Corynebacterium diphtheriae [a] es una bacteria patógena grampositivaque causa difteria . [2] También se le conoce como bacilo de Klebs-Löffler porque fue descubierto en 1884 por los bacteriólogos alemanes Edwin Klebs (1834-1912) y Friedrich Löffler (1852-1915). [3] Las bacterias suelen ser inofensivas a menos que sean infectadas por un bacteriófago que porta un gen que da lugar a una toxina . [4] Esta toxina causa la enfermedad. [5] La difteria es causada por la adhesión e infiltración de las bacterias en las capas mucosas del cuerpo, afectando principalmente el tracto respiratorio y la posterior liberación de una exotoxina. [6] La toxina tiene un efecto localizado en las lesiones cutáneas, así como efectos metastásicos y proteolíticos en otros sistemas orgánicos en infecciones graves. [6] La difteria, que en sus orígenes fue una de las principales causas de mortalidad infantil, ha sido erradicada casi por completo gracias a la administración enérgica de la vacuna contra la difteria en la década de 1910. [7]
La difteria ya no se transmite con tanta frecuencia gracias al desarrollo de la vacuna DTaP. Aunque siguen produciéndose brotes de difteria, suelen darse en países en desarrollo donde la mayoría de la población no está vacunada. [8]
Se reconocen cuatro subespecies: C. d. mitis , C. d. intermedius , C. d. gravis y C. d. belfanti . Las cuatro subespecies difieren ligeramente en su morfología colonial y sus propiedades bioquímicas, como la capacidad de metabolizar ciertos nutrientes. Todas pueden ser toxigénicas (y, por lo tanto, causar difteria) o no.
La subtipificación de cepas implica comparar especies de bacterias y categorizarlas en subespecies. [9] La subtipificación de cepas también ayuda a identificar el origen del brote de una determinada bacteria. Sin embargo, cuando se trata de la subtipificación de C. diphtheriae , no hay mucha clasificación útil o precisa debido a la falta de recursos disponibles públicamente para identificar cepas y, por lo tanto, encontrar el origen de los brotes. [10]
C. diphtheriae produce toxina diftérica que altera la función proteica en el huésped al inactivar el factor de elongación EF-2. Esto causa faringitis y "pseudomembrana" en la garganta. Las cepas que son toxigénicas son aquellas que han sido infectadas con un bacteriófago . [11] [12]
El gen de la toxina de la difteria está codificado por el bacteriófago que se encuentra en las cepas toxigénicas, integrado en el cromosoma bacteriano. [13]
El represor de la toxina diftérica está controlado principalmente por el hierro. Actúa como cofactor esencial para la activación de la unión al ADN diana. Se requiere una baja concentración de hierro en el medio para la producción de la toxina. En altas concentraciones de hierro, las moléculas de hierro se unen a un aporrepresor en el bacteriófago beta, que lleva el gen Tox . Cuando se une al hierro, el aporrepresor detiene la producción de la toxina. [14] La prueba de Elek para la toxigenicidad se utiliza para determinar si el organismo es capaz de producir la toxina diftérica. [15]
Para identificar C. diphtheriae , se realiza una tinción de Gram para mostrar organismos grampositivos , altamente pleomórficos que a menudo parecen letras chinas. Se utilizan tinciones como la tinción de Albert y la tinción de Ponder para demostrar los gránulos metacromáticos formados en las regiones polares. Los gránulos se denominan gránulos polares, gránulos de Babes Ernst o gránulos de volutina . Se utiliza un medio de enriquecimiento, como el medio de Löffler , para cultivar preferentemente C. diphtheriae . Después de eso, una placa diferencial conocida como agar telurito , permite que todas las Corynebacteria (incluida C. diphtheriae ) reduzcan el telurito a telurio metálico. La reducción del telurito se indica colorimétricamente mediante colonias marrones para la mayoría de las especies de Cornyebacterium o mediante un halo negro alrededor de las colonias de C. diphtheriae . El organismo produce catalasa pero no ureasa , lo que lo diferencia de Corynebacterium ulcerans . C. diphtheriae no produce pirazinamidasa que la diferencia de Corynebacterium striatum y Corynebacterium jeikeium . [16]
Corynebacterium diphtheriae es la bacteria que causa la enfermedad llamada difteria. Los bacteriófagos introducen un gen en las células bacterianas que hace que una cepa sea toxigénica. Las cepas que no están infectadas con estos virus son inofensivas. [5] C. diphtheriae es una bacteria con forma de bastón, Gram-positiva, no formadora de esporas y no móvil. [17] Se ha demostrado que C. diphtheriae infecta exclusivamente a humanos. Se cree que los humanos pueden ser el reservorio de este patógeno. Sin embargo, ha habido casos extremadamente raros en los que se ha encontrado C. diphtheriae en animales. Estas infecciones solo fueron toxigénicas en dos perros y dos caballos. [18]
La enfermedad se presenta principalmente en regiones tropicales y países en desarrollo . Las personas inmunodeprimidas, los adultos mal inmunizados y los niños no vacunados tienen mayor riesgo de contraer difteria. El modo de transmisión es el contacto de persona a persona a través de gotitas respiratorias (es decir, toser o estornudar). Con menos frecuencia, también se puede transmitir al tocar heridas abiertas o superficies contaminadas. Durante el curso típico de la enfermedad, la región del cuerpo más comúnmente afectada es el sistema respiratorio superior. Una capa gruesa y gris se acumula en la región nasofaríngea, lo que dificulta la respiración y la deglución. La enfermedad sigue siendo contagiosa durante al menos dos semanas después de la desaparición de los síntomas, pero se sabe que dura hasta un mes. [19]
Las vías de entrada más comunes de C. diphtheriae son la nariz, las amígdalas y la garganta. Las personas que padecen la enfermedad pueden experimentar dolor de garganta, debilidad, fiebre y glándulas inflamadas. Esto podría causar síntomas aún más peligrosos, como dificultad para respirar. [20] Si no se trata, la toxina de la difteria puede ingresar al torrente sanguíneo y causar daños en los riñones, los nervios y el corazón. Las complicaciones extremadamente raras incluyen asfixia y parálisis parcial. Una vacuna, la DTaP , previene eficazmente la enfermedad y es obligatoria en los Estados Unidos para participar en la educación pública y algunas profesiones (se aplican excepciones). [6]
El primer paso de la infección por C. diphtheriae implica que las bacterias toxigénicas colonicen una capa mucosa. En los niños pequeños, esto ocurre típicamente en la mucosa del tracto respiratorio superior. En los adultos, la infección se limita principalmente a la región amigdalina. Algunos sitios inusuales de infección incluyen el corazón, la laringe, la tráquea, los bronquios y las áreas anteriores de la boca, incluida la mucosa bucal, los labios, la lengua y el paladar duro y blando. [21] Las bacterias tienen una serie de factores de virulencia que las ayudan a localizarse en áreas del tracto respiratorio, muchos de los cuales aún no se comprenden por completo, ya que la difteria no afecta a muchos huéspedes modelo, como los ratones. Un factor de virulencia común que se ha estudiado in vitro es DIP0733, una proteína multifuncional que ha demostrado tener un papel en la adhesión bacteriana a las células huésped y las cualidades de unión al fibrógeno. En experimentos con cepas mutantes de C. diphtheriae , la adhesión y la infiltración epitelial disminuyeron significativamente. La capacidad de unirse a matrices extracelulares ayuda a las bacterias a evitar ser detectadas por el sistema inmunológico del cuerpo. [22]
La lesión diftérica suele estar cubierta por una pseudomembrana compuesta de fibrina, células bacterianas y células inflamatorias. La toxina diftérica puede escindirse proteolíticamente en dos fragmentos: un fragmento A N-terminal (dominio catalítico) y un fragmento B (dominio transmembrana y de unión al receptor). El fragmento A cataliza la ADP-ribosilación dependiente de NAD+ del factor de elongación 2, inhibiendo así la síntesis de proteínas en las células eucariotas. El fragmento B se une al receptor de la superficie celular y facilita la entrega del fragmento A al citosol. [21]
Una vez que las bacterias se han localizado en una zona, comienzan a multiplicarse y crean la pseudomembrana inflamatoria. En las personas con difteria de las vías respiratorias superiores, la pseudomembrana suele crecer sobre las amígdalas y las estructuras accesorias, la úvula, el paladar blando y, posiblemente, la zona nasofaríngea. En la difteria de las vías respiratorias superiores, la pseudomembrana puede crecer en la faringe, la laringe, la tráquea y los bronquios/bronquiolos. La pseudomembrana comienza siendo de color blanco y luego se vuelve gris sucio y dura debido al epitelio necrótico. [21]
La formación de pseudomembranas en la tráquea o los bronquios reducirá la eficiencia del flujo de aire. Con el tiempo, la tasa de difusión en los alvéolos disminuye debido al menor flujo de aire y disminuye la presión parcial de oxígeno en la circulación sistémica, lo que puede causar cianosis y asfixia. [21]
El modo de transmisión es el contacto de persona a persona a través de gotitas respiratorias (es decir, tos o estornudos) y, con menor frecuencia, al tocar llagas abiertas o superficies contaminadas. [10]
Una vacuna, DTaP, previene eficazmente la enfermedad y es obligatoria en los Estados Unidos para participar en la educación pública y en algunas profesiones (se aplican excepciones).
La invención de la vacuna toxoide, que brinda protección contra Corynebacterium diphtheriae , provocó un cambio drástico en la tasa de infección de la bacteria en los Estados Unidos. Aunque la vacuna se fabricó por primera vez a principios del siglo XIX, no se generalizó hasta principios de la década de 1910. Según la Encuesta Nacional de Examen de Salud y Nutrición (NHANES), "el 80 por ciento de las personas de entre 12 y 19 años eran inmunes a la difteria" debido al amplio uso de la vacuna en los Estados Unidos. [23]
El diagnóstico de la difteria respiratoria C. diphtheriae se realiza en función de la presentación clínica, mientras que la difteria no respiratoria puede no sospecharse clínicamente, por lo que las pruebas de laboratorio son más fiables. El cultivo es el tipo de prueba más preciso que confirmará o negará la prevalencia de las toxinas de la difteria. La prueba se realiza mediante un hisopado de la zona posiblemente infectada, así como de las lesiones y llagas. [24]
Cuando una cepa toxigénica de Corynebacterium diphtheriae infecta el cuerpo humano, libera toxinas dañinas, especialmente en la garganta. Se utilizan antitoxinas para prevenir más daños. También se utilizan antibióticos para combatir la infección. Los antibióticos típicos que se utilizan contra la difteria incluyen penicilina o eritromicina. Las personas infectadas con difteria deben permanecer en cuarentena durante al menos 48 horas después de que se les receten antibióticos. Para confirmar que la persona ya no es contagiosa, se realizan pruebas para asegurarse de que las bacterias hayan desaparecido. Luego, se vacuna a las personas para prevenir una mayor transmisión de la enfermedad. [25]
El uso generalizado de la vacuna contra la difteria ha reducido drásticamente la tasa de infección y permite la prevención primaria de la enfermedad. La mayoría de las personas reciben una vacuna 3 en 1 que consiste en protección contra la difteria, el tétanos y la tos ferina, que se conoce comúnmente como vacuna DTaP o Tdap. La vacuna DTaP es para niños, mientras que la vacuna Tdap es conocida para adolescentes y adultos. [8]
En Estados Unidos, se recomienda la vacuna DTaP para los padres de los bebés, que normalmente consta de una serie de cinco inyecciones. Estas vacunas se inyectan en el brazo o el muslo y se administran cuando el bebé tiene 2 meses, 4 meses, 6 meses, 15-18 meses y luego 4-6 años. [8]
Entre los posibles efectos secundarios asociados a la vacuna contra la difteria se incluyen “fiebre leve, irritabilidad, somnolencia o dolor en el lugar de la inyección”. Aunque es poco frecuente, la vacuna DTaP puede provocar una reacción alérgica que provoque urticaria o sarpullido a los pocos minutos de administrar la vacuna. [8]
El genoma de C. diphtheriae consiste en un único cromosoma circular de 2,5 Mbp, sin plásmidos . [26] Su genoma muestra un sesgo compositivo extremo , siendo notablemente más alto en G+C cerca del origen que en el extremo. [20]
El genoma de Corynebacterium diphtheriae es un único cromosoma circular que no tiene plásmidos. Estos cromosomas tienen un alto contenido de G+C, lo que contribuye a su alta diversidad genética. El alto contenido de guanina y citosina no es constante en todo el genoma de la bacteria. Hay un extremo de replicación alrededor de la región de ~740 kb que causa una disminución en el contenido de G+C. En otras bacterias, se observa a menudo que el contenido de G+C se hace más pequeño cerca del extremo, pero C. diphtheriae es un genoma considerablemente fuerte en el que ocurre esto. La replicación cromosómica es una de las formas en que esto sucede dentro de este genoma. [20]
