¿Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA):
Características y resistencia a meticilina.
Staphylococcus aureus es un microorganismo que fue descubierto por el médico Alexander Ogston en 1880,
pero hasta 1960 se detectó a Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (M
RSA) en el Reino Unido. Se
encuentra ampliamente diseminado en el ambiente dado que posee características particulares de virulencia y
resistencia contra antibióticos. Causa una amplia variedad de enfermedades infecciosas en humanos y
animales. Actualmente, es la causa más común de infecciones en pacientes hospitalizados y se caracteriza por
ser la principal causa de bacteriemia nosocomial.
Generalidades
n amplio grupo conformado por cocos Gram-positivos, con un
El género Staphylococcus se caracteriza por ser u
diámetro entre 0.5 y 1.5 micras, agrupados como células únicas, en pares, tétradas, cadenas cortas o formando
racimos de uvas. Se han reportado 35 especies conocidas con 17 subespecies en el género.
Figura 1.1 School of Life Sciences. Martin Oeggerli. (2013). Staphylococcus aureus en un microscopio
electrónico. [Imagen].
Figura 1.2 Practical Manual of Medical Microbiology. (2015). Tinción de Gram de Staphylococcus aureus.
[Imagen].
Staphylococcus aureus (áureo o dorado) es una bacteria anaerobia facultativa, inmóvil, grampositiva, no
ivide en tres planos para formar grupos de células
esporulada y productora de c oagulasa y catalasa. Se d
irregulares semejantes a racimos de uvas. S
e cultiva en medios no selectivos, como el agar sangre, agar
chocolate, cerebro corazón infusión agar (BHI), agar sal manitol o medio de Chapman y medios líquidos para
hemocultivo. Las colonias de S. aureus se observan lisas, elevadas, brillantes y de bordes enteros. Presentan
consistencia cremosa y pigmentación que va del amarillo a dorado debido a la producción de carotenoides. Es
capaz de crecer en una amplia gama de temperaturas (7 ° a 48.5 ° C con un óptimo de 30 a 37 ° C), pH (4.2 a
9.3, con un óptimo de 7 a 7.5) y concentraciones de cloruro de sodio de hasta 15% de NaCl.
Bacteriología. (2009). Cultivo de Staphylococcus aureus en Agar sangre.
Para la confirmación de la especie se realizan pruebas como la de la enzima coagulasa, donde a diferencia de
las demás especies de Staphylococcus, S. aureus es coagulasa positivo. Asimismo, se puede utilizar la prueba
de catalasa, donde S. aureus por medio de esta enzima produce oxígeno, al interactuar con el peróxido de
hidrógeno.
Se conocen dos tipos de infecciones por MRSA derivados de su lugar de origen: CA-MRSA
(community-associated) y HA-MRSA (hospital associated). La primera se deriva de contagios entre personas
infectadas y sanas; la segunda se produce por contagios en hospitales y centros de atención médica.
Características genéticas:
El genoma es circular de aproximadamente 2.8 kb y tiene un contenido bajo de G-C (33%). Tiene una variedad
de elementos genéticos accesorios extracromosómicos: los plásmidos(1–60 kbp), los elementos móviles del
genoma (0.8–18 kbp) que aparecen en el cromosoma o en los plásmidos de las clases II y III, los profágicos
(45-60 kbp) que están integrados en el cromosoma bacteriano y son inducibles por UV o mitomicina, las
secuencias de inserción, los bacteriófagos templados de S. aureus que son miembros de los Siphoviridae y los
grupos serológicos A, B y F, y los transposones, que contienen factores de virulencia y pueden transportar uno
o más marcadores de resistencia antibiótica. La expresión de la mayoría de los factores de virulencia de
Staphylococcus aureus está controlada por el locus agr, que codifica una vía de señalización de dos
componentes cuyo ligando activador es un péptido autoinductor (AIP) codificado por agr.
Figura 2.1 Practical Manual of Medical Microbiology. (2015). Tinción de Gram de Staphylococcus aureus.
[Imagen].
Biopelícula
Algunas cepas de S. aureus producen un biofilm, que es una capa polisacárida extracelular que le permite
prolongar la infección y colonización, adherirse a diferentes superficies y la diseminación a diferentes sitios del
cuerpo. En la biopelícula se identificaron cuatro estados metabólicos distintos: células que crecen
aeróbicamente, fermentativamente, en estado latente o muerto. Las células expuestas a la zona rica en oxígeno
del aire superior y la zona rica en nutrientes líquidos inferior fueron metabólicamente activas. Sin embargo, la
mayoría de las células estaban inactivas y ubicadas en un ambiente anóxico.
S. aureus produce una biopelícula multicapa incrustada dentro de una capa de glicocalix o limo con expresión
heterogénea de proteínas, compuesta principalmente de ácidos teicoicos (80%), proteínas estafilocócicas y del
huésped, péptidos tensioactivos de la modulina soluble en fenol (PSM) y el antígeno intercelular (PIA)
polisacárido, el cual está constituido por residuos de N-acetilglucosamina unidos por enlaces β- 1,6 y un
contenido más bajo de D-glucosaminilo no N-acetilado que contiene fosfato y succinato unido a éster (15– 20%).
Estos son factores clave para los procesos de estructuración y separación. Las infecciones asociadas al biofilm
representan el 80% de las infecciones nosocomiales, y Staphylococcus aureus es la especie líder en este
dominio.
Algunas de las enfermedades causadas por S. aureus, con un componente de biopelícula demostrado, son
osteomielitis, infección permanente del dispositivo médico, periodontitis y periimplantitis, infección de herida
crónica, rinosinusitis crónica endocarditis, infección ocular e infecciones por biopelículas polimicrobianas.
Figura 3.1 Journal of Applied Microbiology. ISSN 1364-5072. (2016). Microscopía electrónica de barrido de
biopelícula de Staphylococcus aureus. [Imagen].
Factores de virulencia
El éxito de S. aureus como patógeno y su capacidad para causar una gama tan amplia de infecciones son el
resultado de sus extensos factores de virulencia.
Figura 4.1 Cervantes-García, E., García-González, R., & Salazar-Schettino, P. (2014). Factores de virulencia de
Staphylococcus aureus. [Imagen].
●
Componentes de superficie celular
Cápsula y capa de polisacárido extracelular: Es una cápsula mucoide también conocida como slime.
Incrementa su capacidad de adherencia, refuerza el efecto antifagocítico, i nhibe la quimiotaxis y la proliferación
de células mononucleares. Contiene 11 serotipos capsulares diferentes. La 1 y 2 tienen las cápsulas más
gruesas, mientras que la 5 y 8 son los responsables de la mayor parte de las infecciones humanas.
●
Componentes de la pared celular
Peptidoglucano: E
s la parte covalente y está compuesto por cadenas de 10 a 12 glucanos, entre los que
-Acetilglucosamina unidos mediante enlaces β 1,4. Estas cadenas se
destacan el á
cido N-acetilmurámico y N
entrecruzan mediante puentes de pentaglicina unidos a L-Lisina y D-Alanina. Proporciona estabilidad osmótica,
estimula la producción de pirógenos endógenos (producen fiebre), tiene una actividad tipo e
ndotóxina y estimula
la q
uimiotaxis de neutrófilos.
Ácidos teicoicos: Representan la parte hidrofóbica y son polímeros de fosfato de ribitol unidos mediante
enlaces fosfodiéster y entrecruzados con ácido N-acetilglucosamina. Se unen al peptidoglicano en sus residuos
ctivan la producción
del ácido N-acetilmurámico. Aumentan la quimiotaxis de los leucocitos polimorfonucleares, a
de i nterleucina, actúan en la adherencia al unirse a la fibronectina y regulan la concentración catiónica en la
membrana.
Proteína A: Se encarga de recubrir a las cepas, puesto que se acopla a la capa de peptidoglucano o a la
membrana citoplasmática. Tiene afinidad por la fracción Fc de las i nmunoglobulinas I gG lo que le permite fijarlas
y de esta manera evitar la fagocitosis. Esta proteína es inmunógena y se encuentra en el suero de individuos
con infecciones severas.
Figura 4.2 Murray, P., Rosenthal, K., & Pfaüer, M. (2006). Estructura de la pared celular
estafilocócica. [Imagen].
Epidemiología
La primer epidemia registrada por la forma arcaica de la MRSA se dio en Europa, a partir de la bacteria ya antes
identificada en 1960 en el Reino Unido. Se considera que en 1980, surgieron las MRSA “modernas”, las cuales
forman parte de las cepas actuales. Se ha reportado en países industrializados que las infecciones derivadas de
bacterias resistentes a la meticilina, al menos del 25 al 50%, son causadas por la MRSA. En Escandinavia y
Países Bajos, se han reportado menos del 1% de infecciones causadas por esta bacteria. Las infecciones
severas invasivas por MRSA tienen una tasa de mortalidad del 20%, rebasando a las muertes causadas por el
VIH/SIDA. Aproximadamente, un 5% de pacientes hospitalizados en Estados Unidos pueden acarrear a la
bacteria en su nariz o en su piel.
Las infecciones de la MRSA se encuentra dispersas por el mundo. Como en el 2014, los porcentajes de algunos
países de Europa con casos de infecciones de MRSA invasivas fueron desde un 0.9% en Países Bajosa hasta
un 56% en Rumania (porcentajes respecto a infecciones bacterianas totales). Se ha reportado en diversos
estudios que del total de infecciones causadas por la bacteria S. aureus, entre el 13 y 74% se deben a la
MRSA (Kock, R., 2010).
Cabe destacar que la incidencia de infecciones causadas por la MRSA ha disminuído a lo largo del tiempo,
estudios realizados en Estados Unidos (figura 5.1) muestran estas infecciones desde 2005 hasta 2014,
clasificadas en función al lugar de adquisición.
Figura 5.1 Hassoun, A., Linden, P. & Friedman, B. Critical Care. Incidencias de infecciones
por MRSA de 2005 a 2014 en Estados Unidos. [Imagen]
Enfermedades e Infecciones Asociadas
Es bien sabido que la bacterias S. aureus son las principales causantes de las bacteriemias, sin embargo, las
bacteriemias causadas por MRSA (SAB) han decrecido en la última década. Estas bacteriemias pueden causar
endocarditis infectiva, artritis séptica y osteomielitis, además de otras complicaciones, como la sepsis o un shock
séptico. Por lo tanto, aunque sean pocos los casos de SAB, son difíciles de tratar (Hassoun, A., 2017).
Las infecciones por HA-MRSA severas, pueden desarrollar infecciones del torrente sanguíneo, neumonía,
sepsis, infecciones en un sitio de cirugía e incluso la muerte
Las infecciones en piel por S. aureus o MRSA producen síntomas como: fiebre, pus en la herida, hinchazón
enrojecimiento, apariencia de mordedura de insecto y sensación de calor al tener contacto con la herida.
Figura 6.1 Moran, G. (2019). Absceso cutáneo en hombro causado por MRSA. [Imagen]
Figura 6.2 Moran, G. (2019). Absceso cutáneo causado por MRSA. [Imagen]
Figura 6.3 Moran, G. (2019). Absceso cutáneo en pie causado por MRSA. [Imagen]
Contagio y Factores de Riesgo
Cualquier persona puede adquirir una infección causada por la MRSA, sin embargo, una vía para el contagio se
da mediante heridas o cortes en la piel que entran en contacto con objetos contaminados.
Factores de riesgo de la HA-MRSA:
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Ser hospitalizado: la MRSA se encuentra abundante en los hospitales, donde puede atacar a personas
vulnerables.
Procedimiento médico invasivo: procesos de intubación, como líneas intravenosas o catéteres urinarios,
los cuales proporcionan una vía de entrada a la bacteria.
Residir en un centro de cuidados: esta bacteria, de igual manera que en los hospitales, se encuentra
presente en lugares de cuidado de personas.
Factores de riesgo de la CA-MRSA:
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Deportes de contacto: las infecciones de MRSA pueden contagiarse por heridas a través de contacto
piel con piel.
Habitar lugares insalubres: tales como prisiones, guarderías o campos de entrenamiento militar.
Personas que han adquirido bacteriemia por HA-MRSA presentan diabetes, úlceras, enfermedades
renales crónicas o demencia.
Prevención
Para prevenir una infección por la MRSA o la S. aureus, se llevan a cabo medidas básicas de higiene, como:
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Lavado constante de manos.
Respetar áreas de aislamientos hospitalarias.
Utilizar equipo de protección hospitalario (bata, guantes y mascarillas).
No compartir artículos de higiene personal.
Sanitización de centros deportivos.
Desinfectar y cubrir adecuadamente heridas y cortes.
Tratamiento
En 2011, la Sociedad de Enfermedades Infecciosas de América recomendó el uso de la vancomicina o la
daptomicina para el tratamiento de las SAB, medicamentos que se utilizan en la actualidad.
Existen las infecciones leves y las severas. Se considera infección leve si cuenta con las siguientes
características: infección relacionada a catéter, resultados negativos en prueba de blood culture y sin síntomas
de infección metastásica Si la infección no cumple con estas características, se considera infección severa. El
primer paso para el tratamiento de una infección de este tipo, es identificar la fuente y eliminarla (por ejemplo, si
se deriva de un catéter, se debe de eliminar después de haber diagnosticado la infección) .
Un tratamiento normal para tratar por Staphylococcus debe llevarse por 14 días, en caso de bacteriemias
complicadas o infecciones severas, el tratamiento se continúa desde 4 a 6 semanas. Antes de escoger cualquier
tratamiento, debe valorarse la resistencia de la cepa de MRSA que está causando la infección e identificar si es
una infección secundaria. Como se da en el caso de una SAB que origine neumonía, donde la daptomicina no
tiene efecto.
Generalmente, el tratamiento ideal para una bacteriemia por MRSA se trata con vancomicina, para administrar la
dosis correcta, se necesita un análisis de la concentración de plasma (Cmin). Debe considerarse que una alta
dosis de vancomicina puede generar neurotoxicidad, que podría complicar casos de SAB.
Patología: producción de toxinas
En humanos, Staphylococcus aureus es causante de una gran cantidad de infecciones en diferentes partes del
organismo y una de las principales bacterias implicadas en las enfermedades transmitidas por alimentos (ETA).
Gracias a la poca exigencia nutricional que requiere para sobrevivir se encuentra en una gran cantidad de
alimentos de origen animal. ¨Cabe destacar que los más susceptibles son aquellos que tienen contacto con la
piel del animal, tal es el caso de la leche, el huevo, los productos cárnicos como el jamón e, incluso, la carne de
pollo¨ (Zendejas-Manzo G, et al. 2014). La gravedad de una intoxicación causada por comer alimento
contaminado va a depender de la cantidad de comida contaminada que se ingiere, el huésped y la cantidad de
toxinas presentes en el organismo.
S. aureus suele habitar en la mucosa nasal de las personas: se estima que entre el 20 al 30% de la población es
portadora de esta bacteria (Castañon-Sanchez A. 2012). La infección se suele dar cuando la población de
bacterias aumenta y bajan las defensas del huésped. Es posible que las bacterias proliferen en la piel de las
personas e ingresen más allá del tejido epitelial a través de algún daño en las células de la dermis para abrirse
paso hacia el torrente sanguíneo. ¨La pérdida de continuidad e integridad de la capa epitelial permite la
interacción de la bacteria con componentes de la matriz extracelular a través de la participación de diferentes
adhesinas¨ (Castañon-Sanchez A. 2012). Una vez que las bacterias ingresan en el torrente sanguíneo, se
distribuyen alrededor de todo el cuerpo: dañan tejidos y órganos. Aun si no invade, la bacteria es capaz de
intoxicar los tejidos en donde se encuentre. Es productora de una gran cantidad de infecciones, ya sean leves
(como en la piel y en el tracto respiratorio) o severas (sepsis, fascitis necrotizante y neumonía necrotizante).
La infección causada por S. aureus puede causar la Intoxicación Alimentaria Estafilocócica (IAE), síndrome de
choque tóxico y síndrome de la piel escaldada. ¨Se sabe que la mayoría de los brotes son originados por
Staphylococcus aureus coagulasa positiva, ya que muy pocas cepas coagulasa negativa son capaces de
producir enterotoxinas¨ (Zendejas-Manzo G, et al. 2014).
●
Moléculas de adherencia
S. aureus posee una gran cantidad de proteínas llamadas MSCRAMM (Microbial Surface Components
Recognizing Adhesive Matrix Molecules) las cuales iniciaran el proceso de adherencia a los tejidos del huésped:
se unen a las proteínas membranales de las células que están en contacto con la matriz extracelular, como la
laminina y la fibronectina (Bhatia A, Zahoor S., 2007). Las proteínas MSCRAMM de S. aureus están bien
identificadas gracias al estudio a profundidad de este microorganismo. A continuación, mencionaremos las más
importantes para el proceso de adherencia.
-
FnbpA y FnbpB: Las proteínas A y B de unión a fibronectinas favorecen la unión de la
bacteria con la matriz extracelular
Proteína Cna: Responsable de la adhesión al colágeno de la matriz extracelular
ClfA y ClfB: Factor aglutinante A y B. Aglutina y adhiere la bacteria al fibrinógeno
La proteína A es característica de S. aureus y lleva a cabo el reconocimiento y unión al Fc de las IgG. Lo anterior
es vital para establecer el proceso de infección, puesto que de la adherencia de las bacterias al tejido va a
depender la invasión a todo el tejido y empezar su proliferación.
●
Producción de endotoxinas
La patología que desemboca S. aureus
debido a las toxinas que produce. Estas
endotoxinas
estafilocócicas
atacan
directamente a las células del huésped
causando daños y lisis de las células, y
empezando procesos de inflamación y
cascadas de señalización. Estas toxinas
pueden dividir en base a su efecto
biológico que producen en las células y
localización dentro de la bacteria, como
puede observar en el Cuadro 1.
es
se
su
se
Las citotoxinas son un grupo de moléculas que se encargan de lisar células mediante la apertura de poros
β-barril. La citotoxina α es una proteína monomérica que se une a células blanco mediante mecanismos
dependientes de receptores específicos, favorecidos en presencia de colesterol (Castañon-Sanchez A. 2012).
Una vez unida a la membrana de la célula blanco, una de la subunidades se oligomeriza para formar un anillo
heptamérico y formar un poro en el centro por donde saldrá el contenido celular. De este modo, permite la
entrada de moléculas catiónicas causando una lisis osmótica. Está toxina es especialmente afín en plaquetas y
monocitos, gracias a esto es de los factores de virulencia más importantes de la bacteria porque ataca
principalmente al sistema inmune. La citotoxina β es una esfingomielinasa que ataca principalmente a células
con membranas ricas en lípidos (Bhatia A, Zahoor S. 2007), y se suele encontrar en muy baja cantidad en una
infección en humanos. La función de la citotoxina durante el proceso infeccioso sigue siendo desconocida.
Se sabe que es un péptido de tamaño pequeño que se produce en S. aureus. La leucocidina PV
(Phantom-Valentine) es una proteína multi-componente muy importante, encargada de causar la muerte de los
leucocitos durante el proceso infeccioso. Esta toxina está formada por una subunidad llamada LukF y otra LukS,
las cuales se oligomerizan en la membrana de los leucocitos para formar un poro constituido por cuatro
subunidades LukF y cuatro LukS para ocasionar una lisis osmótica. La leucocidina PV se encuentra
principalmente en cepas de S. aureus resistentes a meticilina.
Las enterotoxinas son un gran grupo de 14 proteínas producidas por diferentes especies de S. aureus y otros
microorganismos pertenecientes a su familia. Son de bajo peso molecular y están clasificadas por orden
alfabético con excepción de una enterotoxina F. Estas proteínas son resistentes a la desnaturalización y a la
actividad de proteasas. Las enterotoxinas tienen la función de superantígenos.
¨Otra característica es su capacidad para reaccionar con moléculas MHC (complejo mayor de
histocompatibilidad) clase II en las células presentadoras de antígenos con los receptores de las células T,
formando un complejo trimolecular¨ (Castañon-Sanchez A. 2012). Este complejo activa una cascada de
señalizaciones para iniciar una proliferación masiva de células T, que producen una tormenta de citocinas
causantes de la inflamación y daños en los tejidos.
Otra enterotoxina importante es la proteína TSST-1 (también conocida como toxina asociada al síndrome de
choque tóxico, por sus siglas en inglés) puesto que es pirogénica. Está fuertemente relacionada con la
inflamación exacerbada que conlleva a un cuadro de choque tóxico grave, que puede provocar la muerte en
caso de agravarse.
●
Enzimas extracelulares
Un mecanismo importante durante el proceso de patogénesis de S. aureus es la excreción de enzimas
extracelulares que ayudan en la interacción con las células, y tienen diferentes funciones durante este proceso.
Es importante explicar estas enzimas para entender el proceso de invasión bacteriana y su epidemiología.
Estafiloquinasa. Es una proteína activadora del plasminógeno y causa una desnaturalización de las redes de
fibrina en la matriz extracelular. ¨Recientemente se ha descrito que la estafiloquinasa es capaz de inducir la
secreción de defensinas por los neutrófilos, unirse a ellas y neutralizar su efecto bactericida¨ (Martínez S. 2005).
Es una de las enzimas más importantes para el proceso de adhesión, por lo tanto, se ha estudiado
profundamente su estructura y función como activadora.
Catalasa. Degrada el peróxido de hidrógeno; inactiva los procesos de fagocitosis
Hialuronidasa. Degrada el ácido hialurónico en la matriz del tejido conectivo ayudando a la diseminación de las
bacterias a los tejidos adyacentes
Catalasa. Se pueden presentar dos tipos de catalasas durante la patogénesis: la coagulasa libre, que convierte
el fibrinógeno en fibrina produciendo sepsis y abscesos en los tejidos, y la coagulasa conocida como clumping
factor A, el cual tiene un rol muy importante en la inhibición de fagocitosis y la adhesión de las bacterias en las
fibrinas y fibrinógeno (Higgins J, et al. 2006). No se ha podido ver el proceso de inhibición en experimentos in
vitro y aún no se conoce con exactitud el mecanismo efectuado por esta enzima.
Lipasas. Ayudan en la hidrólisis de lípidos para permitir el paso a tejidos cutáneos y subcutáneos
Fosfolipasa C. Aparentemente los tejidos afectados por esta enzima se vuelven más susceptibles al daño y
destrucción por componentes bioactivos del complemento y sus productos durante su activación. (Seija V. 20?).
Se ha demostrado que la fosfolipasa C es una esfingomielinasa que hidroliza la esfingomielina en la membrana
de los eritrocitos produciendo una hemólisis típica.
Penicilinasa. Es una β-lactamasa que inactiva la penicilina mediante la hidrólisis del anillo β-lactámico
S. aureus también produce otras enzimas como DNAsas, nucleasas, proteasas y fosfatasas, y algunas cepas
presentan enzimas modificadoras de ácidos grasos (FAME) que contribuyen al proceso infecciosos. Durante
esta fase la bacterias también libera un gran número de factores, que tienen la capacidad de intervenir y debilitar
el sistema inmune del hospedero, como polisacáridos capsulares, proteína A, y moléculas relacionadas con la
resistencia a antibióticos (Bhatia A. & Zahoor S. 2007).
El procesos de patogénesis de S. aureus dentro del ser humano es un mecanismo que incluye una gran
cantidad de macromoléculas de todo tipo y moléculas pequeñas que forman diversos complejos y funcionan
como varios factores de adhesión, invasión, protección, inhibición del sistema inmune, y una variedad de toxinas
que causan daños graves a las células. Una gran parte de los factores implícitos en el ataque infeccioso están
muy bien identificados y se conoce el papel que toman. Sin embargo, hay muchos huecos donde aún no se
conocen a ciencia cierta el funcionamiento de estos mecanismos y las interacciones que tiene a nivel molecular.
Es importante conocer todos estos conceptos para poder entender con más claridad cómo funciona S. aureus
resistente a meticilina, de dónde surge esta respuesta de parte del microorganismo y por qué aún sigue latente
este problema a nivel mundial.
Cultivo y Diagnóstico:
Análisis microbiológico
Para la identificación de Staphylococcus aureus es necesario utilizar algunas pruebas
bioquímicas y medios de cultivo especiales que permitan su fácil identificación. La
identificación se basa en las enzimas y las toxinas que produce el microorganismo.
Aprovechando estas características se han diseñado medios de cultivo para aislar esta
bacteria, como Baird-Parker, agar salado manitol, agar estafilococos N° 110 y agar DNAsa.
Agar Baird-Parker
Este medio excelente para el recuento de Staphylococcus aureus. Además, es un medio
moderadamente selectivo. Su composición consta de piruvato sódico. Su poder selectivo se
debe a la presencia de telurito, cloruro de litio y glicina. En el medio, la característica
positiva de la presencia de Staphylococcus aureus es la presencia de un aspecto negro. Sin
embargo, las colonias deben confirmarse mediante un examen de frotis teñido con
coloración de Gram ( Fernández-Escartín, E., 2000).
Agar Salado Manitol
Se emplea para el aislamiento selectivo de Staphylococcus aureus. El agar sal manitol
contiene una concentración de cloruro sódico de 7.5%, el cual es el agente activo (Forsythe,
S., 2000) del medio e inhibe el crecimiento de microorganismos diferentes de los
estafilococos. Los estafilococos coagulasa positivos (+) producen colonias y un medio
circundante amarillos, mientras que los estafilococos negativos a la coagulasa producen
colonias de color rojo y no provocan cambios en el color del indicador rojo fenol (Chapman,
G.,1945).
Agar estafilococos N° 110
Es un medio selectivo para aislar estafilococos basado en la fermentación de manitol, la
formación de pigmento y la actividad gelatinasa. Los estafilococos coagulasa (+) patógenos
crecen en altas concentraciones de NaCl y forman colonias amarillas y doradas. Por otra
parte, la fermentación de manitol se detecta por medio de la adición de unas gotas de azul
de bromotimol a la placa, buscando las colonias con un halo amarillento alrededor. Los
estafilococos licúan la gelatina produciendo zonas claras alrededor de las colonias. Para
esta prueba, se le agrega a la caja Petri 5 mL de una solución saturada de sulfato de
amonio o adicionando una gota de ácido sulfosalicílico al 20% e incubando 12 minutos para
observar la hidrólisis de la gelatina. Una zona clara-transparente alrededor de la colonia
constituye una hidrólisis (+) (Chapman,1946).
Agar DNAsa
Es utilizado para identificar estafilococos potencialmente patógenos; manifiesta la actividad
de la desoxirribonucleasa, la cual es indicadora de su patogenicidad (Forsythe, S., 2000).
Asimismo, se investiga la capacidad del microorganismo de producir enzimas que hidrolizan
el ADN. La aparición de halos transparentes alrededor del área de crecimiento se considera
resultado positivo, dado que estas corresponden a zonas de hidrólisis del ADN. La prueba
es considerada negativa en caso de que los halos característicos no estén presentes (Silva
et al., 2006). De manera complementaria a lo anterior, se emplean pruebas bioquímicas
como coagulasa y catalasa.
Catalasa
Se utiliza para probar la capacidad del microorganismo para producir dicha enzima, la cual
facilita la conversión de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. La prueba es positiva
cuando las bacterias producen burbujas por la descomposición del peróxido de hidrógeno
en agua y oxígeno (Núñez, 2007).
Coagulasa
La coagulasa es un factor de agregación y constituye una prueba muy sensible para
identificar a Staphylococcus aureus. Esta proteína representa un importante factor de
virulencia. La coagulasa puede unirse al fibrinógeno y convertirlo en fibrina insoluble, la cual
tiende a formar depósitos donde los estafilococos pueden agregarse (MacFaddin, J., 2003).
La prueba puede hacerse de dos maneras: en portaobjeto, en la cual la solución se ha
tratado previamente con ácido etilendinitrilotetraacético (EDTA) y plasma de conejo, y en
tubo, en donde se inoculan 0.5 mL de una dilución de plasma de conejo con la colonia
sospechosa (Núñez, 2007).
A continuación, se señalan algunas de las técnicas más empleadas en el estudio de cepas
MRSA:
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PFGE (electroforesis en gel de campo pulsado). Actualmente, se considera el estándar de
referencia para tipificar aislamientos de MRSA. La tipificación PFGE de MRSA se
fundamenta en la digestión de DNA cromosomal purificado con la enzima de restricción
SmaI, para un posterior corrimiento y visualización en geles de agarosa.
MLST (tipificación de secuencias multilocus). Constituye una excelente herramienta para
investigar la evolución de las clonas de MRSA. La técnica se basa en el análisis de siete
secuencias de fragmentos de 0.5 kbp de genes Housekeeping (Genes constitutivos), arc, aro,
glp, gmk, yqi, pta y tpi.
Tipificación SSCmec. En la actualidad, se cuenta con cuatro distintos métodos para la
caracterización de SCCmec. Duarte et al. (2001) desarrollaron una PCR múltiple para los
tipos I-IV SCCmec. En esta técnica, se detectaban los loci mecA y otros seis diferentes.
Generalidades de la resistencia a fármacos
Comenzando con el uso de la penicilina en la década de 1940, la resistencia a los
medicamentos se desarrolló en los estafilococos en muy poco tiempo después de la
introducción de los antibióticos en la práctica clínica.
Existen reportes de resistencia contra vancomicina, tetraciclina, eritromicina y dicloxacilina,
ampicilina, ceftazidima, penicilina, gentamicina y ampicilina (Lowy, 2003), solo por
mencionar algunos. Esto se vuelve alarmante, pues se tenían registros de que eran
antibióticos más eficaces que la penicilina en el tratamiento para las infecciones provocadas
por Staphylococcus aureus.
La resistencia a la meticilina está muy extendida. Se ha detectado un plásmido asociado
con la resistencia a la vancomicina en Enterococcus faecalis que se puede transferir a S.
aureus en el laboratorio, y se especula que esta transferencia puede ocurrir naturalmente
(por ejemplo, en el tracto gastrointestinal).
S. aureus desarrolla resistencia a antibióticos mediante:
1. Mutación en genes cromosómicos seguida de la selección de cepas resistentes
2. Adquisición de genes de resistencia como plásmidos extracromosómicos, partículas
transductoras, transposones u otros tipos de insertos de ADN.
Cabe señalar la relevancia de los elementos genéticos móviles (EGM), los cuales son
mecanismos empleados en la transferencia de información genética, por lo que permiten
determinar la resistencia a antimicrobianos, así como la adquisición o flujo de factores de
virulencia (Colsa, 2011).
Se sabe que el alto grado de daño que este microorganismo puede provocar no solamente
se debe a los EGM, sino también a la producción de enzimas extracelulares que permiten la
entrada e invasión de diferentes tejidos. Para comprender un poco más acerca de la
tolerancia de Staphylococcus aureus a una gran cantidad de antibióticos, se efectuaron
diversos estudios enfocados hacia análisis de los genes implicados en resistencia así como
de los genes de virulencia. Estos genes se estudiaron a partir de elementos genéticos
móviles, tales como plásmidos, transposones y profagos (Chambers, F. & De Leo F., 2009).
Las nuevas estrategias en la industria farmacéutica para encontrar medicamentos
antimicrobianos implican identificar objetivos moleculares potenciales en las células (como
los sitios activos de las enzimas involucradas en la división celular), y luego desarrollar
inhibidores de la molécula objetivo específica. Con suerte, este enfoque generará nuevos
agentes antimicrobianos para la batalla contra las infecciones por estafilococos (Todar, K.,
2020).
Resistencia a la Meticilina
Tras el incremento del uso de la penicilina en la década de 1940, el Staphylococcus aureus
se volvió resistente a la penicilina en 1944, por un mecanismo enzimático de una
β-lactamasa (penicilinasa).
Posteriormente, en 1959 surgió la primera penicilina sintética resistente a la penicilinasa
producida por S. aureus, la meticilina, que posee un mayor tamaño que penicilina, por el
grupo dimetoxibenzoil añadido al ácido 6-aminopenicilánico, confiriendo resistencia a la
acción hidrolítica de la penicilinasa por impedimento estérico.
Aguayo-Reyes A., Quezada-Aguiluz M., Riedel G., Mella S., Opazo-Capurro A., Bello-Toledo H., Domínguez M.,
González-Rocha G. (2018). Estructura química de penicilina y meticilina. [Imagen].
Al siguiente año, en 1960, Inglaterra, se encontró que S. aureus era resistente a todos los
β-lactámicos por medio de otro mecanismo diferente de la hidrólisis enzimática.
Los antibióticos betalactámicos son agentes antimicrobianos que producen su efecto a
través de 2 mecanismos: inhibición de la síntesis de la pared bacteriana e inducción de la
autólisis bacteriana. La pared bacteriana es una estructura que envuelve a las bacterias de
todos los géneros (excepto micoplasmas) y está compuesta principalmente por
peptidoglicano (PG).
La pared de PG está compuesta por largas cadenas de glúcidos, formadas por la repetición
de ácido N-acetilmurámico y N-acetilglucosamina. A su vez, el ácido murámico fija cadenas
de tetrapéptidos que se unen entre sí y forman una malla (Suárez C. & Gudiol F., 2008). Los
componentes de PG son sintetizados en citoplasma y transportados al espacio periplásmico
donde se ensamblarán. La última fase de la síntesis de la pared consiste en la formación de
tetrapéptidos a partir de pentapéptidos por medio de enzimas transpeptidasas. Todo este
proceso ocurriría sin la presencia del antibiótico betalactámico. Pero si hay presencia de
este, su anillo betalactámico se unirá a las transpeptidasas, ya que tiene una similitud
estructural con la región del pentapéptido. Esto da como resultado que se impida la
formación de la pared, que dejará a la bacteria expuesta al medio y morirá por cambios en
la presión osmótica. Las transpeptidasas también son conocidas como proteína ligada a la
penicilina, PBP (penicillin binding protein).
A)
B)
Gudiol F., Suárez C. (2008). A) Etapas de formación de la pared celular. B) Mecanismo de acción de los
betalactámicos. [Imagen].
Todas las cepas de S. aureus poseen cuatro tipos de PBPs: PBP1, PBP2, PBP3 y PBP4,
donde las primeras 3 tienen una función transpeptidasa (aunque PBP2 es bifuncional y tiene
una función transglicosilasa adicional) y PBP4 participa en la división, remodelado y
reciclado de PG. Ninguna de las PBPs nativas tiene regulación alostérica.
El mecanismo principal de la resistencia a la meticilina es la creación de otra PBP, llamada
PBP2a. Esta tiene una baja afinidad por el antimicrobiano β-lactámico dado que su sitio
activo es menos accesible al tener una hendidura más estrecha.
Aguayo-Reyes A., Quezada-Aguiluz M., Riedel G., Mella S., Opazo-Capurro A., Bello-Toledo H., Domínguez M.,
González-Rocha G. (2018). Comparación de dominios transpeptidasa de PBP2 y PBP2a. [Imagen].
También tiene un sitio de regulación alostérico, al que se le une PG en formación para
favorecer la apertura del sitio activo que deja en mejor posición el residuo de serina que
participará en la formación del enlace peptídico.
PBP2a es codificada por el gen mecA que se encuentra insertado en una isla genómica,
denominada SCCmec (Staphylococcal Cassette Chromosome mec) que es un un elemento
genético móvil.
Estos cassettes contienen genes orfX (codifica para una metiltransferasa ribosomal), un
complejo de genes mec, mecA (codifica la PBP2a), y los genes mecI y mecR (regulan la
expresión de la resistencia). También contienen un complejo de genes ccr, compuesto por
uno o dos genes que codifican recombinasas sitio específicas responsables de la movilidad
del cassette. Un componente no esencial son las regiones J (joining regions) que contienen
genes de resistencia para otros antimicrobianos (aminoglucósidos-aminociclitoles,
macrólidos y lincosamidas) y para metales pesados.
Aguayo-Reyes A., Quezada-Aguiluz M., Riedel G., Mella S., Opazo-Capurro A., Bello-Toledo H., Domínguez M.,
González-Rocha G. (2018). Estructura general del cassette cromosomal de SCCmec II y IV. [Imagen].
Hay varios tipos y subtipos de SCCmec. Las diferencias del complejo de genes mec y del
complejo de genes ccr determinan el tipo y las diferencias en las regiones J determinan los
subtipos.
Aguayo-Reyes A., Quezada-Aguiluz M., Riedel G., Mella S., Opazo-Capurro A., Bello-Toledo H., Domínguez M.,
González-Rocha G. (2018). Variedad de cassettes cromosomales descritos en Staphylococcus aureus. [Tabla].
En la regulación de la resistencia:
● En ausencia del β-lactámico: MecI actúa como homodímero y reconoce una
secuencia palindrómica de 30 pb, que abarca secuencias promotoras -10 de mecA y
-35 de mecR1 que interfiere con la unión de la ARN pol, es decir, en la expresión de
la resistencia.
● En presencia del β-lactámico: MecI se une al dominio PBP de la proteína de
membrana MecR1 que desencadena activación autolítica de su dominio
metaloproteinasa. MecR1 rompe el homodímero MecI (el represor), se desestabiliza
ee dímero y libera la represión del complejo de genes mec, favoreciendo expresión
de mecA. La desrepresión también sintetiza la proteína MecR2, que se une con MecI
impidiendo que se una al promotor de mecA.
Aguayo-Reyes A., Quezada-Aguiluz M., Riedel G., Mella S., Opazo-Capurro A., Bello-Toledo H., Domínguez M.,
González-Rocha G. (2018).Regulación de la resistencia a meticilina. [Imagen].
Otros tipos de resistencia a meticilina:
● BORSA (Borderline resistant Staphylocccus aureus): Cuando hay ausencia del gen
mecA, existe un aumento en la actividad β-lactamasa, haciendo que oxacilina y
meticilina, sean degradadas lentamente, presentando una resistencia límite a
oxacilina con una Concentración Inhibitora Mínima (CIM) de hasta 8 µg/ml.
● MODSA (Modified S. aureus): Modificación mínima de Proteínas de unión a
Penicilinas (PBPs) 1, 3 y 4, que produce en estas una baja afinidad por los
antibióticos β-lactámicos. La respuesta es límite y presenta bajos niveles de
resistencia a meticilina.
Estos mecanismos nos son tan comunes como el dependiente de mecA, pero demuestran
una variedad genética microbiana en las capacidades de estos microorganismos para
resistir a la meticilina.
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Raúl Román Badillo Rivera