Género de bacterias, que incluye varios patógenos humanos.
Clostridium es ungénero de bacterias anaerobias Gram-positivas . Las especies de Clostridium habitan en los suelos y en el tracto intestinal de los animales, incluidos los humanos. [1] Este género incluye varios patógenos humanos importantes , incluidos los agentes causantes del botulismo y el tétanos . Anteriormente también incluía una causa importante de diarrea, Clostridioides difficile , que fue reclasificada en el género Clostridioides en 2016. [2]
Historia
A finales del siglo XVIII, Alemania experimentó varios brotes de una enfermedad relacionada con el consumo de salchichas específicas. En 1817, el neurólogo alemán Justinus Kerner detectó células con forma de bastón en sus investigaciones sobre la llamada intoxicación por salchichas. En 1897, el profesor de biología belga Emile van Ermengem publicó su hallazgo sobre un organismo formador de endosporas que aisló de jamón en mal estado. Los biólogos clasificaron el descubrimiento de van Ermengem junto con otros formadores de esporas grampositivos conocidos en el género Bacillus . Sin embargo, esta clasificación presentó problemas porque el aislado creció sólo en condiciones anaeróbicas, mientras que Bacillus creció bien en oxígeno. [1]
Alrededor de 1880, mientras estudiaba la fermentación y la síntesis del ácido butírico , un científico de apellido Prazmowski asignó por primera vez un nombre binomial a Clostridium butyricum . [3] Los mecanismos de la respiración anaeróbica todavía no estaban bien dilucidados en ese momento, por lo que la taxonomía de los anaerobios aún estaba en desarrollo. [3]
En 1924, Ida A. Bengtson separó los microorganismos de van Ermengem del grupo Bacillus y los asignó al género Clostridium . Según el esquema de clasificación de Bengtson, Clostridium contenía todas las bacterias anaeróbicas en forma de bastón formadoras de endosporas, excepto el género Desulfotomaculum . [1]
Taxonomía
En octubre de 2022, hay 164 especies publicadas válidamente en Clostridium . [4]
El género, tal como se define tradicionalmente, contiene muchos organismos que no están estrechamente relacionados con su especie tipo . La cuestión fue ilustrada originalmente con todo detalle por una filogenia de ARNr de Collins 1994, que dividió el género tradicional (que ahora corresponde a una gran porción de Clostridia ) en veinte grupos, donde el grupo I contiene la especie tipo y sus parientes cercanos. [5] A lo largo de los años, esto ha resultado en la división de muchos géneros nuevos, con el objetivo final de limitar a Clostridium al grupo I. [6]
"Clostridium" grupo XIVa (ahora Lachnospiraceae ) [7] y "Clostridium" grupo IV (ahora Ruminococcaceae ) [7] fermentan eficientemente el polisacárido vegetal que compone la fibra dietética, [8] lo que los convierte en taxones importantes y abundantes en el rumen y el intestino grueso humano. . [9] Como se mencionó anteriormente, estos grupos no son parte de Clostridium actual , [5] [10] y el uso de estos términos debe evitarse debido a su uso ambiguo o inconsistente. [7]
Bioquímica
Las especies de Clostridium son anaerobias obligadas y capaces de producir endosporas . Generalmente tiñen grampositivos , pero al igual que Bacillus , a menudo se describen como Gram variables, porque muestran un número creciente de células gramnegativas a medida que el cultivo envejece. [11]
Las células reproductoras normales de Clostridium , llamadas forma vegetativa, tienen forma de bastón , lo que les da su nombre, del griego κλωστήρ o huso. Las endosporas de Clostridium tienen una forma distintiva de boliche o de botella, lo que las distingue de otras endosporas bacterianas, que suelen tener forma ovoide. [ cita necesaria ] La tinción de Schaeffer-Fulton (0,5% de verde malaquita en agua) se puede utilizar para distinguir las endosporas de Bacillus y Clostridium de otros microorganismos. [12]
Clostridium se puede diferenciar del género Bacillus, que también forma endosporas , por su crecimiento anaeróbico obligado, la forma de las endosporas y la falta de catalasa . Las especies de Desulfotomaculum forman endosporas similares y se pueden distinguir por su requerimiento de azufre. [1] La glucólisis y la fermentación del ácido pirúvico por Clostridia producen los productos finales ácido butírico , butanol , acetona , isopropanol y dióxido de carbono . [11]
Existe un kit de prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) disponible comercialmente (Bactotype) para la detección de C. perfringens y otras bacterias patógenas. [13]
Biología y patogénesis.
Las especies de Clostridium se encuentran fácilmente habitando suelos y tractos intestinales. Las especies de Clostridium también son un habitante normal del tracto reproductivo inferior sano de las hembras. [14]
Las principales especies responsables de enfermedades en humanos son: [15]
Tratamiento
En general, el tratamiento de la infección por clostridios consiste en dosis altas de penicilina G , a la que el organismo sigue siendo susceptible. [19] Clostridium welchii y Clostridium tetani responden a las sulfonamidas . [20] Los clostridios también son susceptibles a las tetraciclinas , carbapenems ( imipenem ), metronidazol , vancomicina y cloranfenicol . [21]
Las células vegetativas de los clostridios son termolábiles y mueren mediante un calentamiento breve a temperaturas superiores a 72 a 75 °C (162 a 167 °F). La destrucción térmica de las esporas de Clostridium requiere temperaturas más altas (por encima de 121,1 °C (250,0 °F), por ejemplo en un autoclave ) y tiempos de cocción más prolongados (20 min, con algunos casos excepcionales de más de 50 min registrados en la literatura). Clostridia y Bacilli son bastante resistentes a la radiación y requieren dosis de alrededor de 30 kGy, lo que constituye un serio obstáculo para el desarrollo de alimentos irradiados no perecederos para uso general en el mercado minorista. [22] La adición de lisozima , nitrato , nitrito y sales de ácido propiónico inhibe los clostridios en diversos alimentos. [23] [24] [25]
Los fructooligosacáridos ( fructanos ), como la inulina , que se encuentran en cantidades relativamente grandes en varios alimentos como la achicoria , el ajo , la cebolla , el puerro , la alcachofa y los espárragos , tienen un efecto prebiótico o bifidogénico , promoviendo selectivamente el crecimiento y el metabolismo de bacterias beneficiosas en el colon , como Bifidobacterias y Lactobacilli , al tiempo que inhibe las dañinas, como clostridios, fusobacterias y Bacteroides . [26]
Usar
- Clostridium thermocellum puede utilizar desechos lignocelulósicos y generar etanol, lo que lo convierte en un posible candidato para su uso en la producción de combustible de etanol . Tampoco requiere oxígeno y es termófilo , lo que reduce el costo de enfriamiento. [ cita necesaria ]
- Clostridium acetobutylicum fue utilizado por primera vez por Chaim Weizmann para producir acetona y biobutanol a partir de almidón en 1916 para la producción de cordita (pólvora sin humo). [ cita necesaria ]
- Clostridium botulinum produce una neurotoxina potencialmente letalque se utiliza en forma diluida en el medicamento Botox , que se inyecta cuidadosamente en los nervios de la cara, lo que impide el movimiento de los músculos expresivos de la frente, para retrasar el efecto de arrugas del envejecimiento. También se utiliza para tratar la tortícolis espasmódica y proporciona alivio durante aproximadamente 12 a 16 semanas. [27]
- La cepa Clostridium butyricum MIYAIRI 588 se comercializa en Japón, Corea y China para la profilaxis de Clostridium difficile debido a su capacidad para interferir con el crecimiento de este último. [ cita necesaria ]
- Clostridium histolyticum se ha utilizado como fuente de la enzima colagenasa , que degrada el tejido animal. Las especies de Clostridium excretan colagenasa para atravesar los tejidos y, así, ayudar al patógeno a propagarse por todo el cuerpo. La profesión médica utiliza la colagenasa por el mismo motivo en el desbridamiento de heridas infectadas. [1] Algunos clostridios que causan gangrena gaseosa también producen hialuronidasa , desoxirribonucleasa , lecitinasa , leucocidina , proteasa , lipasa y hemolisina . [11] [28]
- Clostridium ljungdahlii , descubierto recientemente en desechos de pollos comerciales, puede producir etanol a partir de fuentes de un solo carbono, incluido el gas de síntesis , una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno , que puede generarse a partir de la combustión parcial de combustibles fósiles o biomasa . [29]
- "Clostridium butyricum convierte el glicerol en 1,3-propanodiol ". [30]
- Se han insertado genes de Clostridium thermocellum en ratones transgénicos para permitir la producción de endoglucanasa . El experimento tenía como objetivo aprender más sobre cómo se podría mejorar la capacidad digestiva de los animales monogástricos . [ cita necesaria ]
- Las cepas no patógenas de Clostridium pueden ayudar en el tratamiento de enfermedades como el cáncer . Las investigaciones muestran que Clostridium puede atacar selectivamente las células cancerosas. Algunas cepas pueden entrar y replicarse dentro de tumores sólidos . Por tanto, Clostridium podría utilizarse para administrar proteínas terapéuticas a los tumores. Este uso de Clostridium se ha demostrado en una variedad de modelos preclínicos. [31]
- Se ha demostrado que las mezclas de especies de Clostridium , como Clostridium beijerinckii , Clostridium butyricum y especies de otros géneros, producen biohidrógeno a partir de desechos de levadura . [32]
Referencias
- ^ abcde Maczulak A (2011), "Clostridium", Enciclopedia de microbiología , Hechos archivados, págs. 168-173, ISBN 978-0-8160-7364-1
- ^ Dieterle, Michael G.; Rao, Krishna; Joven, Vincent B. (2019). "Nuevas terapias y estrategias preventivas para infecciones primarias y recurrentes por Clostridium difficile". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1435 (1): 110-138. Código Bib : 2019NYASA1435..110D. doi :10.1111/nyas.13958. ISSN 1749-6632. PMC 6312459 . PMID 30238983.
- ^ ab Newman, Sir George (1904). Bacteriología y Salud Pública . Filadelfia, Pensilvania: P. Blakiston's Son and Co. págs. 107-108. ISBN 9781345750270.
- ^ Género de página : Clostridium en "LPSN - Lista de nombres procariotas destacados en la nomenclatura". Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen . Consultado el 3 de octubre de 2022 .
- ^ ab Collins, MD; Lawson, Pensilvania; Willems, A; Córdoba, JJ; Fernández-Garayzabal, J; García, P; Cai, J; Hippe, H; Farrow, JA (octubre de 1994). "La filogenia del género Clostridium: propuesta de cinco nuevos géneros y once nuevas combinaciones de especies". Revista Internacional de Bacteriología Sistemática . 44 (4): 812–26. doi : 10.1099/00207713-44-4-812 . PMID 7981107.
- ^ Lawson, Pensilvania; Rainey, FA (febrero de 2016). "Propuesta para restringir el género Clostridium Prazmowski a Clostridium butyricum y especies afines". Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 66 (2): 1009-1016. doi : 10.1099/ijsem.0.000824 . PMID 26643615.
- ^ a b C Oh, Hyunseok (18 de septiembre de 2018). "Taxonomía de los grupos de Clostridium XIVa y IV". eMedicina . EzBioCloud . Consultado el 4 de junio de 2021 .
- ^ Boutard M, Cerisy T, Nogue PY, Alberti A, Weissenbach J, Salanoubat M, Tolonen AC (noviembre de 2014). "Diversidad funcional de enzimas activas en carbohidratos que permiten a una bacteria fermentar biomasa vegetal". PLOS Genética . 10 (11): e1004773. doi : 10.1371/journal.pgen.1004773 . PMC 4230839 . PMID 25393313.
- ^ Lopetuso LR, Scaldaferri F, Petito V, Gasbarrini A (agosto de 2013). "Clostridia comensal: actores líderes en el mantenimiento de la homeostasis intestinal". Patógenos intestinales . 5 (1): 23. doi : 10.1186/1757-4749-5-23 . PMC 3751348 . PMID 23941657.
- ^ Lopetuso LR, Scaldaferri F, PetitoV, Gasbarrini A (2013). "Clostridia comensal: actores líderes en el mantenimiento de la homeostasis intestinal". Patógenos intestinales . 5 (1): 23. doi : 10.1186/1757-4749-5-23 . PMC 3751348 . PMID 23941657.
- ^ abc Tortora GJ, Funke BR, Case CL (2010), Microbiología: una introducción (10.a ed.), Benjamin Cummings, págs.87, 134, 433, ISBN 978-0-321-55007-1
- ^ Maczulak A (2011), "mancha", Enciclopedia de microbiología , Hechos archivados, págs. 726–729, ISBN 978-0-8160-7364-1
- ^ Willems H, Jäger C, Reiner G (2007), "Reacción en cadena de la polimerasa", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1-27, doi :10.1002/14356007.c21_c01.pub2, ISBN 978-3527306732, S2CID 86159965
- ^ Hoffman B (2012). Ginecología Williams (2ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill Medical. pag. 65.ISBN _ 978-0071716727.
- ^ Wells CL, Wilkins TD, Baron S (1996). "Clostridia: bacilos anaeróbicos formadores de esporas". En Baron S, et al. (eds.). Microbiología médica de Baron (4ª ed.). Univ. de la Rama Médica de Texas. ISBN 978-0-9631172-1-2. PMID 21413315.
- ^ Kiu R, Hall LJ (agosto de 2018). "Una actualización sobre el patógeno entérico humano y animal Clostridium perfringens". Microbios e infecciones emergentes . 7 (1): 141. doi :10.1038/s41426-018-0144-8. PMC 6079034 . PMID 30082713.
- ^ Kiu R, Brown J, Bedwell H, Leclaire C, Caim S, Pickard D, et al. (octubre de 2019). "Las cepas de Clostridium perfringens y la investigación exploratoria del microbioma cecal revelan factores clave relacionados con la enteritis necrótica de las aves de corral". Microbioma animal . 1 (1): 12. doi : 10.1186/s42523-019-0015-1 . PMC 7000242 . PMID 32021965.
- ^ Meites E, Zane S, Gould C (septiembre de 2010). "Infecciones mortales por Clostridium sordellii después de abortos con medicamentos". El diario Nueva Inglaterra de medicina . 363 (14): 1382–3. doi : 10.1056/NEJMc1001014 . PMID 20879895.
- ^ Leikin JB, Paloucek FP, eds. (2008), " Clostridium perfringens Poisoning", Manual de intoxicación y toxicología (4ª ed.), Informa, págs. 892–893, ISBN 978-1-4200-4479-9
- ^ Actor P, Chow AW, Dutko FJ, McKinlay MA (2007), "Quimioterapéutica", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1–61, doi :10.1002/14356007.a06_173, ISBN 978-3527306732
- ^ Harvey RA, ed. (2012), Reseñas ilustradas de Lippincott: Farmacología (5ª ed.), Lippincott, págs. 389–404, ISBN 978-1-4511-1314-3
- ^ Jelen P (2007), "Alimentos, 2. Tecnología de los alimentos", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1–38, doi :10.1002/14356007.a11_523, ISBN 978-3527306732
- ^ Burkhalter G, Steffen C, Puhan Z (2007), "Queso, queso procesado y suero", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1 a 11, doi :10.1002/14356007.a06_163, ISBN 978-3527306732
- ^ Honikel K (2007), "Carne y productos cárnicos", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1-17, doi :10.1002/14356007.e16_e02.pub2, ISBN 978-3527306732
- ^ Samel Ul, Kohler W, Gamer AO, Keuser U (2007), "Ácido propiónico y derivados", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1 a 18, doi :10.1002/14356007.a22_223, ISBN 978-3527306732
- ^ Zink R, Pfeifer A (2007), "Alimentos saludables con valor agregado", Enciclopedia de química industrial de Ullmann (7ª ed.), Wiley, págs. 1-12, doi :10.1002/14356007.d12_d01, ISBN 978-3527306732
- ^ Velickovic M, Benabou R, Brin MF (2001). "Fisiopatología y opciones de tratamiento de la distonía cervical". Drogas . 61 (13): 1921–43. doi :10.2165/00003495-200161130-00004. PMID 11708764. S2CID 46954613.
- ^ Doherty GM, ed. (2005), "Inflamación, infección y terapia antimicrobiana", Diagnóstico y tratamiento actuales: cirugía , McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-159087-7
- ^ "Proporcionar un futuro energético sostenible". Recursos de bioingeniería, inc . Consultado el 21 de mayo de 2007 .
- ^ Saint-Amans S, Perlot P, Goma G, Soucaille P (agosto de 1994). "Alta producción de 1,3-propanodiol a partir de glicerol por clostridium butyricum VPI 3266 en un sistema alimentado por lotes simplemente controlado". Cartas de Biotecnología . 16 (8): 831–836. doi :10.1007/BF00133962. S2CID 2896050.
- ^ Mengesha A, Dubois L, Paesmans K, Wouters B, Lambin P, Theys J (2009). " Clostridia en terapia antitumoral". En Brüggemann H, Gottschalk G (eds.). Clostridia: biología molecular en la era posgenómica . Prensa académica Caister. ISBN 978-1-904455-38-7.
- ^ Chou CH, Han CL, Chang JJ, Lay JJ (octubre de 2011). "Cocultivo de Clostridium beijerinckii L9, Clostridium butyricum M1 y Bacillus thermoamylovorans B5 para convertir residuos de levadura en hidrógeno". Revista Internacional de Energía del Hidrógeno . 36 (21): 13972–13983. doi :10.1016/j.ijhydene.2011.03.067.
enlaces externos
- Genomas de Clostridium e información relacionada en PATRIC, un centro de recursos bioinformáticos financiado por el NIAID
- Libro de texto de bacteriología en línea de Todar
- Grupo de apoyo para Clostridium difficile del Reino Unido
- Recurso de Pathema-Clostridium
- Análisis de agua: vídeo de Clostridium