Pasteurella multocida es un cocobacilo gramnegativo , inmóvil ysensible a la penicilina de la familia Pasteurellaceae . [1] Las cepas de la especie se clasifican actualmente en cinco serogrupos (A, B, D, E, F) según la composición capsular y 16 serovares somáticos (1-16). P. multocida es la causa de una variedad de enfermedades en mamíferos y aves, incluido el cólera aviar en aves de corral , rinitis atrófica en cerdos y septicemia hemorrágica bovina en ganado y búfalos. También puede causar una infección zoonótica en humanos, que generalmente es el resultado de mordeduras o rasguños de mascotas domésticas. Muchos mamíferos (incluidos los gatos y perros domésticos) y aves lo albergan como parte de su microbiota respiratoria normal .
La Pasteurella multocida se encontró por primera vez en 1878 en aves infectadas con cólera, pero no fue aislada hasta 1880 por Louis Pasteur , en cuyo honor se nombró a la Pasteurella . [2]
P. multocida causa una variedad de enfermedades en animales salvajes y domésticos, así como en humanos. La bacteria se encuentra en aves, gatos , perros, conejos, ganado y cerdos. En las aves, P. multocida causa la enfermedad del cólera aviar o aviar ; una enfermedad importante presente en bandadas de aves de corral comerciales y domésticas en todo el mundo, particularmente bandadas de ponedoras y bandadas de reproductoras. Las cepas de P. multocida que causan cólera aviar en aves de corral pertenecen típicamente a los serotipos 1, 3 y 4. En la naturaleza, se ha demostrado que el cólera aviar sigue las rutas de migración de las aves, especialmente de los gansos nivales . El serotipo 1 de P. multocida es el más asociado con el cólera aviar en América del Norte, pero la bacteria no permanece en los humedales durante períodos prolongados de tiempo. [3] P. multocida causa rinitis atrófica en cerdos; [4] también puede causar neumonía o enfermedad respiratoria bovina en el ganado. [5] [6] Puede ser responsable de la mortalidad masiva de los antílopes saiga . [7]
En los seres humanos, P. multocida es la causa más común de infecciones de heridas después de mordeduras de perros o gatos. La infección generalmente se manifiesta como inflamación de los tejidos blandos en 24 horas. Por lo general, se observan recuentos altos de leucocitos y neutrófilos , lo que lleva a una reacción inflamatoria en el sitio de la infección (generalmente una celulitis difusa y localizada ). [8] También puede infectar otros lugares, como el tracto respiratorio, y se sabe que causa linfadenopatía regional (hinchazón de los ganglios linfáticos). En casos más graves, puede producirse una bacteriemia , causando una osteomielitis o endocarditis . Los pacientes con un reemplazo articular (quizás, en particular, un reemplazo de rodilla) pueden, en particular, correr el riesgo de una infección secundaria de esa articulación durante un episodio de celulitis/bacteriemia por P. multocida. La bacteria también puede atravesar la barrera hematoencefálica y causar meningitis . [9]
P. multocida expresa una variedad de factores de virulencia , incluida una cápsula de polisacárido y la molécula de superficie de carbohidrato variable, lipopolisacárido (LPS). Se ha demostrado que la cápsula en cepas de los serogrupos A y B ayuda a resistir la fagocitosis por parte de las células inmunes del huésped y también se ha demostrado que el tipo de cápsula A ayuda a resistir la lisis mediada por el complemento . [10] [11] El LPS producido por P. multocida consiste en una molécula de lípido A hidrófobo (que ancla el LPS a la membrana externa), un núcleo interno y un núcleo externo, ambos compuestos por una serie de azúcares unidos de una manera específica. No hay antígeno O en el LPS y la molécula es similar al LPS producido por Haemophilus influenzae y al lipooligosacárido de Neisseria meningitidis . Un estudio en una cepa de serovar 1 mostró que una molécula de LPS de longitud completa era esencial para que las bacterias fueran completamente virulentas en pollos. [12] Las cepas que causan rinitis atrófica en cerdos son únicas ya que también tienen toxina P. multocida (PMT) que reside en un bacteriófago . PMT es responsable de los hocicos retorcidos observados en cerdos infectados con la bacteria. Esta toxina activa Rho GTPasas , que se unen e hidrolizan GTP , y son importantes en la formación de fibras de estrés de actina . La formación de fibras de estrés puede ayudar en la endocitosis de P. multocida . El ciclo celular huésped también está modulado por la toxina, que puede actuar como un mitógeno intracelular . [13] Se ha observado que P. multocida invade y se replica dentro de las amebas del huésped , lo que provoca lisis en el huésped. P. multocida crecerá a 37 °C (99 °F) en agar sangre o chocolate , agar HS, [14] pero no crecerá en agar MacConkey . El crecimiento de la colonia va acompañado de un característico olor "a ratón" debido a los productos metabólicos .
P. multocida es un anaerobio facultativo , oxidasa-positiva y catalasa-positiva . También puede fermentar una gran cantidad de carbohidratos en condiciones anaeróbicas. [9] También se ha demostrado que la supervivencia de las bacterias P. multocida aumenta con la adición de sal a sus entornos. También se ha demostrado que los niveles de sacarosa y pH tienen efectos menores en la supervivencia bacteriana. [15]
El diagnóstico de la bacteria en humanos se basaba tradicionalmente en hallazgos clínicos, cultivos y pruebas serológicas , pero los falsos negativos han sido un problema debido a la fácil muerte de P. multocida y la serología no puede diferenciar entre la infección actual y la exposición previa. El método más rápido y preciso para confirmar una infección activa por P. multocida es la detección molecular mediante la reacción en cadena de la polimerasa . [16]
Esta bacteria puede ser tratada eficazmente con antibióticos β-lactámicos , que inhiben la síntesis de la pared celular. También puede ser tratada con fluoroquinolonas o tetraciclinas ; las fluoroquinolonas inhiben la síntesis de ADN bacteriano y las tetraciclinas interfieren con la síntesis de proteínas al unirse a la subunidad ribosómica bacteriana 30S . A pesar de los malos resultados de susceptibilidad in vitro , también se pueden aplicar macrólidos (que se unen al ribosoma), especialmente en el caso de complicaciones pulmonares. Debido a la etiología polimicrobiana de las infecciones por P. multocida , el tratamiento requiere el uso de antimicrobianos dirigidos a la eliminación de bacterias gramnegativas tanto aeróbicas como anaeróbicas. Como resultado, la amoxicilina-clavulanato (una combinación de inhibidor de betalactamasa/penicilina) se considera el tratamiento de elección. [17]
Se están investigando mutantes de P. multocida por su capacidad de causar enfermedades. Los experimentos in vitro muestran que las bacterias responden a niveles bajos de hierro. Se desarrolló una vacunación contra la rinitis atrófica progresiva utilizando un derivado recombinante de la toxina de P. multocida . La vacunación se probó en cerdas preñadas (cerdas sin camadas anteriores). Los lechones nacidos de cerdas tratadas fueron inoculados, mientras que los lechones nacidos de madres no vacunadas desarrollaron rinitis atrófica. [18] Se están realizando otras investigaciones sobre los efectos de las proteínas, el pH, la temperatura, el cloruro de sodio (NaCl) y la sacarosa en el desarrollo y la supervivencia de P. multocida en el agua. La investigación parece mostrar que las bacterias sobreviven mejor en agua a 18 °C (64 °F) en comparación con el agua a 2 °C (36 °F). La adición de NaCl al 0,5 % también ayudó a la supervivencia bacteriana, mientras que los niveles de sacarosa y pH también tuvieron efectos menores. [19] También se han realizado investigaciones sobre la respuesta de P. multocida al entorno del hospedador. Estas pruebas utilizan microarreglos de ADN y técnicas proteómicas. Se han probado mutantes dirigidos por P. multocida para determinar su capacidad de producir enfermedades. Los hallazgos parecen indicar que las bacterias ocupan nichos del hospedador que las obligan a cambiar su expresión genética para el metabolismo energético, la absorción de hierro, aminoácidos y otros nutrientes. Los experimentos in vitro muestran las respuestas de las bacterias al bajo nivel de hierro y a diferentes fuentes de hierro, como la transferrina y la hemoglobina . Los genes de P. multocida que se regulan positivamente en tiempos de infección generalmente están involucrados en la absorción y el metabolismo de nutrientes. Esto demuestra que los genes de virulencia verdadera pueden expresarse solo durante las primeras etapas de la infección. [20]
La transformación genética es el proceso por el cual una célula bacteriana receptora toma ADN de una célula vecina e integra este ADN en el genoma del receptor . El ADN de P. multocida contiene altas frecuencias de supuestas secuencias de captación de ADN (DUS) idénticas a las de Hamophilus influenzae que promueven la captación de ADN del donante durante la transformación . [21] La ubicación de estas secuencias en P. multocida muestra una distribución sesgada hacia los genes de mantenimiento del genoma, como los involucrados en la reparación del ADN . Este hallazgo sugiere que P. multocida podría ser competente para sufrir una transformación en ciertas condiciones, y que los genes de mantenimiento del genoma involucrados en la transformación del ADN del donante pueden reemplazar preferentemente a sus contrapartes dañadas en el ADN de la célula receptora. [21]