Bordetella

Bordetella é un xénero de bacterias de pequeno tamaño (non chegan a 1 µm) gramnegativas pertencentes ao filo Proteobacteria. Son cocobacilos de difícil cultivo e, coa excepción de B. petrii, son aerobios obrigados. Tres especies son patóxenos humanos, B. pertussis, B. parapertussis e B. bronchiseptica; unha das cales (B. bronchiseptica) é tamén móbil.[1]

O xénero Bordetella recibe o seu nome polo do médico belga Jules Bordet, que descubriu a B. pertussis e elaborou unha vacina contra ela.

B. pertussis e ocasionalmente B. parapertussis causan tose ferina, que causa unha tose convulsiva e é contaxiosa en humanos[2] e algunhas cepas de B. parapertussis poden colonizar as ovellas. A B. bronchiseptica raramente infecta a humanos sans, aínda que hai informes de enfermidades en persoas inmunodeficientes.[3] B. bronchiseptica causa doenzas noutros animais, como traqueobronquite e rinite atrófica en cans e porcos, respectivamente. Outros membros do xénero causan enfermidades similares noutros mamíferos e en aves (B. hinzii, B. avium).

Características

As Bordetella son bacterias aerobia obrigadas e sobreviven pouco tempo no medio exterior, que se instalan preferentemente nas vías respiratorias, aínda que son flora saprófita de certos animais. Son bacterias cocobacilares, é dicir, son microorganismos con forma intermedia entre a do bacilo e a do coco. Non son esporulantes, teñen flaxelos peritricos, aínda que algúns son inmóbiles. Varían en tamaño entre 0,5 µm e 1 µm de longo e 0,2 a 0,4 µm de largo. O seu metabolismo usa a respiración aerobia para catabolizar carbohidratos e producir enerxía a partir de aminoácidos.

En cultivo, son microorganismos bastante esixentes, polo que o illamento de Bordetella require medios de cultivo enriquecidos con ácidos graxos saturados e sangue, preparación chamada ágar de Bordet-Gengou. A temperatura de cultivo óptima está comprendida entre 35 e 37 °C. Os cultivos necesitan a presenza de nicotinamida e de derivados sulfurados, como a cisteína e factores X e V. A porcentaxe C:G varía entre 60 e 70%.

Actualmente, o medio Bordet-Gengou empezou a substituírse polo medio con carbón de Regan-Lowe, incubado en aerobiose a 35 °C e en cámara húmida. Porén, menos da metade dos pacientes infectados obtén resultados positivos nos cultivos, polo que se recomenda realizar probas de amplificación de ácidos nucléicos como a PCR, que é a proba diagnóstica máis sensible para a tose ferina.

Patoxénese

As especies de Bordetella máis estudadas son B. bronchiseptica, B. pertussis e B. parapertussis, especialmente pola súa patoloxía respiratoria.[4][5][6] A transmisión ocorre por contacto directo ou por pinguiñas de aerosol. A bacteria adhire inicialmente ao epitelio ciliado da nasofarinxe e esta interacción coas células epiteliais está mediada por unha serie de proteínas adhesinas como a hemaglutinina filamentosa,[7] pertactina, fimbrias e a toxina pertusis (esta última exclusiva da B. pertussis).[8]

A fase catarral inicial da infección produce síntomas similares aos dun arrefriado común e, durante este período, pódense recoller grandes cantidades da bacteria da farinxe. De alí en adiante, as bacterias proliferan e espállanse polas vías respiratorias, onde a secreción de toxinas causa estase ciliar e facilita a entrada do microorganismo nas células ciliadas da traquea e bronquios. Unha das primeiras toxinas expresadas é a citotoxina traqueal, un disacárido-tetrapéptido derivado do peptidoglicano. A diferenza das outras toxinas da Bordetella, a citotoxina traqueal exprésase constitutivamente, é dicir, é un produto normal do metabolismo da parede celular da bacteria. Outras bacterias reciclan esta molécula, que volve ao citoplasma, pero no caso das Bordetella e de Neisseria gonorrhoeae, a toxina libérase ao exterior. A citotoxina traqueal por si mesma pode producir parálise do músculo elevador ciliar, inhibición da síntese de ADN nas células epiteliais e, finalmente mata a célula. Unha das toxinas reguladas de maior importancia é a toxina da adenilato ciclase, a cal axuda a eludir a inmunidade innata do hóspede. A toxina é introducida nas células fagocíticas do sistema inmune en canto entran en contacto.[9] As funcións inmunes quedan inhibidas, en parte como resultado da acumulación de adenosín monofosfato cíclico. Actividades da toxina da adenilato ciclase descubertas recentemente, como a formación de poros na membrana plasmática e a estimulación dun fluxo de calcio, poden contribír á intoxicación dos fagocitos.[10][11]

Virulencia

A virulencia das Bordetella depende da expresión das súas toxinas e adhesinas. A expresión de moitas das adhesinas e toxinas das Bordetella está controlada por un sistema regulatorio compartimentalizado chamado BvgAS.[5][6] Moito do que se sabe sobre este sistema regulatorio está baseado na B. bronchiseptica, aínda que o BvgAS está presente en B. pertussis, B. parapertussis e B. bronchiseptica e é responsable da variación de fase, é dicir, a modulación reversible de caracteres fenotípicos como resultado de variacións na expresión dun ou varios xenes.

A BvgS é unha quinase sensorial ligada á membrana plasmática que responde á estimulación por fosforilación dunha proteína citoplasmática que contén un motivo en hélice-xiro-hélice chamada BvgA. Cando é fosforilada, a BvgA incrementa a súa afinidade polos sitios de unión das secuencias promotoras activados pola Bvg, e pode así promover a transcrición en ensaios in vitro.[12][13]

A maioría das toxinas e adhesinas baixo o control de BvgAS exprésanse en condicións Bvg+ (altas concentracións de BvgA-Pi: fosforiladas). Porén, hai tamén xenes expresados só no estado Bvg-, en especial o xene da flaxelina flaA.[14] A regulación dos xenes inhibidos de Bvh é mediada polo produto dun marco aberto de lectura de 640 pares de bases situado augas abaixo do bvgA, que se chama proteína represora activada por Bvg ou BvgR.[15] Esta proteína represora (BvgR) únese a unha secuencia consenso presente dentro da secuencia codificante de polo menos algúns dos xenes reprimidos por Bvg. Esta inhibición pola unión de BvgR ocorre ao reducir a transcrición dos xenes implicados.[16]

Non se sabe que sinais fisiolóxicos hai para a BvgS, pero in vitro BvgAS pode ser inactivada por concentracións milimolares de sulfato de magnesio ou ácido nicotínico, ou pola redución da temperatura de incubación a ≤ 26 °C.[17][18]

A identificación dun punto de mutación específico no xene BvgS que mantén a B. bronchiseptica nunha fase de Bvg intermedia revelou un tipo de xenes regulados por BvgAS que se transcriben exclusivamente en concentracións intermedias de BvgA-Pi. Este fenotipo intermedio (Bvgi) pode reproducirse no tipo salvaxe de B. bronchiseptica cultivando a bacteria nun medio que conteña concentracións intermedias do modulador da BvgAS, o ácido nicotínico. Nestas condicións, exprésanse algúns, pero non todos os factores de virulencia asociados coa fase Bvg+, o que suxire que estes dous compoñentes do sistema regulatorio poden dar lugar a un continuo de estados fenotípicos en resposta ao ambiente.[17]

Notas

  1. ↑ Ryan KJ; Ray CG (editors) (2004). McGraw Hill, ed. Sherris Medical Microbiology (4th ed. ed.). ISBN 0-8385-8529-9. 
  2. ↑ MedlinePlus - Enciclopedia médica en español: Tos ferina
  3. ↑ Bauwens J, Spach D, Schacker T, Mustafa M, Bowden R (1992). "Bordetella bronchiseptica pneumonia and bacteremia following bone marrow transplantation". J Clin Microbiol 30 (9): 2474–5. PMID 1401019. 
  4. ↑ Hewlett E (1997). "Pertussis: current concepts of pathogenesis and prevention". Pediatr Infect Dis J 16 (4 Suppl): S78–84. PMID 9109161. 
  5. ↑ 5,0 5,1 Cotter PA, Miller JF (2000). Bordetella in: Principles of Bacterial Pathogenesis (Groisman EA, ed.). Academic Press. pp. 620–85. ISBN 0-12-304220-8. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Mattoo S, Cherry J (2005). "Molecular pathogenesis, epidemiology, and clinical manifestations of respiratory infections due to Bordetella pertussis and other Bordetella subspecies". Clin Microbiol Rev 18 (2): 326–82. PMID 15831828. 
  7. ↑ Steven M. Julio y Peggy A. Cotter. (2005 August). "Characterization of the Filamentous Hemagglutinin-Like Protein FhaS in Bordetella bronchiseptica.". Infect Immun. 73 (8): 4960–4971.  [1] Arquivado 27 de maio de 2020 en Wayback Machine.
  8. ↑ CARVALHO, Aroldo P. de and PEREIRA, Eliane Mara Cesário. (2006). "Acellular pertussis vaccine for adolescents.". J. Pediatr. (Rio J.) [online]. 82 (3). ISSN 0021-7557.  [cited 2007-11-07]. Available from: [2].
  9. ↑ Gray MC, Donato GM, Jones FR, Kim T, Hewlett EL (2004). "Newly secreted adenylate cyclase toxin is responsible for intoxication of target cells by Bordetella pertussis". Mol. Microbiol. 53 (6): 1709–19. PMID 15341649. doi:10.1111/j.1365-2958.2004.04227.x. 
  10. ↑ Hewlett EL, Donato GM, Gray MC (2006). "Macrophage cytotoxicity produced by adenylate cyclase toxin from Bordetella pertussis: more than just making cyclic AMP!". Mol. Microbiol. 59 (2): 447–59. PMID 16390441. doi:10.1111/j.1365-2958.2005.04958.x. 
  11. ↑ Fiser R, Masín J, Basler M, Krusek J, Spuláková V, Konopásek I, Sebo P (2007). "Third activity of Bordetella adenylate cyclase (AC) toxin-hemolysin. Membrane translocation of AC domain polypeptide promotes calcium influx into CD11b+ monocytes independently of the catalytic and hemolytic activities". J. Biol. Chem. 282 (5): 2808–20. PMID 17148436. doi:10.1074/jbc.M609979200. 
  12. ↑ Uhl M, Miller J (1994). "Autophosphorylation and phosphotransfer in the Bordetella pertussis BvgAS signal transduction cascade". Proc Natl Acad Sci U S A 91 (3): 1163–7. PMID 8302847. 
  13. ↑ Steffen P, Goyard S, Ullmann A (1996). "Phosphorylated BvgA is sufficient for transcriptional activation of virulence-regulated genes in Bordetella pertussis". EMBO J 15 (1): 102–9. PMID 8598192. 
  14. ↑ Akerley B, Monack D, Falkow S, Miller J (1992). "The bvgAS locus negatively controls motility and synthesis of flagella in Bordetella bronchiseptica". J Bacteriol 174 (3): 980–90. PMID 1370665. 
  15. ↑ Merkel T, Stibitz S (1995). "Identification of a locus required for the regulation of bvg-repressed genes in Bordetella pertussis". J Bacteriol 177 (10): 2727–36. PMID 7751282. 
  16. ↑ Beattie D, Mahan M, Mekalanos J (1993). "Repressor binding to a regulatory site in the DNA coding sequence is sufficient to confer transcriptional regulation of the vir-repressed genes (vrg genes) in Bordetella pertussis". J Bacteriol 175 (2): 519–27. PMID 8419298. 
  17. ↑ 17,0 17,1 Cotter P, Miller J (1997). "A mutation in the Bordetella bronchiseptica bvgS gene results in reduced virulence and increased resistance to starvation, and identifies a new class of Bvg-regulated antigens". Mol Microbiol 24 (4): 671–85. PMID 9194696. doi:10.1046/j.1365-2958.1997.3821741.x. 
  18. ↑ van den Akker W (1997). "Bordetella bronchiseptica has a BvgAS-controlled cytotoxic effect upon interaction with epithelial cells". FEMS Microbiol Lett 156 (2): 239–44. PMID 9513272. doi:10.1016/S0378-1097(97)00431-X. 

Ligazóns externas