Bacteriología
Streptococcus pneumoniae
Dr. Luis Manuel Perea Mejía
Departamento de Microbiología y Parasitología
Facultad de Medicina
UNAM
Representa una de las bacterias mas estudiadas por su importancia en el desarrollo de infecciones invasivas en el humano y cuya investigación ha aportado al conocimiento científico de la génetica molecular, respuesta inmune, resistencia a los antibióticos e inmunoprofilaxis con vacunas.
En S. pneumoniae o neumococo se demostró por primera vez: 1) El papel central de los anticuerpos contra microorganismos extracelulares; 2) El reconocimiento que anticuerpos contra el polisacárido capsular de las bacterias son protectores, lo que género las bases de las actuales vacunas bacterianas; 3) El descubrimiento del DNA como el elemento en que se basa el intercambio genético y 4) La secuencia completa del genoma de una bacteria Gram positiva.
CARACTERÍSTICAS DEL MICROORGANISMO.
Se describen como cocos Gram positivos, capsulados, ovalados (lanceolados) de 0.5 a 1.2 mm, agrupados en pares (diplococos) que pueden presentarse en cadenas cortas. Para su cultivo se requiere de medios de cultivo enriquecidos con sangre.
El tamaño de la colonia depende del tipo de medio de cultivo utilizado y la producción de capsula por parte de la bacteria. Sus colonias se describen como alfa hemolíticas que con el tiempo desarrollan una depresión característica en el centro de la colonia debida a la actividad de una enzima autolítica que favorece la lisis bacteriana que es más evidente en el centro de la colonia.
Streptococcus pneumoniae es agupado en más de 90 serotipos capsulares. En el laboratorio de bacteriología la tipificación capsular se realiza mediante el uso de antisueros espécificos contra los serotipos más frecuentes.
FACTORES DE VIRULENCIA
La cápsula ha representados históricamente uno de los factores más importantes en la virulencia de la bacteria. El polisacárido capsular representa la principal estructura antifagocítica de la superficie bacteriana y su principal antígeno protector contra la respuesta inmune. Se han reconocido a las variantes no capsulas de S. pneumoniae como cepas incapacez de desarrollar infección invasiva. La bacteria se despoja de la cápsula cuando entra en contacto con péptidos antimicrobianos que estimulan a la enzima catalítica LytA a escindirla de la pared sin matar a la bacteria. Esta actividad le permite escapar de la opsonización por anticuerpos dirigidos contra la capsula.
La pared celular de esta bacteria representa un factor adicional de virulencia cuando sus componentes son liberados por la autolisina (amidasa). Estos componentes como: ácido lipoteicócico, acido teicócico rico en fosforilcolina, N-acetil glucosamina y ácido murámico; activan la vía alterna del complemento, interaccionan con macrofagos, células endoteliales y plaquetas.
La neumolisina liberada por la bacteria al medio es una molécula polifuncional. Tiene actividad citotóxica formando poros en las membranas destruyendo células ciliadas y macrófagos; activa la vía clásica del complemento; une IgG por la porción Fc; estimula la producción de citocinas en monocitos; suprime la capacidad oxidativa de los fagocitos; promueve la replicación intra-alveolar y diseminación sistémica de la bacteria, así como la perdida de neuronas en la menigitis.
El ácido teicóico es conocido como “polisacarido C” o sustancia C, esta denominación no se realciona con las descritas por Lancefied para los Estreptococos Beta-hemolíticos. El polisacárido C en presencia de calcio se une a la proteina C reactiva que forma parte de las proteinas séricas de fase aguda que se producen en el hígado. La proteina C reactiva sérica, identificada por primera vez en infecciones por neumococo, es un reconocido marcador de inflamación aguda debido a que se eleva en este tipo de procesos infecciosos.
La fosforilcolina asociada al ácido teicóico es un componente exclusivo de la superficie de S. pneumoniae, se une al receptor del factor activador de plaquetas permitiendo la entrada de la bacteria a diferentes tipos de células en distintas localizaciones (edoteliales, leucocitos, plaquetas, en tejidos pulmonares y meníngeos).
La enzima neuraminidasa corta el ácido siálico de la superficie celular dejando expuesto los receptores para las adhesina bacterianas de superficie como Psa A, Pap A y fosforilcolina.
La proteasa de IgA secretora evita que la bacteria sea atrapada por este anticuerpo y a su vez por la mucina que compone el moco.
EPIDEMIOLOGIA
S. pneumoniae es una bacteria que coloniza y afecta exclusivamente al humano. El espectro de infección por neumococo abarca la colonización asintomática, la infección en mucosas (otitis media, sinusitis, neumonía) y la infección invasiva (sepsis, endocarditis, meningitis).
Representa la princial causa de neumonía adquirida en comunidad y de meningitis en niños mayores de 5 años. Así como la principal bacteria asociada en otitis media en niños y adultos.
En las personas sanas se observa la colonización en la faringe y nasofaringe. La colonización es más frecuente en niños pequeños que en adultos (40% vs 6% respectivamente), sin embargo esta se incrementa en adultos que conviven con niños (25%).
La transmisión entre individuos se da por gotitas respiratorias, la colonización de S. pneumoniae es transitoria (1 semana a 6 meses) y es mantenida por la adquisición de serotipos nuevos de neumococos contra los que no se ha montado aun una respuesta protectora.
Aunque se puede identificar la colonización de neumococos a lo largo del año, La incidencia de portadores y enfermedad asociada se incrementan en el invierno, misma que puede asociarse a menor humedad y temperatura, ambientes favorables para la adquisición de infecciones respiratorias por virus que representa uno de los factores predisponente a la infección por S. pneumoniae.
Otros factores predisponentes a la infección son la enfermedad pulmonar crónica, insuficiencia cardiaca congestiva, alcoholismo, diabetes mellitus, enfermedad renal crónica y la disfunción esplénica o esplenectomía.
La incidencia de la enfermedad es más alta en niños y ancianos, ya que en ambas poblaciones se tienen titulos bajos de anticuerpos protectores dirigidos contra el polisacárido capsular de la bacteria.
Los estudios epidemiológicos han identificado los tipos capsulares involucrados en enfermedades invasivas permitiendo el desarrollo de vacunas efectivas que han mitigado la incidencia de la infección severa por esta bacteria. Antes del desarrollo de la vacuna conjugada los serotipos capsulares 6, 14, 18, 19, y 23 representaban del 60 al 80% de la prevalencia de la infeccion.
PATOGENESIS
El proceso infeccioso inicia con la adquisición e instalación de la bacteria en el tracto respiratorio superior donde la colonización nasofaringea puede dar lugar a una extensión a senos paranasales, oido medio y vías respiratorias bajas.
La neumonía tiene lugar cuando los neumococos son aspirados hacia las vías respiratorias bajas y los mecanismos de defensa inespecíficos (moco, movimiento cilial, tos, reflejo epiglótico, IgAsecretora y fagocitosis) no son suficientes para evitar su instalación y multiplicación tanto en el epitelio cilial dañado como en las células alveolares o líquido acumulado en la cavidad alveolar.
Las bacterias proliferan en los espacios alveolares y se diseminan a través de los septos interalveolares. Los productos bacterianos muestran un efecto endotóxico, activan el complemento, generan la producción de citocinas y regulan el incremento de receptores del endotelio vascular favoreciendo la acumulación de leucocitos y exudado en los septos y alveolos, fenómeno que se extiende progresivamente a zonas no afectadas a través de los poros de Kohn. La ocupación del espacio alveolar por bacterias y exudado inflamatorio define la presencia de una neumonía, cuando esta ocupación es suficientemente extendida se observa en el estudio radiológico como una zona de consolidación o infiltrado afectando a uno o más segmentos de un solo lóbulo inferior (neumonía lobar). En niños y acianos se presenta como una bronconeumonia más generalizada. Aunque el derrame pleural suele ser común en la mitad de los pacientes, solo el 10% tiene sufienete cantidad de líquido para ser aspirado. El empiema es una complicación poco frecuente. Los pacientes presentan un cuadro clínico abrupto con escalofrios y fiebres elevadas de 39ºC a 41ºC, tos productiva con esputo hemoptóico y pleuresía. La mayoría refiere antecedentes de cuadro viral respiratorio (coriza, estornudos, febricula) en los días previos al agravamiento. La observación de diplococos en el esputo o de su cultivo apoyan el diagnóstico clínico y radiológico.
S. pneumoniae representa también la principal causa de otitis media y rinosinusitis bacteriana. La bacteriemia por neumococo puede no asociarse con una fuente aparente de infeccción, sin embargo en la mayoria de los casos esta se relaciona a neumonía y en menor proporcion con meningitis, sinusitis u otitis media. La diseminación hematógena se asocia con infección en válvulas cardiacas, huesos, articulaciones y meninges.
En la meningitis la diseminación al SNC se origina a apartir de una bacteriemia, otitis media, sinusitis o traumatismo que origine comunicación de la nasofaringe con el espacio subaranoideo. S. pneumoniae es la causa más frecuente de meningitis en el adulto. Durante el proceso infeccioso el incremento del factor activador de plaquetas en la superficie del endotelio vascular de las meninges favorece la adhesión e internalización de la bacteria, otro mecanismo de invasión es a través de la vía linfática. La evasión de la respuesta inmune y la capacidad de provocar inflamación son clave para el desarrollo de la menigitis.
DIAGNOSTICO DIFERENCIAL
La neumonía por neumococo se debe diferenciar de otros agentes causales de neumonía típica como Klebsiella pneumoniae o Haemophilus influenzae o de neumonía atípica como Chlamydophila pneumoniae, Mycoplasma pneumoniae o agentes virales.