La Ciencia y sus Demonios

Imagen de Streptococcus pneumoniae visto con el microscopio electrónico de barrido. La imagen ha sufrido un tratamiento posterior para remarcar las bacterias (en azul)

El neumococo

El neumococo, Streptococcus pneumoniae, es un microorganismo patógeno capaz de causar diversas infecciones y procesos invasivos severos en los seres humanos y que fue calificado, en 1901 por William Osler (médico canadiense considerado como el padre de la medicina moderna) como el capitán de los hombres de la muerte. Es una bacteria Gram positiva de alrededor de 1 micrómetro de longitud, que presenta una forma cocoide con los extremos lanceolados. Es inmóvil, no forma endosporas y es un miembro alpha-hemolítico del género Streptococcus. Generalmente, se presenta en forma de diplococo, por lo que hasta los años setenta, fue denominado Diplococcus pneumoniae, aunque existen algunos factores que pueden inducir la formación de cadenas. Neumococo es un patógeno casi exclusivamente humano causante de un gran número de infecciones (neumonía, sinusitis, otitis media, etc) y de procesos invasivos severos (meningitis, septicemia, etc), particularmente en ancianos, niños y personas inmunodeprimidas. El hábitat natural de neumococo es la nasofaringe humana y la colonización puede tener lugar poco después del nacimiento.

Metabólicamente hablando, neumococo es un microorganismo microaerófilo (prolifera a tensiones bajas de oxígeno), catalasa negativo, que se encuentra dentro del grupo de las bacterias del ácido láctico, ya que este compuesto es el principal producto resultante de la fermentación de los carbohidratos.

La variante morfológica más frecuentemente aislada en personas infectadas con neumococo es la forma “lisa” de Griffith, que se presenta encapsulada, con los márgenes lisos y cuyas colonias pueden tener una apariencia mucosa. Fue precisamente Griffith quien, en 1928, puso de manifiesto que la cápsula es el principal factor de virulencia. Mediante la inoculación de neumococos encapsulados (estirpe lisa) y no capsulados (estirpe rugosa) a ratones, encontró que los animales tratados con la forma encapsulada morían, mientras que la inyección de la estirpe rugosa era inocua. Además, Griffith observó que si se inyectaban simultáneamente a los ratones, neumococos rugosos vivos y neumococos lisos muertos por calor, los ratones morían y de su sangre podían aislarse neumococos lisos del mismo tipo capsular que el de las bacterias muertas previamente inoculadas. Años más tarde, en 1944, Avery y colaboradores descubrieron que “el principio transformante” capaz de cambiar la herencia genética de los neumococos era el ADN.

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Características específicas

A pesar del nombre, este organismo causa varios tipos de infección distintas de la neumonía, incluyendo sinusitis, otitis media, meningitis, osteomielitis, artritis séptica, endocarditis, peritonitis, pericarditis, celulitis, y abscesos cerebrales.

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Cápsula

La cápsula es la estructura más externa y el principal factor de virulencia de neumococo. Está compuesta, principalmente, por polisacáridos que se mantienen unidos a la superficie de la bacteria, en la mayoría de los casos, mediante enlaces covalentes. Existen 91 serotipos capsulares distintos conocidos hasta el momento con una composición química compleja y variable. La cápsula es esencial para la virulencia de la bacteria debido a su capacidad para bloquear el reconocimiento de neumococo por parte del sistema inmunológico del huésped, impidiendo la fagocitosis del microorganismo por parte de las células del sistema inmune. Existen variantes morfológicas de cepas de neumococo con diferente capacidad de unión a las células de la nasofaringe, que se clasifican en función del fenotipo que presentan (variación de fase) sobre placas transparentes de agar. Las variantes se denominan opacas o transparentes. Las primeras presentan mayor cantidad de cápsula polisacarídica, menor contenido de ácidos teicoicos en la pared celular, y su mayor virulencia se ha asociado a un incremento de la supervivencia en la sangre. Las variantes transparentes poseen menor cantidad de cápsula y mayor contenido de ácidos teicoicos, lo que aumenta su capacidad para colonizar la nasofaringe.

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Esquema que muestra la estructura de las envueltas de neumococo: cápsula + pared celular

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Pared celular

La pared celular rodea a la membrana citoplasmática y confiere a la bacteria una morfología típica. La adquisición de este tipo de estructuras, a modo de exoesqueleto, ha servido a las bacterias como mecanismo de adaptación al medio externo, protegiéndola de su posible lisis, ya sea osmótica o mecánica. Además de ser el medio de intercambio de solutos entre el exterior y el interior celular, la pared bacteriana sirve de punto de unión para toda una batería de proteínas implicadas en procesos de crecimiento y división celular y en las interacciones de la célula con el medio exterior. De hecho, la pared desempeña un papel importante en los procesos de colonización, adherencia, inflamación e invasión bacteriana, ya que neumococo modula, a través de la variación de fase, la distribución de subcomponentes de la pared relacionados con la internalización de la bacteria o la inducción de la respuesta inflamatoria durante el proceso de infección.

La composición de la pared varía de unas especies de bacterias a otras. Como en otras bacterias Gram-positivas, en el caso de neumococo la pared celular está constituida por un entramado de cadenas de peptidoglicano (mureína) y los ácidos teicoicos y lipoteicoicos asociados a ellas, formando este conjunto una estructura multilaminar con un espesor comprendido entre 15 y 40 nanometros. El peptidoglicano de neumococo está formado por un entramado tridimensional de cadenas glicánicas constituidas por residuos alternantes de ácido N-acetilmurámico y N-acetilglucosamina unidos mediante enlaces glicosídicos β1→4, que se entrecruzan mediante cortos segmentos peptídicos. Cada cadena glicánica posee alrededor de unos 35 disacáridos, lo que supone, en su conformación más extendida, una longitud media de 35 nanómetros. El crecimiento de la pared se realiza intercalando nuevos anillos de peptidoglicano entre los ya existentes.
Tras su incorporación a la pared celular se produce una desacetilación de los azúcares de tal manera que, en la pared madura del neumococo, sólo el 16% de los residuos N-acetilglucosamina (pero el 90% de los de ácido N-acetilmurámico) permanecen acetilados. La desacetilación de los residuos constituye, posiblemente uno de los mecanismos de virulencia de la bacteria, al hacerla resistente a la acción hidrolítica de las lisozimas del huésped.

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Neumococo como agente infeccioso

Las enfermedades infecciosas son en la actualidad las causantes de, aproximadamente, el 25% de los 57 millones de fallecimientos que ocurren cada año en el mundo estimándose que, en particular, las infecciosas respiratorias (principalmente neumonías) son responsables de la muerte de 4 millones de personas anualmente (entre ellos, dos millones de niños menores de 5 años) y siendo neumococo la especie predominante en estas infecciones. En conjunto, se considera que la tasa de mortalidad causada por este microorganismo es mayor que la originada por cualquier otra bacteria patógena. Desde hace varias décadas, el problema se ha agravado, además por la emergencia imparable de las resistencias antimicrobianas que están haciendo que estas infecciones sean cada vez más difíciles de tratar habiéndose incluido recientemente a neumococo entre los denominados “supergérmenes”. Así, un estudio reciente ha mostrado que, globalmente, el 14% de los neumococos de origen respiratorio muestran una resistencia intermedia a la penicilina (MIC= 0,12-1 microgramos/mililitro) y el 22% poseen resistencia de alto nivel (MIC mayor o igual a 2 microgramos/mililitro) aunque los valores varían notablemente de unos países a otros, dependiendo asimismo de la edad. Por ejemplo, datos recientes indican que, en individuos menores de 18 años, un 11% de los aislados en Europa occidental son resistentes a penicilina con rangos de variación de entre más de un 39% en España y 1-2% en los países escandinavos.

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Fuentes:

1. Wikipedia
2. Ernesto García López. Profesor de Investigación del CSIC

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