Borrelia burgdorferi es una especie bacteriana de la clase de las espiroquetas del género Borrelia y es uno de los agentes causantes de la enfermedad de Lyme en humanos. [1] [2] Junto con algunas genoespecies similares, algunas de las cuales también causan la enfermedad de Lyme, forma el complejo de especies de Borrelia burgdorferi sensu lato . El complejo comprende actualmente 20 genoespecies aceptadas y 3 propuestas. [2] B. burgdorferi sensu estricto existe en América del Norte y Eurasia y hasta 2016 era la única causa conocida de la enfermedad de Lyme en América del Norte. [3] [4] [2] Las especies de Borrelia son gramnegativas . [5]
Borrelia burgdorferi lleva el nombre del investigador Willy Burgdorfer , quien aisló la bacteria por primera vez en 1982. [6]
Borrelia burgdorferi es un microaerófilo que requiere pequeñas cantidades de oxígeno para sufrir glucólisis y sobrevivir. Como todas las demás Borrelia sps., esta bacteria también es gramnegativa y espiroqueta. Las colonias de Borrelia suelen ser más pequeñas, redondeadas y blancas con un centro elevado. [7] B. burgdorferi posee flagelos que le permiten la motilidad. Puede que sea oxidasa negativo, pero B. burgdorferi posee un gen que codifica la superóxido dismutasa . Esta proteína inhibe la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS). [9] La bacteria parece capaz de utilizar muchos monosacáridos diferentes para su uso en la producción de energía. [13]
B. burgdorferi se parece a otras espiroquetas en que tiene una membrana externa y una membrana interna con una fina capa de peptidoglicano en el medio. Se caracteriza por tener una celda flexible y tiene celdas que son largas y cilíndricas y miden aproximadamente 1 micrón de ancho. Sin embargo, la membrana externa carece de lipopolisacárido . Su forma es una onda plana. Tiene aproximadamente 0,3 µm de ancho y de 5 a 20 µm de largo. [14]
B. burgdorferi es una espiroqueta móvil y microaeróbica con siete a 11 flagelos perisplasmáticos agrupados en cada extremo que permiten a la bacteria moverse en medios de baja y alta viscosidad por igual, lo que está relacionado con su alto factor de virulencia. [15]
B. burgdorferi es una espiroqueta microaerófila de crecimiento lento con un tiempo de duplicación de 24 a 48 horas. [dieciséis]
Los investigadores han utilizado la transformación bacteriana para aislar genes patógenos específicos entre la Borrelia burgdorferi . Las cepas de B. burgdorferi parecen ser muy insuficientes para su uso en la transformación bacteriana debido a la gran cantidad de ADN necesaria para la transformación, el tiempo que lleva producir transformantes confiables y la influencia de los sistemas de modificación de restricción . [17] [18] De hecho, la infectividad de B. burgdorferi a menudo requiere el gen pncA , que está presente en un plásmido bacteriano que contiene el gen bbe02 , que está altamente seleccionado durante la transformación. Dado que estos genes a menudo están emparejados, se selecciona la infectividad en la transformación, lo que contrarresta la investigación para identificar genes particulares que funcionan en la patogenicidad de Borrelia burgdorferi . [19] A pesar de esto, se han logrado algunos avances en desentrañar los misterios de B. burgdorferi, como el descubrimiento del gen cyaB como esencial para la infección de los mamíferos. [20]
B. burgdorferi circula entre las garrapatas Ixodes y un huésped vertebrado en un ciclo enzoótico . [2] B. burgdorferi que vive en una garrapata se adquiere principalmente a través de la ingesta de sangre de un huésped vertebrado competente e infectado, [21] pero existen casos raros de transmisión transovárica . [22] Una vez que una garrapata está infectada, transmitirá B. burgdorferi al alimentarse de otro vertebrado para completar el ciclo. [23] Las garrapatas pueden transmitir B. burgdorferi a los humanos, pero los humanos son huéspedes sin salida y es poco probable que continúen el ciclo de vida de la espiroqueta. [24] Las ninfas mudan y se convierten en garrapatas adultas, que generalmente se alimentan de mamíferos más grandes que no pueden sustentar la supervivencia de B. burgdorferi . [25]
B. burgdorferi es el agente causante de la enfermedad de Lyme y es por eso que esta bacteria es tan importante y está siendo estudiada. Se transmite con mayor frecuencia de las garrapatas a los humanos. Los humanos actúan como huéspedes de la garrapata para esta bacteria. La enfermedad de Lyme es una enfermedad zoonótica transmitida por vectores transmitida por la garrapata Ixodes (también vector de Babesia y Anaplasma ). La garrapata ninfal infectada transmite B. burgdorferi a través de su saliva al ser humano durante su ingesta de sangre. [25]
La presentación clínica de la enfermedad de Lyme es mejor conocida por la característica erupción en forma de ojo de buey (también conocida como eritema crónico migratorio ), pero también puede incluir miocarditis , miocardiopatía , arritmia , artritis , artralgia , meningitis , neuropatías y parálisis del nervio facial [26] dependiendo de la etapa de infección.
Se han encontrado infecciones por B. burgdorferi en posible asociación con linfomas cutáneos primarios difusos de células B grandes (PCDLBCL), [27] [28] donde una revisión de la literatura primaria, a partir de 2010, señaló que la mayoría de los PCBCL examinados tienen "no ha respondido" a los antibióticos; [28] : 846 por lo tanto, como en el caso de la asociación de Chlamydophila psittaci con el linfoma de tejido linfoide asociado a la mucosa anexial ocular (linfoma MALT), la conclusión de trabajo fue que "si B. burgdorferi está realmente asociado con PCBCL, entonces existe una amplia distribución geográfica". probablemente estén involucrados la variabilidad y otros factores". [28] : 846
La progresión de la enfermedad sigue tres etapas.
La etapa 1 se conoce como etapa localizada temprana y ocurre aproximadamente entre 3 días y 1 mes después de la inoculación. Afecta el área local alrededor de la picadura y se caracteriza por hinchazón local y/o una erupción roja en forma de "ojo de buey" (también conocida como eritema crónico migratorio ) que se ve como un círculo eritematoso que rodea un centro definido que se expande hacia afuera. Puede alcanzar hasta 15 cm de diámetro. [29] : 658 Una vez que la erupción comienza a disminuir, los primeros síntomas pueden manifestarse como síntomas "parecidos a los de la gripe". En esta etapa, los antibióticos son más eficaces para prevenir un mayor crecimiento y síntomas de la enfermedad antes de que se manifiesten los síntomas principales. [29] : 659
La etapa 2 se conoce como etapa de diseminación temprana y ocurre semanas o meses después de la infección si no se trata. La bacteria se propaga a través de la sangre por el cuerpo y afecta los órganos. A menudo se presenta con síntomas generales como fiebre, escalofríos, fatiga y linfadenopatía, así como síntomas específicos de órganos. Puede afectar al corazón provocando miocarditis , así como arritmias como bloqueos auriculoventriculares (que si son lo suficientemente importantes pueden requerir la inserción de un marcapasos). Puede afectar el sistema musculoesquelético provocando artritis transitorias no inflamatorias y/o artralgias . Puede afectar el sistema nervioso manifestándose como parálisis facial ( parálisis de Bell , clásicamente bilateral), fatiga y pérdida de memoria. [ cita necesaria ]
La etapa 3 se conoce como etapa de diseminación tardía y ocurre meses o años después de la infección inicial. Los efectos de la tercera etapa incluyen encefalitis o meningitis, [29] así como artropatías migratorias (más comúnmente de la rodilla). [29]
La anaplasmosis y la babesiosis también son patógenos comunes transmitidos por garrapatas Ixodes que infectan a los humanos de manera similar a Borrelia burgdorferi . [30] En consecuencia, es posible que una garrapata Ixodes coinfecte a un huésped con dos o todas las demás enfermedades. Cuando un huésped está coinfectado, los efectos combinados de las enfermedades actúan sinérgicamente, y a menudo causan peores síntomas que una sola infección [30]. Los humanos coinfectados tienden a mostrar una manifestación más grave de la enfermedad de Lyme. Además, tienden a adquirir una gama más amplia de síntomas secundarios, como síntomas similares a los de la gripe. [30] Se deben realizar más estudios e investigaciones para determinar el efecto sinérgico de la coinfección y su efecto en el cuerpo humano.
Hasta el momento, existen tres factores que pueden contribuir a la gravedad de la manifestación clínica de la enfermedad de Lyme. La presencia de espaciadores ribosomales, plásmidos y la proteína C de la superficie externa (OspC) son indicadores de la gravedad de la infección. [31] Además, los propios humanos varían en su respuesta a la infección. [31] La variación en la respuesta conduce a diferentes manifestaciones clínicas y diferentes infecciones en diferentes órganos. [ cita necesaria ]
Una vez transmitido el patógeno, se aclimatará a las condiciones de los mamíferos. Borrelia burgdorferi cambiará sus glicoproteínas y proteasas en su membrana plasmática para facilitar su diseminación por la sangre. [31] Mientras infecta, B. burgdorferi expresará proteínas que interactuarán con las células endoteliales , las plaquetas , los condrocitos y la matriz extracelular . [31] Esta interacción inhibe el funcionamiento adecuado de las áreas infectadas, lo que lleva a las manifestaciones patológicas de la enfermedad de Lyme. En respuesta, el huésped iniciará una respuesta inflamatoria para intentar eliminar la infección. [31]
Borrelia burgdorferi también expresa al menos siete proteínas de unión a plasminógeno para interferir con el factor H en el nivel de activación. Esto es parte de una estrategia de evasión del sistema del complemento que conduce al bloqueo posterior de la respuesta inmune. [32]
Además, Borrelia burgdorferi tiene una estrategia para inhibir directamente la vía clásica del sistema del complemento. Una lipoproteína borrelial BBK32, expresada en la superficie de Borrelia burgdorferi , se une al complejo de proteasa iniciador C1 de la vía clásica. Más específicamente, BBK32 interactúa con la subunidad C1r de C1. El dominio C-terminal de la proteína BBK32 media la unión. Como resultado, C1 queda atrapado en una forma inactiva. [33]
B. burgdorferi (cepa B31) fue el tercer genoma microbiano jamás secuenciado , después de la secuenciación de Haemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium en 1995. Su cromosoma lineal contiene 910.725 pares de bases y 853 genes . [34] El método de secuenciación utilizado fue el de escopeta del genoma completo . El proyecto de secuenciación, publicado en Nature en 1997 y en Molecular Microbiology en 2000, se llevó a cabo en el Instituto de Investigación Genómica . [35] En general, el genoma de B. burgdorferi curiosamente consta de un cromosoma de megabase y una variedad de plásmidos circulares y lineales que varían en tamaño de 9 a 62 kilobases. [23] El cromosoma megabase, a diferencia de muchas otras eubacterias, no tiene relación ni con la virulencia de la bacteria ni con la interacción huésped-parásito. [34] Algunos de los plásmidos son necesarios para el ciclo de vida de B. burgdorferi pero no para la propagación de las bacterias en cultivo. [23]
Las variaciones genómicas de B. burgdorferi contribuyen a distintos grados de infección y diseminación. [36] Cada grupo genómico tiene antígenos variables en su receptor de membrana, que son específicos de la infección del huésped. Uno de esos receptores de membrana es la proteína de superficie OspC. [36] Se ha demostrado que la proteína de superficie OspC es un fuerte indicador de la identificación de la clasificación genómica y el grado de diseminación. [36] Un número variable de loci de OspC son indicaciones y determinantes de las variaciones de B. burgdorferi . [36] La proteína de superficie también está a la vanguardia de la investigación actual de vacunas para la enfermedad de Lyme a través de Borrelia . [37]
Se sabe que son relativamente pocos los bacteriófagos que infectan a B. burgdorferi . Se aislaron varias partículas de fagos y algunas pruebas sugirieron que tenían un genoma de ADNbc de 8 kb . Entre los fagos de Borrelia mejor estudiados se encuentra φBB-1, un fago con una cabeza poliédrica y una cola contráctil de 90 nm de longitud. [38] [39] φBB-1 fue el primer bacteriófago que proporcionó evidencia de transducción para la transferencia lateral de genes en especies de Borrelia que causan la enfermedad de Lyme. [40] La investigación actual tiene como objetivo utilizar bacteriófagos como forma de identificar factores de virulencia en las espiroquetas que conducen a la enfermedad de Lyme. [ cita necesaria ]
En el noreste de Estados Unidos se mantienen cepas genéticamente diversas de B. burgdorferi , según lo definido por la secuencia de ospC . La selección equilibrada puede actuar sobre ospC o una secuencia cercana para mantener la variedad genética de B. burgdorferi . [41] La selección de equilibrio es el proceso mediante el cual múltiples versiones de un gen se mantienen dentro del acervo genético en frecuencias inesperadamente altas. Dos modelos principales que controlan el equilibrio de selección de B.burgdorferi son la selección negativa dependiente de la frecuencia y el polimorfismo de nichos múltiples . [42] Estos modelos pueden explicar cómo B. burgdorferi se ha diversificado y cómo la selección puede haber afectado la distribución de las variantes de B. burgdorferi , o la variación de rasgos específicos de la especie, en ciertos ambientes. [ cita necesaria ]
En la selección negativa dependiente de la frecuencia, las variantes raras y poco comunes tendrán una ventaja selectiva sobre las variantes que son muy comunes en un entorno. [42] Para B. burgdorferi , las variantes de baja frecuencia serán ventajosas porque los huéspedes potenciales tendrán menos probabilidades de generar una respuesta inmunológica a la proteína externa OspC específica de la variante. [42]
Los nichos ecológicos son todas las variables de un entorno, como los recursos, los competidores y las respuestas, que contribuyen a la aptitud del organismo. El polimorfismo de nichos múltiples establece que la diversidad se mantiene dentro de una población debido a la cantidad variable de nichos y entornos posibles. [42] Por lo tanto, cuantos más nichos haya, mayor será la probabilidad de polimofrismo y diversidad. Para B. burgdorferi , los distintos nichos de vértebras, como los de los ciervos y los ratones, pueden afectar la selección de equilibrio general de las variantes. [42]
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