Burkholderia mallei - Burkholderia mallei

Burkholderia mallei
Burkholderia mallei.tif
clasificación cientifica
Dominio:
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Pedido:
Familia:
Género:
Especies:
B. mallei
Nombre binomial
Burkholderia mallei
( Zopf 1885)
Yabuuchi y col. 1993
Sinónimos

Muermo bacilo Loeffler 1882
Bacillus mallei Zopf 1885
Actinobacillus mallei (Zopf 1885) Brumpt 1910
Pfeifferella mallei (Zopf 1885) Buchanan 1918
Malleomyces mallei (Zopf 1885) Pribram 1933
Loefferella mallei (Zopf 1885) Holden 1935
Acinetobacter mallei (Zopf 1885) de acero y Cowan 1964
Pseudomonas mallei (Zopf 1885) Redfearn et al. 1966

Burkholderia mallei es una bacteria aerobia, bipolar, gramnegativa , un patógeno humano y animal del género Burkholderia que causa el muermo ; el nombre latino de esta enfermedad ( malleus ) dio su nombre a la especie que la causa. Está estrechamente relacionado con B. pseudomallei y , por tipificación de secuencias multilocus , es una subespecie de B. pseudomallei. B. mallei evolucionó de B. pseudomallei por reducción selectiva y deleciones del genoma de B. pseudomallei . A diferencia de B. pseudomallei y otros miembros del género, B. mallei no es móvil; su forma es cocobacilar y mide entre 1,5 y 3,0 μm de longitud y entre 0,5 y 1,0 μm de diámetro con extremos redondeados.

Descubrimiento e historia temprana

Wilhelm Schütz y Friedrich Löffler aislaron por primera vez B. mallei en 1882. Se aisló de un hígado y bazo infectados de un caballo. Esta bacteria es también una de las primeras en ser identificadas que contiene un sistema de secreción de tipo VI que es importante por su patogenicidad. En 1885, el botánico y bacteriólogo alemán Wilhelm Zopf (1846-1909) dio al patógeno su nombre binomial, después de analizar muestras de la bacteria. Él refinó aún más sus observaciones con el patógeno en 1886.

Familia Burkholderiaceae

La mayoría de los organismos de Burkholderiaceae viven en el suelo; sin embargo, B. mallei no lo hace. Debido a que B. mallei es un patógeno mamífero obligado , debe infectar a un mamífero huésped para vivir y transmitirse de un huésped a otro.

Género Burkholderia

B. mallei está estrechamente relacionado con B. pseudomallei , siendo 99% idéntico en genes conservados en comparación con B. pseudomallei . B. malllei tiene aproximadamente 1,4 Mb menos de ADN que B. pseudomallei . Es posible que B. mallei haya evolucionado a partir de una cepa de B. pseudomallei después de que esta última hubiera infectado a un animal. La bacteria habría perdido los genes que no eran necesarios para vivir en un huésped animal. Esta sugerencia ha encontrado apoyo en estudios que comparan cepas de B. mallei con B. pseudomallei e indican que sus dos genomas respectivos son muy similares. Los genes que permitieron a la bacteria sobrevivir en el suelo, como los genes que le dieron a B. mallei la capacidad de proteger contra bactericidas, antibióticos y antifúngicos, probablemente fueron eliminados. Por lo tanto, la razón por la que B. mallei no se encuentra fuera de un huésped es porque carece de los genes necesarios para sobrevivir en el suelo. Las comparaciones de genomas también parecen indicar que B. mallei todavía está evolucionando y adaptándose a un estilo de vida intracelular .

Genoma

El genoma de B. mallei fue secuenciado en los Estados Unidos por el Instituto de Investigación Genómica . El tamaño del genoma es menor que el de B. pseudomallei . La secuencia de B. mallei reveló un cromosoma de 3,5 megapares de bases (Mb) y un "megaplasmido" de 2,3 Mb. También se encontraron muchas secuencias de inserción y genes de fase variable. El genoma de B. mallei está formado por dos cromosomas circulares. El cromosoma 1 es donde se encuentran los genes relacionados con el metabolismo , la formación de cápsulas y la biosíntesis de lipopolisacáridos . B. mallei tiene una cápsula de polisacáridos que indica su potencial como patógeno. El cromosoma 2 es donde se encuentra la mayor parte de la información sobre los sistemas de secreción y los genes asociados a la virulencia. ubicado. secuencia de multilocus typing ha revelado que B. mallei más probable evolucionaron a partir de un B. pseudomallei clon reducción. Alrededor de 1000 B. pseudomellei genes están ausentes o son diferentes en el B. mallei genoma. B. mallei 's genoma también tiene una gran cantidad de secuencias de inserción.

Taxonomía

B. mallei primero se llamó " Bacillus mallei " y estuvo en el género Pseudomonas hasta principios de la década de 1990. Ahora es parte del género Burkholderia .

Mecanografía

No existe un sistema estandarizado para diferenciar entre B. mallei y B. pseudomallei . Los métodos que se han utilizado para diferenciar e identificar una cepa de la otra incluyen ribotipado , electroforesis en gel de campo pulsado , electroforesis enzimática multilocus, análisis de ADN polimórfico amplificado aleatoriamente y tipificación de secuencias multilocus. Sin embargo, la comparación del ADN de B. mallei y B. pseudomallei debe realizarse al nivel del rDNA 23S, ya que no se encuentran diferencias identificables entre las dos especies al nivel del rDNA 16S .

Crecimiento de la cultura

Tanto B. mallei como B. pseudomallei pueden cultivarse en un laboratorio; Se puede utilizar agar nutritivo para hacer crecer las bacterias. Cuando se cultiva en cultivo, B. mallei crece en colonias lisas, grises y translúcidas . En un período de 18 horas a 37 ° C, una colonia de B. mallei puede crecer hasta aproximadamente 0,5-1,0 mm de diámetro. El crecimiento del cultivo de B. mallei en agar MacConkey es variable. Muchos microbiólogos no están familiarizados con B. mallei y, como resultado, con frecuencia se ha identificado erróneamente como una especie de Pseudomonas o como un contaminante en un cultivo.

Resistencia y susceptibilidad a los antibióticos

La bacteria es susceptible a numerosos desinfectantes, incluidos cloruro de benzalconio , yodo , cloruro de mercurio , permanganato de potasio , hipoclorito de sodio al 1% y etanol . El microorganismo también puede destruirse mediante calentamiento o luz ultravioleta . Se ha informado que los antibióticos como estreptomicina , amikacina , tetraciclina , doxiciclina , carbapenémicos , ceftazidima , amoxicilina / ácido clavulánico , piperacilina , cloranfenicol y sulfatiazol son eficaces contra las bacterias in vitro . B. mallei , como B. pseudomallei , también es resistente a varios antibióticos, incluidos aminoglucósidos , polimixinas y betalactámicos . Actualmente, no hay ninguna vacuna disponible para humanos o animales para proteger contra la infección por B. mallei . Se necesita un modelo animal que prediga las respuestas inmunitarias necesarias para crear inmunidad a la bacteria antes de que se pueda desarrollar una vacuna. Los ratones son bastante cercanos a los humanos en su susceptibilidad a B. mallei y serían la elección ideal de animal para crear un modelo para la vacuna.

Patogenicidad

B. mallei es responsable de causar la enfermedad del muermo , que históricamente afectó principalmente a animales, como caballos , mulas y burros , y rara vez a humanos. Los caballos se consideran el huésped natural de la infección por B. mallei y son muy susceptibles a ella. B. mallei infecta y accede a la célula de su huésped mediante la lisis de la vacuola de entrada . B. mallei tiene una motilidad basada en actina dependiente de proteínas bacterianas una vez dentro de la célula. También es capaz de iniciar la fusión de la célula huésped que da como resultado células gigantes multinucleadas (MNGC). La consecuencia de las MNGC aún no se ha determinado, pero puede permitir que las bacterias se propaguen a diferentes células, eviten las respuestas del sistema inmunológico del huésped infectado o permitan que las bacterias permanezcan más tiempo en el huésped. B. mallei es capaz de sobrevivir dentro de las células huésped gracias a su capacidad para interrumpir las funciones celulares de destrucción de bacterias. Deja las vacuolas temprano, lo que permite una replicación eficiente de las bacterias dentro de la célula. Dejar la célula temprano también evita que las bacterias sean destruidas por defensinas lisosomales y otros agentes que matan patógenos. Las MNGC pueden ayudar a proteger a las bacterias de las respuestas inmunitarias. La capacidad de B. mallei para vivir dentro de la célula huésped hace que desarrollar una vacuna contra ella sea difícil y complejo. La vacuna necesitaría crear una respuesta inmune mediada por células, así como una respuesta humoral a las bacterias para ser eficaz en la protección contra B. mallei . Con respecto a una vacuna contra B. mallei , la cercanía de B. mallei a B. pseudomallei puede hacer posible que una vacuna desarrollada para cualquiera de los tipos sea eficaz contra el otro.

Síntomas de la infección por B. mallei

Los caballos infectados crónicamente con B. mallei con enfermedad del muermo típicamente experimentan secreción nasal que contiene moco , lesiones pulmonares y nódulos alrededor del hígado o el bazo. La infección aguda en caballos produce fiebre alta, pérdida de grasa o músculo, erosión de la superficie del tabique nasal , hemorragia o secreción de moco. La bacteria afecta principalmente a los pulmones y las vías respiratorias. La infección humana por B. mallei es rara, aunque ocasionalmente ocurre entre los trabajadores de laboratorio que se ocupan de la bacteria o aquellos que están frecuentemente cerca de animales infectados. La bacteria generalmente infecta a una persona a través de los ojos, la nariz, la boca o cortes en la piel. Una vez que las personas se infectan, desarrollan fiebre y escalofríos . Con el tiempo, contraen neumonía , pústulas y abscesos , que resultan fatales en un plazo de una semana a 10 días si no se tratan con antibióticos. La forma en que alguien se infecta con la bacteria también afecta el tipo de síntomas que se producirán. Si las bacterias ingresan a través de la piel, puede producirse una infección cutánea local, mientras que la inhalación de B. mallei puede causar infecciones septicémicas o pulmonares, musculares, hepáticas o esplénicas. La infección por B. mallei tiene una tasa de mortalidad del 95% si no se trata y una tasa de mortalidad del 50% en personas tratadas con antibióticos.

Respuesta celular a la infección

En los primeros días de la infección por B. mallei , los neutrófilos , los macrófagos y las células T van al bazo en grandes cantidades. La respuesta celular temprana a la infección por B. mallei involucra células Gr-1 + ( antígeno ) e implica su importancia para la inmunidad contra esta infección bacteriana. Las células T ( óxido nítrico ) están más involucradas en la lucha contra B. mallei en las últimas etapas de su infección de un huésped.

El lipopolisacárido aislado de B. mallei demostró una actividad biológica significativamente menor en comparación con el LPS de Escherichia coli , de acuerdo con el menor grado de acilación de su lípido A : las formas principales del lípido A de B. mallei fueron penta y tetraaciladas, mientras que las clásicas el lípido A de E. coli fue hexaacilado. Además, el lípido A de B. mallei contiene un residuo de 4-amino-4-desoxiarabinosa en casi la mitad de las moléculas, lo que neutralizaría parcialmente la carga negativa de los grupos fosfato necesarios para la interacción con los aminoácidos cargados positivamente de TLR4 . Al mismo tiempo, las cadenas de acilo del lípido A en B. mallei eran en promedio más largas (14-16 átomos de carbono ) que las de E. coli (14 átomos de carbono), pero el LPS de B. mallei parecía ser un activador más débil. B. mallei puede emplear LPS con baja actividad biológica para evadir el reconocimiento adecuado por parte del complejo TLR4 / MD-2 del sistema inmunológico innato , amortiguando la respuesta inmunitaria del huésped y aumentando el riesgo de diseminación bacteriana.

Presencia global

B. mallei se ha erradicado en los Estados Unidos y la mayoría de los países occidentales, pero todavía afecta a los animales en África, Asia, Oriente Medio, América Central y América del Sur. Muchos países occidentales pudieron eliminar la enfermedad mediante programas de control del muermo y leyes que exigen la notificación de los casos de infección a los departamentos de salud y la destrucción de cualquier animal afectado por B. mallei .

Potencial como arma biológica

B. mallei y B. pseudomallei tienen un historial de estar en una lista de posibles agentes de guerra biológica . Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades clasifican a B. mallei como un agente biológico crítico de categoría B. Como resultado, la investigación sobre B. mallei solo se puede realizar en instalaciones de nivel de bioseguridad 3 en los EE. UU. E internacionalmente. Aunque es tan altamente infeccioso y un arma biológica potencial, se han realizado pocas investigaciones sobre esta bacteria. B. mallei y B. pseudomallei bajo la política de Supervisión Institucional de las Investigaciones de Preocupación de Uso Dual en Ciencias de la Vida estarían sujetas a supervisión para asegurar la investigación responsable de estos agentes.

Incidencia en los Estados Unidos

En marzo de 2000, uno de los primeros casos desde la década de 1940 de muermo en los Estados Unidos ocurrió en un joven microbiólogo que trabajaba para el Instituto de Investigación Médica de Enfermedades Infecciosas del Ejército de los Estados Unidos . El investigador tenía diabetes tipo 1 y había estado trabajando con B. mallei durante aproximadamente dos años, pero no siempre usaba guantes mientras realizaba su investigación. El investigador experimentó agrandamiento de los ganglios linfáticos y fiebre que duró 10 días incluso con tratamiento antibiótico. En las siguientes semanas, el investigador experimentó fatiga , rigores, sudores nocturnos y pérdida de peso. Al mes siguiente, sus síntomas parecieron desaparecer después del tratamiento con claritromicina , pero después de suspender la medicación, los síntomas reaparecieron. Después de realizar múltiples pruebas en cultivos de la sangre del investigador y una porción de un absceso hepático biopsiado , la bacteria fue identificada como B. mallei . Una vez que se estableció qué infectó al investigador, se le dio otro ciclo de antibióticos ( imipenem y doxiciclina ) con 6 meses de tratamiento. Después de un año, el investigador se recuperó por completo.

Este incidente también mostró cómo un corte o abrasión cutánea no es absolutamente necesario para contraer la enfermedad, ya que el investigador no recordaba ningún corte o accidente mientras trabajaba en el laboratorio. El caso fue significativo ya que mostró la dificultad que tienen los laboratorios de microbiología para identificar agentes de armas biológicas y las posibles consecuencias si no se toman medidas para prepararse para un ataque biológico real.

La historia como arma de guerra biológica

B. mallei se usó intencionalmente para infectar animales y humanos durante la Primera Guerra Mundial. Los alemanes usaron B. mallei para infectar a los animales que eran enviados desde países neutrales a los Aliados con muermo. Los planes de guerra biológica de los alemanes comenzaron en 1915 en la costa este de los Estados Unidos; tenían la intención de infectar y matar el ganado que se enviaba a los aliados y facilitar la transmisión de la enfermedad a los humanos. La costa este era el lugar donde se reunían muchos animales para enviarlos a los aliados que luchaban en Europa. Los alemanes también atacaron los suministros de animales de Rumania , Noruega y España con cultivos de muermo. El sabotaje biológico alemán finalmente se extendió a Argentina , donde los agentes se basarían en cultivos bacterianos de España para infectar el ganado, los caballos y las mulas que Argentina suministraba a los aliados. El uso alemán de microbios como armas es uno de los únicos ataques documentados de uso intencional de armas biológicas contra países neutrales.

Los japoneses utilizaron B. mallei en sus unidades de investigación de guerra biológica. La unidad más notable y notoria, la Unidad 731 , utilizó la bacteria para realizar experimentos en sujetos humanos vivos. Sin embargo, los japoneses no terminaron creando un arma biológica a partir de B. mallei . De hecho, usaron B. mallei para probar su efectividad en la contaminación de los suministros de agua, y los resultados de estas pruebas fueron exitosos.

El programa de armas biológicas de los rusos también se interesó en B. mallei y realizó pruebas de campo con él. Algunos de los investigadores del programa fueron realmente infectados y asesinados durante el curso de su investigación. Se ha sugerido que los rusos finalmente utilizaron B. mallei durante su guerra en Afganistán contra los muyahidines .

Ver también

Referencias

enlaces externos