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III.- FACTORES DE PATOGENICIDAD MICROBIANA
Patogenicidad es un término general que se utiliza para describir las infecciones microbianas. Las
propiedades que contribuyen a que un patógeno infecte y dañe los tejidos del huésped se llaman
factores de virulencia. La virulencia (invasión y toxicidad microbiana) puede deberse a uno o a
múltiples factores. En algunos microorganismos las causas de la virulencia están claramente
establecidas mientras que en otros no lo están tanto. A continuación vamos a describir los factores de
patogenicidad y virulencia.
Mecanismos de patogenicidad
Partiendo de los conocimientos básicos sobre cómo causan los microorganismos las enfermedades,
revisaremos algunas de las propiedades específicas de los microorganismos que contribuyen a su
patogenicidad, la capacidad de causar enfermedad en el huésped y virulencia, el grado de
patogenicidad. Hay que tener en cuenta que muchas de las propiedades responsables de la
patogenicidad y virulencia de los microorganismos no están claras o son desconocidas. Sabemos,
sin embargo, que si la capacidad de ataque del microbio supera las defensas del huésped se produce
enfermedad.
Entrada del microorganismo en el huésped
La mayoría de los patógenos tienen que acceder al huésped, adherirse a sus tejidos, vencer sus
defensas y dañar sus tejidos para producir enfermedad. Algunos microbios, como los responsables
de las caries dental y del acné, pueden causar enfermedades sin penetrar en el cuerpo. Los
patógenos que logran entrar en el cuerpo humano o de otros huéspedes lo hacen a través de diversas
rutas que llamamos vías de entrada.
Mucosas
Muchas bacterias y virus pueden penetrar en el cuerpo atravesando las mucosas que revisten el
tracto respiratorio, gastrointestinal y genitourinario, o la conjuntiva, la delicada mucosa que cubre
el globo ocular y reviste los párpados. La mayoría de los patógenos entran a través de las mucosas
de los tractos gastrointestinal o respiratorio. El tracto respiratorio ofrece la vía de más fácil acceso y
más frecuentemente utilizada por los microorganismos. Los microbios se inbalan por la boca y
nariz en las partículas de polvo o en las gotas de humedad. Algunas enfermedades. que se contraen
por el tracto respiratorio son el resfriado común, las neumonías, la tuberculosis, la gripe, la viruela
y el sarampión.
Los microorganismos presentes en los alimentos y el agua pueden acceder al tracto gastrointestinal.
Llevarse los dedos contaminados a la boca es otra forma de facilitar su entrada. La mayoría de los
microbios que entran por estas vías son destruidos por el ácido clorhídrico y las enzimas del
estómago, o por la bilis y las enzimas del intestino delgado. Aquellos que sobreviven pueden
provocar enfermedades como poliomielitis, hepatitis A, fiebre tifoidea, disentería amebiana,
disentería bacilar (shigelosis) y cólera. Estos patógenos se eliminan por las heces y pueden ser
transmitidos a otros huéspedes a través del agua, los alimentos o los dedos contaminados.
Un patógeno importante capaz de penetrar a través de la mucosa del tracto genitourinario es
Treponema pallidum, el agente causal de la sífilis.
Piel
Aunque la mayoría de los microorganismos no pueden atravesar la piel intacta esta barrera es a
veces vulnerable. Algunos microbios logran el acceso al organismo a través de aberturas de la piel,
tales como los folículos pilosos y los conductos sudoríparos. Está demostrado que el anquilostoma
Necator americanus realmente consigue taladrar la piel intacta y algunos hongos son capaces de
crecer sobre la queratina de la piel o incluso infectar la piel misma.
Vía parenteral
Otros microorganismos consiguen acceder al cuerpo cuando son depositados directamente en los
tejidos, bajo la piel o las mucosas al perforarse o lesionarse estas barreras. Esta ruta se conoce
como vía parenteral. Los pinchazos, inyecciones, mordeduras, cortes, heridas, cirugía y grietas
resultantes de inflamación o desecación, pueden establecer una vía de acceso parenteral.
Vía preferente de entrada
Incluso después de que los microorganismos han penetrado en el organismo no necesariamente
causan enfermedad. Esto depende de varios factores, uno de los cuales es la vía de entrada. Muchos
patógenos tienen una vía de entrada preferencial cuyo uso es un prerrequisito para que sean capaces
de causar enfermedad. Si acceden al cuerpo por otra vía la enfermedad puede no producirse. Por
ejemplo, la bacteria causante de la fiebre tifoidea, Salmonella typhi, produce todos los signos y
síntomas de la enfermedad al ser ingerida (ruta preferente). Pero si las mismas bacterias son
inoculadas en la piel no ocurre ninguna reacción, o tan sólo una ligera inflamación. Los
estreptococos que son inhalados (ruta preferente) pueden provocar neumonía, pero los que son
ingeridos generalmente no producen síntomas. Algunos patógenos, como la bacteria causante de la
peste, pueden iniciar la enfermedad desde más de una ruta de entrada. Las vías de entrada de
algunos patógenos comunes se encuentran en la tabla 14-1.
Dosis infecciosa
Si sólo unos pocos microbios penetran en el organismo es probable que sean fácilmente controlados
por las defensas del huésped. En cambio si un gran número de microbios consigue entrar es
entonces probable que se desarrolle la enfermedad. Así la probabilidad de sufrir una enfermedad
aumenta con el número de patógenos.
La virulencia de un microbio, o la potencia de sus toxinas, se expresa a menudo como LD50 (dosis
lelal), el número de microbios que producen la muerte al 50 % de los animales de experimentación
inoculados en condiciones normalizadas. La dosis necesaria para producir una infección
demostrable en el 50 % de los animales se llama ID50 (dosis infecciosa).
Adherencia
Casi todos los patógenos poseen determinados mecanismos que facilitan su unión a los tejidos del
huésped. Para la mayor parte de los patógenos la adherencia es un paso previo necesario para la
patogenicidad (desde luego los microorganismos no patógenos también tienen estructuras para su
adhesión). La adhesión entre el patógeno y el huésped tiene lugar por medio de moléculas de
superficie del patógeno, llamadas adhesinas, que se unen a receptores superficiales
complementarios que existen en las células del huésped (figura 14-1). La presencia o ausencia de
receptores celulares complementarios en los diversos tejidos del huésped determina qué tejidos son
colonizados. Las adhesinas pueden estar situadas en el glucocálix microbiano o en otras estructuras
superficiales, como las fimbrias (ver capítulo 4).
La mayor parte de las adhesinas estudiadas hasta el momento son glucoproteinas o lipoproteinas,
mientras que los receptores de las células del huésped son generalmente azúcares, como la manosa.
Las adhesinas de diferentes cepas de la misma especie del patógeno pueden variar en su estructura.
Diferentes tipos de células del mismo huésped pueden tener distintos receptores con estructuras
diferentes. Si se logran alterar las adhesinas, los receptores o ambos, para bloquear la adhesión, se
podría prevenir o controlar la infección.
Los siguientes ejemplos ilustran la diversidad de adhesinas existentes. Streptococeus mutans, una
bacteria que juega un papel fundamental en el desarrollo de la caries dental, se adhiere a la
superficie de los dientes por medio de su glucocálix. Una enzima (dextruno sucarasa) producida
por S. mutans transforma la glucosa en un polisacárido pegajoso llamado dextrano, que forma el
glucocálix y facilita la adhesión del microorganismo a los dientes. Las cepas enteropatógenas de E.
coli (que producen enfermedades gastrointestinales) tienen adhesinas en sus fimbrias, que se
adhieren solamente a células específicas de determinadas regiones del intestino delgado. Neisseria
gonorrhoeae, el agente causal de la gonorrea, posee también fimbrias con adhesinas, que en este
caso le permiten la unión a células del tracto genitourinario, ojo y laringe. Staphylococcus aureus,
que puede producir infecciones cutáneas, se adhiere a la piel por un mecanismo que recuerda al que
emplean los virus (véase el capítulo 12).
Cómo vencen los patógenos a las defensas del huésped
Aunque algunos patógenos pueden dañar la superficie de los tejidos, la mayoría de ellos deben
penetrar en los tejidos para causar enfermedad. Consideraremos a continuación varios factores que
contribuyen a la capacidad de los microorganismos para invadir al huésped.
Cápsulas
Como se señaló en el capítulo 4, algunas bacterias poseen un glucocálix que forma una cápsula
alrededor de su pared celular (figura 14-2); esta propiedad incrementa la virulencia de esas
especies. Las cápsulas facilitan la resistencia a las defensas del huésped al impedir la fagocitosis,
un proceso por el que ciertas células del cuerpo engloban y destruyen microbios (que se tratará en
el capítulo 15). La composición química de la cápsula dificulta que la célula fagocitaria se adhiera a
la bacteria. Sin embargo, el cuerpo humano es capaz de producir anticuerpos contra la cápsula y
cuando éstos se unen a ella las bacterias capsuladas son fácilmente destruidas por fagocitosis.
Una bacteria que debe su virulencia a la presencia de una cápsula de polisacárido es Streptococcus
pneumouiae, el agente causal de la neumonía lobar (ver figura 4-5). Algunas cepas de este
microorganismo poseen cápsula y otras no. Las cepas capsuladas son virulentas mientras que las
que no la poseen son avirulentas porque son susceptibles a la fagocitosis. Otras bacterias que
producen una cápsula implicada en su virulencia son Klebsiella pnemoniae, uno de los agentes
causales de la neumonía bacteriana; Haemophilus infiuenzae, causante de neumonía y meningitis
en niños; Bacillus anthracis, que produce el carbunco, y Yersiuia pestis, el agente etiológico de la
peste bubónica. Hay que recalcar, sin embargo, que las cápsulas no son el único atributo de
virulencia. Muchas bacterias no patógenas producen cápsula y la virulencia de algunos patógenos
no está relacionada con la presencia de cápsula.
Componentes de la pared celular
La pared celular de ciertas bacterias contienen sustancias químicas que contribuyen a su virulencia.
Por ejemplo, Streptococcus pyogenes contiene una proteína resistente al calor y a ácidos, llamada
proteína M. Esta proteína se encuentra tanto sobre las fimbrias como en la superficie celular y
facilita la adhesión de S. pyogenes a las células epiteliares del huésped y le ayuda a resistir la
fagocitosis por los leucocitos. La proteína M, por tanto, incrementa la virulencia del
microorganismo. La inmunidad frente a S. pyogenes depende de la producción por parte del
huésped de anticuerpos específicos para la proteína M.
Las ceras que forman parte de la pared celular de Mycobacterium tuberculosis también aumentan
su virulencia al conferirle resistencia a la fagocitosis. De hecho M. tuberculosis puede incluso
multiplicarse en el interior de los fagocitos.
TABLA 14-1. Agentes etiológicos de algunas enfermedades comunes, según su via de entrada.
Via de entrada
Tracto
respiratorio
Agente etiológico
Corynebactenum diphtheriae
Neisseria ineningitidis
Streptococcus pneumoniae
Mycobacterium tuberculosis **
Bordetella pertussis
Mixovirus
Paramixovirus
Togavirus
Virus de Epstein-Barr
(herpesvirus)
Virus Varicela-Zóster
(herpesvirus)
Enfermedad
Difteria
Meningitis meningocócica
Neumonía neumocócica
Tuberculosis
Tosferina
Gripe
Sarampión
Rubéola
Mononucleosis infecciosa
Varicela
Periodo de
incubación
2-5 días
1-7 días
Variable
Variable
12-20 días
18-36 horas
11-14 días
2-3 semanas
2-6 semanas
14-16 días
Tracto
gastrointestinal
Tracto
genitourinarió
Piel o ruta
parenteral
Poxvirus
Coccidioides immitis (hongo)
Histoplasma capsulatum (hongo)
Shigella spp.
Viruela
Coccidioidomicosis
Histoplasmosis
Disentería bacilar
(shigelosis)
Brucella melitensis
Brucelosis (fiebre
ondulante)
Vibrio cholerae
Cólera
Salmonella enteritidis Salmonella Salmonelosis
typhimurium, Salmonella
cholerasuis
Salmonella paratyphi
Fiebre paratifoidea
Salmonella typhi
Fiebre tifoidea
Virus hepatitis A (picornavirus)
Hepatitis A
Paramixovirus
Parotiditis
Poliovirus
Poliomielitis
Trichinella spiralis (helminto)
Triquinosis
Neisseria gonorrhoeae
Gonorrea
Treponema pallidum
Sífilis
Clostrídium perfringens
Gangrena gaseosa
Clostridium tetani
Tétanos
Leptospira interrogans
Leptospirosis
Yersinia pestis
Peste
Rickettsia rickettsii
Fiebre exantemática de las
Montañas Rocosas
Virus hepatitis B**
Hepatitis B
Rabdovirus
Rabia
Togavirus
Fiebre amarilla
Plasmodium spp. (protozoos)
Malaria
* Todos los agentes causales son bacterias a menos que se indique otra cosa.
12 días
1-3 semanas
5-18 días
1-2 días
6-14 días
1-3 días
7-22 horas
7-24 días
5-14 días
15-50 días
2-3 semanas
4-7 días
2-28 días
3-8 días
9-90 días
1-5 días
3-21 días
2-20 días
2-6 días
3-12 días
6 semanas- 6
meses
10 días-l año
3-6 días
2 semanas
En el caso de los virus se indica solamente el grupo, salvo cuando el virus tiene un nombre distinto
del de la enfermedad.
** Estos patógenos pueden producir también enfermedad cuando entran a través del tracto
gastrointestinal.
Enzimas
La virulencia de algunas bacterias parece verse incrementada por la producción de enzimas
extracelulares (exoenzimas) y otras sustancias relacionadas. Estos productos tienen, entre otras
propiedades, la capacidad de destruir células, disolver materiales intercelulares y provocar la
formación o disolución de coágulos sanguíneos. Sin embargo, la importancia de la mayoría de estas
enzimas en la virulencia bacteriana todavía no ha sido probada de forma concluyente.
Otras sustancias producidas por algunas bacterias, las leucocidinas, tienen la capacidad de destruir
neutrófilos, un tipo de glóbulos blancos (leucocitos) que son muy activos en la fagocitosis. Las
leucocidinas actúan también contra los macrófagos, células fagocitarias presentes en los tejidos.
Entre las bacterias que secretan leucocidinas se encuentran los estafilococos y los estreptococos.
Las leucocidinas producidas por estreptococos producen degradación de los lisosomas de los
leucocitos y, por tanto, causan la muerte de los glóbulos blancos (véase el recuadro del capítulo
15). Las enzimas hidrolíticas liberadas de los lisosomas lencocitarios pueden dañar otras estructuras
celulares y así aumentar las lesiones producidas por los estreptococos. Esta destrucción de los
glóbulos blancos de la sangre disminuye la capacidad de resistencia del huésped.
Las hemolisimas son otro gupo de enzimas producidas por bacterias que podrían contribuir a su
virulencia. Las hemolisinas provocan la lisis de los glóbulos rojos. Las bacterias producen diversas
hemolisinas que se diferencian por la clase de glóbulos rojos que lisan (humanos, de cordero, de
conejo, etc.) y el tipo de lisis que provocan. Importantes productores de hemolisinas son los
estafilococos, estreptococos y Clostridium perfringens, el agente etiológico más común de la
gangrena gaseosa.
Las coagulasas son enzimas bacterianas que coagulan el fibrinógeno de la sangre. El fibrinógeno,
un aproteína plasmática producida por el hígado, es convertida por la coagulasa en fibrina, las
fibras que forman el entramado del coágulo sanguíneo. El coágulo de fibrina provocado por la
coagulasa puede proteger a las bacterias de las fagocitosis y aislarlas de otras defensas del huésped.
La coagulasa es producida por algunos miembros del género Siaphylococcus y podría estar
involucrada en los procesos de enquistamiento de los torúnculos producidos por estafilococos. Sin
embargo, algunos estafilococos no productores de coagulasa son virulentos. La cápsula y no la
coagulasa, puede ser el factor más importante en la virulencia de estas bacterias.
Las quinasas bacterianas son otro grupo de enzimas que pueden contribuir a la virulencia.
Rompiendo la fibrina disuelven los coágulos formados por el Organismo para aislar la infección.
Una de las quinasas mejor conocida es la estreptoquinasa (fibrinolisina), producida por
estreptococos, como Streptococcuspyogenes. Otra es la estafiloquinasa producida por
estafilococos, como Staphylococcus aureus. La estreptoquinasa se ha usado con éxito para disolver
algunos tipos de coágulos sanguíneos, inyectándola directamente en sangre en casos de ataques
cardíacos debidos a la obstrucción de arterias coronarias.
La hialuronidasa es aún otra enzima segregada por ciertas bacterias, como los estreptococos y
posiblemente relacionada con la virulencia microbiana. Disuelve el ácido hialurónico, un
polisacárido que mantiene unidas ciertas células del organismo, en particular las del tejido
conectivo. Se cree que esta acción disolvente está implicada en el ennegrecimiento de las heridas
infectadas y ayuda a la diseminación del microorganismo desde el punto de infección. La
hialuronidasa es producida también por algunos clostridios que causan gangrena gaseosa. Para uso
terapéutico esta enzima puede mezclarse con fármacos para facilitar su diseminación a través de los
tejidos. La colagenasa, producida por varias especies de Clostridium, también facilita la extensión
de la gangrena gaseosa rompiendo el colágeno, proteína que forma el tejido conectivo de los
músculos y otros tejidos y órganos.
Otras sustancias bacterianas que se cree contribuyen a la virulencia son los factores necrotizantes,
que causan la muerte de las células del cuerpo; los factores hipotermizantes, que disminuyen la
temperatura corporal; la DNasa y estreplodornasa, que mejoran la movilidad bacteriana al reducir
la viscosidad del pus; la lecitinasa, que destruye las membranas citoplasmáticas, especialmente la
de los glóbulos rojos, y las proteasas, que degradan proteínas, especialmente del tejido muscular.
Lesiones producidas en las células del huésped
Cuando un microorgantsmo invade un tejido se enfrenta en primer lugar con los fagocitos del
huésped. Si éstos tienen éxito en la destrucción del invasor no se producirán más lesiones en el
organismo. Pero si el patógeno vence las defensas puede entonces dañar las células del huésped
básicamente de tres formas: (1) causando una lesión directa en la zona cercana al lugar de invasión;
(2) produciendo toxinas que son transportadas por sangre y linfa y producen daños en lugares
situados lejos de la zona de invasión inicial, y (3) induciendo reacciones de hipersensibilidad. Este
tipo de reacciones se detallan en el capítulo 18; de momento consideraremos sólo los dos primeros
mecanismos.
Lesiones directas
Una vez que un patógeno se ha unido a las células del huésped puede pasar a través de ellas para
invadir otros tejidos. Durante esta invasión los patógenos se multiplican y matan a las células del
huésped. Algunas bacterias, como E. colí, Shigella, Salmonella y Neisseria gonorrhoeae, pueden
inducir a células epiteliales del huésped para que las engloben en un proceso parecido a la
fagocitosis. Estos patógenos también pueden volver a salir de las células por un proceso de
fagocitosis inversa para penetrar en otras. Algunas bacterias pueden también penetrar en las células
del huésped mediante la secreción de enzimas y por medio de su propia movilidad. Este tipo de
penetración lesiona de por sí a las células del huésped. Sin embargo, la mayor parte de las lesiones
producidas en las células del huésped por las bacterias se llevan a cabo mediante toxinas.
Toxinas
Las toxinas son sustancias tóxicas producidas por ciertos microorganismos. Son a menudo el
principal factor responsable de las propiedades patogénicas de los microbios que las producen. La
capacidad de los microorganismos para producir toxinas se denomina toxigenicidad. Las toxinas
transportadas por la sangre o linfa pueden provocar daños muy graves, que a veces pueden llegar a
ser fatales. Algunas toxinas producen fiebre, trastornos cardiovasculares, diarrea y choque. Pueden
también inhibir la sintesis proteica, destruir células y vasos sanguíneos o el sistema nervioso
causando espasmos. De las 220 toxinas bacterianas conocidas cerca del 40 % producen enfermedad
lesionando las membranas de las células eucariótícas. El término toxemia se refiere a los síntomas
causados por la presencia de toxinas en la sangre. Las toxinas se dividen en dos tipos: exotoxinas y
endotoxinas.
Exotoxinas
Algunas bacterias producen exotoxinas como consecuencia de su crecimiento y metabolismo y las
liberan al medio que las rodea. Las exotoxinas son proteínas y la mayoría son enzimas que
catalizan sólo determinadas reacciones bioquímicas. La mayoría de las bacterias que producen
exotoxinas son gram-positivas. La mayoría de los genes de exotoxinas (quizás los de todas) se
encuentran en plásmidos bacterianos o fagos. Las exotoxinas, al ser solubles en fluidos corporales,
difunden fácilmente en la sangre y se transportan rápidamente a través del cuerpo.
Las exotoxinas funcionan destruyendo determinadas partes de las células del huésped o inhibiendo
ciertas funciones metabólicas. Se encuentran entre las sustancias más letales conocidas; por
ejemplo, 1 mg de la toxina botulínica es suficiente para matar un millón de cobayas. La herida
infectada por Clostridium tetani no necesita ser mayor o más dolorosa que el pinchazo de un alfiler
para que los microorganismos presentes en ella puedan producir suficiente toxina como para matar
a un ser humano sin vacunar. Afortunadamente sólo unas pocas bacterias producen exotoxinas tan
potentes.
Las enfermedades causadas por bacterias que producen exotoxinas son en muchos casos el
resultado de la actividad de la exotoxina y no de las bacterias por sí mismas; es decir, son las
exotoxinas las que producen los signos y síntomas de la enfermedad. Por lo tanto cada exotoxina es
específica de una enfermedad determinada.
El organismo del huésped produce anticuerpos, llamados antitoxinas, que les confieren inmunidad
frente a las exotoxinas. Cuando éstas se inactivan por calor, formaldehído, yodo u otras sustancias
químicas ya no causan enfermedad pero todavía son capaces de estimular la producción de
antitoxinas. Estas exotoxinas alteradas se llaman toxoides. Cuando los toxoides se inyectan en el
cuerpo estimulan la producción de antitoxinas y así se puede conseguir inmunidad frente a la
enfermedad correspondiente. La difteria y el tétanos son enfermedades comunes que pueden
prevenirse vacunando con toxoides.
Se describirán brevemente a continuación algunas de las exotoxinas más notables (de las
antitoxinas se tratará en el capítulo 7). Las exotoxinas se agrupan en tres clases principales
atendiendo a su mecanismo de acción: (1) citotoxinas, que matan a las células del huésped o
alteran sus funciones; (2) neurotoxinas, que interfieren con la transmisión normal de los impulsos
nerviosos y (3) enterotoxinas, que afectan a las células que resisten al tracto gastrointestinal.
Toxina diftérica Corynebacterium diphteriae produce la toxina diftérica sólo cuando está
infectado por un fago lisogénico portador del gen tox. Esta citotoxtna inhibe la síntesis proteica en
células eucarióticas. Su mecanismo de acción es un excelente ejemplo de cómo interacciona una
exotoxina con las células del huésped (figura 14-3). La toxina diftérica es una proteína formada por
dos polipéptidos distintos llamados A (activo) y B (de unión) (recuérdese del capitulo 2 que los
polipéptidos son largas cadenas de aminoácidos). Aunque sólo el polipéptido A es el componente
activo que causa los síntomas en el huésped, es necesario el polipéptido B para que el A ejerza su
acción. El polipéptido B se une a receptores de la superficie de la célula huésped y es responsable
del transporte de toda la proteína a través de la membrana citoplasmática hasta el interior de la
célula. Allí el polipéptido A inhibe la síntesis de proteínas (este modelo es también aplicable a la
toxina colérica, que se verá más adelante).
Toxinas eritrogénicas Streptococcus pyogenes posee los genes necesarios para sintetizar tres tipos
de citotoxinas, que se designan A, B y C. Estas toxinas eritrogénicas lesionan los capilares
sanguíneos que hay bajo la piel produciendo un exantema cutáneo. La escarlatina, causada por S.
pyogenes, debe su nombre a este exantema rojo característico.
Toxina botulínica La toxina botulínica, producida por Clostidium botulinum, no es una exotoxina
típica ya que se almacena en la célula y no se libera al medio hasta que tiene lugar la muerte de la
bacteria. Es una neurotoxina que actúa sobre la unión neuromuscular (la unión entre la célula
nerviosa y la muscular) y bloquea la transmisión de los impulsos nerviosos que van de lós nervios a
los músculos. La toxina actúa uniéndose a la célula nerviosa e inhibiendo la liberación de un
neurotransmisor llamado acetilcolina. Como resultado se produce una parálisis con falta de tono
muscular (parálisis flácida). Clostridium botulinum produce ocho tipos distintos de toxina
botulínica, cada una de distinta potencia.
Toxina tetánica Clostridium tetani produce la neurotoxina tetánica conocida también como
tetanospasmina. Esta toxina alcanza el sistema nervioso central y se une a las células nerviosas que
controlan la contracción de varios músculos esqueléticos. Normalmente estas células nerviosas
envían impulsos inhibitorios que impiden las contracciones al azar y finalizan las contracciones
completas. La unión de la tetanospasmina bloquea los impulsos nerviosos que inhiben a un
músculo esquelético mientras se está contrayendo el músculo antagonista. El resultado son
contracciones musculares incontroladas que producen las convulsiones (contracciones
espasmódicas) características del tétanos.
Enterotoxina colérica. Vibrio cholerae produce una enterotoxina llamada colerágeno. Como la
toxina diftérica, está formada por dos polipéptidos, A (activo) y B (de unión). El componente B se
une a la membrana citoplasmática de las células epiteliales que revisten el intestino delgado y el
componente A induce la formación del AMP cíclico a partir de ATP en el citoplasma (ver capítulo
8). Como resultado la célula epitelial líbera grandes cantidades de agua y electrolitos (iones). Se
alteran las contracciones normales produciéndose una diarrea grave que puede ir acompañada de
vómitos. Algunas cepas de E. coli producen una toxina termolábil (llamada así porque es más
sensible al calor que la mayoria de las toxinas), que tiene un mecanismo de acción idéntico al de la
toxina colérica.
Enterotoxina estafilocócica Staphylococcus aureus produce una enterotoxina que afecta al
intestino con los mismos resultados que la toxina colérica. Algunas cepas de S. aureus también
producen una exotoxina que causa los síntomas del síndrome del choque tóxico, que se discutió en
el capítulo 1.
En la tabla 14-2 se presenta un resumen de las enfermedades producidas por exotoxinas.
Endotoxinas
Las endoloxinas difieren de las exotoxinas en varias de sus características. Forman parte de la
porción externa de la pared celular de la mayoría de las bacterias gramnegativas. Debe recordarse
que, según se vio en el capítulo 4, las bacterias gram-negativas tienen una membrana externa que
envuelve la capa de peptidoglucano de la pared celular. Esta membrana externa está compuesta por
lipoproteinas, fosfolípidos y lipopolisacándos (LPS) (ver figura 4-11). La porción lipídica del LPS,
llamada lípido A, es la endotoxina. Las endotoxinas son, pues, lipopolisacáridos mientras que las
exotoxinas son proteínas.
Las endotoxinas producen sus efectos cuando las bacterias gram-negativas mueren y sus paredes se
lisan liberando la endotoxina. Los antibióticos usados para tratar enfermedades causadas por
bacterias gram-negativas pueden lisar las células bacterianas, con lo que se liberan las endotoxinas
y puede producirse un empeoramiento inmediato de los síntomas, aunque después el efecto del
antibiótico conduzca a la mejoría. Todas las endotoxinas producen los mismos signos y síntomas,
independientemente de la especie de microorganismo de que se trate, aunque no en el mismo grado.
La respuesta del huésped incluye fiebre, debilidad, dolor generalizado y en algunos casos choque.
Las endoxinas pueden también conducir al aborto e impedir la coagulación sanguínea.
La producción de fiebre por endotoxinas (respuesta pirógena) se cree que tiene lugar como se
muestra en la figura 14-4. Cuando las bacterias gram-negativas son ingeridas por los fagocitos y
degradadas en sus vacuolas se liberan los lipopolisacáridos (LPS) de la pared celular bacteriana.
Los lipopolisacáridos inducen en los macrófagos la producción de una pequeña molécula de
proteína llamada interleuquina 1 (IL-1), conocida antes como pirógeno endógeno, que es
conducida por el torrente sanguíneo al hipotálamo, un centro regulador de temperatura del cerebro.
La IL-l estimula al hipotálamo para que libere unos lípidos llamados prostaglandinas, que reajustan
el termostato del hipotálamo a una temperatura más elevada. El resultado es la aparición de fiebre.
La muerte de las células bacterianas por lisis o por antibióticos puede también producir fiebre a
través de este mecanismo. Tanto la aspirina como el paracetamol disminuyen la fiebre al inhibir la
síntesis de prostaglandinas. La función de la fiebre se discutirá en el capítulo 15.
El choque producido por las bacterias gramnegativas se llama choque séptico o choque endotóxico.
Este choque, como la fiebre, es debido a la secreción de sustancias por parte de los macrófagos. La
fagocitosis de las bacterias gram-negativas induce en los fagocitos la secreción de un polipéptido
llamado factor de necrosis tumoral (FNT) o caquectina. Esta sustancia se une a muchos tejidos
corporales y altera su metabolismo de diversas formas. Un efecto del FNT es la lesión de los
capilares sanguíneos; su permeabilidad aumenta y pierden grandes cantidades de fluido. El
resultado es una caída de la presión sanguínea que conduce al choque. La baja presión sanguínea
produce grandes efectos sobre los riñones, pulmones y tracto gastrointestinal. El FNT altera
también el metabolismo lipídico, incrementándose la concentración de glucosa en sangre
(hiperglucemia). Las endotoxinas no inducen la formación de antitoxinas eficaces. Se producen
anticuerpos pero no contrarrestan el efecto de las toxinas; a veces induso pueden aumentarlo.
TABLA 14-2. Enfermedades producidas por exotoxinas.
Enfermedad
Bacteria
Mecanismo
Botulismo
Clostridium botulinum
Su neurotoxina impide la transmisión de los
impulsos nerviosos; origina parálisis
flácida.
Tétanos
Clostridíum tetani
Su neurotoxina impide la transmisión de los
impulsos nerviosos que permiten la
relajación de un músculo esquelético
cuando se contrae su antagonista.
Grangrena gaseosa e
intoxicación alimentaria
Clostridium perfringens
y otras especies de
Clostridium
Una exotoxina (citotoxina) causa la
destrucción masiva de los glóbulos rojos
(hemólisis); otra exotoxina (enterotoxina)
está implicada en intoxicaciones
alimentarias y provoca diarrea.
Difteria
Corynebacterium
diphtheriae
Su citotoxina inhibe la síntesis de proteínas,
especialmente en nervios, corazón y células
del riñón.
Síndrome de la piel
escaldada, intoxicaciones
alimentarias y síndrome
del choque tóxico
Staphy/ococcus aureus
Una exotoxina causa descamación de la
piel, otra exotoxina (enterotoxina) provoca
diarrea y vómitos y una tercera exotoxina
produce síntomas propios del síndrome del
choque tóxico.
Cólera
Vibrio cholerae
La enterotoxina provoca diarrea.
Su citoroxina causa vasodilatación que da
lugar a un exantema característico.
Escarlatina
Streptococcus pyogenes
Diarrea del viajero
Cepas enterotoxigénicas La enterotoxina provoca la secreción
de E. coli y
excesiva de iones y agua causando diarrea.
Campylobacter jejuni
Son microorganismos representativos productores de endotoxinas Salmonella typhi (el agente
causal de la fiebre tifoidea), especies de Proteus (que causan frecuentemente infecciones del tracto
urinario) y Neisseria meningitidis (el agente causal de la meningitis meningocócica). La tabla 14-3
compara las características de endotoxinas y exotoxinas.