Histophilus somni es una especie bacteriana anaerobia facultativa , no móvil, gramnegativa , con formade bastón o cocobacilo , perteneciente a la familia Pasteurellaceae . [2] Antes de 2003, se pensaba que Haemophilus somnus , Histophilus ovis e Histophilus agni eran tres especies diferentes, pero ahora se clasifican todas como Histophilus somni . Histophilus somni es una bacteria comensal de las membranas mucosas del tracto respiratorio superior y del tracto reproductivo [3] [4] [5] [6] con una prevalencia global [6] y se encuentra en el ganado y otros pequeños rumiantes. [4] Histophilus somni también es un agente causal conocido que forma parte del complejo de la enfermedad respiratoria bovina (BRD), [4] que generalmente involucra a múltiples patógenos que residen juntos en entornos de biopelículas . Histophilus somni también puede causar síntomas de Histophilosus y la presentación clínica dependerá del tejido afectado. [5] Cuando la enfermedad se presenta, puede ser difícil de detectar a tiempo y a menudo se diagnostica post mortem. [7] Esto significa que el tratamiento a menudo implica un tratamiento masivo metafiláctico o ningún tratamiento en absoluto. Este organismo es más exigente que otros y requiere conocimientos para la recolección, almacenamiento y cultivo de muestras. Los estudios genómicos relacionados con esta bacteria han permitido a los científicos identificar genes de resistencia a los antibióticos .
Histophilus somni es un miembro de la familia Pasteurellaceae [8] y fue aislado por primera vez del ganado en 1956. [9] Histophilus somni es una bacteria gramnegativa, con forma de bastón o cocobacilo que no expresa pili ni flagelos , lo que la hace inmóvil . [8] Muchas especies de la familia Pasteurellaceae están encapsuladas; sin embargo, según los resultados de la microscopía electrónica y la tinción con rojo de rutenio, H. somni no está encapsulado. [10]
Antes de 2003, se consideraba que Histophilus somni eran tres especies diferentes: Haemophilus somnus, Histophilus ovis e Histophilus agni . [11] [12] Histophilus somni es una parte normal de la microflora mucosa del tracto respiratorio superior y genital de animales bovinos y ovinos , sin embargo, en las condiciones adecuadas, es una de las múltiples bacterias responsables de causar la enfermedad respiratoria bovina. [13] En condiciones normales, las bacterias del complejo BRD residen simbióticamente juntas en entornos de biopelículas . [14] La biopelícula protege a H. somni de sustancias dañinas al tiempo que permite la coexistencia con el huésped al regular negativamente la producción de factores de virulencia . [14] Aunque se sabe que H. somni sobrevive a los duros entornos intracelulares de las células fagocíticas del huésped , [15] la bacteria se considera frágil en el entorno externo y no sobrevive bien fuera del huésped.
Histophilus es una bacteria exigente y tiene algunos requisitos especiales para el cultivo. Un factor diferenciador entre Histophilus somni y las especies de Haemophilus es que las especies de Histophilus pueden crecer en ausencia de Factor X ( hemina estable al calor ) y Factor V (NAD), aunque su crecimiento aumenta en presencia de estos factores. [11] [16] Histophilus crece mejor en agar chocolate a 37 °C con 5-10% de CO 2 y no puede crecer en agar MacConkey . [11] Se han desarrollado cultivos con la esperanza de facilitar el cultivo de Histophilus , pero los ensayos generalmente no tienen éxito. Histophilus se puede cultivar en caldo Columbia o en caldo de infusión de cerebro y corazón con la suplementación de monofosfato de tiamina . [8] El cultivo en un caldo antes del cultivo en placa ayudará a aislar Histophilus de otras bacterias comensales en el sitio de la muestra. [8] Las colonias son bastante pequeñas y normalmente sólo alcanzan un tamaño de 1-2 mm. [17] Cuando se cultiva en agar sangre, Histophilus tendrá áreas claras alrededor de las colonias. [8] Las colonias con forma de gota de rocío cultivadas en agar chocolate están teñidas de amarillo, lo que es un factor distintivo de estas colonias. [11]
Debido a que el Histophilus es frágil fuera del huésped, se debe tener cuidado al recolectar muestras para diagnóstico de laboratorio. Las muestras pueden descomponerse muy fácilmente y deben cultivarse lo antes posible. El mejor método de almacenamiento para que las muestras se mantengan viables es la congelación profunda a menos de -60 grados Celsius. [11]
La mejor manera de identificar H. somni es a través de la amplificación por PCR del 16S rDNA . [17] [11] Se han desarrollado ensayos de microaglutinación para la identificación en el ganado, sin embargo, muchos animales tienen anticuerpos reactivos cruzados positivos sin haber tenido la infección. [18] Se han desarrollado métodos para la diferenciación entre cepas ovinas y bovinas de H. somni, incluido el análisis de enzimas de restricción. La microscopía se puede utilizar para la identificación cuando las bacterias se tiñen con una tinción de anticuerpo fluorescente. [11]
Las especies de Histophilus pueden ser difíciles de identificar con reacciones bioquímicas ya que muchas de las pruebas utilizadas para la identificación no tienen resultados consistentes. Las pruebas consistentes en todas las colonias de Histophilus son las pruebas de oxidasa y catalasa, con oxidasa teniendo resultados positivos y catalasa siendo negativa. [19] [16] Histophilus no muestra hemólisis consistente . [11] Su capacidad para reducir el nitrógeno les permite ser anaerobios facultativos y su crecimiento en cultivo aumentará con un aumento de CO 2 atmosférico . Histophilus tiene la capacidad de fermentar glucosa, tiene resultados variables con lactosa y manitol y no puede fermentar sacarosa. [11] Las pruebas antimicrobianas han demostrado que H. somni todavía es susceptible a la mayoría de los antimicrobianos, aunque algunas cepas han mostrado resistencia a la tetraciclina. [8]
En 1995 se secuenció genéticamente Haemophilus influenzae , un pariente cercano de Histophilus somni y el primer organismo de vida libre en tener su genoma completo secuenciado. [12] Debido a la importancia económica por las pérdidas de producción, desde entonces se han secuenciado los genomas de la cepa 2336 de neumonía por Histophilus somni (2.263.857 pares de bases con 1.980 genes codificadores de proteínas ) y de la cepa prepucial 129Pt (2.007.700 pares de bases con 1.792 genes codificadores de proteínas). [12] [20] Los estudios del genoma de las cepas de Histophilus somni han identificado marcadores específicos que codifican la resistencia a la tetraciclina y factores de virulencia , al tiempo que permiten una mejor comprensión del papel de la transferencia horizontal de genes en la evolución de estas cepas. [12] La resistencia a los antimicrobianos transmitida por plásmidos es un tema importante en la microbiología moderna y ocurre comúnmente en miembros de la familia Pasteurellaceae . [12] Se han cultivado Histophilus somni con plásmidos resistentes a la tetraciclina a partir de hisopos nasales de terneros. [12] El uso del perfil de plásmidos como una forma de identificar Histophilus somni aislado a partir de muestras de campo brinda a los veterinarios la capacidad de practicar el manejo antimicrobiano y reducir el impacto de la resistencia a los antimicrobianos.
Histophilus somni puede ser caracterizado como un patógeno oportunista y la enfermedad exitosa puede establecerse debido a factores ambientales pobres y los propios factores de virulencia de la bacteria . [6] H. somni tiene numerosos factores de virulencia incluyendo proteínas de superficie, unión e inducción de apoptosis en células endoteliales del huésped, proteínas de unión a inmunoglobulina, variación de fase, endotoxina, formación de biopelículas, inhibición de radicales libres y supervivencia de la fagocitosis que permiten a la bacteria colonizar tejidos del huésped y evadir el sistema inmunológico del huésped. [6] [18] [21] [22] Dependiendo de la cepa de H. somni , no todos los factores de virulencia enumerados pueden estar presentes. [23]
Debido al papel de H. somni como bacteria comensal en el tracto respiratorio, una parte importante del establecimiento de la enfermedad radica en la relación entre las células epiteliales respiratorias y la bacteria. [21] Se ha sugerido que la patogénesis comienza cuando la bacteria invade y cruza la membrana alveolar pulmonar o que puede hacer que tanto las células del cornete bovino (BT) como las células alveolares bovinas tipo 2 (BAT2) se retraigan permitiendo el paso de la bacteria al torrente sanguíneo. [21] Para cruzar con éxito a la sangre, además de hacer que las células del endotelio respiratorio se retraigan, H. somni altera la membrana basal a través de la digestión al aumentar la producción de metaloproteinasas de las células BAT2. [21] Después de entrar en el torrente sanguíneo, la bacteria puede colonizar otros tejidos alrededor del cuerpo, como el corazón, y está involucrada en la producción de biopelículas en el endotelio cardíaco en la miocarditis bovina. [21]
Las proteínas de superficie de H. somni se han estudiado en asociación con la virulencia y la patogénesis. En cepas virulentas resistentes al suero, se encontró que las proteínas de la membrana externa, como un lipooligosacárido modificado con ácido siálico (LOS) y la proteína A de unión a inmunoglobulina (IbpA), son importantes. [21] [22] [23] El LOS de H. somni proporciona protección crítica a la bacteria contra las defensas del huésped al sufrir una variación de fase tanto estructural como antigénicamente y actúa como una endotoxina que produce actividad apoptótica en las células epiteliales bovinas, un signo clásico de histofilosis. [22] [23] La colonización del tracto respiratorio superior es posible a través de la decoración del LOS con fosforicolina variable en fase (ChoP) que se une a los receptores del factor activador de plaquetas de la célula huésped, lo que permite que H. somni colonice los tejidos del huésped mientras evade la respuesta inmunitaria. [22] [23] Las proteínas de unión a inmunoglobulina de H. somni tienen dos dominios de repetición (DR1 y DR2) que tienen motivos Fic citotóxicos, así como la capacidad de unirse a la IgG2 bovina. [21] Las células BAT2 pueden captar IbpA DR2 a través de la pinocitosis y disminuyendo su citotoxicidad. [21] Los motivos Fic DR1 y DR2 ayudan en la infección celular por transmigración al provocar la retracción de las células respiratorias. [21]
H. somni tiene la capacidad de producir una biopelícula ramificada de manosa-galactosa compuesta principalmente de polisacáridos. [24] Como se mencionó anteriormente, la bacteria es capaz de producir biopelícula en el corazón de animales afectados con miocarditis bovina clínica . [21] La evidencia sugiere que la formación de biopelícula permite que H. somni permanezca protegida y persista dentro del huésped. [24]
Otra forma en que H. somni puede evadir el sistema inmunológico del huésped es impidiendo la muerte intracelular. [22] Aunque se desconoce el mecanismo, la bacteria es capaz de reducir la cantidad de intermediarios reactivos de oxígeno (ROI) y, por lo tanto, el estallido oxidativo de las células polimorfonucleares bovinas (PMN), lo que reduce la muerte intracelular. [22] En terneros infectados con H. somni se ha demostrado que la fagocitosis de la bacteria se reduce en comparación con terneros ingenuos. [22]
El término general para las enfermedades causadas por Histophilus somni se llama Histophilosis; [4] [12] [5] [7] La enfermedad afecta principalmente al ganado, pero puede afectar a otros pequeños rumiantes, ovejas, borregos cimarrones y bisontes. [6] [18] [7] [12] La castración y el destete predisponen a los animales jóvenes a la enfermedad causada por Histophilus somni . [18] [5] Otros factores estresantes como el hacinamiento, el mal tiempo o el envío [6] son otros factores predisponentes para todo el ganado. Las infecciones virales son otro factor predisponente para todo el ganado. [25] [4] [7] [18] Con los factores predisponentes en mente, todavía hay muchas incógnitas con respecto a cómo y dónde Histophilus somni puede establecer la infección por primera vez. [7] La histophilosis puede estar presente como un componente del complejo de enfermedades respiratorias bovinas [4] [5] [7] [18] que tiene una mayor incidencia en el ganado de engorde. [7] La histophilosis también puede presentarse como septucemia , [5] meningoencefalitis-mielitis trombótica, [7] neumonía , pleuritis, pericarditis , miocarditis necrotizante y artritis . [12] Los signos clínicos de la histophilosis pueden incluir signos del sistema nervioso central como depresión, cambios de comportamiento y ataxia , signos respiratorios, aborto , conjuntivitis , fiebre, mal estado corporal, anorexia e intolerancia al ejercicio, pero en general los signos clínicos dependerán de qué tejidos corporales estén afectados. [12] [4] [5] [7] La histophilosis puede presentarse de forma aguda con muerte súbita, [12] [5] [7] pero también puede presentarse solo en el examen post mortem con lesiones que pueden encontrarse en múltiples ubicaciones en el cuerpo, incluida la pleura, el tejido pulmonar, el miocardio, las articulaciones, la retina y los tejidos reproductivos. [12] [4] [5] [6] [7] Los daños a estas áreas son causados por la formación de trombos y tromboembolias en un animal septucémico, seguido de un infarto posterior y necrosis del tejido. [5] [7]
El diagnóstico de la infección por Histophilus somni es difícil de hacer porque el espectro de la enfermedad puede ser amplio y vago. Los médicos pueden intentar diagnosticar en rebaños utilizando una prueba de microaglutinación, pero esto también resulta difícil porque los rebaños clínicamente sanos pueden tener altos títulos de anticuerpos , hay muchos anticuerpos reactivos cruzados, hay efectos conflictivos debido a la vacunación del rebaño y hay colonización asintomática en los sitios de la mucosa. [7] La histophilosis a menudo se diagnostica en el examen post mortem del ganado y las lesiones macroscópicas incluyen lesiones sanguinolentas puntuales llamadas petequias , áreas más grandes de hemorragia llamadas equimosis y necrosis en el cerebro, vasculitis causada por daño endotelial y más. [26] H. somni puede ser parte de la enfermedad respiratoria bovina (BRD) y causa neumonía y se ha detectado en hasta el 40% de los pulmones con neumonía. [27] Cuando se detecta H. somni en pulmones neumónicos, se presenta como bronconeumonía fibrinosupurativa y/o pleuritis fibrinosa difusa grave. [27] El diagnóstico se puede realizar mediante análisis de sangre, líquido cefalorraquídeo , líquido articular o pleural para detectar ADN bacteriano mediante PCR o técnicas de cultivo bacteriano. [7] [26] Aunque es difícil diagnosticar H. somni en rebaños, es importante intentarlo porque la enfermedad bovina es una enfermedad que limita la producción y debe notificarse para el comercio nacional e internacional. [28]
Por lo general, existen tres enfoques para tratar el Histophilus somni en un rebaño de ganado: tratamiento antibiótico masivo, vacunación contra H. somni o vacunación contra otros patógenos que se sabe que son parte de la BRD. [7] [27] Estos no son tratamientos per se, más bien métodos de control o tratamiento metafiláctico, ya que estamos tratando a muchos animales antes de que haya un diagnóstico real. [7] El objetivo es reducir la aparición de BRD u otras presentaciones clínicas de infecciones por H. somni .
Al igual que otras infecciones bacterianas, se deben realizar ensayos de susceptibilidad a los antibióticos y se ha informado que Hisotphilus somni generalmente es susceptible a ceftiofur , penicilina , enrofloxacina , florfenicol y tetraciclina . [7] Esto es problemático porque sabemos que es difícil de diagnosticar antes de que se complete una autopsia y no tiene sentido tratar a un animal fallecido. Por lo tanto, los productores a menudo tratan metafilácticamente o ante la sospecha de infección. La tilmicosina se puede agregar al alimento y se ha demostrado que reduce los niveles de H. somni en los rebaños. [29] Solo se debe agregar al alimento durante 14 días, se debe usar con moderación ya que es probable que ocurra resistencia ; de lo contrario, los productores deben conocer los tiempos de retiro . [29] Los problemas con el tratamiento con antibióticos son la resistencia emergente a las tetraciclinas, la enrofloxacina y el florfenicol. [27] Las biopelículas que se forman por H. somni funcionan para proteger a las bacterias de las defensas inmunes del huésped , también proporcionan una barrera que impide la función antibiótica. [30] Una nueva línea de investigación es tratar poblaciones susceptibles con aislados bacterianos de portadores subclínicos de Histophilus somni para que actúen como una bacteria probiótica para el tracto respiratorio. Una inoculación nasal de una cepa no patógena de H. somni podría permitir que la mucosa del tracto respiratorio sea colonizada por la bacteria comensal . [27]
Existen muchas vacunas autorizadas contra H. somni , sin embargo, autorizadas no significa efectivas. [7] [27] [28] [30] Existe un impulso para desarrollar nuevas vacunas que sean multipatogénicas y compatibles con DIVA . [28] Las vacunas contra H. somni generalmente son células muertas o proteínas específicas de la membrana externa, pero no se ha demostrado que sean efectivas para proteger al ganado contra la enfermedad. [27] Existen muchas limitaciones para el uso de la vacuna además de la ineficacia, incluida la puntualidad de la administración, las reacciones adversas de los individuos del rebaño y la investigación sobre la epidemiología de la enfermedad. [7] [28] Para tratar esta infección, uno debe saber qué sistema orgánico está afectando y algunos sistemas, como la presentación neurológica, no permiten un tratamiento oportuno porque para cuando se detecta la enfermedad, es demasiado tarde para el tratamiento. [26]
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