Bordetella

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• generalidades

• Bordetella es un cocobacilo gramnegativo muy pequeño (0,2 a 0,5 X 1 pm de diámetro), aerobio estricto. En la actualidad se reconocen ocho especies, siendo cuatro de ellas responsables de enfermedad en el ser humano: Bordetella pertussis, el agente responsable de la tos ferina; Bordetella parapertussis, causante de una forma más leve de tos ferina; Bordetella bronchiseptica, responsable de una enfermedad respiratoria en perros, cerdos, animales de laboratorio y, de forma ocasional, de enfermedad respiratoria en el ser humano; y Bordetella holmesii, una causa poco frecuente de sepsis.

• Bordetella pertussis

• patogenia

• Las especies de Bordetella se diferencian por sus características de crecimiento, reactividad bioquímica y propiedades antigénicas. A pesar de sus diferencias fenotípicas, los estudios genéticos han puesto de manifiesto que las cuatro especies patógenas para el ser humano son idénticas o estrechamente relacionadas que se diferencian solamente a nivel de la expresión de los genes de virulencia. En este momento, sin embargo, las especies no se han sometido a una nueva clasificación y se deben seguir considerando como especies diferentes. Los microorganismos de Bordetella presentan unas necesidades nutricionales sencillas, aunque algunas especies son muy sensibles a sustancias y metabolitos tóxicos presentes en los medios de laboratorio empleados habitualmente. El medio de cultivo de estas especies (en especial, B. pertussis) ha de ser complementado con carbón, almidón, sangre o albúmina, las cuales absorben las moléculas tóxicas. Los microorganismos son inmóviles y oxidan aminoácidos, pero no fermentan carbohidratos.  

• La infección por B. pertussis y el desarrollo de la tos ferina necesita la exposición al microorganismo, la adherencia bacteriana a las células epiteliales ciliadas del aparato respiratorio, el crecimiento de las bacterias, y la producción de un daño tisular localizado y de una toxicidad sistémica. La adherencia de los Bordetella microorganismos a las células del epitelio ciliar está mediada por adhesiones proteicas. La pertactina y la hemaglutinina filamentosa contienen una secuencia Arg-Gly- Asp (motivo RGD) que facilita la unión a integrinas glucopro- teicas sulfatadas de las membranas de las células respiratorias ciliadas.

•  Estas adhesinas se unen también al CR3, un receptor de glucoproteína de la superficie de los macrófagos. Esta interacción desencadena la captación fagocítica de las bacterias sin iniciar un estallido oxidativo, el cual reviste importancia para la supervivencia y replicación intracelulares de las bacterias. Asimismo, protege a B. pertussis frente a la acción de los anticuerpos humorales. Se han descrito unas proteínas semejantes en B. parapertussis y B. bronchiseptica. La toxina pertussis es una clásica toxina A-B que consiste en una subunidad tóxica (SI) y cinco subunidades de unión (S2 a S5; están presentes dos subunidades S4 en cada molécula de toxina). La subunidad S2 se une a lactosilceramida, un glucolípido que está presente en las células ciliadas respiratorias. 

•  La subunidad S3 se une a los receptores en las células fagocíticas, lo que da lugar a un aumento de CR3 en la superficie celular, que facilita la unión mediada por la pertactina, la hemaglutinina filamentosa y la posterior fagocitosis bacteriana. Se ha identificado otra adhesina, conocida como fimbria, en B. pertussis, que parece intervenir en la unión a células de mamífero en los cultivos. Se desconoce la función de las fimbrias en el proceso de unión a las células ciliadas in vivo; no obstante, las fimbrias y las restantes adhesinas de B. pertussis estimulan la inmunidad humoral in vivo y se han incorporado a las vacunas acelulares. B. pertussis produce varias toxinas que intervienen en las manifestaciones localizadas y sistémicas de la enfermedad. La porción Sl de la toxina pertussis tiene actividad de ribosilasa de difosfato de adenosina (ADP) para las proteínas G de la superficie de la membrana (proteínas reguladoras de unión a nucleótidos de guanina). Estas proteínas regulan la actividad adenil ciclasa. 

•  La toxina pertussis inactiva Gja, la proteína inhibidora que controla la actividad de la adenil ciclasa. La expresión incontrolada de la enzima conlleva un incremento de las concentraciones de monofosfato de adenosina cíclico (AMPc), y un ulterior aumento de las secreciones respiratorias y la producción de mucosidad característica de la fase paroxística de la tos ferina. La adenil ciclasa/hemolisina es una toxina con dos funciones, que se activa en la célula diana de mamífero por la calmodulina intracelular y cataliza la conversión del trifosfato de adenosina endógeno (ATP) a AMPc en las células eucariotas (al igual que hace la toxina pertussis).

•  La toxina adenil ciclasa inhibe también la quimiotaxis, la fagocitosis y la destrucción mediada por los leucocitos. Esta toxina puede ser importante para la protección inicial de las bacterias durante las etapas iniciales de la enfermedad. La toxina dermonecrótica es una toxina termolábil que a dosis bajas causa vasoconstricción de los vasos periféricos en los ratones; esto se acompaña de una isquemia local, la migración de los leucocitos hasta los espacios extravasculares y la aparición de hemorragia. A dosis elevadas, esta toxina provoca reacciones mortales en los ratones. Es probable que la toxina sea responsable de la destrucción tisular localizada en la infecciones del ser humano, aunque son necesarios otros estudios para confirmar este dato.  

• La citotoxina traqueal es un monómero de peptidoglucano de la pared celular de bajo peso molecular que tiene una afinidad específica por las células epiteliales ciliadas. A bajas concentraciones causa ciliostasis (inhibición de los movimientos de los cilios), y a las concentraciones más elevadas que se producen en fases más tardías de la infección produce la extrusión de las células ciliadas. La citotoxina traqueal interfiere de forma específica en la síntesis de ácido desoxirri- bonucleico (ADN), por lo que impide la regeneración de las células dañadas. Este proceso altera los mecanismos normales del aclaramiento y limpieza del árbol respiratorio y da lugar a la tos característica que se asocia a la tos ferina. La toxina también estimula la liberación de interleucina-1 (IL-1), la cual produce fiebre. B. pertussis produce dos lipopolisacáridos distintos, uno de los cuales posee lípido A y el otro presenta lípido X. Ambas moléculas de lipopolisacárido pueden activar la vía alternativa del complemento y estimular la liberación de citocinas. Su papel en el proceso de la enfermedad es desconocido.  

• manifestación clínica

• La infección se inicia cuando los aerosoles infecciosos son inhalados y las bacterias se adhieren y proliferan en las células epiteliales ciliadas. Después de un período de incubación de 7 a 10 días, el paciente típico presenta la primera de las tres fases (v. figura 35-3). La primera fase, la fase catarral, se parece a un catarro común, con rinorrea serosa, estornudos, malestar general, anorexia, y febrícula. Debido a que el número máximo de bacterias se observa durante esta fase, en la que la causa de la enfermedad aún no se conoce, es en la fase catarral cuando los afectados suponen un riesgo más elevado para sus contactos. Después de 1 o 2 semanas, comienza la fase paroxística. Durante este período, las células epiteliales ciliadas son expulsadas del árbol respiratorio y se altera la eliminación de mucosidad.

• Esta fase se caracteriza por los típicos paroxismos de la tos ferina (una serie de toses repetidas seguidas de un estridor inspiratorio). Es frecuente la producción de mucosidad en el aparato respiratorio, la cual es parcialmente responsable de la obstrucción de flujo aéreo. Los paroxismos acaban generalmente con vómitos y un estado de agotamiento. Durante esta fase existe también una marcada linfocitosis. Los pacientes afectados pueden sufrir hasta 40 o 50 paroxismos al día durante el acmé de la enfermedad. Después de 2 a 4 semanas, la enfermedad entra en la fase de convalecencia; en este momento, los paroxismos disminuyen en número y gravedad, pero pueden aparecer complicaciones secundarias. Esta presentación clásica de la tos ferina puede no observarse en los pacientes con inmunidad parcial. Estos pacientes pueden tener antecedentes de tos crónica persistente con o sin vómitos. Dado que esta presentación no es distintiva, se deberían realizar las pruebas diagnósticas adecuadas para Bordetella y otros patógenos bacterianos respiratorios (p. ej., Mycoplasma pneumoniae, Chlamydophila pneumoniae, Legionella pneumophila).  

• diagnostico de laboratorio

• Recogida y transporte de las muestras Los microorganismos de B. pertussis son extremadamente sensibles a la desecación y no sobreviven a no ser que se tenga cuidado en la recogida de las muestras y en su transporte hasta el laboratorio. La muestra óptima para el diagnóstico es un aspirado nasofaríngeo. Es preciso utilizar frotis en algina- to de calcio o fibra Dacron, ya que los torunda de alginato cálcico y torunda de algodón contienen ácidos grasos que resultan tóxicos para B. pertussis. No se deben utilizar frotis bucofaríngeos debido a que no permiten recoger una cantidad suficiente de células epiteliares ciliadas. La muestra se debería inocular en un medio de aislamiento recién preparado (p. ej., agar de Regan-Lowe) a la cabecera del paciente. Si no resulta posible, se debería introducir la muestra en un medio de transporte adecuado (p. ej., medio de transporte de Regan-Lowe) y llevarla ¿on rapidez al laboratorio.

• Microscopia Se puede realizar una prueba de anticuerpos mediante fluorescencia directa con anticuerpos monoclonales o policlona- Ies para valorar las muestras. En este método, la muestra aspirada se extiende en un portaobjetos, se deja secar al aire y se fija con calor, para posteriormente teñirse con anticuerpos marcados con fluoresceína y dirigidos contra B. pertussis. Los anticuerpos frente a B. parapertussis se pueden usar también para detectar las formas leves de tos ferina producidas por este microorganismo. Los resultados de la prueba con anticuerpos fluorescentes directos son positivos en algo más de la mitad de los pacientes con tos ferina, pero puede haber falsos positivos como consecuencia de la reactividad cruzada con otras bacterias. Dados los problemas de sensibilidad y especificidad de esta prueba, se debería realizar también una PCR, cultivo o ambos.  

• Pruebas basadas en los ácidos nucleicos Los métodos de amplificación de los ácidos nucleicos, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), son las pruebas diagnósticas más sensibles para la tos ferina. Estos métodos han sustituido a los estudios microscópicos y los cultivos en la mayor parte de los laboratorios que realizan pruebas clínicas. En este momento no se comercializa ninguna prueba autorizada por la FDA, de forma que muchos laboratorios han desarrollado sus propias pruebas moleculares frente a diversos genes. Por este motivo, las características de rendimiento (es decir, sensibilidad y especificidad) de estas pruebas no están bien definidas, aunque parecen mejores que las de microscopía y cultivo.

• Cultivo En este momento el cultivo suelen realizarlo laboratorios que no pueden realizar pruebas de ácidos nucleicos o que combinan ambas pruebas. La sensibilidad de los cultivos se ve afectada por factores del paciente (como la fase de la enfermedad, el uso de antibióticos), la calidad de la muestra, las condiciones de transporte, y los métodos de cultivo. El medio de Bor- det-Gengou ha dejado de utilizarse a favor del medio con carbón de Regan-Lowe complementado con glicerol, pepto- nas y sangre de caballo. El medio se debe incubar en aire a 35 0C y en una cámara humidificada. Es necesaria una incubación prolongada (p. ej., 7-12 días). Debido a que la calidad de los medios afecta en gran medida al éxito del cultivo, los laboratorios que no suelen cultivar muestras de Bordetella deben remitir estas muestras a un laboratorio de referencia para su procesamiento. A pesar del empleo de medios de cultivo óptimos, menos de la mitad de los pacientes infectados obtiene resultados positivos en los cultivos

• Identificación Los microorganismos de B. pertussis se identifican por la morfología característica de sus colonias en los medios selectivos y por su reactividad con un antisuero específico (bien en una reacción de aglutinación o con los reactivos que se usan en la prueba con anticuerpos fluorescentes directos). Las reacciones se pueden usar para diferenciar las especies de Bordetella.

• Detección de anticuerpos Es difícil interpretar los resultados de las pruebas serológicas debido a que la microscopía y las técnicas de cultivo constituyen unas referencias relativamente poco sensibles para poder evaluar estos resultados. Se han desarrollado pruebas de inmunoanálisis de adsorción ligado a enzimas (ELISA) para la detección de anticuerpos IgA, IgM,e IgG frente a hemaglutinina filamentosa y toxina pertussis, pertactina y fimbrias. Los anticuerpos dirigidos frente a la toxina de la tos ferina son específicos para B. pertussis; sin embargo, pueden aparecer anticuerpos frente a los otros antígenos en las infecciones producidas por otras especies de Bordetella y otras bacterias.

• tratamiento

• El tratamiento de la tos ferina es principalmente sintomático, con vigilancia de enfermería durante las fases paroxísti- ca y de convalecencia de la enfermedad. Los antibióticos pueden mejorar la evolución clínica; sin embargo, la convalecencia depende de la rapidez y del grado de regeneración de las células epiteliales ciliadas. Los macrólidos (como eritromicina, acitromicina, daritromicina) son eficaces para erradicar a los microorganismos y pueden reducir la duración de la fase de infectividad; sin embargo, este efecto tiene un valor limitado porque la enfermedad generalmente no se reconoce durante el período de máxima contagiosidad. Se han descrito algunas cepas resistentes a eritromicina, aunque su frecuencia no es elevada. Los pacientes con intolerancia a macrólidos pueden recibir trimetoprim-sulfametoxazol o fluoroquinolonas. El uso de inmunoglobulinas frente a tos ferina puede reducir la gravedad de la enfermedad en niños, pero no se han realizado ensayos clínicos.

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