Danilo Martínez Velásquez Tecnología en Alimentos

Seccional Bajo Cauca

Universidad de Antioquia

VibriosGrupo de bacilos Gram negativos anaerobios facultativos y fermentadores. En un principio, estos microorganismos se englobaron en la familia Enterobacteriaceae y se separaron en la familia Vibrionaceae por la reacción positiva a la oxidasa (Enzima citocromo oxidasa) y la presencia de flagelos polares. Estos microorganismos se encuentran principalmente en el agua y son capaces de producir enfermedad gastrointestinal.

El género Vibrio ha sufrido un elevado número de modificaciones a lo largo de los últimos años, y se han descrito o clasificado de nuevo algunas de las especies menos frecuentes. En el momento actual, el género se compone de más de 60 especies de bacilos curvados, de las que 10 ocasionan enfermedad en el ser humano [(Tabla 1) Microbiología Medica. Murray Patrick. 5° edición].

Las más importantes son Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus y Vibrio vulnificus.

FISIOLOGÍA Y ESTRUCTURA

Las especies de Vibrio pueden crecer en una variedad de medios sencillos con un amplio intervalo de temperatura (de 14 °C a 40 °C). V. cholerae es capaz de desarrollarse en ausencia de sal; la mayoría de las especies que son patógenas en el ser humano requieren sal (especies halófilas). Los vibrios toleran un amplio intervalo de pH (p. ej., pH de 6,5 a 9), aunque son sensibles a los ácidos gástricos. Los pacientes con reducción o neutralización de la producción de ácidos gástricos son más vulnerables a las infecciones por este género.

La mayoría de los vibrios posee un único flagelo polar

(a diferencia de los flagelos perítricos presentes en la familia Enterobacteriaceae). Igualmente, poseen diversos pilis que revisten una gran importancia para la virulencia del patógeno. Por ejemplo, las cepas epidémicas de V. cholerae, el agente etiológico del cólera, sintetizan el pilus corregulado por la toxina. La estructura de la pared celular de los vibrios también es relevante. Todas las cepas cuentan con Iipopolisacáridos formados por lípido A (Endotoxina),

polisacárido central y una cadena lateral de polisacárido O. El polisacárido O se emplea para subdividir las especies de Vibrio en serogrupos: se han definido más de 140 serogrupos de V. cholerae (01 - 0140), 7 serogrupos O de V. vulnificus y 13 serogrupos O de V. parahaemolyticus. El interés que ha despertado este sistema de clasificación no es meramente académico: los serogrupos 01 y 0139 del v. cholerae sintetizan la toxina

del cólera y se asocian a la aparición de epidemias de esta entidad. Por lo general, otras cepas de esta especie no producen dicha toxina ni causan enfermedad epidémica. El serogrupo 01 de V, cholerae se subdivide, a su vez, en serotipos y biotipos. Se han reconocido tres serotipos: Inaba, Ogawa e Hikojima. Las cepas pueden pasar del serotipo Inaba al Ogawa, y el serotipo Hikojima representa un estado de transición que expresa antígenos de los dos anteriores. Se han definido dos biotipos de V. cholerae 01: clásico y el tor. Estos biotipos se subdividen por sus diferencias fenotípicas y morfológicas. Se han referido siete pandemias mundiales de V cholerae. Las cepas causantes de la sexta pandemia mundial correspondían al biotipo clásico, mientras que casi todas las implicadas en la séptima y actual pandemia lo hacen al biotipo el tor.

V. vulnificus y V. cholerae 01 no producen cápsulas acídico polisacáridas importantes para las infecciones extendidas. V. cholerae 01 no produce ninguna cápsula, así que las infecciones provocadas por este organismo no se extienden más allá de los límites del intestino. V. cholerae y V. parahaemolylícus poseen dos cromosomas circulares, cada uno de los cuales contiene genes esenciales para estas bacterias. Se desconoce si otras especies de Vibrio tienen un genoma con una estructura similar. En el género Vibrio es frecuente también encontrar plásmidos, incluyendo los que tienen codificada la resistencia antimicrobiana.

PATOGENIA E INMUNIDAD

El genoma del bacteriófago CTX(j) codifica los genes para las dos subunidades de la toxina del cólera (cíxA y ctxB). Este genoma bacteriófago se une al pilus corregulado por la toxina (tcp) y pasa al interior de la célula bacteriana, donde se integra en el genoma de V cholerae. El locus cromosómico de este bacteriófago lisogénico contiene, igualmente, otros factores de virulencia: el gen ace para la enterotoxina

Fuente: Microbiología Medica. Murray Patrick. 5° Edición

accesoria del cólera, el gen zot para la toxina de la zónula occludens y el gen cep para un factor de colonización (Tabla 2).

V. cholerae 01 y 0139 poseen un gran número de copias de estos genes, cuya expresión se encuentra bajo el control de genes reguladores (p. ej., regulador ToxR). La toxina del cólera es una compleja toxina A-B semejante desde el punto de vista estructural y funcional a la enterotoxina termolábil de Escherichia coli. Un anillo compuesto por cinco subunidades B idénticas de la toxina del cólera se une a los receptores del gangliósido GMj en la superficie de las células epiteliales intestinales. La porción activa de la subunidad A se internaliza, interacciona con proteínas G que controlan la adenilciclasa y provoca la conversión catabólica del Adenisin Trifosfato (ATP) en Adenosin Monofosfato cíclico (AMPc), lo que origina la hipersecreción de agua y electrólitos (Figura 1). Los pacientes aquejados de una infección grave

llegan a perder hasta 1 litro de líquido por hora durante el período de máxima actividad de la enfermedad. Está acusada pérdida de líquidos provocaría normalmente la eliminación de los microorganismos del aparato digestivo; no obstante, las células de V. cholerae son capaces de adherirse a la capa de células mucosas a través de 1. Las toxinas pili correguladas que están codificadas por el complejo génico tcp, y 2. Las proteínas quimiotácticas codificadas por los genes cep. En consecuencia, el pilus corregulado por la toxina es un elemento destacado tanto como receptor del fago portador del gen de la toxina del cólera como de la adhesión a la mucosa que tapiza el aparato digestivo. Las cepas no adherentes son incapaces de establecer una infección.

En ausencia de la toxina del cólera, V cholerae 01 aún provoca una diarrea significativa por medio de la acción de la toxina de la

zónula occludens y la enterotoxina accesoria del cólera. Como su propio nombre indica, la toxina de la zónula occludens relaja las uniones estrechas (zónula occludens) de la mucosa del intestino delgado, lo que incrementa la permeabilidad intestinal, mientras que la enterotoxina produce un aumento de la secreción de líquido. A diferencia de otros serotipos distintos del 01, V. cholerae 0139 posee el mismo complejo de virulencia que las cepas 01. Por consiguiente, la capacidad de las cepas 0139 para adherirse a la mucosa intestinal y sintetizar la toxina del cólera es responsable de la producción de una diarrea acuosa semejante a la del cólera.

Se conocen con menor detalle los mecanismos por medio de los cuales otras especies de Vibrio causan enfermedad, si bien se han identificado algunos posibles factores de virulencia [(Tabla 3) Microbiología Medica. Murray Patrick. 5° edición]. La mayoría de las cepas de V.

parahaemolyticusproduce una hemolisina directa termoestable (TDH, también conocida como hemolisina de Kanagawa). TDH es una enterotoxina que induce la secreción de ion cloruro en las células epiteliales como consecuencia de un aumento de la concentración intracelular de calcio. Un método importante de

clasificación de las cepas virulentas de V. parahaemolyticus se basa en la detección de esta hemolisina, la cual da lugar a colonias (hemolíticas en los medios de agar que contienen sangre humana, pero no sangre de carnero. Estas cepas virulentas se denominan positivas para Kanagawa. La producción de cápsula en V. vulnificus realiza una contribución fundamental a la capacidad de este microorganismo de causar infecciones diseminadas graves.

EPIDEMIOLOGÍA

Las especies de Vibrio, como V. cholerae, crecen de forma natural en los estuarios y en los mares de todo el mundo. Todas las especies de Vibrio son capaces de sobrevivir y de replicarse en las aguas contaminadas con una mayor salinidad. Los vibrios patógenos pueden crecer rápidamente en aguas con crustáceos quitinosos, de ahí la asociación entre las infecciones por Vibrio y el consumo de crustáceos. Las personas con infecciones asintomáticas pueden ser también un importante reservorio de este microorganismo en las zonas donde la enfermedad por V. cholerae es endémica. Han ocurrido siete grandes pandemias de cólera desde 1817, lo que ha dado lugar a miles de muertes y a grandes cambios socioeconómicos. Antes de esta fecha hubo casos esporádicos y epidemias, pero la extensión mundial de la enfermedad sólo fue posible por los viajes intercontinentales. La séptima pandemia, debida a V. cholerae 01 biotipo el tor, comenzó en Asia en 1961 y se extendió por África, Europa y Oceanía entre 1970 y 19 80. En 19 81, la cepa de la pandemia se extendió hasta Perú, y posteriormente produjo enfermedad en la mayoría de los países de Sudamérica y de Centroamérica, así como en EE.UU. y Canadá. En 1992 apareció una segunda cepa epidémica en India y se extendió rápidamente por toda Asia hasta Europa y EE.UU. Esta cepa, V. cholerae 0139 Bengal, sintetiza la toxina del cólera y comparte otras características con V. cholerae 01. Esta es la primera cepa no perteneciente al serogrupo 01 capaz de producir enfermedad epidémica en adultos que habían sido previamente infectados por la cepa 01 (lo que pone de manifiesto que no confiere inmunidad protectora).

El cólera se propaga a través del agua y la comida contaminadas. La transmisión directa de una persona a otra es infrecuente debido al elevado inoculo (p. ej., más de 108 microorganismos) que se necesita para producir la enfermedad en un individuo con pH gástrico normal. En un individuo con aclorhidria o hipoclorhidria, la dosis infecciosa apenas puede llegar a 10 3 a 105

microorganismos. El cólera afecta a personas pertenecientes a comunidades con condiciones sanitarias deficientes.

Un efecto de las pandemias de cólera fue el reconocimiento del papel del agua contaminada en la propagación de la enfermedad y de la necesidad de mejorar las condiciones sanitarias para controlar la enfermedad. Las infecciones producidas por V. parahaemolyticus, V. vulnificus y otros vibrios patógenos son consecuencia del consumo de marisco cocinado incorrectamente, fundamentalmente ostras, o de la exposición a agua de mar contaminada. V. parahaemolyticus constituye la causa más frecuente de gastroenteritis bacteriana en Japón y el sudeste asiático, y

es la especie de Vibrio implicada más a menudo en la gastroenteritis en EE.UU. V. vulnificus no se aisla de manera frecuente, aunque puede originar infecciones graves de heridas y se asocia a elevada incidencia de desenlaces mortales. La gastroenteritis producida por los vibrios ocurre durante todo el año debido a que las ostras están contaminadas con numerosos microorganismos a lo largo del mismo. Por el contrario, la septicemia y las infecciones de heridas por Vibrio se registran durante los meses cálidos, cuando el número de microorganismos se multiplica en el agua del mar hasta alcanzar concentraciones muy elevadas.

ENFERMEDADES CLÍNICAS

Vibrio cholerae

La infección por Vibrio cholerae 01 puede abarcar desde una colonización asintomática o una enfermedad diarreica leve hasta una diarrea grave que rápidamente puede ser mortal. Las manifestaciones clínicas del cólera comienzan, por término medio, entre 2 y 3 días después de la ingestión de las bacterias, con el inicio brusco de una diarrea acuosa y de vómitos. Conforme se van perdiendo líquidos, las heces se vuelven incoloras e inodoras, libres de proteínas y moteadas de mucosidad (heces en «agua de arroz»). La pérdida importante de líquidos y de electrólitos puede provocar deshidratación, acidosis metabólica (pérdida de bicarbonato), hipocalemia (pérdida de potasio) y shock hipovolémico, con arritmias cardíacas y fallo renal. La tasa de mortalidad alcanza el 60% en los pacientes no tratados, pero es inferior al 1% en los sujetos que se tratan de forma precoz con reposición de líquidos y de los electrólitos perdidos. El cólera puede remitir de manera espontánea después de varios días de sintomatología. La enfermedad producida por Vibrio cholerae 0139 puede ser tan grave como la causada por Vibrio cholerae 01. La gastroenteritis producida por otros serotipos de Vibrio cholerae es más leve y no se asocia a epidemias.

Vibrio parahaemolyticus

La gravedad de la gastroenteritis producida por V. parahaemolyticus puede comprender desde una diarrea de resolución espontánea hasta una enfermedad semejante al cólera. En general, la enfermedad se desarrolla después de un período de incubación de 5 a 72 horas (media, 24 horas) y se manifiesta con diarrea acuosa y explosiva. En las heces no se observa macroscópicamente sangre o pus, excepto en los casos muy graves. La cefalea, los espasmos abdominales, las náuseas, los vómitos y la febrícula pueden perdurar durante un período superior a 72 horas. El paciente se recupera sin secuelas. Los individuos expuestos al agua del mar contaminada pueden contraer la infección.

Vibrio vulnificus

Vibrio vulnificus es una especie de Vibrio especialmente virulenta que origina una infección de rápida evolución de heridas con posterioridad a la exposición a agua del mar contaminada, así como septicemia después del consumo de ostras crudas contaminadas. La infección de heridas se caracteriza inicialmente por hinchazón, irritación y dolor, seguido de la aparición de vesículas o ampollas e incluso de necrosis tisular. Los pacientes experimentan generalmente signos sistémicos como fiebre y escalofríos. La mortalidad en los pacientes con septicemia por V. vulnificus puede ser de hasta el 50% si no se inicia el tratamiento antimicrobiano precoz. Las infecciones son más graves en los pacientes afectados de hepatopatías, hemopatías o insuficiencia renal crónica, así como en aquellos que reciben fármacos inmunosupresores.

Otras especies de Vibrios.

V. alginolyticus puede producir infecciones en heridas superficiales que se ponen en contacto con agua del mar contaminada. Rara vez se han descrito infecciones del oído, de los ojos o del

aparato digestivo. V. mimicus, V. fluvialis y V. furnissü dan lugar a gastroenteritis, infección de heridas y bacteriemia. Se han publicado algunos casos aislados de infecciones por V. metschnikovü (bacteriemia) y V. cincinnatiensis (meningitis).

DIAGNÓSTICO DE LABORATORIO

Microscopía

Las especies de Vibrio son bacilos gramnegativos curvados de pequeño tamaño (0,5 x 1,5 a 3 um). Estos microorganismos no se suelen observar en las muestras de heces ni de heridas teñidas con Gram; no obstante, un observador con experiencia puede ser capaz de detectar, mediante un microscopio de campo oscuro, la presencia de los característicos bacilos móviles en las muestras de heces.

Cultivo

El diagnóstico de certeza se basa en la obtención de los microorganismos a partir de los cultivos.

Si se plantea la demora del procesamiento de las muestras, se recomienda el uso de un medio de transporte como el medio de Cary y Blair. La conservación debe hacerse a temperatura ambiente, pues las temperaturas bajas ocasionan la muerte de los vibrios. Se recomienda el uso de medios de enriquecimiento especialmente para el aislamiento a partir de muestras provenientes de pacientes convalecientes o de personas asintomáticas. El agua peptonada alcalina pH 9,0 con 1 % de NaCl es el medio recomendado, aunque se puede utilizar otro más selectivo, como el medio de Monsur. La incubación del agua peptonada alcalina no debe sobrepasar las 8 horas.

A partir de las muestras a estudiar o de los medios de enriquecimiento se siembran las placas de medios selectivos para vibrios como son el TCBS agar (tiosulfato-citrato-bilis sacarosa) o el medio de Vibrio agar o TG agar (gelatina-taurocolato-telurito).

La identificación de V. cholerae en muestras de pacientes se efectúa sin dificultad a partir de las placas de agar selectivo, no así cuando la identificación se hace a partir de muestras como el agua o productos marinos que pueden tener como contaminantes otros vibrios.

Las colonias sospechosas de corresponderse con V. cholerae se inoculan en el medio de agar Kligler-hierro, y después de incubadas se pasa a la identificación utilizando los esquemas establecidos.

Se recomienda hacer la identificación comenzando por una primera etapa en la cual se realiza la prueba de la oxidasa, la fermentación de la glucosa, la reducción de nitratos a nitritos y el crecimiento en caldos con concentración de NaCl al 1 % y sin este, así como la decarboxilación de la lisina e hidrólisis de la arginina.

En una segunda etapa se deben estudiar la reacción de Voges-Proskauer, la producción de indol y la producción de ácido a partir de: L-arabinosa, lactosa, sacarosa, manitol y salicina. La complementación de la caracterización de las cepas se hace con la clasificación serológica para determinar los serogrupos, así como con el estudio de la hemólisis para la determinación del biotipo.

Otros métodos utilizados pueden ser: la sonda del ADN para el estudio de genes relacionados con la producción de hemólisis (hyl/A) y el estudio de la cólera toxina por PCR y la clasificación por bacteriófagos, donde se han identificado 25 fagotipos, entre ellos los siguientes: bacteriófagos clásicos I a IV de Mukerjer; bacteriófagos 4 y 5 de Basu y Mukerjer; bacteriófago B de Nicolle; bacteriófagos 4996; 13; 14, 16 y 24 de Bangladesh; y bacteriófagos 32 y 57 derivados de 3 y 5 de Basu y Mukerjer.

Para la identificación de vibrios a partir de muestras extraintestinales se pueden emplear medios universales con la adición de NaCl al 1 %.

TRATAMIENTO, PREVENCIÓN Y CONTROL

Los pacientes con cólera se deben tratar de forma temprano mediante la reposición de líquidos y electrólitos para impedir que la pérdida masiva de líquidos origine un shock hipovolémico. El tratamiento antibiótico, aunque de valor secundario, puede reducir la producción de exotoxina y eliminar con mayor rapidez el microorganismo. Los antibióticos doxiciclina y tetraciclina son los fármacos de elección en los adultos, furazolidina se usa en las mujeres embarazadas y trimetoprim/sulfametoxazol en los niños. Se ha observado que las cepas 0139 de V. cholerae suelen ser resistentes a furazolidona y a trimetoprim/sulfametoxazol. La gastroenteritis por V. parahaemolyticus suele ser una enfermedad de resolución espontánea, aunque en los pacientes con infecciones graves se puede administrar un tratamiento antibiótico junto a la reposición de líquidos y electrólitos. Las infecciones de heridas y la septicemia por V. vulniflcus se deben tratar precozmente con antibioterapia. La combinación de minociclina y una fluoroquinolona o cefotaxima parece constituir el tratamiento dotado de mayor eficacia. Las personas infectadas por V. cholerae pueden eliminar bacterias durante los primeros días de la enfermedad aguda, por lo que representan importantes focos de nuevas infecciones.

Aunque no se ha descrito el estado de portador prolongado de V. cholerae, los vibrios se desarrollan como células de vida libre en los reservónos de los estuarios y marinos. Tan sólo la mejora de las condiciones sanitarias puede hacer posible un control eficaz de la enfermedad. Esto implica el manejo adecuado de las aguas residuales, el uso de sistemas de purificación para

eliminar la contaminación de los abastecimientos de agua y la introducción de las medidas adecuadas para evitar la contaminación de los alimentos.

Se han desarrollado diversas vacunas frente al cólera, ninguna de las cuales confiere protección a largo plazo. Se están realizando ensayos de campo con una vacuna oral formada por células totales inactivadas de V. cholerae combinadas con subunidades B. La obtención de inmunidad parcial exige la administración de diversas dosis, y la protección desaparece entre 2 y 3 años después de la vacunación. Se están estudiando otras vacunas, entre ellas una vacuna atenuada. No se dispone de ninguna vacuna frente a las cepas 0139. Se ha utilizado también la profilaxis con tetraciclina para reducir el riesgo de infección de los individuos que viajan a las zonas endémicas, pero esto no previene la propagación del cólera. Debido a que la dosis infecciosa de V. cholerae es elevada, la profilaxis antibiótica no suele ser necesaria en personas que tienen una higiene adecuada.

GLOSARIO

Lipopolisacáridos (LPS): Son polímeros complejos con restos de ácidos grasos como parte lipófila y cadenas características de oligosacáridos y polisacáridos, que forman la parte mayoritaria de la capa externa de la membrana externa de bacterias Gram negativas. En su conjunto, forman una capa protectora hidrófila en torno a la célula bacteriana que no puede ser atravesada por moléculas lipófilas.El lipopolisacárido consta de varias partes, lípido A, núcleo (también llamada Core, o Región "R") y el Antígeno O.

Lípido A: Está formado por un disacárido compuesto por dos unidades de N-acetilglucosamina unidas por enlace ß a los carbonos 1 y 6, al que se le unen ácidos grasos mediante enlace éster; los ácidos grasos que se encuentran asociados comúnmente en el lípido A son el ácido caproico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico y ácido esteárico.

Región R: Formado por una serie de monosacáridos de seis carbonos (hexosas) como la glucosa, ramnosa y galactosa, entre otros, y también formado por monosacáridos poco usuales como los didexosiazúcares, entre los que destacan la abecuosa, clitosa, paratosa o tivelosa; después hay una serie de cuatro azúcares específicos de cada bacteria que se repiten; esta secuencia de azúcares es lo que se denomina Antígeno "O". Antígeno O se dispone fuera de la célula como una endotoxina, actuando como receptor para muchos bacteriófagos, y siendo también el que desencadena, junto con el lípido A, la

respuesta inmunitaria por parte del individuo infectado. El lípido A produce fiebre. (Fuente: Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/Lipopolisac%C3%A1rido )

Locus: Es una posición fija sobre un cromosoma, como la posición de un gen o de un biomarcador (marcador genético). (Fuente: Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/Locus)

Serotipo: Es un tipo de microorganismo infeccioso clasificado según los antígenos que presentan en su superficie celular. (Fuente: Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/Serotipo )

BIBLIOGRAFÍA

Murray P. R., Rosenthal K. S. y Pfaüer M. A. Microbiología Médica. 5a edición. España. Editorial Elsevier Imprint. 2006. Pag. 339 - 344.

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Rodríguez Lanza Manuel A., Sutil Rosas Aniuska., Cólera. URL: http://cyberpediatria.com/colera.htm. 09 de abril de 2011

Herrera F. C., Montserrat Esteve M Sc. Vibrios patógenos no coléricos. Review. Venezuela. 2001.