Requerimientos opsónicos y adherencia a catéteres plásticos de estafilococo coagulasa negativo

Abstract

En las últimas décadas, las mayores innovaciones en el campo de la terapéutica se han centrado en el desarrollo de elementos protésicos, terapia inmunosupresiva de enfermedades malignas y agentes antimicrobianos de amplio espectro para la terapia de las enfermedades infecciosas. Sin embargo, como respuesta negativa ante esta serie de avances terapéuticos, han surgido un número de patógenos nosocomiales, considerados previamente de escasa o nula virulencia en los humanos. A esta línea, que incluye entre otros Serratia marcescens, Aspergilus fumigatus, Mycobacterium fortuitum… tenemos que añadir estafilococo coagulasa negativo (ECN). Los tiempos en que el aislamiento de ECN en cultivo de exudados de heridas, sangre y catéteres era considerado automáticamente como contaminación, han terminado definitivamente y en la actualidad se le reconoce como un importante agente etiológico de infecciones en pacientes con catéteres intravenosos, bacteriemia en neutropénicos, endocarditis sobre válvulas protésicas e infecciones en shunts de derivación en hidrocefalias, entre otras. La taxonomía del género Staphylococcus ha sido renovada continuamente en los últimos años. En su inicio, el género Staphylococcus se dividió en función de la producción de la enzima coagulasa desde el momento en que se observó la relación entre la capacidad de producir este enzima y su poder patógeno en humanos. De esta manera, se diferenció una especie productora de coagulasa y por tanto patógena en humanos a la que se denominó S. aureus y el resto de especies que no poseían la capacidad de producirla y por lo tanto, sin aparente poder patógeno, fueron agrupadas como estafilococos coagulasa negativo, denominación que ha continuado hasta nuestros días. A partir del reconocimiento general de su papel en patología humana, la taxonomía de ECN, ha sufrido importantes modificaciones, de tal manera, que los excelentes estudios de Baird-Parker, que solamente reconocían dos especies, S. epidermidis y S. saprophyticus, han quedado relegados en la actualidad. Posteriormente, Kloos y Schleifer, en función de estudios genéticos y bioquímicos, distinguen nueve especies diferenciadas. En la actualidad se admite la existencia de hasta 15 especies de ECN, aunque continuamente se proponen nuevas especies. Clásicamente, sólo dos de ellas tenían importancia clínica: S. epidermidis y S. saprophyticus. El primero de ellos se considera el agente causal del 75% de las infecciones atribuidas a ECN. S. saprophyticus es productor de infecciones del tracto urinario, predominantemente en mujeres jóvenes. Otras especies incluyen: S. auricularis, S. capitis, S. cohnii, S. haemolyticus, S. hominis, S. lentus, S. sciuri, S. simulans, S. warneri, S. xylosus, S. intermedius y S. hyicus, que cada vez se van conociendo mejor. En las últimas décadas, ECN ha emergido como patógeno significativo, particularmente en pacientes que portan material protésico y catéteres intrasvasculares. Últimamente, las septicemias por ECN se reconocen como una complicación frecuente y problemática en recién nacidos prematuros, en los que se utilizan con frecuencia prótesis intravasculares para monitorización y nutrición. En adultos, las tromboflebitis y septicemias producidas por ECN, son complicaciones bien conocidas del uso de catéteres intravenosos, y aunque las consecuencias suelen ser menos graves que en neonatos, a veces también suponen una importante complicación. Christensen y cols. encontraron a S. epidermidis como agente causal de una epidemia de septicemia nosocomial de 20 meses de duración, relacionada con el uso de catéteres de nutrición parenteral en Estados Unidos. Otras epidemias relacionadas al uso de catéteres intravenosos han sido descritas en Estados Unidos, Canadá y países europeos. ECN y en particular S. epidermidis ha sido descrito como el agente etiológico más importante de peritonitis en pacientes que utilizan diálisis peritoneal crónica ambulatoria debido principalmente al uso de catéteres plásticos de diálisis, siendo el causante del 17 al 38% de los episodios. El incremento de las infecciones por ECN relacionadas con el uso d catéteres plásticos, viene determinada por una serie de circunstancias de las que detallaremos las más importantes. En primer lugar, hay una tendencia, cada vez más acentuada, a utilizar nutrición parenteral en pacientes graves y por largos periodos de tiempo. Para este tipo de alimentación, se utilizan vías plásticas que a veces se mantienen durante semanas. Paralelamente, cada vez es mayor el número de pacientes que se benefician de la diálisis peritoneal crónica ambulatoria y por periodos de tiempo más prolongados. En segundo lugar, al ser ECN flora residente de la piel y puesto que los catéteres se insertan a través de ella, serán los principales contaminantes involucrados en estos procedimientos. Una vez introducido, se forma alrededor del catéter un manguito de fibrina que favorece la emigración de las bacterias desde el exterior al interior. En tercer lugar, los sistemas de nutrición parenteral se utilizan frecuentemente en pacientes graves ingresados en zonas de fuerte presión antibiótica, lo que permite la colonización por cepas multirresistentes de ECN. Finalmente, es importante resaltar la especial afinidad de ECN por colonizar las superficies de catéteres. Diversos autores, han observado “in vitro” alteraciones erosivas en la superficie del catéter tras la interacción con ECN. Por otro lado, se ha descrito en cepas de ECN la producción de un polisacárido extracelular de naturaleza mucoide, al que se atribuyen propiedades de adherencia y protección frente a la fagocitosis por leucocitos polimorfonucleares. Estos hallazgos, podrían explicar parcialmente, la gran afinidad de ECN por el material protésico así como la gran dificultad para la erradicación de las infecciones producidas por estas bacterias, si no se retira previamente el cuerpo extraño. Respuesta del huésped frente a estafilococo coagulasa negativo. Con respecto a la interacción entre estafilococo y los factores de defensa del huésped, la piel y las membranas mucosas juegan un importantísimo papel de protección. Sin embargo, incluso en individuos sanos, estas barreras se rompen frecuentemente ofreciendo una puerta de entrada para estafilococos y otros habitantes de la piel que les permite alcanzar los tejidos subyacentes. En este momento, entra en funcionamiento la segunda línea de defensa, que está representada por el sistema de opsoninas y las células fagocíticas (leucocitos polimorfonucleares y monocitos). Una adecuada opsonización es un requisito indispensable para la ingestión por las células fagocíticas de estafilococo, demostrado por el hecho de que pacientes con defectos en el sistema de opsoninas sufren infecciones estafilocócicas recurrentes. El sistema de opsoninas está formado por unas opsoninas termoestables representadas por la Inmunoglobulina G (IgG) principalmente y unas opsoninas termolábiles representadas por la fracción C3b del complemento, que se unen a receptores específicos de la superficie bacteriana desencadenando el proceso de la fagocitosis una vez que entran en contacto con las células fagocíticas. En el suero de individuos sanos, existen anticuerpos tipo IgG con capacidad opsonizante dirigidas frente a componentes de peptidoglicano y ácidos teicoicos de estafilococo que se pueden detectar si se utiliza una técnica suficientemente sensible (ELISA, Radioimunoanálisis). En pacientes con infección estafilocócica severa, tal como endocarditis, se detectan frecuentemente, niveles elevados de estos anticuerpos, que pueden ayudar en el diagnóstico de estas infecciones cuando los cultivos permanecen negativos. Dentro de éste sistema de opsoninas termoestables, los anticuerpos tipo IgG dirigidos frente al peptidoglicano tienen mucha mayor capacidad opsonizante que aquellos dirigidos frente a los ácidos teicoicos. Sin embargo, actualmente existen evidencias de que el sistema de opsoninas termolábiles, representado por la fracción C3 del complemento, juega un papel de mucha relevancia que las inmunoglobulinas en la fagocitosis de estafilococo. En ese sentido, el peptidoglicano de estafilococo es capaz de activar el complemento a través de la vía alternativa, activación por lo tanto no dependiente de anticuerpos, que se traduce en la aposición de moléculas de C3b opsónicamente activas en la envuelta celular. Una vez opsonizado, estafilococo es fácilmente reconocido e ingerido por las células fagocíticas, especialmente por los leucocitos polimorgonucleares. En la muerte intracelular de estafilococo, actúan dos sistemas bactericidas de los leucocitos polimorfonucleares, un sistema independiente del oxígeno y representado por el contenido lisosomal (lisozima, proteínas catiónicas, lactoferrina...) y otro dependiente de oxígeno que se traduce en la producción de radicales tóxicos del mismo (radical superóxido (O-2), hidróxilo (OH) etc…). La importancia de los radicales tóxicos de oxígeno en la muerte intracelular de estafilococo se pone de manifiesto en los pacientes con Enfermedad Crónica Granulomatosa. Los granulocitos de estos pacientes son incapaces de generar estos radicales y su capacidad bactericida frente a estafilococo está muy reducida. Este fenómeno, demostrable fácilmente “in vitro”, queda demostrado “in vivo” por el hecho de que estos pacientes sufren frecuentemente infecciones estafilocócicas recurrentes, aunque la severidad y la tasa de recurrencia varía ampliamente entre los distintos pacientes. Llegado a este punto, debemos enfatizar el hecho de que para la mayoría de estos estudios sobre las defensas del huésped frente a estafilococo, se han utilizado cepas de S. aureus y sólo ocasionalmente algunas cepas de ECN. Anteriormente mencionábamos cómo numerosos investigadores han demostrado la importancia de las opsoninas para una adecuada fagocitosis de estafilococo. Sin embargo, en sus trabajos empleaban normalmente, bacterias suspendidas en un medio acuoso. Si tenemos en cuenta la especial afinidad de ECN por adherirse a material plástico como el utilizado en la fabricación de catéteres, sería interesante preguntarnos cómo actuarían los mecanismos de defensa del huésped ante estas bacterias adheridas a una superficie y qué papel desarrollaría el sistema de las opsoninas. El concepto de fagocitosis de “superficie”, de gran interés actual por los problemas mencionados anteriormente, fue descrito e introducido en 1946 por Woos y cols. Estos autores afirmaban que la fagocitosis de Streptococcus pneumoniae en los alveolos pulmonares era posible en ausencia de opsoninas cuando las bacterias estaban “atrapadas” en una superficie, lo que facilitaba la ingestión por parte de los macrófagos alveolares en una zona pobre de opsoninas. En la década actual, resurge el interés por la fagocitosis de superficie, pero se presta muy escasa atención al problema en relación con estafilococo. Solamente los estudios de Lee y cols. y Vandenbroucke y cols. han demostrado que la fagocitosis de S. aureus adheridos a superficie plástica. Sin embargo, no han sido realizados hasta la fecha estudios similares utilizando cepas de ECN, que es el agente etiológico más importante en infecciones asociadas a catéteres y material protésico. Otro problema al que se ha prestado escasa atención ha sido a la adherencia ECN al material plástico. Diferentes autores se atienen exclusivamente a estudios descriptivos utilizando microscopía electrónica. Otra serie de autores han demostrado que la adherencia a catéteres plásticos está asociada a la producción de flebitis infecciosa en modelos experimentales. Sin embargo, existe escasa información sobre la verdadera naturaleza de la unión de las bacterias a las superficies plásticas y los mecanismos inespecíficos que en ella actúan. Se postula la importancia de las fuerzas hidrofóbicas en la adherencia de estafilococo a superficies altamente hidrófobas como las utilizadas en la fabricación de biomateriales tales como el teflón…. Sin embargo, aunque la hidrofobicidad puede promover la adherencia, son necesarios un mayor número de estudios para confirmar tal aseveración. Valorando todos los problemas expuestos anteriormente y teniendo en cuenta la ausencia de estudios en este campo en el que se hayan utilizado gran número de cepas aisladas de muestras clínicas, fue por lo que decidimos la realización de este trabajo, con la intención de obtener una información concreta sobre la patogénesis de las infecciones producidas por ECN y especialmente aquellas relacionadas con el uso de catéteres plásticos. La hipótesis de trabajo se basa en el estudio de los siguientes puntos: 1. Identificación en especies de 38 cepas de ECN aisladas en procesos patológicos infecciosos en los que tenían un papel etiológico. 2. Estudio de las propiedades de superficie de estas cepas que se relacionan directamente con la colonización de catéteres: producción de sustancia mucoide e hidrofobicidad de superficie. 3. influencia de las propiedades de superficie de ECN en el metabolismo del leucocito polimorfonuclear durante la fagocitosis. Alteraciones cuantitativas en la emisión de quimioluminiscencia celular. 4. Modulación de la hidrofobicidad bacteriana por diferentes fuentes opsónicas y diversos tratamientos de las mismas. 5. Estudio de los requerimientos opsónicos de ECN suspendido en medio acuoso. Fagocitosis por leucocitos polimorfonucleares humanos utilizando bacterias marcadas por isótopos radioactivos. Papel de la hidrofobicidad y de la sustancia mucoide. 6. Estudio de los requerimientos opsónicos y fagocitosis de ECN utilizando bacterias adheridas a superficie plástica. Comparación con cepas de S. aureus. Papel de la hidrofobicidad y producción de sustancia mucoide. 7. Estudio cuantitativo de la adherencia de ECN a catéteres intravenosos de teflón y poliuretano. Papel que juegan las propiedades de superficie bacterianas. 8. Modulación de la adherencia bacteriana a catéteres. Papel de diferentes componentes del suero.