Clostridium perfringens-difficile (bacteriologia)

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Clostridium perfringens, Clostridium difficile
HISTORIA
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
· C. perfringens fue aislado y descrito adecuadamente, por primera vez, en 1892 por Welch y Nutball a partir de muestras obtenidas de un cadáver humano en descomposición, siendo llamado Bacilus aerogenes capsulatus, término que no fue aceptado por las reglas de nomenclatura y por lo tanto, invalidado
· Luego, en 1898, Veillon y Zuber lo denominan Bacilus perfringens. Pero, en 1900, Migula se refiere a este organismo como Bacilus welchii.
· En 1939, el nombre Clostridium welchii, es reemplazado por Clostridium perfringens, en la quinta edición del Manual de Bergey de Bacteriología Sistémica.
· En 1940 se le relacionó por primera vez con intoxicaciones alimentarias por Knox y Mac Donald en Inglaterra y McCIung en E.U.A. 
· Posteriormente en 1968 se descubrió que existían cepas de este microorganismo que producían una enterotoxina responsable de enfermedades gastrointestinales en humanos.
 CLOSTRIDIUM DIFFICILE
· Los primeros reportes de C. difficile como causante de enfermedad se dieron en 1893, cuando Finney describió el caso de una mujer joven con diarrea hemorrágica y seudo-membranas a nivel del colon.
· Sin embargo, esta bacteria fue aislada adecuadamente por primera vez en 1935 por Hall y O’toóle como microbiota normal del tracto gastrointestinal de neonatos, donde no causaba patologías, denominándola en ese momento Bacillus difficilis por su dificultad para crecer en medio in vitro.
· En 1978 Bartlett et al, lo identifican como fuente de toxinas en las heces de pacientes con colitis pseudomembranosa (CSM), por lo que lo designaron como el principal agente causal de esta patología, siendo la población más susceptible los ancianos mayores de 65 años
AGENTE CAUSAL Y TAXONOMÍA
	CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
Dominio:Bacteria
Filo:Firmicutes
Clase:	Clostridia
Orden:	Clostridiales
Familia:Clostridiaceae
Género:Clostridium
Especie:Clostridium perfringens
	CLOSTRIDIUM DIFFICILE 
Dominio:Bacteria
Filo:Firmicutes
Clase:	Clostridia
Orden:	Clostridiales
Familia: Clostridiaceae
Género: Clostridium
Especie: Clostridium difficile
Clostridium perfringens Constituye el agente etiológico más importante de la gangrena gaseosa. Además, es responsable de otros cuadros clínicos como son: toxiinfecciones alimentarias, enteritis necrosante, celulitis e infecciones inespecíficas.
C. difficile es la causa más importante de colitis pseudomembranosa,​ una infección del colon, con frecuencia secundaria a la erradicación de la microbiota saprofita por el uso extenso de antibióticos.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
· Bacilo grampositivo, anaerobia, termófila, capsulada, e inmóvil. 
· A diferencia de otros Clostridios patógenos, C. perfringens es inmóvil y la presencia de una cápsula puede ser evidenciada en frotis directo de fluidos corporales y tejidos, pero no siempre demostrables en cultivos. Además, no suele aparecer esporulada, ni en productos patológicos ni en cultivos, requiriendo para esporular medios especiales.
· Considerada como una de las bacterias patógenas más ampliamente distribuidas en el ambiente presentándose en suelo, aire, alimentos, microflora intestinal del hombre y de la mayoría de los animales. Sin embargo, en ciertas ocasiones, puede comportarse como un patógeno oportunista. 
· Las cepas de este microorganismo han sido clasificadas en 5 tipos (A - E) en base a la producción de 4 exotoxinas (alfa, beta, épsilon e iota)
· Cepas del tipo A son las más importantes como causantes de enfermedades en humanos y pueden estar presentes en suelo. 
· Cepas de los tipos B al E en su mayoría no se encuentran en el suelo y son parásitos obligados de animales domésticos, en los que pueden ocasionar enfermedades como la disentería del cordero, enterotoxemia en cerdos, cabras, corderos y vacas. 
CLOSTRIDIUM DIFFICILE 
· Es un bacilo Gram-positivo, anaerobio estricto, que forma esporas con facilidad, y de difícil crecimiento en los medios habituales de cultivo
· Es obicua. Está presente en la microbiota normal del tracto gastrointestinal humano como comensal. Asimismo, se encuentra en el suelo, la arena y el heno. También se ha aislado en animales de granja, roedores y animales domésticos, como perros y gatos.
· Puede desarrollarse bajo condiciones variadas de crecimiento. El rango de temperatura que acepta se ubica entre los 25 y los 45° C. Su temperatura óptima es de 30-37° C.
· Algunas cepas son móviles por la presencia de flagelos perítricos.
· Una de sus características más importantes es la formación de la espora. Este constituye una estructura de resistencia ante las condiciones ambientales adversas, principalmente frente a la deshidratación, el calor, el oxígeno y los agentes tóxicos, lo que le permite permanecer meses en la superficie de objetos o en el suelo. Además parece que también facilita su dispersión de forma aérea (Roberts et al., 2008)
· Es considerada un agente patógeno, ya que a través de las esporas es capaz de generar ciertas patologías. Tiene preferencia por el tracto gastrointestinal, en donde germina y causa enfermedades como la colitis pseudomembranosa.
· La bacteria produce dos toxinas, la A y la B. Ambas toxinas actúan a nivel de las células epiteliales del intestino, desencadenando una serie de cambios que conllevan al desarrollo de patologías como la diarrea asociada al Clostridium difficile, colitis pseudomembranosa y diarrea asociada a los antibióticos.
FISIOLOGÍA Y ESTRUCTURA
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
· Es un bacilo grampositivo rectangular de gran tamaño (0,6 a 2,4 x 1,3 a 19 u.m), que rara vez forma esporas, ya sea en condiciones in vivo o tras su cultivo in vitro, importante característica que diferencia a esta especie de otros clostridios. 
· Sus células están rodeadas por una pared celular conformada por una gruesa capa de peptidoglicano, entre otros componentes. Asimismo, presenta una cápsula protectora.
· Al observarse al microscopio, se aprecia que las células adoptan tres disposiciones: individuales, en cadenas o en paquetes pequeños. No presentan flagelos ni cilios. 
· Es anaerobio tolerante, puede sobrevivir e incluso proliferar con tensiones de oxígeno que son inhibitorios para otros Clostridios, que son anaerobios estrictos. ). 
· Carecen de sistema citocromo y de mecanismo para la fosforilación por transporte de electrones (ciclo del ácido tricarboxílico); por tanto obtienen ATP mediante fosforilación a nivel del substrato (azúcares). Fermenta una variedad de azúcares como glucosa, lactosa, maltosa, galactosa, etc. 
· Puede proliferar en un rango de pH de 5.5 a 8.0, y un espectro de temperatura de 20 a 50°C, teniendo un tiempo de germinación tan corto como 8 minutos.
CLOSTRIDIUM DIFFICILE 
· Clostridium difficile es un bacilo grampositivo, que mide aproximadamente 0´5x3-6 µm,)
· Las células están rodeadas por una pared celular constituida por una gruesa capa de peptidoglicano. Asimismo, posee polímeros, conocidos como PSI, PSII y PSIII.
· Esta bacteria produce esporas cuando las condiciones ambientales son desfavorables. Estas esporas pueden sobrevivir durante un período de unos dos años en condiciones hostiles. Una vez que estas cambian y se hacen favorables, las esporas germinan originando nuevas células de la bacteria.´
· Puede desarrollarse bajo condiciones variadas de crecimiento. El rango de temperatura que acepta se ubica entre los 25 y los 45° C. Su temperatura óptima es de 30-37° C.
· Presenta un metabolismo basado principalmente en la fermentación de algunos azúcares, entre los cuales el principal es la glucosa. También fermenta fructosa, manitol, manosa y celobiosa.
· Esta bacteria no es capaz de sintetizar la enzima catalasa. Esto genera que no pueda desdoblar al peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno
· La bacteria es capaz de hidrolizar la urea a dióxido de carbono y amoniaco. Esto se debe a que no sintetiza la enzima ureasa, ya que no posee los genes para esto.
· No sintetiza la enzima nitrato reductasa, por lo tanto no puede reducir nitratos a nitritos.Esta también constituye una prueba de identificación y diferenciación de las bacterias.
PATOGENIA
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
· Es altamente patógena en el ser humano. Ocasiona generalmente infecciones a nivel cutáneo, las cuales son bastante graves. Ingresan al organismo a través de dos vías: 
· Por ingestión: Cuando la bacteria es ingerida, comienza a reproducirse rápidamente en el interior del cuerpo, ya que aquí consigue las condiciones ambientales idóneas. Las esporas ingresan al torrente sanguíneo, a través del cual puede llegar a diversas partes del cuerpo, tienen predilección por el tejido muscular e intestinal, en donde se replica con gran rapidez, ocasionando serios daños en el tejido, como lesiones necróticas.
· Por inoculación a nivel cutáneo: la bacteria puede ingresar al organismo a través de alguna herida o lesión en la piel. Al entrar, infecta al tejido muscular circundante, realizando el proceso de fermentación, obteniendo como producto dióxido de carbono en forma de gas, matando las células y por ende el tejido.
· Posee una amplia gama de factores de virulencia entre los que están 12 toxinas , una enterotoxina, una hemolisina y una neuraminidasa, permitiéndole ser responsable de una gran variedad de enfermedades de diferentes grados de severidad. La toxina α es el factor de virulencia más importante en la patogenia de la gangrena gaseosa; es una metaloenzima con actividades de fosfolipasa C y esfingomielinasa. Hidroliza las membranas celulares de eritrocitos, células endoteliales y músculo, inactiva leucocitos y tiene efectos cardiodepresores como bradicardia e hipotensión. Además, reduce de manera rápida e irreversible la perfusión del musculo esquelético, esto ocurre por la formación intravascular de agregados de plaquetas activadas, leucocitos y fibrina que ocluyen los vasos sanguíneos. 
· Las cepas de C. perfringens de tipo B y C producen toxina β, sin embargo, las cepas tipo C son más importantes en el humano ya que son las responsables de la enteritis necrotizante. Esta toxina forma poros en ciertas células, lo que conlleva a inflamación y lisis celular; esta proteína actúa rápidamente en el intestino delgado, observándose daño dentro de la primera hora de exposición.
· La toxina ι es producida por las cepas tipo E de C. perfringens y consiste en dos proteínas diferentes, iota b (Ib), una proteína de anclaje que forma complejos de alto peso molecular, que genera poros a través de los cuales entra iota a (Ia), una ADP-ribosil transferasa que altera el citoesqueleto. 
· Los 5 tipos de C. perfringens producen toxina θ, también conocida como θ-hemolisina, perfringolisina o citolisina tiol-activada, que forma grandes poros en membranas que contienen colesterol. Se ha demostrado que esta toxina es citotóxica para polimorfonucleares y juega un papel importante en la resistencia de esta bacteria a ser eliminada por macrófagos. 
· La toxina μ es una hialuronidasa que degrada el acido hialurónico, un importante componente del tejido conectivo. La toxina δ es una de las tres hemolisinas producidas por cepas tipo B y C de C. perfringens y se caracteriza por ser citotóxica para las células que expresan G en su membrana.
· Todos los tipos de C. perfringens producen una neuraminidasa que escinde los residuos de ácido acetilneuramínico de glicoproteínas, glucolípidos y oligosacáridos y puede tener un papel importante en la patogenia de la enfermedad al destruir receptores moleculares de las superficies celulares o degradar tejido conectivo.
· La enterotoxina de C. perfringens es un polipéptido de 319 aminoácidos, forma poros en la membrana plasmática de células sensibles llevándolas a su muerte, ya sea por apoptosis o por presión oncótica. La enterotoxina se acumula dentro de la bacteria formando cuerpos de inclusión.
CLOSTRIDIUM DIFFICILE 
C. difjicile sintetiza dos toxinas: una enterotoxina (toxina A) y una citotoxina (toxina B ). La enterotoxina es quimiotáctica para los neutrófilos, con infiltración de polimorfonucleares en el fleon, lo que da lugar a la liberación de citocinas. Asimismo, la toxina A ejerce un efecto citopático que altera la unión intercelular estrecha, incrementa la permeabilidad de la pared intestinal, y una ulterior diarrea. La citotoxina provoca la despolimerización de la actina, con posterior destrucción del citoesqueleto celular tanto en condiciones in vivo como in vitro.
A pesar de que ambas toxinas parecen interaccionar de manera sinérgica en la patogenia de la enfermedad, las cepas negativas para la enterotoxina A aún son capaces de producir enfermedad. Por otra parte, la producción de una o ambas toxinas no parece bastar para provocar enfermedad. Las «proteínas de la capa superficial» bacteriana desempeñan una destacada función en la unión del patógeno al epitelio intestinal, la cual posibilita la producción localizada de toxinas y ulterior daño tisular.C. d ifficile forma parte de la microflora intestinal normal en un pequeño número de individuos sanos y algunos pacientes hospitalizados. La enfermedad se desarrolla en los individuos que reciben antibióticos debido a que estos fármacos alteran la microflora entérica normal, permitiendo el crecimiento excesivo de estos microorganismos relativamente resistentes, o haciendo al paciente más vulnerable a la adquisición exógena de C. difficile. La enfermedad se desarrolla cuando el microorganismo prolifera en el colon y sintetiza sus toxinas.
EPIDEMIOLOGÍA
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
C. perfringens tipo A habita con frecuencia en el aparato digestivo del ser humano y de los animales, y tiene una amplia distribución en la naturaleza, fundamentalmente en el suelo y en el agua contaminados por heces. Las esporas se forman en condiciones ambientales adversas y pueden sobrevivir durante períodos de tiempo prolongados. Las cepas de los tipos B a E no sobreviven en el suelo, pero pueden colonizar el aparato digestivo de los animales y algunas veces del ser humano. C. p erfrin g en s tipo A origina la mayoría de las infecciones en el ser humano, incluidas las infecciones de tejidos blandos, las intoxicaciones alimentarias y la septicemia primaria. Clostridium perfringens tipo C es el agente etiológico de una de las infecciones más importantes en el ser humano, la enteritis necrótica.
CLOSTRIDIUM DIFFICILE 
Coloniza el intestino de una pequeña proporción de individuos sanos (<5%). La exposición a antibióticos se asocia al sobrecrecimiento de C. difficile y la posterior enfermedad (infección endógena). Las esporas se pueden detectar en las habitacionesdel hospital con pacientes infectados (fundamentalmente alrededor de las camas y en los baños); pueden ser una fuente exógena de infección Una cepa extremadamente virulenta de C. difficileproduce enfermedad en este momento en los hospitales y las comunidades de Canadá, Estados Unidos y Europa.
ENFERMEDADES CLÍNICAS
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
· Infecciones de tejidos blandos
· Las especies de clostridios pueden colonizar las heridas y la piel sin consecuencias clínicas. De hecho, la mayoría de las cepas de C. perfringens y de otras especies de clostridios aisladas en cultivos de las heridas no tienen significación clínica.
· Celulitis: edema localizado y eritema con formación de gas en tejidos blandos; generalmente es indoloro 
· Miositis supurativa o fascitis: acumulación de pus (supuración) en los planos musculares sin necrosis muscular ni síntomas sistémicos 
· Mionecrosis o gangrena gaseosa: destrucción rápida y dolorosa de tejidomuscular.Es una enfermedad que pone en peligro la vida e ilustra el gran potencial de virulencia de los clostridios histotóxicos. El inicio de la enfermedad, caracterizado por un intenso dolor, se suele desarrollar a lo largo de la semana siguiente a la introducción de los clostridios en un tejido como consecuencia de un traumatismo o una intervención quirúrgica. Este inicio se ve pronto seguido por una extensa necrosis muscular, shock, insuficiencia renal y muerte, generalmente durante los 2 días siguientes al comienzo del cuadro. El examen macroscópicodel músculo muestra tejidos necróticos desvitalizados. El gas que se ve en los tejidos está producido por la actividad metabólica de las bacterias que se dividen rápidamente.
· Gastroenteritis
· Intoxicación alimentaría: intoxicación relativamente frecuente pero que en muchas ocasiones se pasa por alto, se caracteriza por un período de incubación corto (de 8 a 24 horas); una presentación clínica que incluye espasmos abdominales y diarrea acuosa, pero que no cursa con fiebre, náuseas ni vómitos, y una evolución clínica de duración comprendida entre 24 y 48 horas. La enfermedad es consecuencia del consumo de productos cárnicos (como ternera, pollo y pavo) contaminados por un gran número de células (10^ a 10^ microorganismos) de C. perfringens tipo A
· Enteritis necrótica: es un proceso necrosante agudo infrecuente que afecta al yeyuno y se caracteriza por un dolor abdominal agudo, vómitos, diarrea sanguinolenta, ulceración del intestino delgado y perforación de la pared intestinal, lo que origina peritonitis y shock. La toxina beta producida por C. perfringens tipo C es la responsable de esta entidad. La enteritis necrótica es más frecuente en Papúa Nueva Guinea, aunque se describen casos esporádicos en otros países. Esto es consecuencia de los hábitos alimenticios de la población, en la que la enfermedad puede ir detrás del consumo de carne de cerdo contaminada, poco hecha, acompañada de batata. La batata contiene un inhibidor termorresistente de la tripsina que protege a la toxina beta frente a su inactivación por la tripsina. Otros factores de riesgo de la enfermedad son la exposición a un gran número de microorganismos y la malnutrición (con pérdida de la actividad proteolítica que inactiva la enterotoxina).
CLOSTRIDIUM DIFFICILE 
· Diarrea asociada a antibióticos: suele apareceruna diarrea aguda entre 5 y 10 días después del comienzo del tratamiento antibiótico (en especial, con clindamicina, penicilinas, cefalosporinas y fluoroquinolonas); puede ser breve y desaparecer de manera espontánea o bien presentar una evolución más prolongada.
· Colitis seudomembranosa: la forma más gravede enfermedad por C. diffícile con diarrea profusa, espasmos abdominales y fiebre; se observan placas blanquecinas (seudomembranas) sobre tejido del colon intacto en la colonoscopia.
· Megacolon tóxico: Esta afección se presenta cuando una hinchazón e inflamación se disemina a las capas más profundas del colon. Como resultado, el colon deja de funcionar y se ensancha. En casos graves, el colon puede romperse. Síntomas: Dolor y distensión abdominal, fiebre (Sepsis), diarrea (generalmente con sangre)
PRUEBAS DIAGNÓSTICAS
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
· En la intoxicación alimentaria: El diagnóstico se hace por cultivo del alimento donde se puede encontrar más de 100.000 esporas por gramos, y por cultivo de las heces de los enfermos donde se encuentren más de esporas por gramo.
· En infección de tejidos blandos: Se hace por el frotis y el cultivo de los exudados en anaerobiosis donde se observan y aíslan los bacilos. Luego, se identifican por pruebas bioquímicas de fermentación de azúcares y producción de ácidos orgánicos.
· Muestras tisulares teñidas con Gram.
· Se pueden realizar pruebas de imágenes como radiografías, tomografías y resonancia magnética. En estas es frecuente observar gases en los tejidos
CLOSTRIDIUM DIFFICILE
· Examen de heces: es la primera opción para diagnosticar esta patología. Existen varios exámenes que pueden practicarse a las heces, entre los que se pueden contar: inmunoensayo enzimático, reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y el ensayo de citotoxicidad celular.
· Examen de colon: a través de una colonoscopia o una sigmoidoscopia, el médico puede apreciar directamente las características de la mucosa del intestino grueso.
· Diagnóstico por imágenes: este tipo de exámenes incluyen radiografías o tomografías axiales computarizadas (TAC). Se utilizan para determinar si ha habido alguna complicación de la infección. Este tipo de estudios se asignan a personas que padecen casos severos de infección por Clostridium difficile.
TRATAMIENTO
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
En las infecciones de tejidos blandos se administra penicilina. En caso de infecciones graves se deben tratar de manera agresiva mediante intervenciones de desbridamiento quirúrgico y altas dosis de penicilina. También se ha usado el tratamiento con oxígeno hiperbárico, aunque sus resultados no son concluyentes.
Las intoxicaciones alimentarias se tratan con rehidratación oral o parenteral, ya que es un proceso de resolución espontánea en la que la diarrea elimina las bacterias del tubo digestivo y la microflora intestinal normal vuelve a establecerse por sí sola.
CLOSTRIDIUM DIFFICILE
En general, la discontinuación del antimicrobiano implicado conduce a la resolución de los síntomas clínicos. Si los pacientes están gravemente enfermos o no responden al retiro del fármaco, deberían recibir metronidazol o vancomicina administrada por vía oral. La baja absorción de la vancomicina representa una ventaja en esta situación, pero ahora su uso está restringido debido a preocupaciones sobre su papel en la selección de enterococos y otros organismos resistentes. C. difficile es susceptible in vitro a las penicilinas y cefalosporinas, pero estos fármacos resultan ineficientes debido al acceso en el lumen intestinal y al peligro de destrucción por parte de las betalactamasas producidas por otras bacterias. Hasta en 20% de los pacientes llegan a ocurrir recaídas o reinfecciones que demandan la repetición del tratamiento. Se están desarrollando estrategias de inmunización que utilizan el toxoide de la toxina A.
PREVENCIÓN Y CONTROL
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
Las mejores medidas preventivas existentes son la limpieza inmediata y adecuada de las heridas contaminadas y la desbridación quirúrgica, combinadas con la administración de antimicrobianos contra clostridios (p. ej., penicilina). A pesar de que se han preparado toxoides para la vacunación activa, no se han utilizado en la práctica. 
CLOSTRIDIUM DIFFICILE
Las esporas permanecen durante largo tiempo en el ambiente y pueden transmitirse de persona a persona por objetos inertes contaminados o por las manos del personal que atiende enfermos, por lo que se recomienda la desinfección a fondo de este material y el lavado de las manos después del contacto con estos pacientes.
El trasplante de microbiota fecal (aportación de heces de un sujeto sano a uno enfermo) es una terapia estándar y altamente eficaz en el tratamiento de la recurrencia de la infección por Clostridioides difficile
CASO CLÍNICO
CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
Se trata de paciente masculino de 22 años de edad proveniente de recinto penitenciario ubicado en la localidad de Tocoron, edo. Aragua, quien refiere inicio de enfermedad actual hace 8 horas cuando nota dolor intenso en región glútea posterior a traumatismo por caída desde su propio plano de sustentación hace 48 horas aproximadamente. A la inspección se nota aumento de volumen con zona negro-verdosa, a la palpación se percibe crepitación. Posteriormente le es realizado una radiografía lateral de pelvis de píe donde se nota zonas radiolucidas que en conjunto con todo lo antes descrito se llega al diagnóstico presuntivo de gangrena gaseosa.
CLOSTRIDIUM DIFFICILE
Se trata de paciente masculino de 55 años de edad natural y procedente de la localidad, con antecedentes patológicos conocidos de valvulopatía cardiaca de tipo estenosis mitral quien posterior a tratamiento profiláctico con claritromicina, a dosis no especificada, para extracción de premolar superior derecho inicia cuadro clínico de diarrea a 10 días posterior al mismo, acompañado de espasmos abdominales y fiebre no cuantificada. Al interrogatorio paciente refiere haber prolongado el tratamiento con antibiótico antes nombrado debido a no poseer los recursos para el tratamiento adecuado y solo contar con dicho antibiótico recibido mediante donación. Ante el cuadro clínico antes descrito se ordena estudio imagenológico tipo colonoscopia,cuyo estudio arrojo presencia de placas blanquecinas sobre tejido de colon intacto, motivo por el cual se diagnostica con Colitis Pseudomembranosa.