MECANISMOS DE PATOGENICIDAD BACTERIANA

 

MECANISMOS DE PATOGENICIDAD BACTERIANA

 

Para la bacteria, el cuerpo hugnano es un conjunto de nichos panibientales que le proporcionan el calor, la hunwdad y el alimento necesario para el crecimiento. Las bacterias han adquirido características genéticas que les permiten entrar en (invadir) el anibiente, permanecer en un nicho (adherir o colonizar), lograr el acceso a las fuentes de nutrientes (enzimas degradativas), secuestrar iones (p. ej., hierro) y evitar las respuestas protectoras inmunitarias y no inmunitarias del hospedador (p. ej., cápsula). Cuando hay un número suficiente de bacterias (quórum), estas ponen en marcha funciones para sustentar la colonia, entre ellas la producción de una biopelícula. I)esafortunadamente, muchos de los mecanismos que utilizan las bacterias para gnantener sus nichos y los productos derivados del crecilniento bacteriano (p. ej., ácidos, gas) producen daños y problegnas en el huésped hutnano. Muchos de estos rasgos son factores de virulencia que aumentan la capacidad de las bacterias para producir enfermedad. Aunque muchas bacterias producen enfermedad a través de la destrucción directa de los tejidos, algunas liberan toxinas que se diseminan por la sangre para producir una patogenia sistémica.

l.a enfermedad es el resultado del daño o la pérdida de función de un tejido u órgano debido a la infección o respuestas inflarnatorias por parte del hospedador. Los signos y síntomas de una enfermedad están determinados por el cambio en el tejido afectado. Las respuestas sistémicas se deben a la acción de toxinas y citocinas fabricadas como respuesta a la infección. I.a gravedad del proceso depende de la importancia del órgano afectado y la extensión del daño causado por la infección. Las infecciones del sistema nervioso central son especialmente graves.

Entrada en el organismo humano

Para que se produzca una infección, las bacterias deben entrar primero en el organismo humano Los mecanisrnos y las barreras de defensa naturales, como la piel, la mucosidad, el epitelio ciliado y las secreciones que contienen sustancias antibacterianas (p. ej., lisozima, defensinas), dificultan la entrada en el organismo de las bacterias. Sin embargo, algunas veces estas barreras se alteran (p. ej., un desgarro cutáneo, un tumor o una úlcera intestinal), lo que crea una vía de entrada para las bacterias, o bien estas pueden tener los medios para perturbar la barrera e invadir el organismo. Durante el proceso de invasión, las bacterias pueden viajar a través del torrente sanguíneo a otras partes del organismo.

La piel posee una gruesa capa córnea de células muertas que protege al organismo de la infección. Sin embargo, los cortes en la piel, producidos de forma accidental o quirúrgica o por introducción de catéteres u otros dispositivos quirúrgicos, crean una vía de entrada al tejido subyacente susceptible para las bacterias. Por ejemplo, Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis, los cuales forman parte de la flora normal de la piel, pueden ingresar en el organismo a través de grietas de esta y plantear un problema importante en personas con sondas permanentes y catéteres vasculares.

Colonización, adhesión e invasión

Diferentes bacterias colonizan diferentes partes del organismo. Este lugar de colonización puede estar muy próximo al punto de entrada o deberse a la presencia de unas condiciones de crecimiento óptimo en dicha localización. Por ejemplo, se inhala el microorganismo Legionella y crece en los pulmones, pero no se disemina con facilidad debido a que es incapaz de soportar temperaturas altas (por encima de 35 0C). La colonización de localizaciones que normalmente son estériles implica la existencia de un defecto en un mecanismo de defensa natural o la creación de una nueva via de entrada. Los pacientes con fibrosis quística presentan este defecto como consecuencia de la reducción de la función ciliar mucoepitelial y la alteración de las secreciones mucosas, lo que hace que sus pulmones sean colonizados por S. aurcus y P. aeruginosa. En algunos casos, la colonización requiere unas estructuras y funciones especiales para permanecer en dicho sitio, sobrevivir y obtener alimento.

Las bacterias pueden utilizar diferentes mecanismos para adherirse y colonizar las diversas superficies corporales. Cuando son capaces de adherirse a las células epiteliales o endoteliales que revisten la vejiga, el intestino y los vasos sanguíneos, no se pueden eliminar y su capacidad de adhesión les permite colonizar distintos tejidos. Por ejemplo, la función natural de la vejiga elimina cualquier bacteria que no se encuentre adherida a la pared vesical. Escherichia coli y otras bacterias poseen adhesinas que se unen a receptores específicos de la superficie tisular para evitar su eliminación.

Acciones patógenas de las bacterias

Destrucción tisular

Los productos generados cotno consecuencia del crecinliento bacteriano, especialmente de la ferrnentación, dan lugar a la producción de ácidos, gases y otras sustancias que son tóxicas para los tejidos. Además, muchas bacterias liberan enzimas degradativas que disgregan los tejidos, proporcionando así el alimento para el crecimiento de los microorganismos y facilitando la extensión de las bacterias. Por ejemplo, microorganismos como Clostridium perfringens forman parte de la flora normal del aparato digestivo, pero son patógenos oportunistas que pueden provocar una infección en tejidos pobres en oxígeno y ocasionar una gangrena gaseosa. Estas bacterias anaerobias fabrican enzimas (p. ej., fosfolipasa C, colagenasa, proteasa, hialuronidasa), varias toxinas y ácido y gases derivados del metabolismo bacteriano, que destruyen el tejido. Los estafilococos producen muchas enzimas diferentes que modifican el medio tisular, como la hialuronidasa, la fibrinolisina y las lipasas. Los estreptococos generan también diversas enzimas, entre las que se encuentran las estreptolisinas S y O, las hialuronidasas, las ADNasas y las estreptocinasas.

Toxinas

Las toxinas son componentes bacterianos que dañan directamente los tejidos o bien ponen en marcha actividades biológicas destructivas. Las toxinas y las actividades de otras sustancias similares se deben a la acción de diversas enzimas degradativas que ocasionan la lisis celular y de proteínas que se unen a receptores específicos que inician reacciones tóxicas en un tejido diana específico. Por otra parte, la endotoxina (el lípido A del lipopolisacárido) y las proteínas superantígeno promueven una estimulación excesiva o inapropiada de las respuestas innatas o inmunitarias. En muchos casos, la toxina es la única responsable de los síntomas característicos de la enfermedad. Por ejemplo, la toxina preformada que está presente en los alimentos da lugar a la intoxicación alimentaria provocada por S. aureus y Bacillus cereus y del botulismo causado por Clostridium botulinum. Los síntomas producidos por la toxina preformada aparecen en una fase bastante anterior que, en otras formas de gastroenteritis, debido a que el efecto es semejante al de ingerir un producto tóxico y las bacterias no necesitan proliferar para dar lugar a los síntomas. La toxina se puede extender de manera sistémica a través de la sangre, de modo que los síntomas pueden aparecer en zonas alejadas del foco de la infección, como sucede en el caso del tétanos, producido por Clostridium tetani.

Endotoxina y otros componentes de la pared celular

La presencia de componentes de la pared celular de la bacteria constituye una poderosísima señal de alarma para el organismo que indica infección y pone en marcha los sistemas protectores del hospedador. Los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) se unen a moléculas receptoras tipo toll (TLR) y otras moléculas y estimulan la producción de citocinas. En algunos casos, la respuesta del hospedador es excesiva y puede incluso poner en peligro su vida. La porción de lípido A del lipopolisacárido (LPS) producida por bacterias gramnegativas es un activador poderoso de las reacciones de fase aguda e inflamatorias y recibe la denominación de endotoxina.

Es importante tener en cuenta que la endotoxina no equivale a la exotoxina y que únicamente las bacterias gramnegativasfabrican endotoxinas. Pueden producirse respuestas más débiles similares a las producidas por endotoxinas en estructuras de bacterias grampositivas, que incluyen los ácidos lipoteicoicos.

Inmunopatogenia

En muchos casos, los síntomas de la infección bacteriana se producen porque la infección causa unas respuestas inmunitarias e inflamatorias excesivas, Cuando está limitada y controlada, la respuesta de fase aguda contra los componentes de la pared celular es una respuesta antibacteriana protectora. Sin embargo, cuando sucede como respuesta sistémica descontrolada, la respuesta de fase aguda y la inflamación pueden originar síntomas potencialmente mortales asociados a sepsis o meningitis. Los neutrófilos activados, los macrófagos y el complemento pueden provocar lesiones en el lugar de la infección. La activación del complemento induce también la liberación de anafilotoxinas, que inician la permeabilidad vascular y la rotura de los capilares. Las tormentas de citocinas ocasionadas por los superantígenos y la endotoxina pueden provocar shock y alteraciones de la función corporal. La formación de granulomas inducida por los linfocitos T CD4 y los macrófagos contra Mycobacterium tuberculosis también puede ser causa de destrucción tisular. Las respuestas autoinmunitarias se pueden activar por proteínas bacterianas, como la proteína M de S. pyogenes, que se parece a nivel antigénico al tejido cardíaco. Los anticuerpos contra la proteína M muestran una reactividad cruzada con el corazón y pueden ocasionar fiebre reumática.

Mecanismos de evasión de las defensas del hospedador

I.as bacterias son parásitos y la evasión de las respuestas protectoras del hospedador supone una ventaja selectiva. Lógicamente, cuanto tnayor es el período en que una infección bacteriana permanece en el hospedador, Inayor es cl tiempo del que las bacterias disponen para proliferar y producir daño. Por tanto, las bacterias que pueden evitar o inutilizar las defensas del hospedador presentan una jnayor capacidad potencial de producción de enfermedad. I.as bacterias han desarrollado diversos mecanismos para eludir las principales defensas antibacterianas, al eludir su reconocimiento y destrucción por las células fagocíticas, inactivar o evitar el sistema de complemento y anticuerpos, e incluso ruediante la proliferación intracelular con el fin de esconderse de estas respuestas del hospedador.

La cápsula constituye uno de los factores de virulencia más itnportantes, Estas estructuras funcionan protegiendo a las bacterias de las respuestas inmunitarias y fagocíticas. Por Io general, las cápsulas están formadas por polisacáridos, los cuales son poco inmunógenos. La cápsula de S. pyogenes, por ejemplo, se cornpone de ácido hialurónico, el cual remeda al tejido conectivo huniano para enmascarar a las bacterias y eludir que sean reconocidas por el sistema inmunitario. Esta cápsula actúa también como una «camiseta de fútbol resbaladiza», la cual resulta difícil de asir y se rasga cuando un fagocito la toma. Igualmente, la cápsula protege a la bacteria de su destrucción en el interior de un fagolisosoma de un macrófago o un leucocito. Todas estas propiedades pueden ampliar el período de permanencia de las bacterias en la sangre (bacteriemia) antes de ser eliminadas por las respuestas del hospedador. Los mutantes de las bacterias normalmente encapsuladas que pierden la capacidad de formar una cápsula pierden también su virulencia, como se ha descrito en el caso de Streptococcus pncumoniae y N. meningitidis. La formación de una biopelícula, la cual se compone de material capsular, puede evitar la acción de los anticuerpos y el complemento sobre las bacterias que lo integran.