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Acinetobacter baumannii

Acinetobacter baumannii es una bacteria Gram-negativa ( coccobacillus )típicamente corta, casi redonda y con forma de bastón. Recibe su nombre en honor al bacteriólogo Paul Baumann. [2] Puede ser un patógeno oportunista en humanos, que afecta a personas con sistemas inmunológicos comprometidos, y está adquiriendo cada vez más importancia como infección de origen hospitalario ( nosocomial ). Si bien otras especies del género Acinetobacter se encuentran a menudo en muestras de suelo (lo que lleva a la idea errónea común de que A. baumannii también es un organismo del suelo), se aísla casi exclusivamente de entornos hospitalarios. [3] Aunque ocasionalmente se ha encontrado en muestras ambientales de suelo y agua, [4] aún se desconoce su hábitat natural. [ cita requerida ]

Las bacterias de este género carecen de flagelos pero exhiben motilidad de espasmos o enjambre , probablemente mediada por pili tipo IV . La motilidad en A. baumannii también puede deberse a la excreción de exopolisacárido , creando una película de cadenas de azúcar de alto peso molecular detrás de la bacteria para avanzar. [5] Los microbiólogos clínicos generalmente diferencian a los miembros del género Acinetobacter de otras Moraxellaceae realizando una prueba de oxidasa , ya que Acinetobacter spp. son los únicos miembros de Moraxellaceae que carecen de oxidasas de citocromo c . [6]

A. baumannii es parte del complejo ACB ( A. baumannii , A. calcoaceticus y especies genómicas de Acinetobacter 13TU). Es difícil determinar las especies específicas de los miembros del complejo ACB y comprenden los miembros clínicamente más relevantes del género. [7] [8] A. baumannii también ha sido identificado como un patógeno ESKAPE ( Enterococcus faecium , Staphylococcus aureus , Klebsiella pneumoniae , Acinetobacter baumannii , Pseudomonas aeruginosa y especies de Enterobacter ), un grupo de patógenos con una alta tasa de resistencia a los antibióticos que son responsables de la mayoría de las infecciones nosocomiales. [9]

Coloquialmente, A. baumannii se conoce como " Iraqibacter " debido a su aparición aparentemente repentina en las instalaciones de tratamiento militar durante la guerra de Irak . [10] Ha seguido siendo un problema para los veteranos y soldados que sirvieron en Irak y Afganistán. A. baumannii resistente a múltiples fármacos se ha propagado a los hospitales civiles en parte debido al transporte de soldados infectados a través de múltiples instalaciones médicas. [5] Durante la pandemia de COVID-19 , se ha informado varias veces en publicaciones médicas de coinfección con A. baumannii secundaria a infecciones por SARS-CoV-2 . [11]

OmpA

La adhesión puede ser un determinante crítico de la virulencia de las bacterias. La capacidad de unirse a las células huésped permite que las bacterias interactúen con ellas de diversas formas, ya sea mediante el sistema de secreción de tipo III o simplemente sujetándose contra el movimiento predominante de fluidos. Se ha demostrado que la proteína A de la membrana externa (OmpA) está involucrada en la adherencia de A. baumannii a las células epiteliales. Esto permite que las bacterias invadan las células a través del mecanismo de cremallera. [12] También se ha demostrado que la proteína se localiza en las mitocondrias de las células epiteliales. [13] La unión de OmpA a las mitocondrias la induce, lo que conduce a la hinchazón de las mitocondrias. Esto libera citocromo c , que causa la formación de apoptosomas . Esto conduce a la apoptosis de la célula. [14]

Resistencia a los antibióticos

Los mecanismos de resistencia a los antibióticos se pueden clasificar en tres grupos. En primer lugar, la resistencia se puede lograr reduciendo la permeabilidad de la membrana o aumentando el eflujo del antibiótico y, por lo tanto, impidiendo el acceso al objetivo. En segundo lugar, las bacterias pueden proteger el objetivo del antibiótico mediante mutación genética o modificación postraduccional y, por último, los antibióticos se pueden inactivar directamente mediante hidrólisis o modificación. Una de las armas más importantes en el arsenal de Acinetobacter es su impresionante plasticidad genética, que facilita mutaciones y reordenamientos genéticos rápidos, así como la integración de determinantes extraños transportados por elementos genéticos móviles . De estos, las secuencias de inserción se consideran una de las fuerzas clave que dan forma a los genomas bacterianos y, en última instancia, a la evolución. [11]

Islas de resistencia AbaR

Las islas de patogenicidad , estructuras genéticas relativamente comunes en patógenos bacterianos, están compuestas por dos o más genes adyacentes que aumentan la virulencia de un patógeno . Pueden contener genes que codifican toxinas , coagulan la sangre o, como en este caso, permiten que las bacterias resistan a los antibióticos. Las islas de resistencia de tipo AbaR son típicas de A. baumannii resistente a los fármacos , y pueden estar presentes diferentes variaciones en una cepa determinada. Cada una consta de una estructura principal de transposones de aproximadamente 16,3 Kb que facilita la transferencia horizontal de genes . Esto hace que la transferencia horizontal de genes de esta y otras islas de patogenicidad similares sea más probable porque, cuando una nueva bacteria absorbe material genético, los transposones permiten que la isla de patogenicidad se integre en el genoma del nuevo microorganismo. En este caso, le otorgaría al nuevo microorganismo el potencial de resistir ciertos antibióticos. Los genes de resistencia a los antibióticos se transfieren comúnmente entre bacterias Gram-negativas a través de plásmidos mediante conjugación, lo que acelera la aparición de nuevas cepas resistentes. Los AbaR contienen varios genes de resistencia a antibióticos, todos flanqueados por secuencias de inserción . Existen varios genes de resistencia que circulan a lo largo de A. baumannii que pueden agruparse en grupos de replicones y pueden transferirse desde Acinetobacter baumannii (XDR-AB) y Acinetobacter baumannii productor de metalo-beta-lactamasa-1 de Nueva Delhi (NDM-AB) ampliamente resistentes a fármacos a aislamientos ambientales de Acinetobacter spp. Los experimentos de conjugación demostraron que los genes blaOXA-23 , blaPER-1 y aphA6 podrían transferirse con éxito entre los aislamientos clínicos y ambientales a través del grupo de plásmidos GR6 o integrones de clase 1 mediante conjugación in vitro. [15] En colaboración con algunos otros genes, proporcionan resistencia a aminoglucósidos , aminociclitoles , tetraciclina y cloranfenicol . [16] [17]

Bombas de eflujo

Las bombas de eflujo son máquinas proteicas que utilizan energía para bombear antibióticos y otras moléculas pequeñas que ingresan al citoplasma bacteriano y al espacio periplásmico fuera de la célula. Al bombear constantemente antibióticos fuera de la célula, las bacterias pueden aumentar la concentración de un antibiótico determinado necesario para matarlas o inhibir su crecimiento cuando el objetivo del antibiótico está dentro de la bacteria. Se sabe que A. baumannii tiene dos bombas de eflujo principales que disminuyen su susceptibilidad a los antimicrobianos. Se ha demostrado que la primera, AdeB, es responsable de la resistencia a los aminoglucósidos. [18] La segunda, AdeDE, es responsable del eflujo de una amplia gama de sustratos, incluida la tetraciclina, el cloranfenicol y varios carbapenémicos. [19] Muchas otras bombas de eflujo se han implicado en cepas resistentes de A. baumannii . [11]

ARN pequeño

Los ARN pequeños bacterianos son ARN no codificantes que regulan diversos procesos celulares. Se han validado experimentalmente tres ARN pequeños, AbsR11, AbsR25 y AbsR28, en la cepa MTCC 1425 (ATCC15308), que es una cepa ( resistente a múltiples fármacos ) que muestra resistencia a 12 antibióticos. El ARN pequeño AbsR25 podría desempeñar un papel en la regulación de la bomba de eflujo y la resistencia a los fármacos. [20]

Beta-lactamasa

Se ha demostrado que A. baumannii produce al menos una beta-lactamasa , que es una enzima responsable de escindir el anillo de lactama de cuatro átomos típico de los antibióticos beta-lactámicos . Los antibióticos beta-lactámicos están estructuralmente relacionados con la penicilina , que inhibe la síntesis de la pared celular bacteriana . La escisión del anillo de lactama hace que estos antibióticos sean inofensivos para las bacterias. Se ha observado que A. baumannii expresa beta-lactamasas conocidas como cefalosporinasas derivadas de Acinetobacter (ADC), que son beta-lactamasas de clase C. [21] Además, se ha observado la beta-lactamasa OXA -51, una beta-lactamasa de clase D, en A. baumannii , que se encontró flanqueada por secuencias de inserción, lo que sugiere que se adquirió por transferencia horizontal de genes . [22]

Formación de biopelículas

Se ha observado que A. baumannii tiene una aparente capacidad de sobrevivir en superficies artificiales durante un período prolongado de tiempo, lo que le permite persistir en el entorno hospitalario. Se cree que esto se debe a su capacidad de formar biopelículas . [23] Para muchas bacterias formadoras de biopelículas, el proceso está mediado por flagelos. Sin embargo, para A. baumannii , este proceso parece estar mediado por pili. Además, se ha demostrado que la interrupción de la presunta chaperona de pili y los genes usher csuC y csuE inhiben la formación de biopelículas. [24] Se ha demostrado que la formación de biopelículas altera el metabolismo de los microorganismos dentro de la biopelícula, reduciendo en consecuencia su sensibilidad a los antibióticos. Esto puede deberse a que hay menos nutrientes disponibles en las capas más profundas de la biopelícula. Un metabolismo más lento puede impedir que las bacterias absorban un antibiótico o realicen una función vital lo suficientemente rápido como para que determinados antibióticos surtan efecto. También proporcionan una barrera física contra moléculas más grandes y pueden impedir la desecación de las bacterias. [4] [25] En general, la formación de biopelículas se ha relacionado hasta ahora con el TCS ( sistema de dos componentes ) de BfmRS que regula los pili de Csu, la expresión de Csu regulada por el TCS de GacSA, las proteínas asociadas a la biopelícula BapAb, la síntesis del exopolisacárido poli-β-1,6-N-acetilglucosamina PNAG, las lactonas de acil-homoserina a través del receptor AbaR y la sintasa autoinductora AbaI. Además, la inactivación del operón adeRS afecta negativamente a la formación de biopelículas y provoca una disminución de la expresión de AdeABC. La interrupción de abaF ha mostrado un aumento en la susceptibilidad a la fosfomicina y una disminución en la formación de biopelículas y virulencia, lo que sugiere un papel importante para esta bomba. [11]

La formación de biopelículas implica la adhesión celular, un proceso fundamental que normalmente se desencadena por metabolitos ambientales. A. baumannii es capaz de utilizar ácido vainílico como su única fuente de carbono, al igual que su pariente cercano A. baylyi . Esta vía metabólica está regulada por el represor transcripcional VanR. Cuando el ácido vainílico entra en la célula a través de las porinas VanP y VanK, se une al regulador VanR, que normalmente está unido a los promotores P vanABKP y P csu . Esta unión permite la represión de los promotores P vanABKP y P csu , lo que conduce a una mayor expresión de las porinas VanP y VanK en la membrana celular y una mayor expresión de los pili Csu. La mayor expresión de los pili Csu da como resultado un fenotipo de alta formación de biopelículas de A. baumannii . [26]

Signos y síntomas de infección

A. baumannii es un patógeno oportunista que provoca una variedad de enfermedades diferentes, cada una con sus propios síntomas. Algunos tipos posibles de infecciones por A. baumannii incluyen: [ cita requerida ]

Los síntomas de las infecciones por A. baumannii suelen ser indistinguibles de los de otras infecciones oportunistas causadas por otras bacterias oportunistas, incluidas Klebsiella pneumoniae y Streptococcus pneumoniae . [ cita requerida ]

Los síntomas de las infecciones por A. baumannii varían a su vez desde fiebre y escalofríos, sarpullido, confusión y/o estados mentales alterados, dolor o sensación de ardor al orinar, fuerte necesidad de orinar con frecuencia, sensibilidad a la luz brillante, náuseas (con o sin vómitos), dolores musculares y en el pecho, problemas respiratorios y tos (con o sin moco amarillo, verde o sanguinolento). [27] En algunos casos, A. baumannii puede no presentar infección o síntomas, como en el caso de la colonización de una herida abierta o un sitio de traqueotomía. [28]

Tratamiento

Cuando las infecciones son causadas por aislados de Acinetobacter sensibles a los antibióticos, puede haber varias opciones terapéuticas, incluyendo una cefalosporina de amplio espectro ( ceftazidima o cefepima ), una combinación de beta-lactámico/ inhibidor de beta-lactamasa (es decir, uno que incluya sulbactam ), o un carbapenémico (p. ej., imipenem o meropenem). Debido a que la mayoría de las infecciones son ahora resistentes a múltiples fármacos, determinar qué susceptibilidades tiene la cepa particular es necesario para que el tratamiento sea exitoso. Tradicionalmente, las infecciones se trataban con imipenem o meropenem , pero se ha observado un aumento constante en A. baumannii resistente a carbapenémicos . [29] En consecuencia, los métodos de tratamiento a menudo recurren a polimixinas , particularmente colistina , aunque las tetraciclinas han demostrado ser prometedoras en A. baumannii MDR . [30] [31] La colistina se considera un fármaco de último recurso porque a menudo causa daño renal, entre otros efectos secundarios. [32] Los métodos de prevención en los hospitales se centran en un mayor lavado de manos y procedimientos de esterilización más diligentes. [33] Una infección por A. baumannii se trató recientemente utilizando terapia con fagos . [34] Los fagos son virus que atacan a las bacterias, [35] y también se ha demostrado que vuelven a sensibilizar a A. baumannii a los antibióticos a los que normalmente resiste. [36]

Las lesiones traumáticas, como las provocadas por dispositivos explosivos improvisados, dejan grandes áreas abiertas contaminadas con escombros que son vulnerables a infectarse con A. baumannii .
La logística del transporte de soldados heridos hace que los pacientes visiten varias instalaciones donde pueden contraer infecciones por A. baumannii .

Científicos del MIT, del Broad Institute de Harvard y del CSAIL del MIT encontraron un compuesto llamado halicina utilizando el aprendizaje profundo que puede matar eficazmente a A. baumannii . El compuesto es un fármaco reutilizado . [37] [38] El fármaco candidato abaucina tiene una eficacia de espectro reducido. [ cita requerida ] La zosurabalpina mata a A. baumannii, es eficaz en modelos animales y actualmente se encuentra en ensayos clínicos de fase I. [39] [40]

Incidencia en veteranos heridos en Irak y Afganistán

Los soldados estadounidenses y de otros países occidentales en Irak y Afganistán corrían el riesgo de sufrir lesiones traumáticas debido a disparos y artefactos explosivos improvisados . Anteriormente, se pensaba que la infección se producía debido a la contaminación con A. baumannii en el momento de la lesión. Estudios posteriores demostraron que, aunque A. baumannii puede aislarse con poca frecuencia del entorno natural, la infección era más probable que se adquiriera de forma nosocomial, probablemente debido a la capacidad de A. baumannii de persistir en superficies artificiales durante períodos prolongados y a las diversas instalaciones a las que estaban expuestos los soldados heridos durante el proceso de evacuación de las bajas. Los soldados heridos eran llevados primero a instalaciones de nivel I, donde se los estabilizaba. Dependiendo de la gravedad de la lesión, los soldados podían ser trasladados a una instalación de nivel II, que consta de un equipo quirúrgico avanzado, para una estabilización adicional. Dependiendo de la logística de la localidad, los soldados heridos podían ser transferidos entre estas instalaciones varias veces antes de ser finalmente llevados a un hospital importante dentro de la zona de combate (nivel III). Generalmente, después de 1 a 3 días, cuando los pacientes se estabilizaban, eran trasladados por aire a un centro regional (nivel IV) para recibir tratamiento adicional. En el caso de los soldados que prestaban servicio en Irak o Afganistán, este centro era típicamente el Centro Médico Regional Landstuhl en Alemania. Finalmente, los soldados heridos eran trasladados a hospitales en su país de origen para su rehabilitación y tratamiento adicional. [41] Esta exposición repetida a muchos entornos médicos diferentes parece ser la razón por la que las infecciones por A. baumannii se han vuelto cada vez más comunes. La A. baumannii resistente a múltiples fármacos es un factor importante que complica el tratamiento y la rehabilitación de los soldados heridos y ha provocado más muertes. [7] [42] [43]

Incidencia en hospitales

Las infecciones por A. baumannii , consideradas infecciones oportunistas, tienen una alta prevalencia en los entornos hospitalarios. A. baumannii representa un riesgo muy bajo para las personas sanas; [44] sin embargo, los factores que aumentan los riesgos de infección incluyen:

A. baumannii puede propagarse a través del contacto directo con superficies, objetos y la piel de personas contaminadas. [27]

La importación de A. baumannii y su posterior presencia en hospitales ha sido bien documentada. [45] A. baumannii suele introducirse en un hospital a través de un paciente colonizado. Debido a su capacidad para sobrevivir en superficies artificiales y resistir la desecación, puede permanecer y posiblemente infectar a nuevos pacientes durante algún tiempo. Se sospecha que el crecimiento de baumannii se ve favorecido en entornos hospitalarios debido al uso constante de antibióticos por parte de los pacientes en el hospital. [46] Acinetobacter puede transmitirse por contacto de persona a persona o por contacto con superficies contaminadas. [47] Acinetobacter puede entrar a través de heridas abiertas, catéteres y tubos de respiración. [48] En un estudio de unidades de cuidados intensivos europeas en 2009, se descubrió que A. baumannii era responsable del 19,1% de los casos de neumonía asociada a la ventilación mecánica. [49]

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