CAPÍTULO 26: Corynebacterium, Listeria y Bacillus

El presente capítulo considera los siguientes tipos de estafilococos:

• Corynebacterium diphtheriae

• Listeria monocytogenes

• Bacillus anthracis

• Bacillus cereus

El presente capítulo incluye a una gran variedad de bacilos grampositivos muy patógenos que en la actualidad no son causantes comunes de enfermedad humana; su importancia médica radica en las lecciones que se aprendieron cuando eran más comunes, y la amenaza continua que su existencia representa. Corynebacterium diphtheriae, causante de la difteria, es un prototipo de la enfermedad toxigénica. Listeria monocytogenes es una causa esporádica de meningitis y de otras infecciones en el feto, en neonatos y en hospedadores inmunocomprometidos. Los sucesos de 2001 han servido como doloroso recordatorio de que Bacillus anthracis, causante del carbunco, sigue siendo el agente con el máximo potencial de bioterrorismo. Las características de estos bacilos se presentan en el cuadro 26–1.

Las corinebacterias (del griego koryne, “mazo”) son pequeñas y pleomorfas. El género Corynebacterium incluye a diversas especies de bacilos grampositivos aerobios y facultativos. Las células tienen extremos en forma de mazo y a menudo permanecen unidas después de dividirse, formando disposiciones de “letras chinas” o empalizadas; no se forman esporas. En términos generales, el crecimiento máximo se obtiene bajo condiciones aerobias en medios enriquecidos con sangre u otros productos animales, pero muchas cepas crecen anaeróbicamente. En forma típica, las colonias en agar sangre son pequeñas (1 a 2 mm) y la mayoría son no hemolíticas. Se produce catalasa y muchas cepas producen ácido (por lo general ácido láctico) a través de fermentación de hidratos de carbono. La estructura de la superficie y pared celular es similar a la de otras bacterias grampositivas.

Corynebacterium diphtheriae produce una poderosa exotoxina que es la responsable de la difteria. Otras corinebacterias son habitantes comensales no patogénicos de la faringe, nasofaringe, uretra distal y piel; de manera colectiva se les denomina “difteroides”. Las especies que se asocian con enfermedades se incluyen en el cuadro 26–2.

BACTERIOLOGÍA

Corynebacterium diphtheriae se diferencian de otras corinebacterias por la aparición de colonias en medios selectivos que se utilizan para su aislamiento y por una variedad de reacciones bioquímicas. Diferentes cepas de C. diphtheriae pueden o no producir toxina diftérica (DT). El gen de la DT está contenido en el genoma de un bacteriófago, que es lisogénico dentro del cromosoma de C. diphtheriae. Para las cepas que contienen este gen, la producción de DT está controlada por una proteína represora (DtxR) que responde a las concentraciones de hierro y también regula otras funciones relacionadas con toxinas.

La DT es una toxina A-B que actúa en el citoplasma a fin de inhibir la síntesis de proteínas de forma irreversible en una amplia variedad de células eucariotas. Después de la unión mediada por la subunidad B, las subunidades tanto A como B ingresan a la célula dentro de una vacuola endocítica. En el bajo pH de la vacuola, la toxina se desenvuelve, exponiendo los sitios que facilitan la translocación de la subunidad A del fagosoma al citosol. El blanco es el factor de elongación 2 (EF-2), que transfiere el RNA de transferencia del polipeptidil de sitios aceptores a donadores en el ribosoma de la célula hospedadora. La acción específica de la subunidad A es desactivar el EF-2 mediante la ribosilación de ADP (ADPR), que apaga la síntesis de proteínas. Los detalles de la acción de la DT se ilustran en el capítulo 1 (figura 1–7) como toxina prototípica. En sí, C. diphtheriae no se ve afectada porque utiliza una proteína distinta al EF-2 para los mismos pasos en la síntesis de proteínas.

DIFTERIA

EPIDEMIOLOGÍA

Corynebacterium diphtheriae se transmite por propagación de gotas, por contacto directo con infecciones cutáneas y, en menor grado, por medio de fomites (figura 26–1). Algunos sujetos se convierten en portadores convalecientes faríngeos o nasales y continúan albergando al organismo por semanas, meses o más. La difteria es inusual en localizaciones donde se utiliza la inmunización generalizada; por ejemplo, en la actualidad, se informa de menos de 10 casos por año en Estados Unidos. Por lo general, éstos se presentan como pequeños brotes en poblaciones que no han recibido una inmunización adecuada, como en el caso de trabajadores migrantes, población flotante y personas que rechazan la inmunización con base en sus creencias religiosas. Han pasado más de 25 años desde que cualquier brote haya excedido los 50 casos.

La difteria se sigue presentando en países en vías de desarrollo y en sitios donde se ha visto alterada la infraestructura de salud pública. Por ejemplo, en la ex Unión Soviética, donde el número anual de casos de difteria se ha encontrado por debajo de los 200, se presentaron más de 47 000 casos y 1700 muertes entre 1990 y 1995. Este brote se presentó después de la reintroducción de C. diphtheriae en una población donde se habían desplomado los sistemas de salud pública a causa de la situación política. La reanudación de la inmunización efectiva hizo que las tasas de difteria regresaran a sus niveles originales.

PATOGENIA

Corynebacterium diphtheriae tiene poca capacidad invasiva y la difteria se debe a los efectos locales y sistémicos de la DT, una exotoxina proteica con características citotóxicas poderosas (figura 26–2). Inhibe la síntesis de proteínas en extractos libres de células de prácticamente todas las células eucariotas, desde protozoarios y levaduras hasta plantas superiores y humanos; su toxicidad para células intactas varía entre mamíferos y órganos, principalmente a causa de las diferencias en fijación y captación de la toxina. En el caso de los humanos, la subunidad B se fija a uno de una familia de receptores comunes de las eucariotas, que regulan el crecimiento y diferenciación de las células, con lo que toma ventaja de la función celular normal.

La producción de la DT tiene efectos tanto locales como sistémicos. A nivel local, su acción sobre las células epiteliales conduce a necrosis e inflamación, formando una pseudomembrana compuesta de un conglomerado de fibrina, leucocitos y sedimentos celulares. La extensión de la seudomembrana varía de una placa local a una cobertura amplia que abarca gran parte del árbol traqueobronquial. La absorción y circulación de la DT permiten que de fije a lo largo del cuerpo. Las células del miocardio son las más afectadas; a la larga, se desarrolla una miocarditis aguda.

INMUNIDAD

La DT es antigénica y estimula la producción de anticuerpos antitoxina protectores durante la infección natural. Tratar la toxina con formalina produce un toxoide, que retiene la antigenicidad, pero no la toxicidad de la toxina nativa y que se utiliza en la inmunización en contra de la enfermedad. Queda claro que este proceso desactiva al fragmento B en términos funcionales. El que también desactive al fragmento A o que prevenga su capacidad para disociarse del fragmento B es algo que aún no se sabe. Los estudios moleculares de la estructura y acción de la subunidad A sugieren que otro abordaje de inmunización podría ser el diseño genético de la subunidad A de modo que sea incapaz de fijar EF-2 al tiempo que retiene su antigenicidad.

DIFTERIA: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES

Después de un periodo de incubación de dos a cuatro días, la difteria por lo normal se manifiesta como faringitis o amigdalitis. De manera típica se presentan malestar, irritación de la garganta y fiebre, además de que se desarrolla un parche de exudado o membrana sobre las amígdalas, campanilla, paladar suave o pared faríngea. Esta seudomembrana grisácea-blancuzca (figura 26–3) se adhiere a la membrana mucosa y puede extenderse desde el área bucofaríngea y descender por la laringe y la tráquea. Es común la adenitis cervical asociada y, en casos graves, la adenitis cervical y el edema producen una apariencia de “cuello de toro”. En casos no complicados, la infección se resuelve de manera gradual y la membrana se expectora después de 5 a 10 días.

Las complicaciones y efectos letales de la difteria son el producto de la obstrucción respiratoria o de los efectos sistémicos de la DT absorbida en el sitio de la infección. La obstrucción mecánica de las vías aéreas producida por la seudomembrana, edema y hemorragia puede ser repentina y completa, y llega a conducir a la sofocación, en especial si grandes secciones de la seudomembrana se separan de la superficie epitelial de la tráquea o la laringe. La DT absorbida al torrente sanguíneo ocasiona daños en diversos órganos, de mayor gravedad en el corazón. La miocarditis diftérica (figura 26–4) se detecta por medio de electrocardiografía en dos tercios de los pacientes y es lo bastante seria como para producir disfunciones cardiacas en hasta 25% de los pacientes. Aparece durante la segunda o tercera semana y se manifiesta por agrandamiento cardiaco, arritmia e insuficiencia cardiaca congestiva con disnea. El compromiso del sistema nervioso aparece más tarde en el curso de la enfermedad y con mayor frecuencia implica la parálisis del paladar suave, de los músculos oculomotores (del ojo) o de grupos musculares selectos. La parálisis es reversible y normalmente no es grave a menos que se vea comprometido el diafragma. La enfermedad se resuelve al formarse el anticuerpo antitoxina.

Corynebacterium diphtheriae llega a producir infecciones no respiratorias, en especial en la piel. La lesión característica, que varía de una simple pústula a una ulceración crónica que no sana, es más común en regiones tropicales y calientes y áridas. Son poco frecuentes las complicaciones cardiacas y neurológicas en el caso de estas infecciones, lo que sugiere que la eficiencia de la producción o absorción de la toxina es baja en comparación con la que se presenta en las infecciones respiratorias.

DIAGNÓSTICO

El diagnóstico inicial de la difteria es totalmente clínico. En la actualidad no existen pruebas rápidas de laboratorio de suficiente valor para influir en las decisiones relacionadas con la administración de la antitoxina. Los frotis directos de las áreas infectadas de la garganta no son herramientas diagnósticas confiables. El diagnóstico definitivo se logra mediante el aislamiento e identificación de C. diphtheriae a partir del sitio de infección y por la demostración de su toxigenicidad. El aislamiento normalmente se logra con un medio selectivo que contiene telurito de potasio (agar Tinsdale).

Se debe reconocer que, aunque el diagnóstico de difteria podía llevarse a cabo y confirmarse con gran confianza en el pasado, ahora resulta más difícil porque la experiencia con la enfermedad es poco común. La mayoría de los médicos nunca han visto un caso de difteria y la mayor parte de los laboratorios nunca han aislado al organismo ni tienen el medio requerido en existencia. Dado que los procedimientos de cultivo de rutina no detectan C. diphtheriae, el médico debe notificar al laboratorio por adelantado acerca de sus sospechas de difteria. Por lo general se requiere de dos días para excluir la presencia de C. diphtheriae (es decir, no se aíslan colonias en agar Tinsdale); sin embargo, se necesita de mayor tiempo para completar las pruebas de identificación y toxigenicidad en el caso de cultivos positivos.

TRATAMIENTO

El tratamiento de la difteria se dirige a la neutralización de la toxina con la eliminación concurrente del organismo. La primera es la más crítica y se lleva a cabo mediante la administración puntual de una antitoxina diftérica, un antisuero que se produce con caballos. Debe aplicarse de inicio porque sólo neutraliza la toxina circulante y no tiene efecto alguno sobre la toxina ya fijada o dentro de las células. Corynebacterium diphtheriae es susceptible a una variedad de antimicrobianos, incluyendo penicilinas, cefalosporinas, eritromicina y tetraciclina. De ellas, la eritromicina ha resultado ser la más eficaz. Las complicaciones de la difteria se manejan primordialmente con medidas de soporte.

PREVENCIÓN

El pilar de la prevención de la difteria es la inmunización. La vacuna es de gran eficacia, entre 3 y 4 dosis de toxoide diftérico producen inmunidad mediante la estimulación de la producción de antitoxina. La serie se inicia en el primer año de vida. Las inmunizaciones de refuerzo a intervalos de 10 años mantienen la inmunidad. Los individuos completamente inmunizados pueden adquirir una infección por C. diphtheriae, ya que los anticuerpos se dirigen sólo en contra de la toxina, pero la enfermedad es leve. La infección grave y la muerte tan solo se presentan en individuos no inmunizados o con una inmunización deficiente. La inmunización con toxoide DT evita la enfermedad grave mediada por la toxina.

BACTERIOLOGÍA

Listeria monocytogenes es un bacilo grampositivo con algunas características bacteriológicas que se asemejan a las de las corinebacterias y los estreptococos. En frotis teñidos de material clínico y de laboratorio, los microorganismos tienen semejanza a los difteroides. Listeria no es difícil de cultivar y genera pequeñas colonias β hemolíticas que se asemejan a las de los estreptococos del grupo B en agar sangre; sin embargo, las listerias, como las corinebacterias, son catalasas positivas, mientras que los estreptococos no lo son. Una característica inusual de la patogenia de estos microorganismos en humanos es la capacidad de L. monocytogenes de crecer con lentitud en el frío, incluso a temperaturas menores de 0°C. Esto se debe a la acción de las enzimas (RNA helicasas) inducidas a bajas temperaturas. El crecimiento a temperatura del refrigerador resulta ser importante en la transmisión alimentaria de L. monocytogenes (véase Epidemiología, más adelante). Las especies de Listeria son catalasa positivas, lo cual las distingue de los estreptococos, y producen una motilidad de volteretas característica en medios líquidos a temperaturas menores de 30°C, lo que las distingue de las corinebacterias.

Listeria monocytogenes es la única de seis especies de Listeria patógena para seres humanos. Hay 13 serotipos con base en antígenos flagelares y de superficie, pero la mayor parte de los casos en humanos se limita a sólo tres (1/2a, 1/2b, 4b). Los principales factores de virulencia son las proteínas de superficie asociadas con la invasión, denominadas internalinas, así como una citotoxina formadora de poros, la listeriolisina O (LLO).

LISTERIOSIS

EPIDEMIOLOGÍA

Listeria monocytogenes se encuentra difundida en la Naturaleza, en la tierra, aguas subterráneas, vegetación en putrefacción y en el tracto intestinal de distintos animales, incluyendo a aquellos que asociamos con nuestra fuente de alimentos (p. ej., aves y ungulados). La importancia de la transmisión de listeriosis por alimentos (figura 26–5) no se reconoció sino hasta principios del decenio de 1980–1989. Un brote muy publicitado en California en 1985 implicó el consumo de quesos suaves estilo mexicano y provocó 86 casos y 29 muertes. La mayoría de los casos se presentó entre pares madre-lactante. Los brotes debidos a productos lácteos se han rastreado a contaminación posterior a la pasteurización o a falta de acatamiento en cuanto a pautas temporales y de temperatura. Una característica importante de algunas epidemias ha sido la capacidad de L. monocytogenes de desarrollarse a temperaturas de refrigeración, lo que permite que los reducidos números de organismos alcancen dosis infecciosas durante el almacenamiento. Esta persistencia se ve potenciada por su capacidad de formar biopelículas, lo que hace que las superficies y los empaques sean más difíciles de descontaminar. El aumento en la concienciación ha incluido a muchos otros productos alimenticios, en especial aquellos preparados a partir de productos animales en formas listas para comer como salchichas, cortes de carne y artículos derivados de aves.

Listeria monocytogenes también puede transmitirse vía transplacentaria al feto, presumiblemente después de la diseminación hematógena en la madre. También se puede propagar a los recién nacidos dentro del canal de parto de modo similar a los estreptococos del grupo B. La listeriosis aún no es una enfermedad que deba reportatrse de manera obligada en Estados Unidos, pero estudios de vigilancia activa indican que existe la posibilidad de que dé cuenta de más de 1000 casos y 200 muertes por año. La mayoría de los casos se presentan en los extremos de la vida (p. ej., lactantes menores de un mes de edad o adultos mayores de 60 años de edad).

PATOGENIA

Los modelos animales de Listeria monocytogenes se han utilizado desde hace tiempo para el estudio de la inmunidad mediada por células debido a la capacidad del organismo para crecer en macrófagos no inmunitarios y el requerimiento de macrófagos activados para la depuración de la infección. L. monocytogenes es capaz de inducir su propia captación por fagocitos profesionales y no profesionales, incluyendo enterocitos, fibroblastos, dendritas, hepatocitos, células endoteliales, células M y macrófagos. El primer paso en este proceso tiene lugar cuando diversas proteínas de superficie se unen a fibronectina sobre la superficie del enterocito, lo cual va seguido por fijación de internalina a su receptor de célula hospedera, E-cadherina. La unión de internalina-E-cadherina desencadena la internalización de L. monocytogenes en una vacuola endocítica. Dentro de la célula, el microorganismo escapa del fagosoma hacia el citosol en cuestión de minutos; dicho escape está mediado por lisis de la membrana de la vacuola por la LLO formadora de poros y las fosfolipasas bacterianas. Tiene lugar con tanta rapidez que no hay tiempo para que los lisosomas se fusionen con el endosoma invasor.

Una vez dentro del citosol, L. monocytogenes continúa moviéndose a través de la célula alterando el metabolismo de la actina celular y la infraestructura microtubular. Dicho proceso está mediado por la LLO y otras proteínas, en especial una que controla la polimerización de la actina (figura 26–6). En este proceso, los monómeros de actina se concentran de manera secuencial directamente detrás de la bacteria, creando una “cola” bacteriana que se conecta a los largos filamentos de actina. La adición de nuevas unidades de actina a la cola impulsa al organismo a través del citosol como cometa a lo largo del cielo nocturno (figura 26–7). A la larga, las Listeria móviles llegan al borde de la célula, donde, en lugar de detenerse, se impulsan hacia la célula adyacente llevándose la membrana celular original junto con ellas. Cuando ésta se estrangula, los organismos quedan envueltos en un conjunto doble de membranas de célula hospedadora que, de nuevo, se disuelven por medio de la LLO y las fosfolipasas, liberando a los organismos e iniciando el ciclo una vez más en una nueva célula.

Esta compleja estrategia permite que L. monocytogenes sobreviva dentro de los macrófagos al escapar del fagosoma y que se disipe de célula endotelial en célula endotelial sin exponerse al sistema inmune. ¿Cómo es que Listeria evita que la LLO destruya la membrana de la célula hospedadora desde adentro de la misma manera en que las toxinas formadoras de poros de otras bacterias lo hacen desde el exterior? En apariencia, es posible que L. monocytogenes no sólo regule la producción puntual de LLO, sino que también desencadene su degradación por medio de las enzimas proteolíticas de la célula hospedadora una vez que ha abandonado la vacuola endosómica. La LLO también puede alterar la respuesta a la infección al alterar la modificación postraduccional de la célula hospedera de sus propias proteínas. Uno de estos efectos es la supresión de la activación de célula T inducida por antígeno. Los genes que codifican para LLO, el reordenamiento de actina y varios otros forman parte de un regulón de virulencia contenido en una isla de patogenicidad. El resultado es un despliegue en extremo preciso de factores de virulencia.

INMUNIDAD

La inmunidad a la infección por Listeria comprende respuestas inmunitarias tanto innata como adaptativa. Además de la acción de neutrófilos, múltiples receptores tipo toll (TLR, toll-like receptors) reconocen peptidoglucano, ácido lipoteicoico, lipoproteínas y proteína flagelar de Listeria. La respuesta adaptativa debe poco a mecanismos humorales y mucho a mecanismos mediados por células T_H1. La generación de subgrupos de células CD4+ y CD8+ específicos para antígeno se requiere para la resolución de infección y el establecimiento de protección duradera. La activación de citocina y el interferón γ revierten el crecimiento intracelular en macrófagos. La importancia de la inmunidad celular es recalcada por la frecuencia aumentada de listeriosis en situaciones en las cuales está comprometida debido a enfermedad (sida), terapia inmunosupresora, edad o embarazo.

LISTERIOSIS: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES

Por lo general, la listeriosis no presenta manifestaciones clínicas hasta que existe una infección diseminada. En el caso de brotes por alimentos, en ocasiones se presentan manifestaciones gastrointestinales de infección primaria como náuseas, dolor abdominal, diarrea y fiebre. Normalmente, la infección diseminada en los adultos permanece oculta e implica fiebre, malestar y síntomas constitucionales sin enfoque evidente. Listeria monocytogenes tiene un tropismo por el sistema nervioso central (CNS, central nervous system), incluyendo el parénquima cerebral (encefalitis) y el tronco encefálico, pero la meningitis que ocasiona no es clínicamente diferente de aquella asociada con otros patógenos bacterianos principales (Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis). La meningitis por Listeria sí tiene una tasa de mortalidad particularmente elevada.

Las infecciones neonatales y puerperales aparecen en entornos similares a los de las infecciones por estreptococos del grupo B. Listeria monocytogenes parece tener la capacidad única de infectar la placenta (figura 26–8), posiblemente al aprovechar el leve debilitamiento de la inmunidad mediada por células que se presenta durante el embarazo. La infección intrauterina lleva a la mortinatalidad o a una infección diseminada al momento de nacimiento o cerca de éste. Si el patógeno se adquiere en el canal de parto, el inicio de la enfermedad es posterior. El riesgo de enfermedad se aumenta en personas ancianas e inmunocomprometidas, así como en mujeres en etapas tardías del embarazo. Se ha estimado que el número de casos entre pacientes con sida es 300 veces superior al de la población general.

DIAGNÓSTICO

El diagnóstico de listeriosis se realiza mediante un cultivo de sangre, líquido cefalorraquídeo (CSF, cerebrospinal fluid) o lesiones focales. En la meningitis, las tinciones de Gram suelen ser positivas. Con frecuencia, la primera indicación de que Listeria está involucrada es el descubrimiento de que las colonias β hemolíticas subcultivadas a partir de un cultivo de sangre son bacilos grampositivos en lugar de estreptococos.

TRATAMIENTO Y PREVENCIÓN

Listeria monocytogenes es susceptible a la ampicilina y al trimetoprim/sulfametoxazol (TMP/SMX), ambas de las cuales se han utilizado de forma efectiva para el tratamiento, incluso de la meningitis. La ampicilina, en combinación con gentamicina, se considera el tratamiento de elección para casos fulminantes y para pacientes con grave compromiso de la función de linfocitos T. Una intensa vigilancia para evitar la venta de productos cárnicos listos para comerse contaminados con Listeria ha conducido a una disminución marcada en la incidencia de infecciones nuevas. La evitación de productos lácteos no pasteurizados y la cocción escrupulosa de productos animales son medidas inteligentes y obligatorias para personas inmunocomprometidas. No existe vacuna disponible.

El género Bacillus incluye muchas especies de bacilos grampositivos aerobios o facultativos generadores de esporas. Con la excepción de una sola especie, B. anthracis, son saprófitos de baja virulencia difundidos en el aire, tierra, agua, polvo y productos animales. Bacillus anthracis provoca la zoonosis carbunco, una enfermedad animal que de manera ocasional se transmite a los humanos. El género se compone de organismos en forma de bastón que pueden variar de cocobacilares a filamentos encadenados relativamente largos. Las cepas móviles tienen flagelos perítricos. La formación de esporas redondas u ovaladas, que pueden ser centrales, subterminales o terminales, dependiendo de la especie, es característica del género.

En el caso de Bacillus, el desarrollo se obtiene con medios normales incubados al aire y se reduce o es ausente bajo condiciones anaerobias. Las bacterias son catalasa-positivas y metabólicamente activas. Las esporas sobreviven a la ebullición durante periodos variables y son tan resistentes al calor que las de cierta especie se utilizan como indicador biológico de la eficiencia de autoclaves. Las esporas de B. anthracis sobreviven en la tierra por décadas.

BACTERIOLOGÍA

Bacillus anthracis tiende a formar cadenas de bastones muy largas, y en cultivo es no móvil y no hemolítico; las colonias se caracterizan por una superficie áspera e irregular, con múltiples extensiones rizadas en el borde, lo que semeja una “cabeza de medusa”. Bacillus anthracis tiene una cápsula polipeptídica (ácido poli-d-γ-glutámico) de un tipo antigénico único que tiene propiedades antifagocíticas similares a las de cápsulas de polisacárido bacterianas. Las endosporas de Bacillus anthracis son en extremo resistentes y se ha mostrado que sobreviven en el ambiente durante décadas. El microorganismo también produce un potente complejo de exotoxina, que consta de dos enzimas, el factor de edema (EF, edema factor) y el factor letal (LF, lethal factor), junto con una proteína de unión a receptor llamada antígeno protector (PA, protective antigen). Cuando el PA se une a EF o LF, actúa como una translocasa que forma un sitio tipo poro sobre la superficie de la célula hospedera; esto permite que los complejos entren a la célula (figura 26–9A). Una vez en el citosol, se expresan múltiples acciones de toxina, incluso actividad de adenilato ciclasa, y desactivación de proteína hospedera. Bacillus anthracis también produce muchas otras proteasas que digieren componentes de tejido.

CARBUNCO (ÁNTRAX)

El aislamiento de B. anthracis, la prueba de su relación con la infección por carbunco y la demostración de la inmunidad a la enfermedad se encuentran entre los sucesos de mayor importancia en la historia de la ciencia y la medicina. Robert Koch se elevó a la fama en 1877 al desarrollar al organismo en un cultivo artificial mediante el uso de técnicas de cultivo puro. Definió los criterios estrictos necesarios para comprobar que el organismo ocasionaba el carbunco (postulados de Koch) y después los satisfizo en forma experimental. Louis Pasteur llevó a cabo una convincente demostración de campo en Pouilly-le-Fort para comprobar que la vacunación de ovejas, cabras y vacas con una cepa atenuada de B. anthracis prevenía el carbunco. Los agradecidos granjeros del distrito lo vitorearon y cargaron sobre sus hombros; una experiencia que ahora, tristemente, se reserva primordialmente para los entrenadores de equipos deportivos triunfadores.

EPIDEMIOLOGÍA

En términos generales, el carbunco es una enfermedad de herbívoros como caballos, ovejas y ganado, los cuales lo adquieren de esporas de B. anthracis que contaminan sus pastizales. Los humanos se infectan a través del contacto con estos animales o sus productos de una forma que permite que las esporas se inoculen a través de la piel, se ingieran o se inhalen. En el decenio de 1920–1929 se presentaban más de 100 casos anuales entre granjeros, veterinarios y trabajadores de la industria de la carne en Estados Unidos, pero el control del carbunco animal en países desarrollados ha hecho que los casos humanos sean inusuales. Algunos focos endémicos persisten en Norteamérica y han sido la fuente de la enfermedad adquirida en forma natural. Otra fuente es la de productos animales como lana, pieles o fertilizante de harina de huesos importados de algún país donde el carbunco animal es endémico.

La verdadera amenaza asociada con el carbunco proviene de su continuo atractivo para aquellos que se empeñan en utilizarlo como agente para guerras o terrorismo biológicos. La larga vida, estabilidad y masa reducida de las esporas secas convierten en espeluznante realidad el prospecto de que alguien produzca una “nube de muerte” que conduzca a un brote masivo de carbunco pulmonar. Un episodio de 1979 que dio por resultado más de 60 muertes por carbunco en la ex Unión Soviética ahora se atribuye a una explosión accidental dentro de un centro de investigación de guerra biológica que atomizó más de 20 libras (9 kg) de esporas de carbunco. Los equipos de inspección de las Naciones Unidas en Irak descubrieron instalaciones para la producción de cantidades masivas de esporas, junto con los planes para crear y disipar aerosoles infecciosos mediante el uso de ojivas de misil. La inhalación de carbunco entre trabajadores postales después de los ataques terroristas del 11 de septiembre de 2001 parece haberse debido al envío de sobres que contenían esporas de carbunco para uso armamentístico robadas de instalaciones de investigación en guerra biológica. Dichas esporas se habían tratado para potenciar su atomización y diseminación. Las formas de carbunco se resumen en la figura 26–10.

PATOGENIA

Cuando esporas de B. anthracis llegan al ambiente rico de los tejidos del humano, germinan y se multiplican en el estado vegetativo. Las propiedades antifagocíticas de la cápsula ayudan a la supervivencia y finalmente permiten la producción de suficiente exotoxina como para causar enfermedad. Se desconocen la cronología y la importancia relativa de los componentes EF, LF y PA. Se cree que la actividad de adenilato ciclasa del EF se correlaciona con el edema notorio que se observa en los sitios infectados. En el ántrax maligno (carbunco) pulmonar, las esporas inhaladas son captadas por macrófagos alveolares, pero al parecer no germinan dentro de ellos, al menos hasta que drenan hacia el mediastino por medio de los linfáticos. La más letal de las formas de ántrax maligno se manifiesta en los pulmones como un proceso mediastínico y sistémicamente como una bacteriemia virulenta.

INMUNIDAD

Se desconocen los mecanismos específicos de la inmunidad en contra de B. anthracis. La evidencia experimental favorece al anticuerpo que se dirige en contra del complejo toxina, pero aún no queda claro el papel relativo de los componentes de la toxina. El ácido glutámico es inmunogénico, pero el anticuerpo en su contra no es protector.

CARBUNCO: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES

El carbunco cutáneo por lo general se inicia de 2 a 5 días después de la inoculación de las esporas en una parte expuesta del cuerpo, típicamente el antebrazo o mano. La lesión inicial es una pápula eritematosa que puede confundirse con la picadura de algún insecto. Normalmente, la pápula pasa por etapas vesiculares y ulcerativas en 7–10 días para formar una escara (costra) negra rodeada por edema (figura 26–9B y C); esta lesión se conoce como la “pústula maligna”, aunque no es ni maligna ni pústula. Los síntomas sistémicos asociados suelen ser leves y la lesión suele sanar de manera muy lenta después de separada la escara. En forma menos común, la enfermedad progresa con un edema local masivo, toxemia y bacteriemia.

El carbunco pulmonar se contrae por la inhalación de esporas. Históricamente, esto ha sucedido cuando se manipulan las pieles, pelambre, lana y similares en un espacio cerrado (enfermedad del lanero) o después de accidentes de laboratorio. En la actualidad es la forma que se esperaría a partir de la diseminación de un aerosol de esporas en una guerra biológica. En el síndrome pulmonar, 1–5 días de malestar inespecífico, fiebre y tos no productiva conducen a dificultades respiratorias progresivas y cianosis. A continuación hay propagación rápida hacia el torrente sanguíneo y el CNS. El edema y la hemorragia masivos son datos característicos de la meningitis por ántrax maligno. El edema mediastínico fue un hallazgo prominente entre los trabajadores postales. De no tratarse, el progreso a un desenlace fatal suele ser muy veloz una vez desarrollada la bacteriemia. Una forma intestinal de carbunco se deriva de la ingestión de alimentos contaminados, normalmente carnes. Se caracteriza por dolor abdominal, ascitis y choque.

DIAGNÓSTICO

Los cultivos de lesiones cutáneas, esputo, sangre y CSF son los medios principales para diagnosticar el carbunco. Dada alguna sospecha con bases epidemiológicas, la tinción de Gram del esputo u otros líquidos biológicos que muestran grandes números de bacilos grampositivos puede sugerir un diagnóstico. En septiembre de 2001, el diagnóstico del primer caso en Florida se logró acelerar por un especialista en enfermedades infecciosas que sabía que ese tipo de bacilos eran extremadamente inusuales en el líquido cefalorraquídeo y los bacilos grampositivos de gran tamaño también son inusuales en el esputo. Bacillus anthracis y otras especies de Bacillus no son difíciles de cultivar. De hecho, es frecuente que los laboratorios clínicos aíslen especies distintas al carbunco como contaminantes ambientales. Las especies saprófitas suelen ser betahemolíticas y móviles, características que no se encuentran en B. anthracis, pero la mayoría de los laboratorios clínicos no tienen la pericia para separar las especies de Bacillus. En la mayor parte de los casos de carbunco pulmonar los cultivos de sangre son positivos.

TRATAMIENTO

El tratamiento antimicrobiano tiene pocos efectos sobre el curso del carbunco cutáneo, pero sí protege en contra de la diseminación. Casi todas las cepas de B. anthracis son susceptibles a penicilina, doxiciclina y ciprofloxacino. Aunque desde hace mucho que la penicilina ha sido el tratamiento de elección para todas las formas de carbunco, la experiencia obtenida durante el brote de 2001 ha ocasionado que la recomendación de primera línea cambie a doxiciclina o ciprofloxacino. Estos antibióticos también se recomiendan para quimioprofilaxis en caso de exposición conocida o sospechada.

PREVENCIÓN

Las medidas preventivas de mayor importancia son aquellas que erradican el carbunco animal y que limitan las importaciones de áreas endémicas. Las vacunas también resultan útiles. La vacuna de Pasteur utilizó una cepa viva atenuada mediante subcultivos repetidos que provocaban la pérdida de un plásmido que codifica la producción de toxina; una vacuna viva similar sigue siendo efectiva para animales. La vacuna humana autorizada en Estados Unidos se prepara mediante la extracción de cultivos de una cepa no virulenta y no encapsulada de B. anthracis. El extracto consta casi exclusivamente del componente de antígeno protector de la toxina. En 2002, el Institute of Medicine publicó un análisis detallado de estudios humanos y animales y declaró que la vacuna era tanto segura como eficaz. Los expertos también piensan que es muy poco probable que los artífices de guerras biológicas pudieran producir las cepas de B. anthracis contra las cuales la vacuna no proteja. En Rusia y China se utiliza una vacuna viva en que las esporas se inoculan por escarificación.

Las esporas de Bacillus se encuentran dispersas en el ambiente y el aislamiento de una de las más de 20 especies de Bacillus además de B. anthracis a partir de materiales clínicos habitualmente representa la contaminación de la muestra. En ocasiones, B. cereus, B. subtilis y algunas otras especies producen infecciones genuinas, incluyendo infecciones de los ojos, tejidos blandos y pulmón. Por lo general, las infecciones se asocian con inmunosupresión, traumatismos, catéteres permanentes o contaminación de equipos complejos. La resistencia relativa de las esporas de Bacillus a los desinfectantes las ayuda a sobrevivir en dispositivos médicos que no pueden esterilizarse mediante calor.

Bacillus cereus merece mención especial. Esta especie es la que tiene más probabilidades de causar infección oportunista, lo que sugiere una virulencia intermedia entre la de B. anthracis y las otras especies. Se han detectado genes y plásmidos similares a los que se encuentran en B. anthracis y tiene una toxina piógena destructiva. Bacillus cereus también puede causar intoxicación alimentaria mediante producción de enterotoxina.