Resumen de Efecto de las concentraciones subinhibióticas de antimicrobianos sobre la adherencia bacteriana
Desde el primer aislamiento en el laboratorio de P. aeruginosa procedente de una herida quirúrgica en 1882, las infecciones nosocomiales producidas por este microorganismos se han incrementado, emergiendo en la actualidad como un importante patógeno oportunista a nivel hospitalario.
La introducción de antibióticos de amplio espectro en la terapéutica, así como el aumento del número de pacientes especialmente susceptibles a las infecciones por P. aeruginosa como neutropénicos, enfermos con procesos malignos, fibrosis quística, grandes quemados y heridas traumáticas, constituyen factores importantes en la prevalencia de estas infecciones. Además P. aeruginosa posee una singular ecología. En primer lugar tiene mínimos requerimientos nutricionales, siendo capaz de sobrevivir en una amplia variedad de condiciones físicas, no necesita factores de crecimiento, puede utilizar como única fuente de carbono el dióxido de carbono y tolera altas concentraciones de sales; aunque no sobrevive a la desecación, puede multiplicarse en ambientes húmedos, creciendo en un rango de temperatura de 20 – 42º C. En segundo término P. aeruginosa tiene una amplia resistencia a desinfectantes y antimicrobianos, determinada por la adaptación evolutiva a su hábitat natural donde una gran variedad de microorganismos producen sustancias bactericidas. En último lugar la producción de sustancias como las bacteriocinas favorecen su implantación al competir con bacterias comensales de la misma o distinta especie.
Por todo ello, P. aeruginosa se constituye como el primer patógeno responsable de las neumonías nosocomiales, el segundo en infecciones de heridas que inciden en grandes quemados e infecciones del tracto urinario hospitalarias y el tercer patógeno en frecuencia aislado en bacteriemias por microorganismos Gram negativos, las cuales se encuentran asociadas con la mayor mortalidad.
En los últimos años se han acumulado una serie de evidencias sugiriendo que la fase inicial en la patogénesis de las enfermedades infecciosas es la colonización de las células susceptibles de ser infectadas. Para ello es necesario que se produzca la adherencia de los microorganismos a células de las superficies mucosas.
La adherencia bacteriana a células epiteliales supone una ventaja para la supervivencia del patógeno frente a los mecanismos de defensa del huésped, por un lado mediante esta unión se impide su eliminación por las secreciones mucosas o por la orina, siendo en algunos casos un requisito imprescindible para la eficaz liberación de toxinas. Pero también ofrece desventajas para la bacteria, así su unión a leucocitos polimorfonucleares las hace más susceptible a la fagocitosis.
El fenómeno de la adherencia se establece en dos fases: inicialmente mediante unos mecanismos inespecíficos, bacteria y célula huésped interaccionan entre sí, adhesión, produciéndose posteriormente un mecanismo específico que constituye el fenómeno más importante, la adherencia.
La adhesión de las bacterias a las células huésped es directamente proporcional al grado de colisión de los microorganismos con las células producido por el azar y a su vez, este choque es proporcional a la concentración existente de cada tipo de células.
A continuación entran en juego los mecanismos inespecíficos de adherencia que van a tener como finalidad la formación de múltiples uniones entre bacteria y célula huésped. Las células de los mamíferos se encuentran cargadas con un potencial de superficie de carácter negativo, debido principalmente a la ionización de los residuos de ácido siálico del glicocalix y adicionalmente juegan un papel importante cadenas laterales de aminoácidos básicos y ácidos, glicolípidos y aminofosfolípidos. Estos grupos de carga atraen iones de signo opuesto del medio que les rodea, creando en conjunto una carga eléctrica doble, que a fines prácticos es parte de la superficie celular.
Por su parte las bacterias se encuentran también cargadas negativamente. En esta situación la teoría coloidal de DERJAGUIN y LANDAU y VERWEY y OVERBEEK, ha hecho posible que sepamos en parte como se produce la adherencia entre células de igual carga, de forma teórica. Por un lado existen una serie de fuerzas débiles inespecíficas de largo alcance como gravitación, quimiotaxis, atracción London-va Der Waals que consiguen atraer el microorganismo a la superficie celular y por otro lado fuerzas de corto alcance como repulsión London-van Der Waals y otros impedimentos, los repelen. Estas fuerzas de atracción-repulsión se equilibran, situando las bactrias en un espacio llamado mínimo secundario, que en encuentra aún espacialmente lejos de la superficie celular. La concentración de partículas en este lugar se denomina adsorción, adquiriendo un carácter reversible. Si los microorganismos vencen las fuerzas de repulsión, se consigue la unión mediante unas fuerzas de atracción fuertes pero de corto alcance, como uniones covalentes, de hidrógeno, iónicas e hidrofóbicas. Estas crean una situación irreversible, constituyendo el mínimo primario.
La barrera de energía que separa ambos mínimos puede ser vencida de varias formas. Muchos microorganismos excretan o sintetizan unos componentes polimétricos extracelulares, como slime; esta sustancia queda absorbida al sustrato y con ella, el microorganismo. También en un medio acuosos, como las mucosas, la hidrofobicidad de superficie microbiana promueve la asociación a regiones liofílicas de las membranas eucariotas, evitando de esta manera la fase acuosa. La finalidad de la interacción hidrofóbica es la reducción de la energía libre del sistema, ya que el estado de las partículas separadas rodeadas de agua requiere mayor gasto energético que cuando se encuentran unidas.
La expresión de la hidrofobicidad de superficie por los microorganismos se encuentra influenciada por la etapa de crecimiento, respuesta al ambiente, influencias genéticas y por la alteración de las estructuras adhesivas. Diversos autores han demostrado que la carga negativa y la hidrofobicidad de superficie promueven la unión de distintos microorganismos a células de mamíferos y se ha sugerido que la hidrofobicidad prepara el terreno a futuras uniones, al situar las dos superficies en un espacio reducido, estabilizando su yuxtaposición hasta que las interacciones específicas entre moléculas complementarias tenga lugar.
Los mecanismos específicos producen el anclaje permanente de las bacterias a la superficie celular, para lo cual se requiere la formación de múltiples uniones entre dos estructuras complementarias: adhesina y receptor. Las adhesinas son estructuras adhesivas que se encuentran en la superficie de los microorganismos, mientras que los receptores son estructuras complementarias de la superficie de la célula huésped.
En general las adhesinas se asocian con fimbrias de superficie y pilis en bacterias Gram negativas y fibrillas de superficie en las Gram positivas. Los receptores celulares generalmente están constituidos por compuestos de hidratos de carbono, glucolípidos o glucoproteínas, aunque también se ha descrito un receptor protéico, la fibronectina.
Ambas estructuras deben ser accesibles y su disposición espacial será la idónea para que tenga lugar la formación de múltiples uniones en las proximidades del área de contacto. De esta manera las interacciones formadas bajo condiciones fisiológicas comienzan a ser virtualmente irreversibles, ya que aunque cada unión es por sí misma muy débil, la probabilidad de que todas ellas se rompan al mismo tiempo es muy pequeña.
La adherencia y las estructuras implicadas en ella, han sido objeto de numerosos estudios enEscherichia coli, Streptococcus pyogenes, Neisseria gonorrhoeae,… Las adhesinas de P. aeruginosa implicadas en el fenómeno de adherencia a células epiteliales de mamíferos, son diferentes según estudiemos cepas mucosas o cepas no mucosas.
Las cepas mucoides han sido estudiadas extensamente debió a la producción de bronconeumonías en pacientes con fibrosis quística. En la fase inicial de esta enfermedad se produce una colonización oral con cepas de P. aeruginosa no mucoides, que actúan como reservorio para la infección pulmonar descendente; siendo en la evolución cuando se producen cambios fenotípicos que desencadena la prevalencia de cepas mucoides, a su vez asociadas con infecciones de mayor gravedad. Este predominio de las variantes mucosas se encuentra en relación con su resistencia a la fagocitosis debido a la producción de cápsula y su crecimiento en el foco de infección formando microcolonias. Otros factores implicados son la resistencia al surfactante pulmonar y a los antimicrobianos. Y por último se encuentra en relación directa con su capacidad de unión al epitelio ciliado respiratorio.
Se ha demostrado que la adherencia de estas cepas está mediada por un exopolisacárido mucoide, el cual actúa como adhesina para las células epiteliales de la boca, células traqueales, y mucina traqueobronquial. Esta estructura es un polímero similar al alginato, compuesto por ácido D-manurónico y su epimero ácido 5’L-gullurónico, el cual se encuentra disperso dentro del polímero, produciendo secciones homogéneas y heterogéneas en la estructura primaria. El ácido D-manurónico posee residuos 0 acetilados, pero el grado de acetilación así como el porcentaje de composición y el rango molar del ácido D-manurónico y ácido L-gulurónico difiere según la cepa estudiada. Este compuesto aislado de distintas cepas es heterogéneo inmunológicamente y fácilmente se identifica distintos epitopos. Sin embargo en otros estudios realizados in vitro, los anticuerpos creados frente a este exopolisacárido son capaces de bloquear la adherencia tanto de cepas homólogas como heterólogas.
En las cepas no mucoides de P. aeruginosa, la adherencia se encuentra mediada por pilis, que actúan como mediador de la unión a células de la boca y células traqueales. Los pilis son estructuras retráctiles de naturaleza protéica y polar, que
