Las Borrelia son microaerófilas y de crecimiento lento. La razón principal de los largos retrasos en el diagnóstico de la enfermedad de Lyme es su mayor diversidad de cepas de lo que se estimaba anteriormente. [6] Las cepas difieren en los síntomas clínicos y/o la presentación, así como en la distribución geográfica. [7]
Hasta hace poco, se pensaba que sólo tres genoespecies causaban la enfermedad de Lyme (borreliosis): B. burgdorferi s.s. (la especie predominante en América del Norte , pero también presente en Europa ); B. afzelii ; y B. garinii (ambas predominantes en Eurasia ).
Se han identificado en todo el mundo trece clasificaciones genómicas distintas de las bacterias de la enfermedad de Lyme. Estos incluyen, entre otros, B. burgdorferi ss , B. afzelii , B. garinii , B. valaisana , B. lusitaniae , B. andersoni , 25015, DN127, CA55, 25015, HK501, B. miyamotoi y B. japonica. . [9] Muchos de estos grupos genómicos son específicos de un país o continente. Por ejemplo, sin migración, B. japonica sólo prevalece en el hemisferio oriental. [9]
Las variaciones genómicas tienen implicaciones directas sobre los síntomas clínicos de la enfermedad de Lyme transmitida por garrapatas. Por ejemplo, B. burgdorferi s.s. La enfermedad de Lyme transmitida por garrapatas puede manifestarse con síntomas similares a los de la artritis . [9] Por el contrario, la enfermedad de Lyme transmitida por garrapatas de B. garinii puede causar una infección del sistema nervioso central . [9]
Genoespecies emergentes
B. valaisiana fue identificada como una especie genómica de la cepa VS116 y nombrada B. valaisiana en 1997. [10] Posteriormente fue detectada mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en líquido cefalorraquídeo (LCR) humano en Grecia . [11] B. valaisiana ha sido aislada en toda Europa, así como en el este de Asia. [12]
También se ha descubierto que genoespecies recientemente descubiertas causan enfermedades en humanos:
B. lusitaniae [13] en Europa (especialmente Portugal), norte de África y Asia.
B. bissettii [14] [15] en Estados Unidos y Europa.
Otras genoespecies de B. burgdorferi sensu lato que se sospecha que causan enfermedades, pero que no se han confirmado mediante cultivo, incluyen B. japonica , B. tanukii y B. turdae (Japón); B. sínica (China); y B. andersonii (Estados Unidos). Algunas de estas especies son transportadas por garrapatas que actualmente no se reconocen como portadoras de la enfermedad de Lyme. [ cita necesaria ]
También se sospecha que la espiroqueta B. miyamotoi , relacionada con el grupo de espiroquetas de la fiebre recurrente , causa enfermedades en Japón. Recientemente se han encontrado espiroquetas similares a B. miyamotoi en las garrapatas Ixodes ricinus en Suecia y en I. scapularis en los EE. UU. [18] [19] [20]
Taxonomía
A partir de 2021, se sabe que el complejo de especies de B. burgdorferi sl incluye las siguientes especies : [21] (Supp. S1)
Como estas especies se diferencian principalmente por la genética, generalmente se las denomina genoespecies .
Epidemiología
La enfermedad de Lyme es más endémica en las regiones templadas del hemisferio norte , [22] [23] pero se han descrito casos esporádicos en otras áreas del mundo.
El número de casos notificados de borreliosis ha ido aumentando, al igual que las regiones endémicas de América del Norte. De los casos notificados a los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de los Estados Unidos , la tasa de infección por la enfermedad de Lyme es de 7,9 casos por cada 100.000 personas. En los 10 estados donde la enfermedad de Lyme es más común, el promedio fue de 31,6 casos por 100.000 personas en 2005. [24] Aunque ahora se ha informado de la enfermedad de Lyme en 49 de los 50 estados de EE. UU. (todos menos Hawaii), alrededor del 99% de Todos los casos reportados se limitan a solo cinco áreas geográficas ( Nueva Inglaterra , Atlántico Medio, Centro-Norte Este, Atlántico Sur y Centro-Noroeste). [25]
En Europa, los casos de B. burgdorferi s.l. Las garrapatas infectadas se encuentran predominantemente en Noruega, Países Bajos, Alemania, Francia, Italia, Eslovenia y Polonia, pero se han aislado en casi todos los países del continente. Las estadísticas sobre la enfermedad de Lyme en Europa se pueden encontrar en el sitio web de Eurosurveillance.
Borrelia burgdorferi s.l. -Las garrapatas infestadas se encuentran con mayor frecuencia en Japón, así como en el noroeste de China y el extremo oriental de Rusia. [26] [27] Borrelia también ha sido aislada en Mongolia. [28]
En América del Sur , el reconocimiento y la aparición de enfermedades transmitidas por garrapatas están aumentando. Garrapatas portadoras de B. burgdorferi s.l. , así como enfermedades transmitidas por garrapatas caninas y humanas, han sido ampliamente reportadas en Brasil, pero la subespecie de Borrelia aún no ha sido definida. [29] El primer caso reportado de enfermedad de Lyme en Brasil se realizó en 1993 en Sao Paulo . [30] Se han identificado antígenos sensu estricto de B. burgdorferi en pacientes en Colombia y Bolivia . B. burgorferi ha sido reportada en las Islas de la Bahía de Honduras. [ cita necesaria ]
En África occidental y subsahariana , la fiebre recurrente transmitida por garrapatas se reconoce desde hace más de un siglo, desde que fue aislada por primera vez por los médicos británicos Joseph Everett Dutton y John Lancelot Todd en 1905. Borrelia en la manifestación de la enfermedad de Lyme en esta región Actualmente se desconoce, pero la evidencia indica que la enfermedad puede ocurrir en humanos en el África subsahariana. La abundancia de huéspedes y vectores de garrapatas favorecería el establecimiento de la infección en África. [34] En África Oriental se han notificado dos casos de enfermedad de Lyme en Kenia . [35]
En Australia , no existe evidencia definitiva de la existencia de B. burgdorferi o de cualquier otra espiroqueta transmitida por garrapatas que pueda ser responsable de un síndrome local reportado como enfermedad de Lyme. [36] Se han documentado casos de neuroborreliosis en Australia, pero a menudo se atribuyen a viajes a otros continentes. La existencia de la enfermedad de Lyme en Australia es controvertida. [37]
Ciclo vital
El ciclo de vida de B. burgdorferi es complejo y requiere garrapatas y especies que sean reservorios competentes, a menudo pequeños roedores . Los ratones son el principal reservorio de la bacteria. [ cita necesaria ]
Las garrapatas duras tienen una variedad de historias de vida con respecto a optimizar sus posibilidades de contacto con un huésped apropiado para asegurar la supervivencia. Las etapas de vida de las garrapatas blandas no se distinguen fácilmente. La primera etapa que sale del huevo, una larva de seis patas, se alimenta de sangre de un huésped y muda a la primera etapa ninfal. A diferencia de las garrapatas duras, muchas garrapatas blandas pasan por múltiples etapas ninfales , aumentando gradualmente de tamaño hasta la muda final hasta la etapa adulta. [ cita necesaria ]
El ciclo de vida de la garrapata de patas negras, comúnmente llamada garrapata del venado ( Ixodes scapularis ) comprende tres etapas de crecimiento: larva , ninfa y adulto. [ cita necesaria ]
Mientras que B. burgdorferi está más asociada con las garrapatas de los ciervos y el ratón de patas blancas , [38] B. afzelli se detecta con mayor frecuencia en las garrapatas vectoras que se alimentan de roedores, y B. garinii y B. valaisiana parecen estar asociadas con las aves. Tanto los roedores como las aves son huéspedes reservorios competentes de B. burgdorferi en sentido estricto . La resistencia de una genoespecie de espiroquetas de la enfermedad de Lyme a las actividades bacteriolíticas del sistema inmunológico alternativo del complemento de varias especies hospedadoras puede determinar su asociación con el reservorio-hospedador.
Características genómicas
El genoma de B. burgdorferi (cepa B31) fue el tercer genoma microbiano jamás secuenciado, después de la secuenciación de H. influenzae y M. genitalium en 1995, y su cromosoma contiene 910.725 pares de bases y 853 genes. [39]
Una de las características más llamativas de B. burgdorferi en comparación con otras bacterias es su genoma inusual , que es mucho más complejo que el de su prima espiroqueta Treponema pallidum , el agente de la sífilis . [40]
Además de un cromosoma lineal, el genoma de la cepa B31 de B. burgdorferi incluye 21 plásmidos (12 lineales y 9 circulares), con diferencia el mayor número de plásmidos encontrados en cualquier bacteria conocida. [41]
El intercambio genético, incluidas las transferencias de plásmidos, contribuye a la patogenicidad del organismo. [42]
El cultivo a largo plazo de B. burgdorferi produce una pérdida de algunos plásmidos y cambios en los perfiles de proteínas expresadas. A la pérdida de plásmidos se asocia una pérdida de la capacidad del organismo para infectar animales de laboratorio, lo que sugiere que los plásmidos codifican genes clave implicados en la virulencia . [ cita necesaria ]
El análisis químico de la membrana externa de B. burgdorferi reveló la presencia de un 46% de proteínas, un 51% de lípidos y un 3% de carbohidratos. [43]
Estructura y crecimiento
B. burgdorferi es una espiroqueta de onda plana, de dos membranas, móvil y altamente especializada , que mide entre 9 y 32 μm de longitud. [44] Debido a su envoltura de doble membrana, a menudo se describe erróneamente como Gram negativo , [45] aunque se tiñe débilmente en la tinción de Gram . Las membranas bacterianas de al menos las cepas B31, NL303 y N40 de B. burgdorferi no contienen lipopolisacárido , lo cual es extremadamente atípico para las bacterias Gram negativas; en cambio, las membranas contienen glicolípidos . [46] Sin embargo, se ha descubierto que las membranas de la cepa B31 contienen un componente similar al lipopolisacárido. [47] B. burgdorferi es un organismo microaerofílico que requiere poco oxígeno para sobrevivir. A diferencia de la mayoría de las bacterias, B. burgdorferi no utiliza hierro, evitando así la dificultad de adquirir hierro durante la infección. [48] Vive principalmente como un patógeno extracelular .
Al igual que otras espiroquetas, como Treponema pallidum (el agente de la sífilis ), B. burgdorferi tiene un filamento axial compuesto de flagelos que discurren longitudinalmente entre su pared celular y su membrana externa. Esta estructura permite que la espiroqueta se mueva eficientemente en forma de sacacorchos a través de medios viscosos , como el tejido conectivo . [ cita necesaria ]
B. burgdorferi tiene un crecimiento muy lento, con un tiempo de duplicación de 12 a 18 horas [49] (en contraste con patógenos como Streptococcus y Staphylococcus , que tienen un tiempo de duplicación de 20 a 30 minutos).
Variantes morfológicas
La bacteria B. burgdorferi ocasionalmente adopta formas aproximadamente esféricas u otras formas atípicas. A veces se les ha denominado "quistes" o " formas L ", pero no parecen ser verdaderos quistes microbianos y ahora se prefiere el término cauteloso "cuerpos redondos". Además de in vitro, ocasionalmente se han observado en muestras de tejido tomadas de erupciones de eritema migratorio . En algunos experimentos in vitro, los cuerpos redondos parecían formarse en respuesta a condiciones adversas, como un medio de cultivo que no contenía suero ni fármacos antimicrobianos. [50] [51] [52]
Los defensores de la teoría de la " enfermedad de Lyme crónica " a veces proponen la formación de cuerpos redondos como una forma en que B. burgdorferi podría sobrevivir a los protocolos de tratamiento con antibióticos estándar. Sin embargo, una revisión de 2014 encontró que actualmente no había evidencia clara de esto y señaló que las muestras de pacientes diagnosticados con enfermedad de Lyme crónica después de un tratamiento con antibióticos generalmente no mostraban cuerpos redondos (y, de hecho, a menudo tampoco espiroquetas), lo que sugiere que sus síntomas podrían ser debido a algo más que a la bacteria B. burgdorferi sobreviviente . [51] [52]
Proteínas de la superficie exterior
La membrana externa de B. burgdorferi está compuesta por varias proteínas de la superficie externa (Osp) únicas llamadas OspA a OspF. Las proteínas Osp son lipoproteínas ancladas por moléculas de ácidos grasos unidas en el extremo N-terminal a la membrana. [53] Se presume que desempeñan un papel en la virulencia, la transmisión o la supervivencia de la garrapata.
OspA, OspB y OspD son expresados por B. burgdorferi que reside en el intestino de las garrapatas no alimentadas, lo que sugiere que promueven la persistencia de la espiroqueta en las garrapatas entre comidas de sangre. [54] [55] Durante la transmisión al huésped mamífero, cuando la garrapata ninfal comienza a alimentarse y las espiroquetas en el intestino medio comienzan a multiplicarse rápidamente, la mayoría de las espiroquetas dejan de expresar OspA en sus superficies. Simultáneamente con la desaparición de OspA, la población de espiroquetas en el intestino medio comienza a expresar un OspC y migra a la glándula salival. La regulación positiva de OspC comienza durante el primer día de alimentación y alcanza su punto máximo 48 horas después de la unión. [56]
Los genes OspA y OspB codifican las principales proteínas de la membrana externa de B. burgdorferi . Las dos proteínas Osp muestran un alto grado de similitud de secuencia, lo que indica un evento de duplicación reciente. [57] Prácticamente todas las espiroquetas en el intestino medio de una garrapata ninfa no alimentada expresan OspA. OspA promueve la unión de B. burgdorferi a la proteína de garrapata TROSPA, presente en las células epiteliales del intestino de las garrapatas. [58] OspB también tiene un papel esencial en la adherencia de B. burgdorferi al intestino de la garrapata. [59] Aunque se ha demostrado que OspD se une a extractos intestinales de garrapatas in vitro , así como a OspA y OspB, no es esencial para la unión y colonización del intestino de garrapatas, y no es necesario para las infecciones humanas. [55]
OspC es un antígeno fuerte ; la detección de su presencia por parte del organismo huésped estimula una respuesta inmune. Si bien cada célula bacteriana individual contiene solo una copia del gen ospC , la secuencia genética de ospC entre las diferentes cepas dentro de cada una de las tres principales especies de la enfermedad de Lyme es muy variable. [60] OspC desempeña un papel esencial durante la etapa inicial de la infección en mamíferos. [61] En las garrapatas infectadas que se alimentan de un huésped mamífero, OspC también puede ser necesaria para permitir que B. burgdorferi invada y se adhiera a la glándula salival después de salir del intestino, aunque no todos los estudios coinciden en ese papel de la proteína. [62] [63] OspC se adhiere a la proteína salival de la garrapata Salp15, que protege la espiroqueta del complemento y altera la función de las células dendríticas . [64] [65] [66]
OspE y OspF se identificaron inicialmente en la cepa N40 de B. burgdorferi . [67] Los genes ospE y ospF están dispuestos estructuralmente en conjunto como una unidad transcripcional bajo el control de un promotor común. [67] Las cepas individuales de B. burgdorferi portan múltiples copias relacionadas del locus ospEF , que ahora se denominan colectivamente genes Erp (proteína relacionada similar a OspE/F). En las cepas B31 y 297 de B. burgdoreri , la mayoría de los loci Erp ocupan la misma posición en las múltiples copias del plásmido cp32 presente en estas cepas. [68] Cada locus consta de uno o dos genes Erp . Cuando hay dos genes presentes, se transcriben como un operón , aunque en algunos casos, un promotor interno en el primer gen también puede transcribir el segundo gen. [69] Se propuso que la presencia de múltiples proteínas Erp era importante para permitir que B. burgdorferi evadiera la muerte mediante la vía alternativa del complemento de una amplia gama de huéspedes animales potenciales, ya que las proteínas Erp individuales exhibían diferentes patrones de unión al factor H regulador del complemento. de diferentes animales. [70] Sin embargo, recientemente se demostró que la presencia del factor H no es necesaria para permitir que B. burgdorferi infecte ratones, lo que sugiere que las proteínas Erp tienen una función adicional. [71]
Mecanismos de persistencia
B. burgdorferi es susceptible a varios antibióticos en humanos. Sin embargo, B. burgdorferi no tratada puede persistir en humanos durante meses o años. En América del Norte y Europa, la artritis de Lyme puede persistir, mientras que Europa también incluye una afección cutánea persistente llamada acrodermatitis crónica atrófica . [72]
Variación antigénica y expresión genética.
Al igual que la Borrelia que provoca la fiebre recurrente , B. burgdorferi tiene la capacidad de variar sus proteínas de superficie en respuesta al ataque inmunológico . [73] [74] Esta capacidad está relacionada con la complejidad genómica de B. burgdorferi y es otra forma en que B. burgdorferi evade el sistema inmunológico para establecer una infección crónica. [75]
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Enlaces externos
Atlas de Borrelia (imágenes de espiroquetas, esferoplastos y formas granulares)
Navegador de taxonomía NCBI – Borrelia
Página del genoma de Borrelia burgdorferi B31
Página del genoma de Borrelia garinii PBi
Página del genoma de Borrelia afzelli PKo
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