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| Dr Alvin Fox | BACTERIOLOGÍA | INMUNOLOGÍA | MICOLOGÍA | PARASITOLOGÍA | VIROLOGÍA |
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PALABRAS CLAVE |
Panorama general La patogénesis es un proceso multi-factorial que depende del estado immunológico del individuo, de la naturaleza de las especies o de las cepas bacterianas (factores de virulencia) y de la cantidad de organismos en la exposición inicial. Un número limitado de especies bacterianas son responsables de la mayoría de las enfermedades infecciosas en los individuos sanos. Gracias al éxito de las vacunas, los antibióticos y las medidas efectivas en salud pública, se había pensado hasta ahora que las epidemias eran cosa del pasado. Debido al surgimiento de organismos resistentes a los antibióticos, esta situación ha cambiado rápidamente. Todos los humanos estamos colonizados por bacterias (flora normal) que viven en las superficies externas (incluyendo la piel, intestinos y vías respiratorias). Estamos también constantemente expuestos a bacterias del ambiente (incluyendo aire, agua, suelo y alimentos). Normalmente gracias a nuestros mecanismos de defensa, la mayoría de estas bacterias no causan daño. En pacientes inmunocomprometidos, cuyas defensas están debilitadas, estas bacterias causan a menudo enfermedades infecciosas oportunistas cuando ingresan a la corriente sanguínea (después de una cirugía, cateterización u otras modalidades de tratamiento). Cuando estas infecciones son iniciadas en el hospital, son referidas como nosocomiales. Algunas bacterias comunes encontradas en la flora normal incluyen a Staphylococcus aureus, S. epidermidis y Propionibacterium acnes (encontrado en la piel) así como Bacteroides y Enterobacteriaceae encontrados en el intestino (esta última especie en cantidades mucho menores). Postulados de Koch (modificados)
Los postulados 3 y 4 son extremadamente importantes como prueba definitiva de su papel como agente causal de la enfermedad en humanos. Sin embargo, esto depende de la habilidad de desarrollar modelos animales que asemejen a la enfermedad en los humanos. En muchos casos tales modelos no existen. Transmisión Las especies específicas de bacterias (o cepas dentro de una especie) inician la infección después de ser transmitidas por diferentes routas a sitios específicos del cuerpo humano. Por ejemplo, las bacterias se transmiten en gotitas aerotransportadas al tracto respiratorio, por ingestión de alimentos o agua, o por contacto sexual Adherencia Las infecciones bacterianas son iniciadas generalmente por la adherencia del microbio a una superficie epitelial específica del cuerpo. Lo contrario ocurre cuando el organismo es eliminado ya sea por peristalsis y defecación (en el intestino), por acción de los cilios, tos y estornudos (en las vías respiratorias) o por micción (en el tracto urogenital). La adherencia no es simplemente una unión inespecífica sino que existen interacciones específicas entre constituyentes externos en la célula bacteriana (adhesinas) y en las células del organismo (receptores), es decir, interacciones adhesina-receptor. Los estreptococos (S. pyogenes) tienen fimbrias en su superficie que contienen dos componentes principales, la proteína M y el ácido lipoteicoico. La fibronectina presente en el plasma se une a las células epiteliales y las porciones de ácidos grasos del ácido lipoteicoico interactúan a su vez con la fibronectina. |
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 E.
coli
con fimbrias (TEM x17,250)
©
Dennis Kunkel Microscopy,
Inc.
Usada con permiso |
Las cepas de E. coli con diferentes características de superficie
causan distintas enfermedades. Entre los pili más extensamente estudiados
están los de E. coli uropatogénica. Ciertas adhesinas presentes en
los extremos de las fimbrias de E. coli facilitan la unión a las
células epiteliales. Las fimbrias tipo 1 se unen a receptores que contienen
manosa. Mientras que las fimbrias P permiten la unión a glicolípidos que
contienen galactosa (e.g.
cerebrosidos)
y a glicoproteínas presentes en las células epiteliales.
Se denominan fimbrias "P" porque originalmente se demostró que se unían a
los antígenos de eritrocitos del grupo sanguíneo P de humanos.
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Penetración y diseminación Algunos patógenos bacterianos se alojan en las superficies epiteliales como por ejemplo Vibrio cholerae. Otras especies son capaces de penetrar estas barreras pero permanecer localmente. Otros pasan a la corriente sanguínea y de ahí a otros sitios sistémicos. Esto generalmente ocurre en el intestino, tracto urinario y tracto respiratorio y en menor medida a través de la piel. Por ejemplo, Shigella penetra a las células epiteliales del intestino al activar su función endocítica; Shigella no se disemina por la vía sanguínea. En otros casos, las bacterias (ej. Salmonella typhi) pasan a través de las células epiteliales a la circulación sanguínea. Así, la invasión se refiere a la habilidad de un organismo para entrar a una célula, aunque en algunos casos esto puede significar un paso posterior hacia el sistema vascular. Borrelia burgdorferi se transmite a la circulación sanguínea a través de la piel por medio de una picadura de insecto. Ciertas endotoxinas degradativas secretadas por algunas bacterias (ej. hialuronidasa o colagenasa) pueden aflojar la matriz del tejido conectivo aumentando la facilidad del paso de las bacterias a través de estos sitios.
Sobrevivencia en el hospedero Muchos patógenos bacterianos son capaces de resistir a la acción citolítica del plasma y de otros fluidos corporales que contienen anticuerpos y complemento (ir aquí) (vía clásica) o complemento solo (vía alterna) o lisozima. La destrucción de los patógenos extracelulares ocurre en mayor medida dentro de los fagocitos después de la opsonización (por anticuerpos y/o complemento) y la fagocitosis. Evadir la fagocitosis es por lo tanto un mecanismo principal de supervivencia para los patógenos extracelulares. La presencia de cápsulas (en muchos patógenos), la proteína A (S. aureus) y la proteína M (S. pyogenes) funcionan en este sentido. La proteína A es un constituyente asociado a la superficie de S. aureus pero también es un producto que se secreta y se une a la porción Fc de las inmunoglobulinas. Las bacterias, al unírseles el anticuerpo, activan la vía clásica del complemento lo cual resulta en la fijación de C3. La fagocitosis ocurre cuando las bacterias opsonizadas se unen a los receptores que reconocen a las porciones Fc de las inmunoglobulinas y/o a regiones del componente C3. La proteína A es anti-complementaria (ya que cuando se une a la IgG, se activa la cascada del complemento, bajando los niveles del complemento). Lo anterior significa que en presencia de la proteína A, habrá menos fijación del complemento y por lo tanto la interacción de la bacteria con los receptores para C3 no ocurrirá. Por otro lado, la proteína A libre se une a las porciones Fc de la IgG por lo que la fagocitosis vía receptores de Fc será inhibida debido al impedimento estérico. Los peptidoglicanos, así como los polisacáridos, activan a la cascada alterna del complemento. En S. pyogenes el péptidoglicano está suficientemente expuesto de tal manera que es capaz de unir complemento por la vía alterna. La proteína M del estreptococo del grupo A es el componente anti-fagocítico de las fimbrias. La proteína M se une al fibrinógeno del plasma lo cual bloquea la unión del complemento a las capas de peptidoglicano que cubre a las bacterias. Por lo tanto, los estreptococos en un suero no inmune no son fagocitados. Los patógenos intracelulares (tanto obligados como facultativos) deben evitar ser destruidos dentro de los fagolisosomas. Esto ocurre cuando los parásitos evitan a estas vesículas o las lisan para luego establecerse en el citoplasma. Alternativamente, los patógenos pueden sobrevivir en los fagosomas (inhibiendo la fusión de los fagosomas con los lisosomas o bien se hacen resistentes a las enzimas degradativas si ocurre la fusión con los lisosomas).
Daño tisular
Las bacterias
causan daño a los tejidos por varios mecanismos distintos que implican: 1)
exotoxinas 2) endotoxinas e inmunidad no-específica, 3) inmunidad específica
humoral y celular. |
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Exotoxinas Muchas bacterias producen proteínas (exotoxinas) que por su acción enzimática modifican o bien destruyen determinadas estructuras celulares. Los efectos de las exotoxinas usualmente se observan de manera aguda, ya que son suficientemente potentes para producir efectos serios (ej. la muerte) como resultado. Ejemplos de estos son el botulismo, el ántrax, el cólera y la difteria. Si el huésped sobrevive a la infección aguda, los anticuerpos neutralizantes (anti-toxina) frecuentemente se producen de manera tal que neutralizan los efectos de la exotoxina. Las diferentes clases de exotoxinas incluyen:
Endotoxinas A pesar de los avances de la era de los antibióticos, alrededor de 200,000 pacientes desarrollarán sepsis por Gram negativos cada año, de los cuales alrededor de 25-40% morirán finalmente debido a un choque séptico. El choque séptico involucra hipotensión (debida a los fluidos tisulares que se mezclan), coagulación intravascular diseminada y fiebre la cual es frecuentemente fatal debido a la falla sistémica masiva. Esto incluye la pérdida de oxigenación efectiva de los tejidos sensibles tales como el cerebro. No hay terapia efectiva para revertir la actividad tóxica del lípido A o el peptidoglicano en los pacientes. Las endotoxinas son componentes tóxicos de la envoltura (membrana y pared) de la célula bacteriana. La endotoxina clásica y la más potente es el lipopolisacárido (LPS). Sin embargo, el peptidoglicano despliega muchas propiedades similares a la endotoxina. Ciertos peptidoglicanos (PG) son poco biodegradables y su presencia puede causar daño tisular, tanto de tipo crónico como de tipo agudo. Las endotoxinas son disparadores "no-específicos" de la inflamación. Por ejemplo, las células del sistema inmune y otras más se estimulan y liberan citocinas (incluyendo la interleucina 1 y el factor de necrosis tumoral). Las endotoxinas también activan la ruta alterna del complemento (ir aquí). La producción de éstas citocinas dá lugar a la atracción de células polimorfonucleares hacia los tejidos afectados. El PG, el LPS y ciertos otros componentes de la pared celular (ej. el ácido teicóico pneumococal) son también activadores de la cascada alterna del complemento. Por tanto muchas bacterias unirán al complemento favoreciendo su incorporación y muerte por los fagocitos en ausencia del anticuerpo. Ciertos productos secundarios del complemento son también quimoatrayentes para los neutrófilos. Las endotoxinas también son potentes mitógenos para las células B, los activadores policlonales de células B y los adyuvantes (para ambos tipos de inmunidad, la inmunidad mediada por anticuerpos y la inmunidad mediada a través de células); esto juega un papel en el desarrollo de una respuesta crónica deseable para poder manejar a los microbios si estos no se han eliminado en una infección aguda.
En una
infección "primaria", durante la fase aguda, la inmunidad "no
antígeno-específica" (ir
aquí) Será de
primordial importancia en erradicar la infección. Si el microorganismo persiste
(o aparece en una in re-infección en fecha posterior), la inmunidad específica
será de mayor significancia para disminuir el crecimiento de los microorganismos
o para la eliminación de la infección. Esto es importante en las infecciones
crónicas tales como la tuberculosis, la lepra, la enfermedad de Lyme y la
sífilis. |
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Inmunopatología El tejido infectado a veces actúa solamente como un inocente observador y le aparece una inmunopatología. Esto puede ocurrir en las infecciones tanto agudas como crónicas. La sobre-estimulación de la producción de citocinas y la activación del complemento por las endotoxinas puede causar daño tisular en ausencia de respuesta inmune. Los antígenos generados que liberan continuamente los microbios viables y persistentes, subsecuentemente van a incrementar los anticuerpos de la respuesta humoral y la inmunidad mediada por células resultará en una inmunopatología crónica. Ciertos antígenos que no se degradan eficientemente (ej. el polisacárido pneumococal y la pared celular del grupo A estreptococal) pueden mantener la inmunopatología que causan, aún en ausencia de agentes vivos persistentes. Otros antígenos bacterianos dan reacción cruzada con antígenos procedentes de los tejidos del huésped, causando así el desarrollo de autoinmunidad (ej. la proteína M de S. pyogenes presenta reacción cruzada con la miosina de mamíferos). Por tanto la inmunopatología puede persistir aún después de que la infección y los antígenos microbianos se hayan eliminado. El sistema inmune en la resistencia a la infección - ejemplos
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