e procesos invasivos graves en humanos. Trátase dunha bacteria grampositiva de 1,2-1,8 µm de lonxitude, de forma oval co extremo lanceolado. É inmóbil, non forma endósporas, e é un membro alfa-hemolítico do xénero Streptococcus. Xeralmente, preséntase en forma de diplococo, polo que inicialmente foi denominado Diplococcus pneumoniae, aínda que existen algúns factores que poden inducir a formación de cadeas. O pneumococo é un patóxeno case exclusivamente humano causante dun gran número de infeccións (pneumonía, sinusite, peritonite etc.) e de procesos invasivos graves (meninxite, sepse etc.), particularmente en anciáns, nenos e persoas inmunodeprimidas. S. pneumoniae foi recoñecida como a causa principal da pneumonía xa a finais do século XIX, e é suxeito de moitos estudos de inmunidade humoral. É o principal microorganismo causante de pneumonia adquirida na comunidade (NAC).

O hábitat natural do pneumococo é a nasofarinxe humana e a colonización pode ter lugar durante os primeiros días de vida.

Metabolicamente, o pneumococo é un microorganismo microaerófilo, catalase negativo, que se encontra dentro do grupo das bacterias ácido lácticas, xa que este composto é o principal produto resultante da fermentación de carbohidratos.

A variante morfolóxica illada con máis frecuencia en persoas infectadas con pneumococo é a forma “lisa” de Griffith (S), que se presenta encapsulada, coas marxes lisas e que forma colonias de aparencia mucosa. Foi precisamente Frederick Griffith quen, en 1928, puxo de manifesto que a cápsula é o principal factor de virulencia nos seus famosos experimentos sobre transformación bacteriana coas cepas S e R, que levarían despois a Oswald Avery a demostrar que o material xenético é o ADN.

Historia

En 1881, illouse por primeira vez o organismo que se coñece como pneumococo polo seu papel como axente causante da pneumonía, de forma simultánea e independente polo médico norteamericano George Sternberg e o químico francés Louis Pasteur.

O organismo foi denominado Diplococcus pneumoniae desde 1920 pola súa característica aparencia de diplococo nos esputos tratados con tinguidura de Gram. Foi renomeado como Streptococcus pneumoniae en 1974 debido ao seu crecemento en cadeas en medios líquidos.

S. pneumoniae xogou un papel fundamental para demostrar que o material xenético era o ADN (inicialmente moitos pensaban que eran as proteínas). En 1928, Frederick Griffith demostrou a existencia da transformación bacteriana, convertendo pneumococos benignos en formas virulentas letais ao inocular en ratos pneumococos de colonias rugosas, non capsulados, benignos (cepa R) xunto con outros mortos pola calor, capsulados, virulentos e de colonias lisas (cepa S). Griffith pensaba que algún "factor transformante" pasaba das bacterias da cepa S ás da R e causaba a transformación (as R pasaban a ser S), pero non soubo determinar que era. O experimento de Griffith foi continuado en 1944 por Oswald Avery e os seus colaboradores, que demostraron que o "factor transformante" que provocaba o cambio nos pneumococos era o ADN. O ADN levaba os xenes para a formación da cápsula, que facía á bacteria virulenta. Os traballos de Avery foron o nacemento da era molecular da xenética.

Xenética

O xenoma de S. pneumoniae é un molécula de ADN circular que contén entre 2,0 e 2,1 millóns de pares de bases, dependendo da cepa. Ten un conxunto central de 1553 xenes, e outros 154 xenes no seu viruloma, que contribúen á virulencia, e 176 xenes que manteñen un fenotipo non invasivo. A información xenética pode variar ata un 10% entre distintas cepas.

Transformación en S. pneumoniae

A transformación xenética natural bacteriana implica a transferencia de ADN desde unha bacteria a outra a través do medio que as rodea. A transformación é un proceso do desenvolvemento complexo que require enerxía, dependente da expresión de numerosos xenes (en S. pneumoniae cómpren polo menos 23 xenes). Para que unha bacteria se una e capte ADN exóxeno e o recombine no seu cromosoma debe de entrar nun estado fisiolóxico especial, chamado competencia.

A competencia en S. pneumoniae é inducida por axentes que danan o ADN, como a mitomicina C (un axente que promove enlaces cruzados entre fibras de ADN) e os antibióticos fluoroquinolonas, como norfloxacina, levofloxacina e moxifloxacina (inhibidores da topoisomerase que causan roturas na dobre hélice do ADN). A transformación protexe a S. pneumoniae contra os efectos bactericidas da mitomicina C. Michod et al. recompilaron probas de que a indución da competencia en S. pneumoniae está asociada cun incremento da resistencia ao estrés oxidativo e un incremento da expresión da proteína RecA, un compoñente clave da maquinaria de reparación recombinacional para reparar os danos no ADN. Baseándose nestes descubrimentos, suxeriron que a transformación é unha adaptación para a reparación dos danos oxidativos no ADN. A infección por S. pneumoniae estimula os leucocitos polimorfonucleares (neutrófilos) a producir unha explosión oxidativa, que é potencialmente letal para as bacterias. A capacidade de S. pneumoniae de reparar os danos oxidativos no ADN do seu xenoma, causados polas defensas do hóspede, probablemente contribúe á virulencia deste patóxeno.

Infección e diagnose

S. pneumoniae no líquido cefalorraquídeo. Tinguidura FA (coloreado dixitalmente).

S. pneumoniae forma parte da flora normal do tracto respiratorio superior, pero, como ocorre tamén con outros membros da flora natural, pode facerse patóxeno en certas condicións (por exemlo, se o sistema inmunitario do hóspede está suprimido). As invasinas, como a pneumolisina, a presenza dunha cápsula antifagocítica, varias adhesinas e compoñentes inmunoxénicos da parede celular son todos factores de virulencia importantes.

A diagnose faise xeralmente baseándose na sospeita clínica da súa presenza xunto con cultivos positivos feitos a partir de mostras de practicamente calquera parte do corpo. Unha titulación ASO de >200 unidades é significativa. S. pneumoniae é, en xeral, sensible á optoquina, pero tamén se detectou resistencia a esta substancia.

A atromentina e a leucomelona posúen actividade antibacteriana, inhibindo o encima enoíl-acil proteína portadora redutase (esencial para o metabolismo de ácidos graxos en S. pneumoniae).

A identificación do pneumococo lévase a cabo por medio de tres probas:

• A súa sensibilidade á lise en presenza de sales biliares.
• A súa sensibilidade á optoquina (o que o diferencia de S. viridans).
• A reacción capsular fronte a antisoros específicos ou reacción de "Quellung".

Resistencia a antibióticos

Obsérvase unha crecente resistencia a antibióticos de S. pneumoniae. Hai cepas que resisten a algún ou a varios antibióticos como a penicilina (caso máis frecuente), cloranfenicol, eritromicina, trimetoprim/sulfametoxazol, vancomicina, tetraciclina e ofloxacina.

Vacinas

Existen vacinas contra esta bacteria de polisacáridos purificados e recombinantes (co polisacárido unido a proteínas).

A vacina de polisacáridos consta de polisacáridos purificados de 23 serotipos da bacteria (1, 2, 3, 4, 5, 6b, 7F, 8,9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19F, 19A, 20, 22F, 23F e 33F). Estimula as células B a liberar IgM sen a axuda de células T, pero non sempre é efectiva e a inmunidade non é moi duradeira.

A vacina conxugada consta de polisacáridos capsulares unidos covalentemente co toxoide diftérico CRM197, que é moi inmunoxénico pero non tóxico. Estimula principalmente as células T e células B de memoria, e produce unha inmunidade máis duradeira, pero contra menos serotipos.

Cápsula

A cápsula é a estrutura máis externa e o principal factor de virulencia do pneumococo. Está composta principalmente por polisacáridos cargados negativamente que rodean a célula e que se manteñen unidos á superficie da bacteria, posiblemente por medio de enlaces covalentes. Coñécense 92 serotipos capsulares ata o momento cunha composición química complexa e variable na que os polisacáridos confiren as propiedades inmunoxénicas, e os compoñentes non sacarídicos proporcionan o carácter antixénico.

A pesar de que a cápsula non parece ter ningún papel nos fenómenos de adherencia, invasión ou inflamación, é esencial para a virulencia da bacteria debido á súa capacidade para bloquear o recoñecemento do pneumococo por parte do hóspede, impedindo así a súa fagocitose. Existen variantes morfolóxicas de cepas de pneumococo con diferente capacidade de unión ás células da nasofarinxe, e que se clasifican en función do fenotipo que presentan (variación de fase) sobre placas transparentes de ágar sólido. As variantes denomínanse opacas, semitransparentes e transparentes. As primeiras presentan maior cantidade de cápsula polisacarídica, menor contido de ácidos teicoicos na parede celular, e a súa maior virulencia asociouse a unha mellora da supervivencia no sangue. As variantes transparentes posúen menor cantidade de cápsula e maior contido de ácidos teicoicos, o que aumenta a capacidade para colonizar a nasofarinxe.

Parede celular

A parede celular rodea a membrana plasmática e confire á bacteria unha morfoloxía típica. A adquisición deste tipo de estruturas, a modo de exoesqueleto, serviulle ás bacterias como mecanismo de adaptación ao medio externo, protexéndoas da súa posible lise, xa sexa osmótica ou mecánica. Ademais de ser o medio de intercambio de solutos entre o exterior e o interior celular, a parede bacteriana serve de punto de unión para toda un conxunto de proteínas implicadas en procesos de crecemento e división celular, e nas interaccións da célula co medio exterior. A parede desempeña un papel importante nos procesos de colonización, adherencia, inflamación e invasión bacteriana, xa que o pneumococo modula, a través da variación de fase, a distribución de subcompoñentes da parede relacionados coa internalización da bacteria ou a indución da resposta inflamatoria durante o proceso de infección.

No caso do pneumococo a parede está constituída por un entramado de cadeas de peptidoglicano (mureína) e os ácidos teicoicos e lipoteicoicos asociados a elas, formando este conxunto unha estrutura multilaminar cun grosor comprendido entre 15 e 40 nm. O peptidoglicano do pneumococo está formado por un entramado tridimensional de cadeas de polisacárido constituídas por residuos alternantes de ácido N-acetilmurámico e glicosamina enlazados por enlaces glicosídicos β1→4, que se entrelazan mediante curtos segmentos peptídicos. Cada cadea glicídica posúe arredor duns 35 disacáridos, o que supón, na súa conformación máis estendida, unha lonxitude media de 35 nm. O crecemento da parede realízase intercalando novos aneis de peptidoglicano aos xa existentes. O nivel de acetilación dos residuos é do 90% para o murámico e do 16% para a glicosamina. A desacetilación dos residuos ten lugar trala súa incorporación á parede celular e constitúe un dos mecanismos de virulencia da bacteria, ao facela resistente ás lisozimas do hóspede.

Interacción con Haemophilus influenzae

No tracto respiratorio superior humano poden encontrarse tanto a bacteria Haemophilus influenzae coma S. pneumoniae. Un estudo de competición in vitro revelou que S. pneumoniae domina a H. influenzae ao atacala con peróxido de hidróxeno.

Cando ambas as bacterias están xuntas in vivo na cavidade nasal dun rato, en dúas semanas, só H. influenzae sobrevive. Cando ambas as dúas se sitúan separadamente en distintas zonas da cavidade nasal, sobreviven ambas. Examinando o tracto respiratorio superior dun rato exposto a ambas as bacterias, encóntrase un número extraordinariamente alto de neutrófilos do sistema inmunitario. En ratos expostos a só unha das bacterias, estes neutrófilos non están presentes.

As probas de laboratorio mostran que os neutrófilos que son expostos a bacterias xa mortas de H. influenzae eran máis agresivos ao atacaren a S. pneumoniae que os neutrófilos que non foron expostos. A exposición a H. influenzae mortas non ten efecto sobre as H. influenzae vivas.

Propóñense dous posibles escenarios para explicar estes fenómenos:

1. Cando H. influenzae é atacada por S. pneumoniae, envía sinais ao sistema inmunitario para que ataque a S. pneumoniae.
2. A combinación de dúas especies pon en marcha unha alarma do sistema inmunitario que non se pon en funcionamento se está presente só unha das especies.

Non está claro por que H. influenzae non é afectada pola resposta do sistema inmunitario.

Véxase tamén

Ligazóns externas

• Pneumococo- Causas, Síntomas, Diagnóstico, Tratamento, Prevención Arquivado 22 de xuño de 2013 en Wayback Machine.