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• Marlom Herrera Apaza

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TOSFERINA Dr. José Molina López [email protected] Departamento de Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina, UNAM. Introducción. Bordetella pertussis (B. pertussis) es el agente etiológico de la tos ferina, enfermedad prevenible por vacunación, que infecta exclusivamente al humano y se localiza en las vías aérea superiores. Pertenece al género Bordetella y fue aislada por primera vez en cultivo puro en 1906 por Bordet y Gengou. Otras especies de importancia médica son B. parapertussis y B. bronchiseptica. Los miembros del género Bordetella son cocobacilos gramnegativos, con un tamaño promedio de 0.5 µm de diámetro por 2 µm de longitud, se pueden observar como bacterias aisladas o en pares. Algunos son móviles, con flagelos perítricos. Son bacterias aerobias estrictas con un metabolismo respiratorio. Requieren nicotinamida y aminoácidos (ácidos glutámico y aspártico, prolina, alanina, cisteína y serina). Crecen bien en el medios de cultivo llamado Bordet-Gengou (BG) es un medio de gelosa que contiene extracto de papa glicerolado y 10% de sangre de carnero. Factores de patogenicidad: La infección por B. pertussis inicia con la adherencia a las células epiteliales ciliadas del aparato respiratorio, produciendo un daño tisular localizado. B. pertussis se localiza únicamente en los cilios del epitelio que recubre nasofaringe, tráquea y bronquios (Figura 1). En el mecanismo de patogenicidad de B. pertussis interviene una serie de factores de virulencia, entre ellos varias toxinas, aglutinógenos, hemaglutinina filamentosa y pertactina.

Figura 1. Pasos de la infección de B. pertussis en el

hospedero. A) Bordetella se propaga por medio de las gotitas de saliva. B) Ingresa al hospedero por las fosas nasales. C) Se adhiere a las células ciliadas de la nasofaringe. D) Se adhiere a los cilios de las células de la mucosa respiratoria y produce la toxina. E) Inician los síntomas de la enfermedad. J. Molina. Modificada de blogs.abril.com.br/bioquímica. Toxina pertussis (TP) es una toxina conformada por cinco subunidades (S1 a S5) y es una toxina del tipo A-B (acting-binding) clásica, en la cual la subunidad S1 es la porción activa y las subunidades S2-S5 son la encargadas de unirse con los receptores en las células blanco. Una vez que la toxina pertussis (PT) se une a la membrana, la subunidad tóxica (S1) se inserta y cataliza la 5´ADP ribosilación de una proteína de membrana, esta proteína es parte del complejo regulador de nucleótidos de guanina llamado GI y esta relacionada con el control de la adenilato ciclasa intracelular. La PT ADP-ribosila la subunidad alfa de la proteína Gάβγ trimérica y un residuo de cisteína, localizado en la región terminal carboxilo, así se desacopla la señal de transducción durante la síntesis de proteínas. PT cataliza la hidrólisis del NAD-ADP-ribosa nicotinamida. El dominio A contiene esta actividad en S1. Al ser ribosilada por efecto de la toxina impide su función reguladora y acumula AMPc intracelular (Figura 2).

Figura 2. Mecanismo de acción de la toxina pertussis. Las subunidades S2 a S5 se unen a su receptor sobre la membrana celular. La subunidad S1 se internaliza al citoplasma y ADP ribosila la subunidad alfa de la proteína G. Al ser ribosilada por efecto de la toxina impide su función reguladora y acumula AMPc intracelular. Hemaglutinina filamentosa. B. pertussis tienen la capacidad de adherirse a los cilios del epitelio respiratorio. El mecanismo de adherencia se relaciona con una proteína denominada hemaglutinina filamentosa la cual es capaz de aglutinar diversos tipos de eritrocitos. Esta proteína contiene una secuencia denominada RGD (Arg-Gly-Asp) que facilita la unión a las

integrinas sulfatadas de las membranas de las células respiratorias ciliadas (Figura 2). Adenilato ciclasa extra-citoplasmática. Esta proteína es un toxina que se activa en la célula blanco de mamíferos por la calmodulina intracelular y cataliza la conversión del adenosin trifosfato (ATP) endógeno a AMP cíclico en las células eucariontes. La toxina adenilato ciclasa inhibe también la quimiotaxis, la fagocitosis y la destrucción mediada por leucocitos. Citotoxina traqueal. Es un monómero de peptidoglucano de la pared celular, que tiene afinidad por las células epiteliales ciliadas. A bajas concentraciones produce cilio-estasis y a concentraciones elevadas provoca extrusión de las células ciliadas. La citotoxina traqueal interfiere de forma específica en la síntesis de DNA, por lo que impide la regeneración de las células dañadas (Figura 2). Toxina dermonecrótica. Es una toxina termolábil y se considera contribuye a la destrucción tisular localizada en la infección en el humano, aunque son necesarios otros estudios para confirmar su papel en el mecanismo de patogenicidad de B. pertussis. Pertactina. Es una proteína que es producida por todas las especies de Bordetella. Presenta dominios RGD lo que la relaciona con la adherencia del microorganismo al epitelio respiratorio. Lipopolisacárido. El lipopolisacárido de B. pertussis tiene las mismas actividades biológicas que el de otras bacterias gramnegativas como: pirogenicidad, toxicidad e inducción inespecífica de interferón. Esta compuesto de dos lípidos llamados “A” y “X” y dos cadenas de oligosacáridos. La fracción X posee la actividad clásica de las endotoxinas, el lípido A tiene menor pirogenicidad pero es un potente coadyuvante y estimula la producción de interleucina 1. Patogenia. B. pertussis posee un marcado tropismo por los cilios del tracto respiratorio y se multiplica en la mucosa. Normalmente la bacteria entra por vía aérea, es atrapada por el mucus y posteriormente los fragmentos de mucina que contienen bacterias son eliminados por las células ciliadas. La colonización del epitelio respiratorio persiste por varias semanas y está asociada con cilio-estasis y daño localizado en el epitelio y en el tejido subyacente mesenquimatoso. Bordetella actúa uniéndose preferentemente a las células ciliadas y multiplicándose en su superficie, produciendo finalmente la muerte de éstas, debido a la producción de sus compuestos tóxicos. Los efectos sistémicos son producidos por toxinas liberadas cuando la bacteria se multiplica en el tracto respiratorio. La unión de la toxina pertussis a neutrófilos polimorfonucleares (PMN) aumenta la cantidad de CR3 en la superficie de PMN; así TP y FHA actúan en conjunto estimulando la fagocitosis de B. pertussis. Cuadro clínico. La tos ferina es una enfermedad exclusiva del hombre que presenta una tasa de ataque mayor al 90% entre individuos no inmunizados. A pesar de ser una enfermedad de la niñez, la infección por B. pertussis puede presentarse en cualquier edad, aun cuando no son los mismos síntomas. El cuadro clínico típico se observa en niños menores de 12 años pero mayores de tres meses. La tos ferina clásica se puede dividir en tres estadios según los signos y síntomas. Después del periodo de incubación que oscila de una a dos semanas, hay una fase denominada catarral de comienzo insidioso seguido de la fase paroxística y finalmente la fase de convalecencia.

- Catarral (Primera fase). Dura de una a dos semanas y en ese estadio los pacientes son más contagiosos. Los signos y síntomas son inespecíficos, por lo que es difícil diferenciarla de una infección leve del tracto respiratorio superior e incluso de un resfriado común. Debido a ello es poco frecuente el diagnóstico temprano y las manifestaciones más comunes comprenden rinorrea, estornudos, a veces fiebre leve y tos ocasional, que gradualmente se va volviendo severa. - Paroxística (Segunda fase). Tiene una duración de tres a seis semanas y los cultivos tomados durante este periodo por lo general son positivos. Los síntomas incluyen progresión de la tos, que es paroxística, emetizante y cianozante (seguida de esfuerzo respiratorio prolongado y un sonido agudo característico). La tos suele ser provocada por esfuerzos mínimos, como comer, reír o cambiar de posición, y en los menores de 1 año puede acompañarse de dificultad respiratoria, cianosis y apnea.

Crisis de tos paroxística. Centers for Disease Control and Prevention's. Public Health Image Library (PHIL), #6378. - Convalecencia (Tercera fase). Puede durar de dos a tres semanas hasta varios meses. Las manifestaciones clínicas disminuyen de manera gradual y la tos va desapareciendo, aunque puede haber recurrencia de paroxismos leves e infecciones respiratorias repetitivas incluso meses después del episodio agudo de tos ferina. Se presentan otras infecciones bacterianas secundarias con frecuencia, como neumonía y otitis media, en especial en los menores de seis meses. Otras complicaciones de importancia que en ocasiones se asocian a tos ferina en las dos últimas

fases son de tipo neurológico, tales como convulsiones o encefalopatía, tanto por la hipoxemia o por los efectos de la toxina pertussi. Además, el esfuerzo provocado por la tos puede desencadenar hemorragias sub-conjuntivales, petequias en la parte superior del tórax, hematomas sub-durales, hernias inguinales o umbilicales, prolapso rectal, enfisema subcutáneo, fracturas costales o neumotórax. Epidemiología. La tos ferina es una padecimiento infeccioso altamente contagioso causado por las toxinas de B. pertussis una vez que ha infectado el epitelio ciliado respiratorio de un individuo susceptible. Esta enfermedad se ha manifestado en forma endémica en comunidades muy pobladas, en forma epidémica intermitente. La transmisibilidad varía entre un 30 y 90 por ciento. Es posible que la tos ferina siga siendo endémica en los países del tercer mundo por persistir las condiciones de miseria. Diagnóstico. El diagnóstico de la tos ferina se basa, en las manifestaciones clínicas. El mejor método diagnóstico es la identificación de B. pertussis en el cultivo de secreciones nasofaríngeas, que se obtienen mediante procedimientos de toma de exudado o por aspiración. El cultivo debe hacerse en el medio apropiado BG incubarse siete días y requiere de un proceso especial de incubación en ambiente húmedo, en el medio enriquecido y selectivo BG; algunos adicionan antibiótico tipo penicilina o cefalexina para evitar el crecimiento de otros microorganismos. Resulta erróneo esperar los resultados del cultivo para establecer el diagnóstico de la enfermedad y con el diagnóstico clínico se deben instaurar las medidas terapéuticas convenientes. El cultivo se toma antes de administrar antibióticos y de preferencia al final del periodo catarral porque se torna negativo rápidamente. Por lo general, la sensibilidad de la prueba es mayor si se obtiene la secreción en la etapa catarral o al inicio de la paroxística. La probabilidad de aislar al microorganismo es menor si el paciente ha sido vacunado, si ha recibido antibióticos recientemente o si se obtienen las muestras de secreciones tres semanas después del comienzo de los síntomas. El diagnostico molecular de la tosferina se fundamente en la utilización de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) que es una técnica rápida, sensible y específica que ha sido de gran utilidad en el diagnóstico de B. pertussis. Respecto a los sitios blancos en el DNA que se utilizan para la amplificación, las más utilizadas son: una secuencia de inserción altamente repetida ISI 481; una secuencia de la región promotora de la toxina pertusis; el gen de la adenilato ciclasa y parte del gen de la porina 2. Tratamiento. El tratamiento antibiótico de primera elección sigue siendo eritromicina durante 14 días, aunque en la actualidad se emplean con éxito esquemas acortados, de siete días. Otros antibióticos efectivos para eliminar la bacteria, son claritromicina y azitromicina. En caso de resistencia o intolerancia a macrólidos, la opción más conveniente es trimetoprim-sulfametoxazol. Los niños con tos paroxística severa asociada con cianosis o apnea requieren hospitalización inmediata y en muchos casos son necesarias la incubación y la ventilación mecánica asistida. Tras superar la emergencia y ante la mejoría sintomática, con tolerancia adecuada de la vía oral, puede continuarse el manejo extra-hospitalario.

Prevención y control. Para evitar brotes epidémicos, es esencial la prevención del contagio de los contactos directos de un paciente con tos ferina. Todas las personas en contacto con un caso índice deben recibir tratamiento profiláctico con eritromicina durante 14 días, independientemente de su edad y su estado inmunitario (en caso de intolerancia a este antibiótico, puede utilizarse azitromicina, claritromicina o trimetoprim-sulfametoxazol). La principal estrategia preventiva es la vacunación de los niños menores de siete años, de preferencia con el preparado inmunitario que contiene la vacuna acelular contra pertusssis, con especial cuidado en el cumplimiento completo del esquema de tres dosis iníciales el sexto mes de vida y dos refuerzos, uno entre los 12 y los 18 meses, y otro entre los 4 y los 6 años de edad. Debido al incremento en la incidencia de la infección en adolescentes y adultos, la Organización Mundial de la Salud recomienda reemplazar el esfuerzo de difteria y tétanos (Td) que se aplica a los adolescentes por un refuerzo combinado de difteria, tétanos y pertussis acelular (DtaP) e incluso está planteada la conveniencia de aplicar un refuerzo a los adultos. Vínculos. Expert Group on Pertussis Vaccination. Grupo de expertos en vacunación contra tos ferina, Beltrán Silva S, Cervantes Apolinar Y, Cherry JD, Conde González C, Gentile A, Gómez Altamirano CM, Hernández Porras M, Huerta García G, Macías Parra M, Martínez Aguilar G, Mascareñas de los Santos A, Moreno Espinosa S, Pacheco Ríos A, Prado Cohrs D, Rodriguez Weber MA, Romano Mazzotti L, Rosales Uribe E, Sifuentes Osornio J, Ulloa-Gutiérrez R, Villaseñor Sierra A. Consensus on the clinical and microbiologic diagnosis of Bordetella pertussis, and infection prevention. Salud Publica Mex. 2011 Jan-Feb;53(1):57-65. - Guiso N, Wirsing von König C-H, Forsyth K, Tan T, Plotkin SA. The Global Pertussis Initiative: Report from a Round Table Meeting to discuss the epidemiology and detection of pertussis, Paris, France 11-12 January 2010. Vaccine 2011; 29 (6):1115-1121. - Hewitt M, Canning BJ. Coughing precipitated by bordetella pertussis infection. Lung, 2010;188(Suppl.):S73-S79. doi: 10.1007/s00408-009-9196-9 (Únicamente resumen. Solicitar en biblioteca). - Gross R, Keidel K, Schmitt K. Resemblance and divergence: the "new" members of the genus Bordetella. Med Microbiol Immun, 2010;199(3):155-163, DOI: 10.1007/s00430-010-0148-z Las "otras" Bordetellas. - James D. Cherry. The Present and Future Control of Pertussis. Clin Infect Dis. 2010;51(6):663667. doi: 10.1086/655826 - Heininger, U. Update on pertussis in children. Expert Review of Anti-Infective Therapy 2010, 8 (2):163-173 (Únicamente resumen). - Wood, N., McIntyre, P. Pertussis: review of epidemiology, diagnosis, management and prevention. Paediatr Resp Rev, 2008;9(3):201-212. doi:10.1016/j.prrv.2008.05.010 - Sandoval P, Arreola LP, Quechol G, Gallardo H. Bordetella pertussis en estudiantes adolescentes de la Ciudad de México. Rev Saúde Pública, Ag 2008;42(4):679-683. doi: 10.1590/S0034-89102008000400014. - Crowcroft NS, Pebody RG. Recent developments in pertussis. Lancet. 2006 Jun 10;367(9526): 1926-36. doi:10.1016/S0140-6736(06)68848-X Buen seminario, con múltiples citas, muchas de ellas disponibles a través de Scopus..

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