Procedencia: Victor Nizet y Craig Rubens: Pathogenic Mechanisms and Virulence Factors of Group B Streptococci En: Gram positive pathogens (Multimedia version). Ed: Vincent Fischetti, Richard Novick, Joseph Ferretti, Daniel Portnoy, Julian Rood, ASM PRESS. 2000.

Translation by:   ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MICROBIOLOGÍA ,  Boletín  Nº 14 6. Enero - Febrero 2001

Introducción

Para que un microorganismo produzca patología es necesario que posea factores que le permitan adherirse a la célula, generar algún tipo de metabolito que dañe al hospedero, ejercer acción tóxica, penetrar en las células, diseminarse a través de los tejidos o evitar la actividad defensiva de los fagocitos o la desarrollada por los anticuerpos naturales o adquiridos, ya sea en forma activa o pasiva. Estos factores pueden estar representados por diversas estructuras generalmente de la superficie bacteriana como las fimbrias, otras adhesinas, la capa mucosa, la cápsula, proteínas de la membrana externa o bien enzimas, como las captadoras de hierro o sideróforos, proteínas con actividad tóxica, segregadas al medio o integrando la pared celular, como ocurre con las bacterias gram negativas y el lipopolisacárido (LPS), cuya fracción lipídica constituye la endotoxina, productos metabólicos o enzimas que, al ejercer su acción sobre el sustrato producen metabolitos intermedios o terminales con acción deletérea sobre las células y tejidos, como la ureasa que genera amonio con actividad necrosante sobre ciertos tejidos o permite la precipitación de fosfato amónico magnésico en la orina, actuando como litogénica en el árbol urinario, etc.

En el caso de Streptococcus del grupo B (SGB) o Streptococcus agalactiae, reconocido agente etiológico de infecciones neonatales severas (meningitis, sepsis precoz y tardía, artritis, neumonía, etc.), se conocen varios factores de virulencia con diferentes categorías patogénicas:

1. Adherencia a las superficies epiteliales

2. Invasión celular de los epitelios y las barreras endoteliales

3. Injuria directa de los tejidos

4. Bloqueo de los mecanismos inmunológicos

5. Inducción del síndrome séptico

1. Adherencia a las superficies epiteliales

Las interacciones iónicas e hidrofóbicas contribuyen a la adherencia, como también lo hacen las adhesinas. Estas pueden ser: proteínas bien definidas como las fimbrias, proteínas no definidas y estructuras no proteicas.

Mediante adhesinas proteicas no bien definidas, SGB se puede unir a las células del epitelio vaginal y a otras células incluyendo la mucosa faríngea, los alvéolos, las membranas placentarias, etc. A diferencia de otros microorganismos, se une eficientemente a las células vaginales humanas al pH ácido habitual1.

El ácido lipoteicoico (ALT), que forma parte de la estructura de la pared celular, permite la unión a las células faríngeas fetales más eficientemente que a la de los adultos. Se puede unir también a proteínas extracelulares como fibronectina, fibrinógeno y laminina2.

2. Invasión de las células epiteliales y endoteliales

Las evidencias experimentales directas acumuladas indican que la invasión celular es un paso crucial en la patogénesis de la enfermedad neonatal por SGB.

La consecuencia de la invasión o pasaje a través de las células es la causa de la producción de: amnionitis, aumentando así la exposición fetal a este microorganismo, bacteriemia, diseminación sistémica y meningitis. La sepsis adquirida intraútero está dentro del grupo de la denominada sepsis precoz y es generalmente fulminante. La característica de invadir la célula y vivir dentro de una vacuola como consecuencia del proceso de endocitosis, es parecido a lo que ocurre con algunas enfermedades bacterianas entéricas como la salmonelosis, constituyendo el primer paso para el establecimiento de una infección sistémica. La llegada a la cavidad amniótica puede ocurrir a través de membranas intactas3. En cultivos celulares se ha demostrado el proceso de trancitosis, es decir el pasaje a través de las células del corion sin alteración de las zonas de unión entre las mismas4.

Sin embargo, in vivo parecería que se requeriría algún tipo de injuria previa en la membrana amniótica para la penetración, de tal manera que cuando está intacta, se transforma en una barrera importante para la protección fetal4.

Para producir meningitis, los estreptococos circulantes deben penetrar en las células endoteliales de los vasos de la microcirculación cerebral, que es la llamada barrera hematoen-cefálica. Recientemente se ha demostrado que SGB puede efectuar trancitosis en monocapas de células endoteliales de vasos cerebrales5 y los aislamientos de tipo capsular III, que son los más comunes en meningitis neonatal, son los que se destacan en esta actividad sobre los otros serotipos o serovares. Además, es capaz de sobrevivir en forma intracelular sin multiplicarse, hasta 24 horas después de la invasión. ¿Qué importancia tiene esta característica? Recordemos que los antibióticos betalactámicos actúan en la fase logarítmica del desarrollo bacteriano y, si la bacteria no se está multiplicando, no lo hacen eficientemente y por lo tanto la bacteria queda intracelular y viable durante ese tiempo, a pesar del uso del antimicrobiano correcto.

Cuando se estudia en modelos tisulares, los aislamientos de SGB a partir de sangre de neonatos infectados son más inva-sivos para las células del tracto respiratorio que los provenientes de vagina o de neonatos colonizados sin síntomas6. Estos resultados indican que la invasión in vitro es un excelente marcador para demostrar la capacidad de producir enfermedad invasiva7-8.

Importancia de la cápsula: El polisacárido capsular sería esencial para la invasión celular y, más aun, las mutantes no capsuladas pueden invadir mejor las células epiteliales y endoteliales que las correspondientes capsuladas del mismo tipo y de las cuales derivan5,9-10. La cápsula puede enmascarar otras moléculas de invasión en la superficie de SGB que promueve la adherencia como factor independiente. El papel más importante de la cápsula es la inhibición de la fagocitosis por parte de los macrófagos y neutrófilos . Esta aspecto de la inhibición o dificultad para la endocitosis de células capsuladas, también sería importante en las células epiteliales.

3. Injuria directa de las barreras celulares

SGB produce una ß-hemolisina con acción citotóxica directa (citolisina formadora de poros). Después de la invasión de las células, se observa la pérdida de la arquitectura de los microvilli y la disrupción de la membrana citoplasmática y nuclear como también una hinchazón marcada de las organellas y del cito-plasma en general8. Este proceso sería la manifestación de la formación de poros en la membrana celular producido por la b-hemolisina mencionada.

Las mutantes creadas con deficiencias para invadir las células epiteliales son incapaces de producir bacteriemias cuando se las aplica mediante aerosoles. Esto es congruente con la hipótesis de que la invasión celular es indispensable para atravesar la barrera epitelial pulmonar.

La proliferación localizada de las bacterias con daño de los tejidos se observa en muestras de placenta provenientes de pacientes con corioamnionitis o en tejido pulmonar y cerebral (meningitis de neonatos). La alteración de las barreras celulares epiteliales y endoteliales facilitan la penetración placentaria.

Este mecanismo es diferente al de la invasión celular ya que la invasión intracelular y la trancitosis pueden ocurrir sin injuria significativa de las células.

Cuando las células alveolares se exponen a un desarrollo logarítmico de SGB o a la hemolisina, se observa un daño severo que se manifiesta por el aumento de la concentración de lactato-dehidrogenasa. La liberación de proteínas a partir de los vasos y hacia los espacios alveolares es el inicio y la principal característica de la formación de la membrana hialina que se observa en la neumonía precoz del neonato. La extensión del daño celular se puede reducir mediante el agregado de dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC), el mayor componente del surfactante humano, en concentraciones equivalentes al incremento fisiológico en el líquido alveolar durante el tercer trimestre de la gestación8.

Estos hallazgos estarían avalando la teoría de la mayor incidencia de neumonía severa por SGB en prematuros con deficiencia de surfactante

Además de la ß-hemolisina existen proteasas y colagenasas que facilitan la destrucción del tejido placentario y una proteína que degrada al ácido hialurónico que es un componente importante extracelular en los organismos superiores. Se desconoce la función de la hialuronato liasa pero, teóricamente, facilitaría la diseminación del microorganismo a través de los tejidos y los aislamientos del serogrupo III provenientes de neonatos con enfermedad invasiva la producen en mayor concentración que los provenientes de colonizados o de adultos con enfermedades no invasivas .

El factor CAMP (Christie, Atkins, Munch y Petersen) es responsable del efecto sinérgico entre la hemólisis de SGB cuando se lo inocula en forma adyacente a una cepa de Staphylococcus aureus. Es una proteína extracelular que lisa la membrana de los eritrocitos pretratados con la beta-toxina de Staphylococcus, que es una esfingomielinasa. Hay evidencias muy limitadas en cuanto a su función11.

Finalmente el ALT es citotóxico para una variedad de células humanas, incluyendo células embrionarias cerebrales y amnióticas pero no se conoce con certeza su contribución al daño celular.

4. Escape de la actividad inmunológica

Una vez que SGB ha penetrado al pulmón o a la sangre se origina una respuesta inmune. Los elementos centrales son los leucocitos neutrófilos y, en menor proporción, los macrófagos mononucleados. Pero para que se produzca la fagocitosis en forma adecuada es necesario que haya opsonización. Sin la participación de anticuerpos específicos, ella se reduce en forma dramática. Por eso, los neonatos más susceptibles serían aquellos que tengan un déficit en:

A. La fagocitosis

B. La concentración de la inmunoglobulina serotipo específica anti SGB

C. La vía clásica y/o alternativa del complemento

Además de estos factores del huésped, ya hemos visto que SGB posee una serie de factores de virulencia que dificultan la actividad inmunológica, particularmente la cápsula l

Existen nueve serotipos o serovares: Ia, Ib, Ic y II hasta VII. Casi todos tienen los mismos cuatro componentes monosacáridos: glucosa, galactosa, N-acetilglucosamina y ácido siálico. Obviamente, están agrupados de diferente manera. El suero hiperinmune de conejo contra un determinado serotipo produce protección contra el serotipo homólogo únicamente.

El ácido siálico es un componente esencial para el serotipo III . Después de tratar con sialidasa la cápsula alterada del serotipo III, ella no desarrolla anticuerpos protectores contra la infección por SGB. Además los anticuerpos derivados de las cápsulas nativas de SGB III no se unen a la cápsula alterada por la acción de la sialidasa.

Los aislamientos así tratados producen menor letalidad en ratas, cuando se administran por vía endovenosa.

Es interesante mencionar que SGB puede regular la expresión de la cápsula, de acuerdo con el medio: los no capsulados son más invasivos para el epitelio respiratorio. Ya se dijo que la cápsula puede enmascarar a ciertas adhesinas. En la coloni-zación mucosa puede haber un balance dinámico como es la producción de suficiente cápsula para evitar la fagocitosis pero no la necesaria para prevenir la interacción con las células epiteliales.

En la composición antigénica de SGB hay proteínas. Una de ellas es la proteína C que intervendría en la virulencia más significativamente que otras pues, por ejemplo, las cepas de tipo II que las poseen producen mortalidad en las ratas inoculadas experimentalmente mientras que no lo hacen si no poseen dicha proteína12. Sin embargo los anticuerpos contra la proteína C no producen protección contra la muerte fetal.

Existen además ciertas peptidasas que hidrolizan a C5a dificultando, de esta manera, la afluencia leucocitaria en los casos de sepsis precoz.

Cuando se inocula SGB en dosis subletales y luego el factor CAMP purificado, se produce la muerte por septicemia. Los otros factores que ya se mencionaron también pueden interferir con los mecanismos inmunes. La hialuronidato liasa bloquea la respuesta inmunológica porque destruye el anticuerpo-hialuronán contra la IL-12 al que se unen los receptores CD44 expresados por los macrófagos, neutrófilos y linfocitos. Al disminuir la concentración de IL-12 se incrementa la mortalidad, que baja si se administra dicha interleuquina en forma terapéutica13.

5. Inducción del síndrome séptico

El síndrome séptico se produce al fallar las barreras naturales, sean la epitelial o la inmunológica. Recordemos que existen dos grandes tipos de presentación clínica: la enfermedad precoz y la tardía, después del día 7. La sepsis precoz es casi indis-tinguible del shock séptico producido por las bacterias gram negativas: hipotensión, hipertensión pulmonar, hipoxemia tisular y acidosis, inestabilidad térmica, coagulación intravascular diseminada, neutropenia y finalmente fallo sistémico multiorgánico. En algunos estudios experimentales se demostraron dos fases en la respuesta inflamatoria del huésped. La fase aguda (<1 hora) se manifiesta por el aumento de la presión arterial pulmonar y reducción de la oxigenación arterial (aumento del tromboxano B2 sérico). Estos parámetros se mantienen en la fase tardía (2-4 horas) en la cual va progresivamente al fallo cardíaco y a la acidosis (aumento del TNF-alfa y 6-ceto-prostaglandina). En los ratones, SGB induce a una respuesta Th1-símil en cuanto a la liberación de citoquinas: IL-2, interferón-gamma. Esta última aumenta entre las 12 y 72 horas y los anticuerpos contra ella aumentan la mortalidad, mientras que la participación del TNF no es tan clara. En el síndrome séptico intervendría el óxido nítrico ya que, poniendo SGB en contacto con arterias mesentéricas, se produce una menor respuesta a la noradrenalina (presencia de óxido nítrico). Esto sugiere el papel que cumpliría la óxido nítrico sintetasa cuando se produce la hipotensión sistémica. En la síntesis de esta enzima, que contribuye al aumento del óxido nítrico, interviene la ß-hemolisina . Este cuadro de hipotensión, favorecido de alguna manera por la ß-hemolisina, sería similar al producido en los casos severos de shock por Streptococcus pyogenes

Figura SGB en una célula del endotelio de los vasos cerebrales y dentro de una vacuola (endocitosis). El cambio en el citoesqueleto de la célula sería una demostración de la propia promoción del ingreso a la célula.

introducción

Categoría patogénica	Mecanismos específicos	Determinantes de la virulencia
Adherencia a la superficie epitelial	Colonización de la mucosa vaginal. Adherencia al epitelio respiratorio. Unión a la fibronectina Unión al fibrinógeno Unión a la laminina	Adhesinas proteicas no definidas Acido lipoteicoico
Invasión celular de las barreras epiteliales y endoteliales	Invasión coriónica/ trancitosis Invasión del epitelio pulmonar Invasión del endotelio de los vasos pulmonares Invasión del endotelio de los vasos cerebrales /trancitosis	Invasiones proteicas no definidas
Injuria directa de los tejidos	Injuria de los tejidos placentarios Injuria de las células epiteliales pulmonares Injuria de las células endoteliales de los vasos pulmonares	ß-hemolisina Proteasas Colagenasa Factor CAMP  Hialuronidato liasa Acido lipoteicoico
Escape de la actividad inmunológica	Resistencia a la opsonofagocitosis  Inhibición del depósito de complemento  Dificultad en el reclutamiento o afluencia de los neutrófilos  Unión de los anticuerpos no inmunes  Resistencia a la muerte intracelular	Polisacárido capsular Peptidasa C5 a Proteína C de superficie (Ag) Factor CAMP Hialuronidato liasa
Inducción del síndrome séptico	Liberación de citoquinas (IL-1, TNF-a )  Inducción de óxido nítrico sintetasa	Peptidoglicano de la pared celular ß-hemolisina