CAPÍTULO 43: Patogenia y diagnóstico de las infecciones micóticas

Las infecciones por hongos se adquieren con mayor frecuencia del entorno externo. Un mecanismo común de infección es la inhalación de conidias infecciosas generadas a partir de mohos ambientales. Algunos de estos mohos son ubicuos, mientras que otros están restringidos a áreas endémicas específicas y regiones geográficas cuyo clima favorece su crecimiento. Muchos hongos producen enfermedades solo después de que se inyectan accidentalmente más allá de la barrera cutánea/mucosa, especialmente en pacientes inmunodeprimidos. Otros hongos patógenos tienen medios más sofisticados de penetración e invasión de tejidos. En el caso de la candidiasis sistémica, la infección puede deberse a la invasión sistémica de una especie de hongo que suele ser un miembro endógeno de la microbiota residente, como Candida albicans (figura 43–1).

PATOGENIA

En comparación con las enfermedades bacterianas, virales y parasitarias, se sabe menos sobre los mecanismos patogénicos y factores de virulencia implicados en las infecciones micóticas. Las analogías con las enfermedades bacterianas son las más cercanas debido a las similitudes en la adherencia microbiana a las superficies mucosas, invasión de capas de tejido más profundas, producción de compuestos extracelulares y la interacción con los fagocitos (figura 43–2). En términos generales, los principios revisados en el capítulo 22 aplican a las infecciones micóticas. La mayor parte de los hongos son oportunistas y producen enfermedad grave sólo en individuos con alteración de los sistemas de defensa del hospedador; sólo algunos hongos causan enfermedad en personas previamente sanas.

Adherencia

Varias especies micóticas, en particular las levaduras, son capaces de colonizar las superficies mucosas del tubo digestivo y aparato reproductor femenino. Se ha demostrado por medios experimentales que la capacidad de adherirse a las células epiteliales bucales o vaginales se asocia con colonización y virulencia. Entre el género Candida, las especies que se adhieren mejor a las células epiteliales son las que se aíslan con mayor frecuencia en casos de infección clínica. Para la adherencia por lo común es necesaria una adhesina de superficie en el hongo y un receptor en las células epiteliales. En el caso de C. albicans, los componentes manoproteicos que se extienden desde la pared celular fueron implicados como adhesinas específicas, que interactúan con la fibronectina del hospedero y otros componentes de la matriz extracelular. Se han identificado otros mediadores de unión a hongos/hospederos, y este proceso permite explicar por qué ciertos tejidos son objetivos de patógenos mitóticos específicos. Por ejemplo, el neuropatógeno Cryptococcus neoformans muestra una interacción única con proteínas en el endotelio de la microvasculatura cerebral, quizá explicando cómo esta especie invade específicamente el sistema nervioso central.

Invasión

Atravesar una barrera superficial inicial (piel, membrana mucosa o epitelio respiratorio) es un paso importante para la mayoría de los patógenos exitosos. Algunos hongos se introducen a través de roturas mecánicas; por ejemplo, la infección por Sporothrix schenckii generalmente sigue a un traumatismo por pinchazo de espina en la piel. Los hongos que inicialmente infectan el pulmón deben producir conidias lo suficientemente pequeñas como para ser inhaladas más allá de las defensas de las vías respiratorias superiores. Por ejemplo, las artroconidias de Coccidioides immitis (2–6 μm) pueden permanecer suspendidas en el aire durante un periodo considerable y llegar a los bronquiolos terminales para iniciar la coccidioidomicosis pulmonar.

Los hongos dimórficos del medio ambiente, provocados por la temperatura y posiblemente por otras causas, experimentan un cambio metabólico similar a la respuesta al choque térmico, de modo que modifican por completo su morfología a una forma más invasiva. La invasión directamente a través de las barreras mucosas por la levadura endógena C. albicans se vincula de manera similar con un cambio morfológico, la formación de hifas. Para esta especie, la capacidad de transición entre formas de levadura e hifas le permite penetrar eficazmente en el tejido, formar biopelículas adherentes y diseminarse a sitios distantes. Las enzimas extracelulares (p. ej., proteasas, elastasas) se vinculan con la agresión de la forma de hifa de las especies de Candida, así como con las formas invasivas de muchos de los hongos dimórficos y otros hongos patógenos.

Lesiones

Existen muchos mecanismos de lesión tisular cuando ocurre la infección por hongos. Aunque muchos de estos producen metabolitos secundarios y micotoxinas en el medio ambiente, la mayoría de estas toxinas extracelulares no parece estar directamente relacionada con la patogenia de las infecciones humanas. Los componentes de la superficie celular que contribuyen al daño del hospedero, análogos a la endotoxina de las bacterias gramnegativas, faltan en la mayoría de los hongos. Además, solo los pacientes más inmunocomprometidos parecen tener lesiones extensas debido a la destrucción fúngica directa del tejido circundante, como pacientes neutropénicos con infecciones invasivas por mohos. En contraste, la lesión experimentada por el hospedero durante la mayoría de las infecciones micóticas parece deberse principalmente a la respuesta inmunitaria contra el microorganismo infectante. A medida que el sistema inmunológico intenta eliminar los hongos patógenos, existe cierto grado de daño colateral al hospedero.

INMUNIDAD

Inmunidad innata

Las personas sanas poseen inmunidad innata eficaz a la mayoría de las infecciones micóticas, en especial a los mohos oportunistas. Dicha resistencia está mediada por los fagocitos maduros (neutrófilos, macrófagos y células dendríticas), el sistema del complemento y los receptores de reconocimiento de patrones. Los receptores importantes que reconocen elementos fúngicos incluyen una estructura similar a la lectina en los fagocitos (dectina-1) que se une al glucano y los receptores tipo toll (TLR2, TLR4). En la mayoría de los casos, los neutrófilos y macrófagos alveolares eliminan las conidias de los hongos si llegan a los tejidos.

Las especies de hongos que causan infecciones humanas desarrollaron estrategias para evitar el reconocimiento inmunológico y frustrar varios aspectos de la eliminación inmunomediada. La cápsula de polisacárido de C. neoformans protege a los epítopos inmunogénicos de la superficie celular para que no sean detectados por los receptores de reconocimiento de patrones y las proteínas del complemento. Además, el material de la cápsula secretado por la célula criptocócica inhibe específicamente la función de muchas células inmunitarias. De manera similar, Candida albicans logra unirse a los componentes del complemento, de manera que interfiere con la fagocitosis. A medida que los hongos térmicamente dimórficos se convierten en un estado patógeno similar a una levadura, también se vuelven más resistentes a la muerte por los fagocitos que los hongos oportunistas debido a los cambios en las estructuras de la superficie sujetas al reconocimiento de patrones.

Además de evitar el reconocimiento inmunológico, muchos patógenos fúngicos también pueden sobrevivir una vez detectados y engullidos por las células inmunitarias. La transición de levadura a hifa por C. albicans favorece su escape de los fagocitos. A medida que las hifas del hongo C. immitis térmicamente dimórfico pasan a la fase esférica (tejido), también se vuelven resistentes a la muerte por fagocitosis debido a su tamaño y características de superficie. Algunos hongos producen sustancias como la melanina, que interfieren con la destrucción oxidativa por parte de los fagocitos. Las formas de levadura de Histoplasma capsulatum y C. neoformans están adaptadas para vivir y multiplicarse dentro de los macrófagos al interferir con los mecanismos de destrucción de lisosomas.

Respuesta inmunitaria adaptativa

Un tema recurrente en las infecciones por hongos es la importancia de la respuesta inmunitaria intacta para evitar la infección y progresión de la enfermedad. La mayoría de los hongos es incapaz de producir incluso una infección leve en individuos inmunocompetentes. El pequeño número de especies que son capaces de causar una infección clínicamente aparente por lo general se eliminan del hospedero, con mayor frecuencia mediante la combinación de la actividad innata de los neutrófilos y mediante el desarrollo de una respuesta inmunitaria adaptativa mediada por T_H1. Las infecciones fúngicas progresivas, debilitantes o potencialmente mortales se vinculan por lo regular con respuestas inmunitarias celulares deprimidas o ausentes.

Inmunidad humoral

Los anticuerpos antimicóticos se pueden detectar en algún momento durante la evolución de casi todas las infecciones por hongos, pero la aparición de anticuerpos no se correlaciona necesariamente con la resistencia. En la coccidioidomicosis, por ejemplo, los títulos elevados de anticuerpos específicos de C. immitis se vinculan con diseminación y empeoramiento de la evolución clínica; los títulos de anticuerpos disminuyen a medida que se cura la infección. Por el contrario, los anticuerpos dirigidos contra la cápsula de C. neoformans pueden contribuir realmente a la eliminación mediada por células de esta levadura encapsulada del sitio de infección. Los anticuerpos también llegan a estar implicados en el control de las infecciones por C. albicans al mejorar las interacciones hongo-fagocito.

Inmunidad celular

Una considerable evidencia clínica y experimental apunta hacia la importancia de la inmunidad celular en la resolución de las infecciones por hongos. La mayoría de los pacientes con micosis invasivas tiene neutropenia, defectos en la función de los neutrófilos, o respuestas inmunitarias T_H1 deprimidas, que en ocasiones son el resultado de factores como el tratamiento con esteroides, leucemia/linfoma, trasplantes y sida.

En la figura 43–2 se ilustra un esquema básico para las interacciones hongo-hospedero. Cuando las hifas o las células de levadura del hongo alcanzan sitios de tejido profundo, son destruidas por los neutrófilos o resisten la destrucción por uno de los mecanismos antifagocíticos descritos anteriormente. Las células supervivientes continúan creciendo de manera lenta dentro del hospedero en sus formas fúngicas adaptadas al tejido (esferas para C. immitis, hifas para A. fumigatus, levaduras intracelulares para C. neoformans y H. capsulatum). El crecimiento de estas formas invasivas puede ralentizarse o ser destruido por fagocitos como neutrófilos y macrófagos. En personas sanas, la extensión de la infección es mínima y cualquier síntoma es causado por la respuesta inflamatoria. La persistencia y propagación de hongos es más común en personas con inmunidad defectuosa.

Todo depende de la respuesta inmunitaria adaptativa específica al invasor. En las infecciones por hongos, las células presentadoras de antígenos, como las dendríticas y los macrófagos, ayudan a activar la respuesta inmunitaria adaptativa, incluida la producción de anticuerpos antifúngicos y la inmunidad mediada por T_H1. Los defectos que perturban este ciclo conducen a enfermedad progresiva. Los detalles de estas reacciones se tratan en los siguientes capítulos, hasta el punto en que se han dilucidado.

DIAGNÓSTICO POR LABORATORIO

Examen directo

Los hongos se identifican a menudo mediante la observación directa de sus características morfológicas distintivas en el examen microscópico directo de pus, líquidos o tejidos infectados. El método más simple es mezclar una muestra clínica, como raspados de piel, con una solución al 10% de hidróxido de potasio (KOH) en una laminilla de microscopio. El álcali fuerte digiere los elementos del tejido (células epiteliales, leucocitos, desechos), pero no las paredes celulares rígidas de las levaduras o los mohos. Después de la digestión del material, los hongos se observan al microscopio óptico con tinción o sin ella (figura 43–3). Los exámenes directos emplean fluoruro de calcio blanco, un tinte que se une a los polisacáridos de la celulosa y la quitina. Bajo luz ultravioleta, el fluoruro de calcio blanco se torna fluorescente, lo que mejora la detección de hongos en fluidos o secciones de tejido. Algunas levaduras, incluida C. albicans, se visualizan mediante la tinción de Gram (grampositiva).

El examen histopatológico de las muestras de biopsia de tejido se usa ampliamente para diagnosticar infecciones micóticas y pone de manifiesto la relación del microorganismo con los elementos y las respuestas del tejido (vasos sanguíneos, fagocitos, reacciones granulomatosas). La mayoría de los hongos se observa en cortes teñidos con el método básico de hematoxilina y eosina (H&E) que se usa en los laboratorios de histología (figura 43–4). Los procedimientos de tinción especializados, como los métodos de impregnación con plata, se utilizan con frecuencia porque tiñen fuertemente casi todos los hongos, pero sólo algunos componentes de los tejidos (figura 43–5). Es preciso alertar al patólogo sobre la posibilidad de infección por hongos cuando se envían tejidos, porque las tinciones específicas para hongos se utilizan de forma rutinaria.

Cultivo

Los hongos pueden cultivarse con el empleo de métodos similares a los utilizados para aislar bacterias. El crecimiento de muchas especies de hongos ocurre con facilidad en medios bacteriológicos enriquecidos utilizados a menudo en laboratorios clínicos (p. ej., agar chocolate y agar sangre). Sin embargo, muchos cultivos de hongos requieren días a semanas de incubación para lograr el crecimiento inicial; las bacterias presentes en la muestra crecen con mayor rapidez y pueden interferir con el aislamiento de un hongo de crecimiento lento. Por tanto, los procedimientos de cultivo en la micología diagnóstica se diseñan para favorecer el crecimiento de hongos más que de bacterias y para permitir la incubación por el tiempo suficiente para aislar las cepas de crecimiento lento.

El medio utilizado más a menudo para el cultivo de hongos es el agar de Sabouraud, que contiene sólo glucosa y peptonas como nutrientes. Tiene un pH de 5.6, que es óptimo para el crecimiento de dermatofitos y satisfactorio para el crecimiento de otros hongos. La mayor parte de las bacterias no proliferan o muestran proliferación inadecuada en el agar de Sabouraud. Se han utilizado diversos medios de cultivo, muchos de los cuales tienen como base el agar de Sabouraud o la adición de tejido encefálico-cardiaco.

El agar sangre u otros tipos de medios bacteriológicos enriquecidos se utilizan cuando se esperan cultivos puros, como el subcultivo de frascos de hemocultivos en los que se observan especies de levadura. Estos medios pueden hacerse más selectivos para los hongos mediante la adición de antibióticos antibacterianos como el cloranfenicol y la gentamicina. La cicloheximida es un antibiótico que inhibe a los hongos saprófitos y en ocasiones se añade al agar de Sabouraud para evitar la proliferación excesiva de mohos contaminantes del medio ambiente, en particular en casos de cultivos cutáneos. No es posible depender sólo de los medios que contienen estos agentes selectivos, porque pueden interferir con el crecimiento de algunos hongos patógenos o porque el contaminante llega a producir una infección oportunista. Por ejemplo, la cicloheximida inhibe a Cryptococcus neoformans y el cloranfenicol en ocasiones inhiben las levaduras de algunos hongos dimórficos. Los medios selectivos no son necesarios para el crecimiento de hongos en sitios estériles, como líquido cefalorraquídeo o tejidos de biopsia. A diferencia de la mayor parte de las bacterias patógenas, muchos hongos crecen mejor en 25 a 30 °C y las temperaturas en este intervalo se utilizan para el aislamiento primario. Los cultivos pareados que se incuban a 30 y 35 °C permiten demostrar dimorfismo.

Una vez que se aísla un hongo, los procedimientos de identificación dependen de si es una levadura o un moho. Las levaduras se identifican mediante pruebas bioquímicas análogas a las que se utilizan para las bacterias, incluidas algunas que son idénticas (p. ej., producción de ureasa). Observar las estructuras fúngicas específicas como las pseudohifas también es útil para el diagnóstico entre las levaduras.

Los mohos se identifican más por la morfología de sus conidias y sus conidióforos. Otras características, como el tamaño, textura y color de las colonias, permiten identificar los mohos, pero sin la conidiación no hay suficiente información para lograr esa identificación. La facilidad y velocidad con la cual varios hongos producen conidias varía en gran medida. La nutrición mínima, humedad, buena aireación y temperatura ambiental favorecen el desarrollo de conidias.

La morfología microscópica de los hongos suele demostrarse por métodos que permiten la observación microscópica in situ de conidias asexuales frágiles, su forma y disposición. La morfología también permite examinar en fragmentos de áreas de proliferación de un moho y con el examen de preparaciones húmedas que contienen un colorante denominado azul de lactofenol. El colorante tiñe las hifas, conidias y esporas; en ocasiones se observa producción de conidias por días o semanas después del crecimiento inicial del moho ―es algo similar a esperar a que abran las flores y resulta frustrante cuando el resultado se requiere para una aplicación clínica inmediata.

Es deseable, aunque no siempre es posible, demostrar las fases de levadura y moho en casos de hongos dimórficos. En algunos casos, estos resultados se logran con cultivos paralelos a 30 y 35 °C. Las formas hísticas de Coccidioides immitis no se producen con facilidad in vitro. La demostración del dimorfismo se torna menos importante con el desarrollo de sondas específicas de DNA para la mayor parte de los patógenos sistémicos; tales sondas se aplican con rapidez y en forma directa a los micelios en las fases de moho de estos hongos.

Detección de antígenos y anticuerpos

Los anticuerpos séricos dirigidos contra una variedad de antígenos fúngicos pueden detectarse en pacientes infectados con esos microorganismos. Estas pruebas rara vez son útiles para diagnosticar infecciones agudas, excepto para C. immitis, en la que las concentraciones de anticuerpos a menudo se correlacionan con la extensión de la infección. Durante algún tiempo se realizaron ensayos inmunológicos para detectar antígenos fúngicos. Los objetivos principales son mananos, manoproteínas, glucanos, quitina o alguna otra estructura exclusiva de los patógenos fúngicos. Dos de estas pruebas son extremadamente sensibles y específicas para la infección sistémica: (1) la del antígeno del polisacárido capsular de C. neoformans (antígeno criptocócico) y (2) la del antígeno de superficie de H. capsulatum (antígeno del Histoplasma). Las pruebas de antígeno sérico para especies de Aspergillus (galactomanano) y otros patógenos fúngicos (β-D-glucano) son menos sensibles para diagnosticar infecciones, pero son útiles en algunos casos.