Yersinia pestis ( Y. pestis ; anteriormente Pasteurella pestis ) es una bacteria cocobacilo gramnegativa , inmóvil ysin esporas que está relacionada tanto con Yersinia enterocolitica como con Yersinia pseudotuberculosis , el patógeno del queevolucionó Y. pestis [1] [2] y responsable de la escarlatina del Lejano Oriente . Es un organismo anaeróbico facultativo que puede infectar a los humanos a través de la pulga de la rata oriental ( Xenopsylla cheopis ). [3] Provoca la peste , que provocó la peste de Justiniano y la peste negra , la pandemia más mortífera de la historia. La peste adopta tres formas principales: neumónica , septicémica y bubónica . Yersinia pestis es un parásito de su huésped, la pulga de la rata , que también lo es de las ratas, de ahí que Y. pestis sea un hiperparásito .
Y. pestis fue descubierta en 1894 por Alexandre Yersin , un médico y bacteriólogo suizo-francés del Instituto Pasteur , durante una epidemia de peste en Hong Kong . [4] [5] Yersin era miembro de la escuela de pensamiento de Pasteur . Kitasato Shibasaburō , un bacteriólogo japonés que practicaba la metodología de Koch , también se dedicaba en ese momento a encontrar el agente causante de la peste. [6] Sin embargo, Yersin en realidad relacionó la peste con un bacilo, inicialmente llamado Pasteurella pestis ; pasó a llamarse Yersinia pestis en 1944.
Cada año se siguen notificando a la Organización Mundial de la Salud entre mil y dos mil casos de peste . [7] Con un tratamiento antibiótico adecuado , el pronóstico para las víctimas es mucho mejor que antes de que se desarrollaran los antibióticos. Durante la guerra de Vietnam se produjo un aumento de cinco a seis veces en los casos en Asia , posiblemente debido a la alteración de los ecosistemas y a la mayor proximidad entre personas y animales. La peste ahora se encuentra comúnmente en el África subsahariana y Madagascar, áreas que ahora representan más del 95% de los casos reportados. La peste también tiene un efecto perjudicial sobre los mamíferos no humanos; [8] en los Estados Unidos, estos incluyen el perrito de las praderas de cola negra y el hurón de patas negras en peligro de extinción .
Y. pestis es un cocobacilo no móvil , una bacteria anaeróbica facultativa con tinción bipolar (que le da una apariencia de imperdible ) que produce una capa de limo antifagocítica. [9] Al igual que otras especies de Yersinia , las pruebas de ureasa , fermentación de lactosa e indol son negativas . [10] Sus parientes más cercanos son el patógeno gastrointestinal Yersinia pseudotuberculosis y, más distante, Yersinia enterocolitica . [ cita necesaria ]
Se encuentran disponibles varias secuencias genómicas completas para diversas cepas y subespecies de Y. pestis : cepa KIM (del biovar Y. p. medievalis ), [11] y cepa CO92 (del biovar Y. p. orientalis , obtenida de un aislado clínico en el Estados Unidos). [12] En 2006 se completó la secuencia del genoma de una cepa del biovar Antiqua . [13] Algunas cepas no son patógenas, como la de la cepa 91001 , cuya secuencia se publicó en 2004. [14]
Al igual que Y. pseudotuberculosis y Y. enterocolitica , Y. pestis alberga el plásmido pCD1. También alberga otros dos plásmidos, pPCP1 (también llamado pPla o pPst) y pMT1 (también llamado pFra) que no son transportados por las otras especies de Yersinia . pFra codifica una fosfolipasa D que es importante para la capacidad de Y. pestis de ser transmitida por pulgas. [15] pPla codifica una proteasa , Pla, que activa la plasmina en huéspedes humanos y es un factor de virulencia muy importante para la peste neumónica. [16] Juntos, estos plásmidos y una isla de patogenicidad llamada HPI, codifican varias proteínas que causan la patogénesis por la que Y. pestis es famosa. Entre otras cosas, estos factores de virulencia son necesarios para la adhesión bacteriana y la inyección de proteínas en la célula huésped, la invasión de bacterias en la célula huésped (a través de un sistema de secreción tipo III ) y la adquisición y unión del hierro extraído de los glóbulos rojos ( por sideróforos ). Se cree que Y. pestis desciende de Y. pseudotuberculosis , diferenciándose sólo en la presencia de plásmidos de virulencia específicos. [ cita necesaria ]
En 2006 se realizó un análisis proteómico completo y comparativo de la cepa KIM de Y. pestis. [17] El análisis se centró en la transición a una condición de crecimiento que imita el crecimiento en las células huésped. [ cita necesaria ]
Se ha identificado que numerosos ARN bacterianos pequeños y no codificantes desempeñan funciones reguladoras. Algunos pueden regular los genes de virulencia. Se identificaron unos 63 nuevos ARNs putativos mediante la secuenciación profunda del ARNs-oma de Y. pestis . Entre ellos estaba Ysr141, específico de Yersinia (también presente en Y. pseudotuberculosis e Y. enterocolitica ), Ysr141 ( Yersinia Small RNA 141). Se demostró que el ARNs de Ysr141 regula la síntesis de la proteína efectora YopJ del sistema de secreción tipo III (T3SS). [18] El Yop-Ysc T3SS es un componente crítico de la virulencia de las especies de Yersinia . [19] Se identificaron muchos ARNs nuevos a partir de Y. pestis cultivados in vitro y en pulmones infectados de ratones, lo que sugiere que desempeñan un papel en la fisiología o patogénesis bacteriana. Entre ellos, se predijo que sR035 se emparejaría con la región SD y el sitio de inicio de la transcripción de un regulador termosensible ymoA, y se predijo que sR084 se emparejaría con el regulador de absorción férrica de piel . [20]
En los ciclos urbano y selvático (bosque) de Y. pestis, la mayor parte de la propagación se produce entre roedores y pulgas. En el ciclo selvático, el roedor es salvaje, pero en el ciclo urbano, el roedor es principalmente la rata parda ( Rattus norvegicus ). Además, Y. pestis puede propagarse desde el entorno urbano y viceversa. La transmisión a los humanos suele ser a través de la picadura de pulgas infectadas. Si la enfermedad ha progresado a la forma neumónica, los humanos pueden transmitir la bacteria a otras personas al toser, vomitar y posiblemente estornudar. [ cita necesaria ]
Varias especies de roedores sirven como principal reservorio de Y. pestis en el medio ambiente. En las estepas , se cree que el reservorio natural es principalmente la marmota . En el oeste de Estados Unidos, se cree que varias especies de roedores mantienen Y. pestis . Sin embargo, no se ha encontrado la dinámica esperada de la enfermedad en ningún roedor. Se sabe que varias especies de roedores tienen una resistencia variable, lo que podría conducir a un estado de portador asintomático . [21] La evidencia indica que las pulgas de otros mamíferos tienen un papel en los brotes de peste humana. [22]
La falta de conocimiento de la dinámica de la peste en especies de mamíferos también es cierta entre roedores susceptibles como el perrito de las praderas de cola negra ( Cynomys ludovicianus ), en el que la peste puede provocar el colapso de las colonias, lo que tiene como resultado un efecto masivo en las redes alimentarias de las praderas. [23] Sin embargo, la dinámica de transmisión dentro de los perros de las praderas no sigue la dinámica de las pulgas bloqueadas; En su lugar, podrían ser importantes los cadáveres, las pulgas no bloqueadas u otro vector. [24]
La cepa CO92 se aisló de un paciente que murió de neumonía y que contrajo la infección de un gato infectado. [12]
En otras regiones del mundo, el reservorio de la infección no está claramente identificado, lo que complica los programas de prevención y alerta temprana. Un ejemplo de ello se vio en un brote de 2003 en Argelia . [25]
La transmisión de Y. pestis por pulgas está bien caracterizada. [26] La adquisición inicial de Y. pestis por el vector se produce durante la alimentación de un animal infectado. Varias proteínas contribuyen al mantenimiento de las bacterias en el tracto digestivo de las pulgas, entre ellas el sistema de almacenamiento de hemina y la toxina murina de Yersinia (Ymt). Aunque Ymt es altamente tóxico para los roedores y alguna vez se pensó que se producía para asegurar la reinfección de nuevos huéspedes, es esencial para la colonización de pulgas y para la supervivencia de Y. pestis en las pulgas. [15] [12]
El sistema de almacenamiento de hemina juega un papel importante en la transmisión de Y. pestis a un huésped mamífero. [27] Mientras que en el insecto vector, las proteínas codificadas por los loci genéticos del sistema de almacenamiento de hemina inducen la formación de biopelículas en el proventrículo , una válvula que conecta el intestino medio con el esófago . [28] [29] Parece probable que la presencia de esta biopelícula sea necesaria para una infección estable de la pulga. [30] La agregación en la biopelícula inhibe la alimentación, ya que se forma una masa de sangre coagulada y bacterias (denominada "bloqueo de Bacot" en honor al entomólogo AW Bacot , el primero en describir este fenómeno). [31] La transmisión de Y. pestis se produce durante los intentos inútiles de la pulga de alimentarse. La sangre ingerida se bombea hacia el esófago, donde expulsa las bacterias alojadas en el proventrículo, que se regurgita de regreso al sistema circulatorio del huésped. [31]
La patogénesis de la infección por Y. pestis en huéspedes mamíferos se debe a varios factores, incluida la capacidad de estas bacterias para suprimir y evitar respuestas normales del sistema inmunológico, como la fagocitosis y la producción de anticuerpos . Las picaduras de pulgas permiten que las bacterias atraviesen la barrera cutánea. Y. pestis expresa un activador de plasmina que es un factor de virulencia importante para la peste neumónica y que podría degradarse en los coágulos sanguíneos para facilitar la invasión sistemática. [16] Muchos de los factores de virulencia de las bacterias son de naturaleza antifagocítica. Dos antígenos antifagocíticos importantes , denominados F1 (fracción 1) y V o LcrV , son importantes para la virulencia . [9] Estos antígenos son producidos por la bacteria a la temperatura normal del cuerpo humano. Además, Y. pestis sobrevive y produce antígenos F1 y V mientras reside dentro de los glóbulos blancos, como los monocitos , pero no en los neutrófilos . La inmunidad natural o inducida se logra mediante la producción de anticuerpos opsónicos específicos contra los antígenos F1 y V; Los anticuerpos contra F1 y V inducen la fagocitosis por los neutrófilos. [32]
Además, el sistema de secreción tipo III (T3SS) permite a Y. pestis inyectar proteínas en macrófagos y otras células inmunitarias. Estas proteínas inyectadas con T3SS, llamadas proteínas externas de Yersinia (Yops), incluyen Yop B/D, que forma poros en la membrana de la célula huésped y se han relacionado con la citólisis . YopO, YopH , YopM, YopT, YopJ y YopE se inyectan en el citoplasma de las células huésped mediante T3SS en el poro creado en parte por YopB y YopD. [33] Los Yops inyectados limitan la fagocitosis y las vías de señalización celular importantes en el sistema inmunológico innato , como se analiza a continuación. Además, algunas cepas de Y. pestis son capaces de interferir con la señalización inmunitaria (p. ej., impidiendo la liberación de algunas citocinas ). [ cita necesaria ]
Y. pestis prolifera en el interior de los ganglios linfáticos , donde puede evitar la destrucción por parte de células del sistema inmunológico como los macrófagos . La capacidad de Y. pestis para inhibir la fagocitosis le permite crecer en los ganglios linfáticos y causar linfadenopatía . YopH es una proteína tirosina fosfatasa que contribuye a la capacidad de Y. pestis de evadir las células del sistema inmunológico. [34] En macrófagos, se ha demostrado que YopH desfosforila p130Cas , Fyb ( proteína de unión a FYN ) SKAP-HOM y Pyk , una tirosina quinasa homóloga a FAK . YopH también se une a la subunidad p85 de la fosfoinositida 3-quinasa , a las proteínas adaptadoras Gab1 , Gab2 y al factor de intercambio de nucleótidos de guanina Vav . [ cita necesaria ]
YopE funciona como una proteína activadora de GTPasas para miembros de la familia Rho de GTPasas como RAC1 . YopT es una cisteína proteasa que inhibe RhoA eliminando el grupo isoprenilo , que es importante para localizar la proteína en la membrana celular . Se ha propuesto que YopE y YopT funcionan para limitar la citólisis inducida por YopB/D. [35] Esto podría limitar la función de YopB/D para crear los poros utilizados para la inserción de Yop en las células huésped y prevenir la ruptura inducida por YopB/D de las células huésped y la liberación de contenidos celulares que atraerían y estimularían respuestas del sistema inmunológico. [ cita necesaria ]
"YopJ es una acetiltransferasa que se une a una hélice α conservada de quinasas MAPK" . [36] YopJ acetila las MAPK quinasas en serinas y treoninas que normalmente se fosforilan durante la activación de la cascada de MAP quinasas . [37] [38] YopJ se activa en células eucariotas mediante la interacción con el ácido fítico de la célula diana (IP6). [39] Esta alteración de la actividad de la proteína quinasa de la célula huésped provoca la apoptosis de los macrófagos, y se propone que esto es importante para el establecimiento de la infección y para la evasión de la respuesta inmune del huésped. YopO es una proteína quinasa también conocida como proteína quinasa A de Yersinia (YpkA). YopO es un potente inductor de la apoptosis de macrófagos humanos. [40]
También se ha sugerido que un bacteriófago –Ypφ– podría haber sido el responsable de aumentar la virulencia de este organismo. [41]
Dependiendo de qué forma de peste infecte al individuo, la peste desarrolla una enfermedad diferente; sin embargo, la peste en general afecta la capacidad de la célula huésped para comunicarse con el sistema inmunológico, lo que impide que el cuerpo lleve células fagocíticas al área de infección.
Y. pestis es un asesino versátil. Además de roedores y humanos, se sabe que mató a camellos, gallinas y cerdos. [42] Los perros y gatos domésticos también son susceptibles a la peste, pero los gatos tienen más probabilidades de desarrollar enfermedades cuando se infectan. En cualquiera de los dos casos, los síntomas son similares a los que experimentan los humanos y pueden ser mortales para el animal. Las personas pueden quedar expuestas al entrar en contacto con un animal infectado (vivo o muerto) o al inhalar gotitas infecciosas que un perro o gato enfermo ha tosido en el aire. [43] [44]
En 1993 estaba disponible en Estados Unidos una vacuna inactivada con formalina para adultos [45] con alto riesgo de contraer la peste hasta que la Administración de Alimentos y Medicamentos la retiró del mercado . Tenía una eficacia limitada y podía provocar una inflamación grave . Se están realizando experimentos de ingeniería genética de una vacuna basada en los antígenos F1 y V y son prometedores. Sin embargo, las bacterias que carecen del antígeno F1 siguen siendo virulentas y los antígenos V son lo suficientemente variables como para que las vacunas compuestas por estos antígenos puedan no ser completamente protectoras. [46] El Instituto de Investigación Médica de Enfermedades Infecciosas del Ejército de los Estados Unidos ha descubierto que una vacuna experimental basada en el antígeno F1/V protege a los macacos cangrejeros , pero no protege a las especies de monos verdes africanos . [47] Una revisión sistemática realizada por la Colaboración Cochrane no encontró estudios de calidad suficiente para hacer ninguna afirmación sobre la eficacia de la vacuna. [48]
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En 1894, dos bacteriólogos, Alexandre Yersin de Suiza y Kitasato Shibasaburō de Japón, aislaron de forma independiente en Hong Kong la bacteria responsable de la plaga de Hong Kong de 1894 . Aunque ambos investigadores informaron de sus hallazgos, una serie de declaraciones confusas y contradictorias de Kitasato finalmente llevaron a la aceptación de Yersin como el principal descubridor del organismo. Yersin la llamó Pasteurella pestis en honor al Instituto Pasteur , donde trabajaba. En 1967, fue trasladado a un nuevo género y rebautizado como Yersinia pestis en su honor. Yersin también señaló que las ratas se veían afectadas por la peste no solo durante las epidemias de peste, sino también antes de tales epidemias en humanos y que muchos lugareños consideraban la peste como una enfermedad de las ratas; Los aldeanos de China e India afirmaron que cuando se encontraban muertas grandes cantidades de ratas, pronto se producían brotes de peste. [ cita necesaria ]
En 1898, el científico francés Paul-Louis Simond (que también había venido a China para luchar contra la Tercera Pandemia) descubrió el vector rata-pulga que provoca la enfermedad. Señaló que las personas que enfermaban no tenían que estar en estrecho contacto entre sí para contraer la enfermedad. En Yunnan , China, los habitantes huían de sus hogares tan pronto como veían ratas muertas, y en la isla de Formosa ( Taiwán ), los residentes consideraban que la manipulación de ratas muertas aumentaba los riesgos de desarrollar peste. Estas observaciones le llevaron a sospechar que la pulga podría ser un factor intermediario en la transmisión de la peste, ya que las personas contraían la peste sólo si estaban en contacto con ratas que habían muerto menos de 24 horas antes. En un experimento ya clásico, Simond demostró cómo una rata sana murió a causa de la peste después de que le saltaran pulgas infectadas desde una rata que había muerto recientemente a causa de la peste. [49] El brote se extendió a Chinatown, San Francisco, de 1900 a 1904 y luego a Oakland y East Bay de 1907 a 1909. [50] Ha estado presente en los roedores del oeste de América del Norte desde entonces, como miedo al Las consecuencias del brote en el comercio hicieron que las autoridades ocultaran los muertos de los residentes de Chinatown el tiempo suficiente para que la enfermedad se transmitiera a especies extendidas de roedores nativos en las zonas periféricas. [51]
Se reconocen tres cepas principales: Y. p. antiqua , que provocó una pandemia de peste en el siglo VI; Y. p. medievalis , que provocó la peste negra y posteriores epidemias durante la segunda ola pandémica; y Y.p. orientalis , responsable de los actuales brotes de peste. [52]
El 15 de enero de 2018, investigadores de la Universidad de Oslo y la Universidad de Ferrara sugirieron que los humanos y sus parásitos (probablemente pulgas y piojos en ese momento) eran los mayores portadores de la plaga. [53] [54]
En 2010, investigadores en Alemania establecieron definitivamente, utilizando evidencia de PCR de muestras obtenidas de víctimas de la Peste Negra, que Y. pestis era la causa de la Peste Negra medieval . [55]
En 2011, se publicó el primer genoma de Y. pestis aislado de víctimas de la Peste Negra y se concluyó que esta cepa medieval era ancestral de la mayoría de las formas modernas de Y. pestis . [56]
En 2015, Cell publicó los resultados de un estudio de tumbas antiguas. [57] Se detectaron plásmidos de Y. pestis en muestras arqueológicas de los dientes de siete individuos de la Edad del Bronce, en la cultura Afanasievo en Siberia, la cultura Corded Ware en Estonia, la cultura Sintashta en Rusia, la cultura Unetice en Polonia y la Cultura Andronovo en Siberia. [58] En 2018, se publicó la aparición y propagación del patógeno durante el declive del Neolítico (hace 6.000 años). [59] Un sitio en Suecia fue la fuente de la evidencia de ADN y las redes comerciales se propusieron como la vía probable de propagación en lugar de migraciones de poblaciones. Hay evidencia que sugiere que Y. pestis puede haberse originado en Europa en la cultura Cucuteni-Trypillia , no en Asia como se cree más comúnmente. [59]
La evidencia de ADN publicada en 2015 indica que Y. pestis infectó a los humanos hace 5.000 años en Eurasia de la Edad del Bronce , [57] pero los cambios genéticos que lo hicieron altamente virulento no ocurrieron hasta hace unos 4.000 años. [60] La versión altamente virulenta capaz de transmitirse por pulgas a través de roedores, humanos y otros mamíferos se encontró en dos individuos asociados con la cultura Srubnaya de la región de Samara en Rusia de hace unos 3.800 años y en un individuo de la Edad del Hierro de Kapan , Armenia. , de hace unos 2.900 años. [60] [57] Esto indica que al menos dos linajes de Y. pestis circulaban durante la Edad del Bronce en Eurasia. [60] La bacteria Y. pestis tiene un número relativamente grande de genes no funcionales y tres plásmidos "desgarbados", lo que sugiere un origen hace menos de 20.000 años. [42] Una de esas cepas se ha identificado aproximadamente en el año 4000 AP (el "linaje LNBA" (linaje del Neolítico tardío y la Edad del Bronce)) en el oeste de Gran Bretaña, lo que indica que esta forma altamente transmisible se extendió desde Eurasia hasta el extremo noroeste de Europa. . [61]
El 8 de septiembre de 2016, se identificó la bacteria Y. pestis a partir del ADN de dientes encontrados en una obra de Crossrail en Londres . Se encontró que los restos humanos eran víctimas de la Gran Plaga de Londres , que duró de 1665 a 1666. [62]
En 2021, los investigadores encontraron una víctima de Y. pestis de 5.000 años de antigüedad , la más antigua conocida del mundo, entre restos de cazadores-recolectores en la moderna zona fronteriza entre Letonia y Estonia. [63]
Entre 1970 y 2020, se notificaron 496 casos en Estados Unidos. Se han encontrado casos predominantemente en Nuevo México, Arizona, Colorado, California, Oregón y Nevada. [64]
En 2008, la peste se encontró comúnmente en el África subsahariana y Madagascar, áreas que representaron más del 95% de los casos notificados. [8]
En septiembre de 2009, la muerte de Malcolm Casadaban , profesor de genética molecular en la Universidad de Chicago , se relacionó con su trabajo sobre una cepa de laboratorio debilitada de Y. pestis . [65] Se planteó la hipótesis de que la hemocromatosis era un factor predisponente en la muerte de Casadaban por esta cepa atenuada utilizada para la investigación. [66]
El 3 de noviembre de 2019, se diagnosticaron dos casos de peste neumónica en un hospital del distrito Chaoyang de Beijing , lo que generó temores de un brote. El paciente era un hombre de mediana edad con fiebre, que se quejaba de dificultad para respirar desde hacía unos diez días, acompañado de su esposa con síntomas similares. [67] La policía puso en cuarentena la sala de urgencias del hospital y se impusieron controles a los agregadores de noticias chinos. [67] El 18 de noviembre se informó de un tercer caso, en un hombre de 55 años de la Liga Xilingol , una de las doce regiones autónomas de Mongolia en el norte de China. El paciente recibió tratamiento y 28 contactos asintomáticos fueron puestos en cuarentena. [68]
En julio de 2020, las autoridades aumentaron las precauciones después de que se confirmara un caso de peste bubónica en Bayannur , una ciudad de la región autónoma china de Mongolia Interior . El paciente fue puesto en cuarentena y tratado. Según el Global Times de China , también se investigó un segundo caso sospechoso y se emitió una alerta de nivel 3, vigente hasta finales de año. Prohibió la caza y el consumo de animales que pudieran transmitir la peste y pidió al público que informara de los casos sospechosos. [69]
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