miércoles, 22 de agosto de 2018


Bacterias productoras de biopelículas asociadas a infección urinaria
Lcdo. Gustavo Rodríguez
Residente de 2do año
Especialidad en Bacteriología Clínica-Hospital Vargas de Caracas

En la actualidad las infecciones del tracto urinario (ITU) afectan anualmente 150 millones de personas en el mundo, ocurren sin distinción de género ni edad y causan eventos clínicos que pueden generar secuelas o incluso comprometer la vida del paciente.(1-3) Las ITU se definen como una patología clínica causada por la colonización y multiplicación microbiana en el aparato urinario, teniendo como consecuencia alteraciones morfológicas y funcionales, acompañada de una respuesta inmunológica que no siempre es evidenciable.(1)
Una de las clasificaciones más utilizadas cuando se habla de ITU es  según su localización, en este grupo se encuentran la ITU de vías bajas o cistitis y las de vías altas o pielonefritis. Las ITU de vías bajas es una infección limitada a la vejiga y a la uretra, ésta es más frecuente en niñas mayores de 2 años y mujeres en edad reproductiva, en el niño y el varón joven son poco comunes y se relacionan con anomalías anatómicas en el sistema urinario o con enfermedades subyacentes como prostatitis respectivamente. Los pacientes refieren síntomas limitados a inflamación local como disuria, poliaquiuria, orina turbia, y molestias abdominales bajas.(4-6)
 En cuanto a las ITU de vías altas o pielonefritis es una infección que puede llegar a comprometer el parénquima renal, afectando mayormente a mujeres embarazadas y personas con anomalías anatómicas. Los pacientes generalmente presentan síntomas sistémicos como; fiebre, decaimiento, dolor abdominal, dolor lumbar y frecuentemente vómitos.(4-6)
Existen otro tipo de ITU que no pertenecen a una clasificación como tal, y se describen de forma individual, como la bacteriuria asintomática,  la cual es la infección urinaria más frecuente en mujeres embarazadas y puede progresar hasta el establecimiento de una pielonefritis teniendo como consecuencia partos prematuros y recién nacidos de bajo peso; generalmente se evidencia con la presencia de urocultivo positivo y ausencia de marcadores inflamatorios en el examen orina completo en pacientes sin sintomatología clínica de una infección.(4-6)
En el mismo orden de ideas, también es de importancia la ITU recurrente, éstas infecciones según su patogenia pueden ser recidivas (persistencia de la misma cepa que ocasiono el foco de infección) o reinfecciones (son nuevas infecciones causadas por una cepa distinta o por la misma cepa) que afecta mayormente a mujeres jóvenes sanas y sin anomalías anatómicas, generalmente se presentan cistitis sintomáticas que cursan en brotes, es decir, periodos con episodios frecuentes de infección urinaria, seguidos de episodios silentes, este tipo de infección se evidencia con 3 o más ITU bajas, 2 o más pielonefritis o 1 episodio  de pielonefritis, más una ITU baja en un año.(4-6)
En condiciones normales, la orina y las vías urinarias son estériles y solo la uretra distal esta colonizada por la flora cutánea y vaginal (Lactobacilos, Corinebacterias, Estreptococos y Estafilococos), transitoriamente puede albergar bacilos Gram negativos. Previamente a un episodio de infección urinaria se produce una colonización vaginal (hembras) o periuretral (varones) persistente de microorganismos que provienen del colon. Desde estas localizaciones ascienden a la vejiga  y excepcionalmente a la pelvis y parénquima renal, ocasionando los eventos clínicos anteriormente descritos.(6)
Según estudios, la Escherichia coli (E. coli) causa más del 90% de los episodios de cistitis aguda mientras que, Staphylococcus saprophyticus, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Streptococcus agalactiae,  Enterococcus spp y Pseudomonas aeruginosa son responsables en su mayoría del resto de los episodios.(3)
El establecimiento,  la complicación y recurrencia de estas infecciones es de origen multifactorial y viene dado por factores tanto del huésped (estado de inmunosupresión, cateterismo, anomalías fisiológicas o anatómicas renales, litiasis, procedimientos invasivos recientes, entre otros); así como factores propios del microorganismo (tamaño del inoculo, virulencia bacteriana,  la resistencia a antibióticos y producción de biopelículas). Esta última es una característica de gran impacto clínico ya que las infecciones relacionadas con la formación de biopelículas representan entre un 65% y un 80% de todas las infecciones en general reportadas.(7)
En este sentido, las bacterias existen en la naturaleza bajo dos formas o estados: a) bacterias planctónicas (de libre flotación) y b) bacterias en biopelículas (en colonias de microorganismos sésiles). Desde los tiempos de Koch, bacteriólogos y clínicos se han dedicado al estudio de los gérmenes planctónicos, ésto se ha debido,  al hecho de que la investigación de las biopelículas bacterianas es singularmente más difícil con respecto a las bacterias planctónicas,  ya que el cultivo en el laboratorio tiene una escasa relación frente a los ambientes microbianos verdaderos lo cual ha limitado la comprensión respecto a las interacciones de los microorganismos productores de biopelículas y el huésped.(8)
Las biopelículas se definen como comunidades de microorganismos que crecen embebidos en una matriz de exopolisacáridos y adheridos a una superficie inerte o un tejido vivo. En general, el componente mayoritario de la biopelícula es el agua, que puede representar hasta un 97% del contenido total. Además del agua y de las células bacterianas, la matriz de esta forma microbiana es un complejo formado principalmente por exopolisacáridos secretados por las propias células que forman parte del mismo. En menor cantidad se encuentran otras macromoléculas como proteínas, DNA y productos diversos procedentes de lisis de las bacterias.(9)
Estudios realizados utilizando microscopia confocal han mostrado que la arquitectura de la matriz de la biopelícula no es sólida y presenta canales que permiten el flujo de agua, nutrientes y oxígeno incluso hasta las zonas más profundas. La existencia de estos canales no evita, sin embargo, que dentro de la biopelícula podamos encontrarnos con ambientes diferentes en los que la concentración de nutrientes, pH u oxígeno sea variable. Esta circunstancia aumenta la heterogeneidad sobre el estado fisiológico en el que se encuentra la bacteria dentro de la biopelícula y es por ello que se dificulta su estudio.(8,9)
La biología de estas comunidades microbianas se centra en su ciclo vital e interacciones con el medio ambiente. El ciclo vital es un proceso dinámico que puede ser dividido en 3 partes: adherencia, crecimiento y separación o desprendimiento. La adherencia sobre una superficie es la etapa inicial en el proceso de formación de la biopelícula, en bacterias Gram negativas como; Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella spp, entre otras; la presencia de flagelos y frimbias son factores que le otorgan la capacidad de alcanzar la superficie y contrarrestar la repulsiones hidrofobicas. Sin embargo aunque este factor ayuda al proceso, no es un requisito esencial, ya que, bacterias Gram positivas inmóviles como Estafilococos y Estreptococos son capaces de formar biopelículas.(10)
Una vez que la bacteria se ha adherido a la superficie, comienza la fase de crecimiento en la cual las células comienzan a dividirse y las células hijas se extienden alrededor del sitio de unión, formando una microcolonia similar a como ocurre durante el proceso de formación de colonias en placas de agar (8,9). Finalmente, en la tercera etapa, luego de que la biopelícula ha alcanzado la madurez, algunas células, ya sea aisladas o en conglomerados bacterianos, se liberan de la matriz para poder colonizar nuevas superficies, cerrando el proceso de formación y desarrollo de la biopelícula. El desprendimiento puede ser resultado de fuerzas externas (arrastre o movimientos mecánicos) o por procesos activos inducidos por la misma biopelícula. La separación proporcionaría un mecanismo para que las bacterias migren desde zonas densamente colonizadas a áreas que podrían favorecer mejor su desarrollo, logrando así formar nuevas comunidades microbianas en sitios distantes.(8)
Actualmente, a pesar de que se han realizado gran cantidad de investigaciones con respecto a las biopelículas y su capacidad patogénica, los mecanismos por los cuales se hacen resistentes aún no son completamente claros, pero se han considerado: la inactivación de antibióticos por polímeros extracelulares o modificaciones enzimáticas, la baja disponibilidad de nutrientes lo que contribuye a una baja tasa de crecimiento, los cambios fenotípicos que adquiere la población bacteriana dentro de la biopelícula y la persistencia bacteriana; solos o en combinación, estos factores son usados para explicar la supervivencia de las bacterias dentro de estas comunidades, así como también la capacidad de producir infecciones crónicas y con tendencias recurrentes.(9,11)
La transición del estado planctónico al modo de crecimiento en forma  de biopelícula se relaciona con un estado crónico de la infección, en contraste con las fases más agudas causadas por microorganismos en estado planctónico. Las infecciones crónicas se caracterizan por la persistencia del microorganismo a pesar de la respuesta inmunológica del hospedador y de emplear un tratamiento antimicrobiano adecuado .(6)  Es así como las biopelículas representan un problema de salud pública, tomando mayor importancia  en personas que requieren dispositivos médicos permanentes, ya que las condiciones ambientales creadas en la superficie de un  catéter intra o extraluminal, por ejemplo, lo convierten en un sitio ideal para la unión bacteriana y la formación de biopelículas,  puesto que una vez establecida resulta difícil su tratamiento con agentes antimicrobianos de primera línea.(11)
 La ITU asociada al catéter  es una de las infecciones asociadas a la atención en salud más comunes en todo el mundo, representando alrededor del 80% de todas las infecciones urinarias nosocomiales.(11) La existencia de las biopelículas y la multiplicación de distintas poblaciones bacterianas en el  interior del catéter, puede hacer que en un paciente con sonda permanente, las bacterias aisladas en un cultivo de orina obtenida mediante punción del catéter no coincidan con las de la biopelícula (debido a una adherencia muy fuerte al catéter y un arrastre mecánico muy débil). Por ello, se recomienda que en los pacientes con sonda de más de dos semanas, cuando se sospecha una infección urinaria, se cambie la sonda, y la orina para el cultivo se recoja a través de la nueva sonda.(12)
Con respecto a las infecciones recurrentes las pacientes (mujeres jóvenes y premenopausicas) son más susceptibles a la colonización vaginal por uropatógenos, lo cual está condicionado en parte por factores genéticos. Se ha demostrado que las células uroepiteliales de las pacientes no secretoras para el grupo ABO (es decir, las que expresan los antígenos de los grupos sanguíneos en los hematíes pero no en la saliva ni en las secreciones mucosas) tienen una mayor susceptibilidad para la adherencia por uropatógenos, debido a que expresan dos glicoesfingolípidos en la membrana celular con mayor avidez para los receptores de los E. coli uropatógenos, y un riesgo superior a presentar infección urinaria recurrente.(12)
En cuanto a la terapéutica, la infecciones recurrentes terapéuticas en mujeres  se establecen: profilaxis antibiótica (continua o postcoital), administración de arándanos y autotratamiento de las cistitis. Siendo los antibióticos más utilizados las quinolonas, cefalosporinas, fosfomicina, nitrofuranos, trimetoprimas y sulfonamidas. La elección de una u otra pauta dependerá del número de infecciones y de los síntomas que experimente la paciente en los episodios de cistitis, de su relación con la actividad sexual y de las preferencias de la mujer (en especial en pacientes renuentes a tomar tratamiento antibiótico).(12)
Otros estudios afirman que debido a la compartimentalización y diferenciación espacial, estructural y funcional de la biopelícula,  los antibióticos interactúan de diferente forma en las diferentes zonas de la misma. El análisis de la actividad antimicrobiana con el sistema de celda de flujo revela que algunos agentes (como el ciprofloxacino) es eficaz sólo en la zona externa de la biopelícula (metabólicamente activa), mientras que otros (como la colistina) sólo tiene efecto bactericida sobre las zonas internas de la biopelícula (atenuadas metabólicamente), proporcionando un fundamento racional para el establecimiento de la terapia basada en la combinación de antibióticos.(7)
En la actualidad no existe un protocolo general para el procesamiento de las muestras procedentes de infecciones relacionadas con la formación de biopelículas. Los estudios clásicos de sensibilidad a los antimicro­bianos, como la técnica de difusión en disco o los mé­todos de microdilución en caldo, que proporcionan la concentración mínima inhibitoria (CMI) utilizada para definir los puntos de corte de susceptibilidad; sensible,  intermedio y resistente (S, I y R) y los parámetros farmacodinámicos/farmacocinéticos (PK/PD) que predicen éxito terapéutico se realizan, aún hoy en día, con bacterias en estado planctónico.(7)
Como se ha comentado anteriormente, los microorganismos que forman parte de la biopelícula son significati­vamente más resistentes a los antimicrobianos que los que crecen planctónicamente, y no se han con­seguido establecer por el momento puntos de corte para estas formas de crecimiento. Por lo tanto, los resultados de las pruebas de sensibili­dad clásicas no se deberían extrapolar para predecir el éxito terapéutico en las infecciones relacionadas con la formación de biopelículas, y no ofrecen direc­trices de cara al tratamiento de tales infecciones.(7) De esta forma es palpable la necesidad que tienen tanto el bacteriólogo, como el clínico, de desarrollar protocolos de procesamiento a muestras que se relacionan con la formación de biopelículas, así como pruebas de susceptibilidad más reproducibles y menos complejas (en comparación con las antes mencionadas), con el fin de diagnosticar y tratar de forma eficaz las infecciones causadas  por microorganismos en forma de biopelículas, todo ello en pro de garantizar calidad de vida o una mejoría absoluta del paciente.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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7.            Del Pozo J, Diez M, Guinea. J, Marcia M. Tratado sociedad española de enfermedades infecciosas y microbiología clínica. Diagnostico microbiológico de las infecciones relacionadas con la formación de biopelículas. España: Cercenado E, Cantón R (editores); 2017.

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10.         Herrera M. El papel del biofilm en el proceso infeccioso y la resistencia. NOVA. [Internet]. 2004. [citado 30 de Julio de 2017]; 71; Disponible en: http://www.unicolmayor.edu.co/invest_nova/NOVA/art_revi2_2.pdf

11.         Delcaru C y cols. Microbial Biofilms in Urinary Tract Infections and Prostatitis: Etiology, Pathogenicity, and Combating strategies. Pathogens. 2016; 5(65):1-12.

12.         Pigau C.(ed). Infección del tracto urinario.España: Editorial Salvat; 2013.


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