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Pasteurella multocida

Pasteurella multocida es un cocobacilo gramnegativo , inmóvil ysensible a la penicilina , perteneciente a la familia Pasteurellaceae . [ 1 ] P. multocida es la causa de diversas...

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Pasteurella multocida es un cocobacilo gramnegativo , inmóvil ysensible a la penicilina , perteneciente a la familia Pasteurellaceae . [ 1 ] P. multocida es la causa de diversas enfermedades en mamíferos y aves, como el cólera aviar en aves de corral , la rinitis atrófica en cerdos y la septicemia hemorrágica bovinaen vacas y búfalos. También puede causar una infección zoonótica en humanos, generalmente por mordeduras o arañazos de mascotas. Muchos mamíferos (incluidos gatos y perros domésticos) y aves lo albergan como parte de su microbiota respiratoria normal , convirtiéndose así en fuentes silenciosas de infección.

Historia

Pasteurella multocida se descubrió por primera vez en 1878 en aves infectadas con cólera. Sin embargo, no fue aislada hasta 1880 por Louis Pasteur , en cuyo honor se nombró Pasteurella . [ 2 ]

Taxonomía

Subespecie

P. multocida se divide tradicionalmente en tres subespecies según su fenotipo bioquímico: [ 3 ]

  • P. multocida subsp. multocida se define como dulcitol (-), sorbitol (+).
  • P. multocida subsp. septica se define como dulcitol(-), sorbitol(+).
  • P. multocida subsp. gallicida se define como dulticol(+).

Una clasificación de variantes reemplaza la ambigua prueba de crecimiento con sorbitol de Andrades por una prueba de actividad de α-glucosidasa (α-Glu). Concuerda bien con la huella genética por PCR con un solo cebador (M13 core) , pero no tan bien con la prueba original de sorbitol. [ 3 ]

Esta clasificación bioquímica se utiliza generalmente en epidemiología . La diferente capacidad para digerir estos alcoholes de azúcar puede tener implicaciones en ecología y patogénesis. [ 3 ]

Serología

Las cepas de esta especie se clasifican serológicamente mediante la combinación de dos designaciones: uno de los cinco serogrupos de Carter (A, B, D, E, F) basado en la cápsula y uno de los 16 serovares de Heddleston (1–16) basado en el lipopolisacárido (LPS). Para clasificar serológicamente una cepa, la cápsula y el LPS se analizan por separado utilizando anticuerpos prefabricados. Los dos resultados se registran como un serotipo combinado (p. ej., A:2, C:1), lo que da un total de 80 posibilidades. (También es posible que la cápsula no esté presente, lo que se indica con un guion).

Se sabe que la estructura química de las cápsulas A, D y F está compuesta de ácido hialurónico, heparina y condroitina, respectivamente; se sabe que el grupo B contiene un copolímero de arabinosa, manosa y galactosa. [ 4 ] Se conoce la estructura química del LPS de los 16 serotipos, así como la de muchos tipos no incluidos en el sistema de Heddleston. [ 5 ]

Otro sistema de indicación es el de Namioka-Carter, comúnmente encontrado en la literatura bovina. La clasificación de la cápsula es la misma que la de Carter, pero en su lugar hay 11 "grupos O" somáticos que supuestamente corresponden al LPS. Los resultados se escriben con el serotipo primero, por ejemplo, 6:B y 6:E. [ 6 ] El método de Namioka para la resolución del LPS (aglutinación en tubo) no es tan potente como la prueba de precipitación por difusión en gel de Heddleston, pero puede ser más fácil de realizar. [ 7 ] No hay una buena correspondencia entre ningún par de números de Namioka y Heddleston, lo que sugiere que al menos algunos de los antisueros en uno de los sistemas no son tan puramente descriptivos del LPS como se pensaba originalmente. [ 8 ]

Tipificación molecular

Se conoce el locus genético responsable de la variación serológica capsular, por lo que la "serotipificación molecular" (es decir, la deducción del serotipo a partir del genotipo ) se ha convertido en una práctica habitual y, en la gran mayoría de los casos, da resultados idénticos, produciendo generalmente discrepancias solo en nuevas combinaciones de mutaciones. También se conoce el locus del LPS, pero solo se han definido seis genotipos de LPS debido a que algunos serovares de LPS se producen a partir de cambios genéticos muy pequeños que son difíciles de diferenciar mediante huellas genéticas por PCR. Se designan como L1 (1, 14), L2 (2, 5), L3 (3, 4), L4 (6), L5 (9), L6 (10, 11, 12, 15), L7 (8, 13), L8 (16), siendo los números entre paréntesis los serovares correspondientes. Nuevamente, las dos designaciones suelen combinarse: por ejemplo, dos cepas con serotipos A:1 y A:14 deberían dar como resultado el genotipo A:L1. [ 4 ]

Se han definido dos esquemas de tipificación de secuencias multilocus : un esquema RIDIC basado en fragmentos de 7 genes constitutivos ( adk , est , gdh , mdh , pgi , pmi , g6pd "zwf") definidos originalmente para aislamientos aviares, y un esquema multihuésped basado en diferentes fragmentos de 7 genes constitutivos ( adk , aroA , deoD , gdhA , g6pd , mdh , pgi ). El primer esquema tiene 365 genotipos (ST1-265 , ST para "tipo de secuencia") y el segundo tiene 109 (ST1-109 ) ; para diferenciarlos, se suele anteponer una designación como "RIRDC ST365", etc. Debido a que ambos esquemas utilizan áreas superpuestas, un ST de un esquema generalmente solo corresponde a unos pocos en el otro, aunque no se puede crear una tabla de conversión estricta. [ 4 ]

MLST puede utilizarse junto con el genotipo cápsula:LPS, ya que estos sistemas son ortogonales. Debido a que MLST utiliza genes constitutivos no relacionados con la virulencia, no está sujeto a tanta presión selectiva y tiende a reflejar con mayor precisión la historia de las cepas en comparación con comparaciones más exhaustivas del genoma completo. [ 9 ]

Enfermedad

Pasteurella multocida causa diversas enfermedades en animales salvajes y domésticos, así como en humanos. Esta bacteria se encuentra en aves, gatos , perros, conejos, ganado vacuno y cerdos. En las aves, P. multocida provoca el cólera aviar , una enfermedad importante presente en granjas avícolas comerciales y domésticas de todo el mundo, especialmente en gallinas ponedoras y reproductoras.

En la mayoría de las especies, la mayoría de las infecciones son causadas por un número reducido de serotipos, lo que se explica en parte por el hecho de que las dos moléculas utilizadas para la clasificación de serotipos también constituyen la "primera impresión" que el sistema inmunitario del huésped tiene de esta bacteria. Sin embargo, la cápsula y el LPS son solo dos de los factores de virulencia de la bacteria que influyen en la selección del huésped, y dos cepas del mismo genotipo cap:LPS pueden resultar bastante diferentes al analizarlas mediante MLST o comparación del genoma completo. [ 9 ]

Aves

Las cepas de P. multocida que causan cólera aviar en aves de corral suelen pertenecer a los serotipos 1, 3 y 4. En la naturaleza, se ha demostrado que el cólera aviar sigue las rutas migratorias de las aves, especialmente de los gansos nivales . El serotipo 1 de P. multocida es el más asociado con el cólera aviar en Norteamérica, pero la bacteria no permanece en los humedales durante períodos prolongados. [ 10 ]

Mamíferos

P. multocida causa rinitis atrófica en cerdos; [ 11 ] también puede causar neumonía o enfermedad respiratoria bovina en el ganado vacuno. [ 12 ] [ 13 ] Puede ser responsable de la mortalidad masiva en antílopes saiga . [ 14 ]

Humanos

En humanos, P. multocida es la causa más común de infecciones de heridas tras mordeduras de perros o gatos. La infección suele manifestarse como inflamación de los tejidos blandos en las primeras 24 horas. Se observan recuentos elevados de leucocitos y neutrófilos , lo que provoca una reacción inflamatoria en el sitio de la infección (generalmente una celulitis difusa y localizada ). [ 15 ] También puede infectar otras zonas, como el tracto respiratorio, y se sabe que causa linfadenopatía regional (inflamación de los ganglios linfáticos). En casos más graves, puede producirse una bacteriemia , causando osteomielitis o endocarditis . Los pacientes con una prótesis articular (especialmente de rodilla) pueden tener un mayor riesgo de infección secundaria de dicha articulación durante un episodio de celulitis/bacteriemia por P. multocida. La bacteria también puede atravesar la barrera hematoencefálica y causar meningitis . [ 16 ]

Virulencia

Pasteurella multocida expresa una variedad de factores de virulencia, incluyendo una cápsula de polisacárido y la molécula de superficie de carbohidrato variable , lipopolisacárido (LPS). Se ha demostrado que la cápsula en cepas de los serogrupos A y B ayuda a resistir la fagocitosis por las células inmunitarias del huésped , y también se ha demostrado que la cápsula de tipo A ayuda a resistir la lisis mediada por el complemento . [ 17 ] [ 18 ] El LPS producido por P. multocida consta de una molécula de lípido A hidrofóbico (que ancla el LPS a la membrana externa), un núcleo interno y un núcleo externo, ambos compuestos por una serie de azúcares unidos de una manera específica. No hay antígeno O en el LPS y la molécula es similar al LPS producido por Haemophilus influenzae y al lipooligosacárido de Neisseria meningitidis . Un estudio en una cepa del serotipo 1 mostró que una molécula de LPS de longitud completa era esencial para que la bacteria fuera completamente virulenta en pollos. [ 19 ]

Las cepas que causan rinitis atrófica en cerdos son únicas, ya que también poseen la toxina de P. multocida (PMT) en un bacteriófago . La PMT es responsable de la deformación del hocico observada en los cerdos infectados con la bacteria. Esta toxina activa las GTPasas Rho , que se unen al GTP y lo hidrolizan , y son importantes en la formación de fibras de estrés de actina . La formación de fibras de estrés puede facilitar la endocitosis de P. multocida . El ciclo celular del huésped también se ve modulado por la toxina, que puede actuar como un mitógeno intracelular . [ 20 ]

Se ha observado que P. multocida invade y se replica dentro de las amebas huésped , provocando la lisis en el huésped.

Características de crecimiento

P. multocida crece a 37 °C (99 °F) en agar sangre o agar chocolate , agar HS , [ 21 ] pero no crece en agar MacConkey . El crecimiento de la colonia se acompaña de un característico olor a ratón debido a los productos metabólicos .  

P. multocida es un anaerobio facultativo , oxidasa-positivo y catalasa-positivo . También puede fermentar una gran cantidad de carbohidratos en condiciones anaeróbicas. [ 16 ] Se ha demostrado que la supervivencia de la bacteria P. multocida aumenta con la adición de sal a su entorno. Asimismo, se ha observado que los niveles de sacarosa y pH tienen efectos menores sobre la supervivencia bacteriana. [ 22 ]

Diagnóstico y tratamiento

El diagnóstico de la bacteria en humanos se basaba tradicionalmente en hallazgos clínicos, cultivos y pruebas serológicas , pero los falsos negativos han sido un problema debido a la facilidad con la que P. multocida puede morir , y la serología no permite diferenciar entre una infección actual y una exposición previa. El método más rápido y preciso para confirmar una infección activa por P. multocida es la detección molecular mediante reacción en cadena de la polimerasa . [ 23 ]

Esta bacteria puede tratarse eficazmente con antibióticos β-lactámicos , que inhiben la síntesis de la pared celular. También puede tratarse con fluoroquinolonas o tetraciclinas ; las fluoroquinolonas inhiben la síntesis de ADN bacteriano y las tetraciclinas interfieren con la síntesis de proteínas al unirse a la subunidad ribosómica 30S bacteriana. A pesar de los resultados de susceptibilidad in vitro deficientes , también se pueden aplicar macrólidos (que se unen al ribosoma), especialmente en caso de complicaciones pulmonares. Debido a la etiología polimicrobiana de las infecciones por P. multocida , el tratamiento requiere el uso de antimicrobianos dirigidos a la eliminación de bacterias gramnegativas, tanto aerobias como anaerobias. Por consiguiente, la amoxicilina-ácido clavulánico (una combinación de inhibidor de betalactamasa y penicilina) se considera el tratamiento de elección. [ 24 ]

Prevención

No existe vacuna disponible para humanos. Si la piel se lesiona por la mordedura de un animal, el riesgo de infección puede reducirse limpiando a fondo la herida, desinfectándola y vendándola. [ 25 ] La herida no debe cerrarse (por ejemplo, con sutura) a menos que sea necesario, ya que esto aumenta el riesgo de infección. Se pueden considerar antibióticos profilácticos en personas inmunocomprometidas, pero no se recomiendan de forma rutinaria en otros casos. [ 26 ]

Vacunación

Existen vacunas disponibles para el ganado. Las vacunas inactivadas tradicionales suelen ofrecer una protección de corta duración y solo ocasionalmente brindan protección cruzada. Muchas de las vacunas atenuadas vivas ofrecen protección cruzada contra la infección del mismo serogrupo capsular o serotipo de LPS. Las futuras vacunas de subunidades , péptidos y ADN podrían conferir inmunidad contra partes más comunes de la bacteria, como una proteína específica de la membrana externa o una toxina secretada. [ 27 ]

rumiantes

Las vacunas contra la septicemia hemorrágica (B:2, E:2; 6:B, 6:E en Namioka) están disponibles para el ganado bovino en tres formas inactivadas: bacterinas de células enteras, vacuna precipitada con alumbre (APV) y vacuna con adyuvante oleoso (OAV). [ 27 ] En Asia, se recomienda una vacuna intranasal viva atenuada B:3,4 (cepa de gamo) para el ganado bovino y el búfalo de agua. [ 27 ]

En Etiopía se utiliza una vacuna inactivada con formalina del tipo D:4 cultivado en caldo. Ampliamente utilizada para ovejas y cabras, proporciona protección contra las cepas locales A y D. [ 27 ]

Vacunas para animales no rumiantes

Las vacunas porcinas aprobadas para la rinitis atráfica se dirigen a la toxina dermonecrótica utilizando una versión desintoxicada genéticamente (recombinante) o químicamente ( toxoide ); algunas se combinan con Bordetella bronchiseptica muerta entera . [ 27 ]

Existe una vacuna A:3 para conejos. [ 27 ]

Pájaros

Una vacuna viva avirulenta A:3,4 que ofrece protección cruzada contra A:1 y A:3 está aprobada para pollos y pavos. [ 28 ] También existe una vacuna viva atenuada candidata para patos. [ 27 ]

Se han realizado algunos trabajos para producir una vacuna inactivada para pollos que sea inmunogénicamente similar pero (se espera que sea) mucho más barata. [ 29 ] [ 27 ]

Se ha aprobado para pollos una vacuna de subunidades dirigida a las proteínas conservadas del receptor de sideróforo y la porina (SRP). [ 30 ]

Investigación actual

Requisitos para el crecimiento

Se están investigando mutantes de Pasteurella multocida por su capacidad para causar enfermedades, principalmente mediante la inactivación de genes para observar los cambios. Los experimentos in vitro demuestran que la bacteria responde a la deficiencia de hierro.

Se están realizando otras investigaciones sobre los efectos de las proteínas, el pH, la temperatura, el cloruro de sodio (NaCl) y la sacarosa en el desarrollo y la supervivencia de P. multocida en agua. La investigación parece indicar que las bacterias sobreviven mejor en agua a 18 °C (64 °F) que en agua a 2 °C (36 °F) . La adición de 0,5 % de NaCl también favoreció la supervivencia bacteriana, mientras que los niveles de sacarosa y pH tuvieron efectos menores. [ 31 ]    

También se ha investigado la respuesta de P. multocida al entorno del huésped. Estas pruebas utilizan microarrays de ADN y técnicas de proteómica. Se han probado mutantes dirigidos de P. multocida para evaluar su capacidad de producir enfermedad. Los hallazgos parecen indicar que las bacterias ocupan nichos del huésped que las obligan a modificar su expresión génica para el metabolismo energético, la absorción de hierro, aminoácidos y otros nutrientes. Los experimentos in vitro muestran las respuestas de las bacterias a bajos niveles de hierro y a diferentes fuentes de hierro, como la transferrina y la hemoglobina . Los genes de P. multocida que se regulan positivamente durante la infección suelen estar implicados en la absorción y el metabolismo de nutrientes. Esto demuestra que los genes de virulencia reales pueden expresarse únicamente durante las primeras etapas de la infección. [ 32 ]

Genética

La transformación genética es el proceso mediante el cual una célula bacteriana receptora incorpora ADN de una célula vecina y lo integra en su genoma . El ADN de P. multocida contiene altas frecuencias de secuencias putativas de captación de ADN (DUS) idénticas a las de Haemophilus influenzae que promueven la captación de ADN donante durante la transformación . [ 33 ] La ubicación de estas secuencias en P. multocida muestra una distribución sesgada hacia genes de mantenimiento del genoma, como los implicados en la reparación del ADN . Este hallazgo sugiere que P. multocida podría ser capaz de transformarse bajo ciertas condiciones, y que los genes de mantenimiento del genoma implicados en la transformación del ADN donante podrían reemplazar preferentemente a sus homólogos dañados en el ADN de la célula receptora. [ 33 ]

Haemophilus influenzae divergió de P. multocida aproximadamenteHace 270 ± 135 millones de años. [ 4 ]

Vacuna

Se desarrolló una vacuna contra la rinitis atrófica progresiva utilizando un derivado recombinante de la toxina de P. multocida . La vacuna se probó en cerdas preñadas (hembras sin camadas previas). Los lechones nacidos de las cerdas tratadas fueron inoculados, mientras que los lechones nacidos de madres no vacunadas desarrollaron rinitis atrófica. [ 34 ]

Referencias

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  • Infecciones por mordedura de animal (healthAtoZ.com)
  • Proyectos genómicos de la base de datos Genomes OnLine
  • Cepa tipo de Pasteurella multocida en Bac Dive - la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana
  • Una mujer murió tras ser lamida por un perro el 23 de julio de 2025. The Daily Telegraph