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Morfología e identificación
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Las corinebacterias tienen un diámetro de 0.5 a 1 mm y varios micrómetros de longitud. Es característico que posean tumefacciones irregulares en un extremo que les da el aspecto de “forma en palillo de tambor” (fig. 12-1). Con una distribución irregular dentro del bacilo (a menudo cerca de los polos) se encuentran los gránulos que se tiñen profundamente con colorantes de anilina (gránulos metacromáticos) que le confieren al bacilo un aspecto de abalorio. Las corinebacterias individuales en frotis teñidos tienden a acomodarse en forma paralela o en ángulos agudos entre sí. Pocas veces se observan verdaderas ramificaciones en los cultivos.
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En agar sangre, las colonias de C. diphtheriae son pequeñas, granulosas y grises, con bordes irregulares y pueden tener pequeñas zonas de hemólisis. En telurita de potasio que contiene agar, las colonias son de color pardo a negro con un halo negro pardusco debido a que la telurita se reduce dentro de la célula (estafilococos y estreptococos también producen colonias de color negro). Se han reconocido ampliamente cuatro biotipos de C. diphtheriae: gravis, mitis, intermedius y belfanti. Estas variantes se clasificaron con base en las características de crecimiento tales como: morfología de la colonia, reacciones bioquímicas y gravedad de la enfermedad producida por la infección. Existen muy pocos laboratorios de referencia equipados con los métodos necesarios para ofrecer una clasificación confiable del biotipo. La frecuencia de la difteria ha disminuido considerablemente y ya no es importante la relación entre la gravedad de la enfermedad y la biovariedad para el tratamiento médico ni para el manejo de los casos o brotes por parte de salud pública. Si es necesario en el contexto de un brote epidémico, se pueden utilizar métodos inmunoquímicos y moleculares para tipificar C. diphtheriae.
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C. diphtheriae y otras corinebacterias proliferan en medio aerobio en casi todos los medios de laboratorio ordinarios. En el suero de Loeffler, las corinebacterias proliferan con mayor rapidez que otros microorganismos respiratorios, y las características morfológicas de los microorganismos son típicas en los frotis obtenidos de estas colonias.
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Las corinebacterias tienden al pleomorfismo en la morfología microscópica y de colonias. Cuando algunos microorganismos de la difteria no toxígenos son infectados con bacteriófago de determinados bacilos de la difteria coccígenos, la progenie de las bacterias expuestas son lisógenas y toxígenas, y este rasgo después se hereda. Cuando los bacilos de difteria toxígenos son subcultivados en serie en antisuero específico contra el bacteriófago moderado que portan, tienden a volverse no toxígenos. Por consiguiente, la adquisición del bacteriófago conduce a la toxigenicidad (conversión lisógena). La producción eficaz de la toxina ocurre tal vez sólo cuando el probacteriófago de C. diphtheriae lisógeno se activa y produce citólisis. Si bien la toxigenicidad está controlada por el gen del bacteriófago, la invasividad está sujeta al control de genes bacterianos.
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El principal microorganismo patógeno en el ser humano del género Corynebacterium es C. diphtheriae, el microorganismo que produce la difteria respiratoria o cutánea. En la naturaleza, C. diphtheriae se observa en el sistema respiratorio, en heridas o en la piel de personas infectadas o portadores normales. Se disemina por las gotitas de secreciones respiratorias o por el contacto con individuos susceptibles; los bacilos luego se desarrollan en las mucosas o en abrasiones en la piel, y los que son toxígenos comienzan a producir toxina.
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Todos los microorganismos de la especie C. diphtheriae toxígena son capaces de elaborar la misma exotoxina productora de la enfermedad. La producción in vitro de esta toxina depende en gran parte de la concentración de hierro. La producción de toxina es óptima a 0.14 mg de hierro por mililitro de medio pero prácticamente se suprime a una concentración de 0.5 mg/ml. Otros factores que influyen en la producción de toxina in vitro son presión osmótica, concentración de aminoácidos, pH y disponibilidad de fuentes adecuadas de carbono y nitrógeno. Los factores que controlan la producción de toxina in vitro no se comprenden bien.
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La toxina de la difteria es un polipéptido termolábil (peso molecular [MW, molecular weight] 62,000) que puede ser mortal a dosis de 0.1 μg/kg. Si se rompen los puentes de disulfuro, la molécula puede dividirse en dos fragmentos. El fragmento B (MW = 38 000), que no tiene actividad independiente, se divide funcionalmente en un dominio de receptor y un dominio de translocación. La unión del dominio de receptor a las proteínas de membrana de la célula hospedadora CD-9 y al precursor parecido al factor de crecimiento epidérmico fijador de heparina (HBEGF, heparin-binding epidermal growth factor), desencadena la entrada de la toxina en la célula a través de la endocitosis mediada por el receptor. La acidificación del dominio de translocación dentro de un endosoma en desarrollo conduce a la creación de un canal de proteína que facilita el desplazamiento del fragmento A hacia el citoplasma de la célula hospedadora. El fragmento A inhibe la elongación de la cadena polipéptidica, siempre y cuando halla presente dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD, nicotinamide–adenine dinucleotide), al inactivar el factor de elongación EF-2. Este factor es necesario para la translocación del RNA de transporte de polipeptidil desde el sitio aceptador al donador en el ribosoma eucariótico. El fragmento A de la toxina inactiva EF-2 al catalizar una reacción que produce nicotinamida libre más complejo de adenosina difosfato-ribosa-EF-2 inactivo (ADP-ribosilación). Se cree que el cese brusco de la síntesis de proteína es la causa de los efectos necrosantes y neurotóxicos de la toxina de la difteria. Cepas de Pseudomonas aeruginosa pueden producir una exotoxina mediante un mecanismo de acción similar.
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La toxina de la difteria se absorbe hacia las mucosas y produce destrucción del epitelio y una respuesta inflamatoria superficial. El epitelio necrótico queda embebido en la fibrina exudativa y los eritrocitos y leucocitos, de manera que se forma una “seudomembrana” grisácea, por lo general sobre amígdalas, faringe o laringe. Cualquier tentativa de eliminar la seudomembrana expone y desgarra los capilares y, por lo tanto, produce hemorragia. Los ganglios linfáticos del cuello aumentan de tamaño y algunas veces se produce edema acentuado en todo el cuello con distorsión de las vías respiratorias, a menudo llamado “cuello proconsular”. Los bacilos de la difteria en la membrana continúan produciendo toxina en forma activa. Ésta se absorbe y el resultado es una lesión tóxica a distancia, principalmente degeneración parenquimatosa, infiltración grasa y necrosis en el músculo cardiaco (miocarditis), hígado, riñones (necrosis tubular) y glándulas suprarrenales, acompañada en ocasiones de hemorragia macroscópica. La toxina además provoca lesión de los nervios (desmielinización), cuyo resultado es a menudo parálisis del paladar blando, músculos oculares o extremidades.
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La difteria cutánea o de heridas es más frecuente en los trópicos, aunque también se han descrito algunos casos en climas templados entre alcohólicos, indigentes y otros grupos empobrecidos. Se forma una membrana sobre una herida infectada que no logra cicatrizar. Sin embargo, la absorción de toxina suele ser leve y los efectos sistémicos insignificantes. La pequeña cantidad de toxina que se absorbe durante la infección cutánea favorece el desarrollo de anticuerpos antitoxina. La “virulencia” de los bacilos diftéricos se debe a su capacidad para establecer la infección, su proliferación rápida y luego su pronta elaboración de toxina que se absorbe de manera eficaz. C. diphtheriae no tiene que ser toxígeno para establecer una infección localizada (p. ej., en la nasofaringe o la piel) pero las cepas antitoxígenas no producen efectos tóxicos localizados o sistémicos. C. diphtheriae no invade activamente tejidos profundos y prácticamente nunca entra en la circulación sanguínea, aunque se han descrito casos raros de endocarditis.
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Manifestaciones clínicas
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Cuando la inflamación diftérica empieza en el aparato respiratorio, casi siempre se acompaña de dolor de garganta y febrícula. La postración y la disnea se presentan poco después por la obstrucción causada por la membrana. Esta obstrucción puede incluso ocasionar asfixia si no se trata con rapidez mediante intubación o traqueostomía. Las irregularidades del ritmo cardiaco indican lesión del corazón. Más tarde, puede haber dificultades visuales, de lenguaje, de la deglución o del movimiento de los brazos o las piernas. Todas estas manifestaciones tienden a desaparecer en forma espontánea.
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En general, la variedad gravis tiende a producir una enfermedad más grave que la variedad mitis, pero todos los tipos pueden producir enfermedad similar.
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Pruebas diagnósticas de laboratorio
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Son útiles para confirmar la impresión clínica y tienen importancia epidemiológica. Nota: El tratamiento específico nunca debe demorarse por los resultados de laboratorio si el cuadro clínico es muy sugestivo de difteria. Los médicos deben notificar al laboratorio clínico antes de obtener o remitir muestras para cultivo.
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Antes de la administración de fármacos antimicrobianos deben obtenerse frotis de dacrón de la nariz, la faringe o de otras lesiones sospechosas (por debajo de cualquier membrana visible). El frotis luego debe colocarse en medios de transporte semisólidos como Amies. Los frotis teñidos con azul de metileno alcalino o con tinción de Gram muestran bacilos en abalorios con una disposición característica.
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Las muestras deben ser inoculadas en una placa de agar sangre (para descartar la posibilidad de estreptococo hemolítico), y un medio selectivo como placa de telurita (p. ej., agar sangre y cistina-telurita [CTBA, cystine-tellurite blood agar] o un medio modificado de Tinsdale) e incubado a 37°C en CO2 al 5%. Las placas se examinan de 18 a 24 h. En 36 a 48 h, las colonias en medio de telurita son lo suficientemente definidas para el reconocimiento de C. diphtheriae. En el agar de cistina con telurita, las colonias son negras con un halo café.
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Una cepa presuntiva de C. diphtheriae debe someterse a pruebas de toxigenicidad. Tales pruebas se realizan sólo en laboratorios de salud pública de referencia. Existen varios métodos, a saber:
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Un disco de papel de filtro que contiene antitoxina (10 UI/disco) se coloca en una placa de agar. Los cultivos en los que se debe comprobar la toxigenicidad se inoculan (cuando menos se eligen 10 colonias) de 7 a 9 mm del disco. Después de 48 h de incubación, la antitoxina que se difunde desde el disco de papel ha precipitado la toxina que se difunde desde los cultivos toxígenos y ha producido bandas de precipitina entre el disco y el crecimiento bacteriano. Este es el método de Elek modificado descrito por la Unidad de Referencia de Difteria de la OMS.
Se han descrito los métodos con base en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, polymerase chain reaction) para la detección del gen de la toxina diftérica (tox). Los análisis de PCR para tox también se pueden utilizar directamente en los especímenes de los pacientes antes que se disponga de los resultados de cultivo. Un cultivo positivo confirma un análisis de PCR positivo. Un cultivo negativo después de la antibioticoterapia junto con un análisis de PCR positivo indica que el paciente probablemente tiene difteria.
Se pueden emplear enzimoinmunoanálisis de adsorción (ELISA, enzyme–linked immunosorbent assay) para detectar toxina diftérica de cepas de C. diphtheriae clínicas.
Un análisis de tira inmunocromográfica permite detectar toxinas de la difteria en cuestión de horas. Este análisis es muy sensible.
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Los últimos dos estudios no se llevan a cabo en todos los lugares.
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Resistencia e inmunidad
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Puesto que la difteria es principalmente resultado de la acción de la toxina formada por el microorganismo más que de la invasión por el mismo, la resistencia a la enfermedad depende en gran parte de la disponibilidad de la antitoxina neutralizante específica en la circulación sanguínea y en los tejidos. En general, es verdad que la difteria ocurre sólo en las personas que no poseen antitoxina (o menos de 0.01 unidades Lf [límite de floculación]/ml). La mejor manera de valorar la inmunidad a la toxina de la difteria en pacientes individuales es mediante el análisis de las inmunizaciones con toxoide diftérico documentadas y si es necesaria la inmunización primaria o de refuerzo.
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El tratamiento de la difteria se basa en gran parte en la supresión rápida de las bacterias productoras de toxina por los fármacos antimicrobianos y la administración inicial de la antitoxina específica contra la toxina formada por los microorganismos en su lugar de entrada y multiplicación. La antitoxina de la difteria se produce en diversos animales (caballos, corderos, cabras y conejos) mediante la inyección repetida de toxoide purificado y concentrado. El tratamiento con antitoxina es indispensable cuando hay sospecha clínica importante de difteria. Se inyectan entre 20 000 y 120 000 unidades por vía intramuscular o intravenosa, dependiendo de la duración de los síntomas y la gravedad de la enfermedad, después de haber tomado las precauciones correspondientes (prueba cutánea) para descartar hipersensibilidad al suero animal. La antitoxina se administra por vía intravenosa el día que se establece el diagnóstico clínico de difteria y no es necesario repetirla. En los casos leves es posible utilizar la inyección intramuscular.
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Los fármacos antimicrobianos (penicilina, eritromicina) inhiben la proliferación de los bacilos de la difteria. Aunque estos fármacos prácticamente no tienen ningún efecto sobre el proceso patológico, detienen la producción de toxina. También ayudan a eliminar estreptococos y C. diphtheriae concomitantes del sistema respiratorio de pacientes o portadores.
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Epidemiología, prevención y control
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Antes de la inmunización artificial, la difteria era principalmente una enfermedad de niños pequeños. La infección ocurría en forma sintomática o asintomática en una etapa inicial y producía la propagación de la antitoxina en la población. Una infección asintomática durante la adolescencia y la edad adulta servía de estímulo para el mantenimiento de altas concentraciones de antitoxina. Por consiguiente, casi todos los miembros de la población, excepto los niños, eran inmunes.
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Casi 75% de los niños entre seis y ocho años que viven en países en vías de desarrollo donde las infecciones cutáneas por C. diphtheriae son frecuentes tienen concentraciones séricas de antitoxina protectoras. La absorción de pequeñas cantidades de toxina de la difteria de la infección en la piel al parecer proporciona el estímulo antigénico para la respuesta inmunitaria; la cantidad de toxina que se absorbe no produce enfermedad.
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La inmunización activa en la infancia con toxoide de la difteria genera concentraciones de antitoxina que por lo general son adecuadas hasta la edad adulta. Los adultos jóvenes deben recibir refuerzos del toxoide, porque los bacilos de la difteria toxígenos no tienen suficiente prevalencia en la población de muchos países desarrollados para proporcionar el estímulo de la infección asintomática con la estimulación de la resistencia. Las concentraciones de antitoxina disminuyen con el tiempo, y muchas personas de edad avanzada tienen cantidades insuficientes de antitoxina circulante para protegerlas contra la difteria.
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Los principales objetivos de la prevención son limitar la distribución de los bacilos diftéricos toxígenos en la población y mantener un alto grado de inmunización activa posible.
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Para limitar el contacto con los bacilos diftéricos a un mínimo, se debe aislar a los pacientes con difteria. Sin tratamiento, un gran porcentaje de las personas infectadas continúa eliminando los bacilos de la difteria durante semanas o meses después del restablecimiento (portadores convalecientes). Este peligro puede reducirse bastante mediante el tratamiento activo inicial con antibióticos.
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Un filtrado de caldo de cultivo de una cepa toxígena se trata con formalina al 0.3% e incubada a una temperatura de 37°C hasta que haya desaparecido la toxicidad. Este toxoide líquido es purificado y estandarizado en unidades floculantes (dosis de LF). Los toxoides líquidos preparados según se mencionó se adsorben al hidróxido de aluminio o al fosfato de aluminio. Este material permanece por más tiempo en un reservorio después de la inyección y es un mejor antígeno. Tales toxoides suelen combinarse con toxoide tetánico (Td) y a veces con la vacuna contra la tos ferina (DPT o DaPT) como una sola inyección que se utiliza en la inmunización inicial de los niños. Para la inyección de refuerzo en los adultos, sólo se utiliza toxoides Td o toxoides Td combinados con vacuna contra la tos ferina acelular (Tdap) (para una inyección única en las personas que recibieron la vacuna contra la tos ferina de célula entera durante la infancia); éstas combinan una dosis completa del toxoide tetánico con una dosis más pequeña diez veces mayor del toxoide de la difteria a fin de disminuir la posibilidad de reacciones adversas.
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Todos los niños deben recibir un ciclo inicial de inmunizaciones y refuerzos. Los refuerzos periódicos con Td son muy importantes en los adultos que viajan a los países en vías de desarrollo, donde la frecuencia de la difteria clínica puede ser 1 000 veces mayor que en los países desarrollados, donde la inmunización es general.