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PAPEL DE LOS EXOPOLISACARIDOS BACTERIANOS EN LAS MAMITIS
En esta circular queremos introducir algunos conceptos sobre el
mecanismo de virulencia de las bacterias, para ir conociendo algo
más sobre la forma en que se producen las mamitis. Los resultados
aquí presentados han sido publicados parcialmente en la revista
Infection and Immunity (Baselga y cols.; 1993; Vol. 61, Núm.
11: 4857-4862).
Algunas bacterias, entre ellas Staphylococcus aureus (ver figura)
tienen la capacidad de producir una capa de exopolisacáridos
envolviendo a la superficie bacteriana. En estas bacterias, es esta
capa la que interactúa con el medio externo y la que el hospedador,
que sufre la infección, debe reconocer como algo extraño
al cuerpo para eliminarlo. La representación gráfica
podría ser la de un algodón formado por azúcares
que envolviera a la bacteria (ver figura).
Son varias las hipótesis que se manejan para explicar la posible
ventaja que obtiene la bacteria al producir estos exopolisacáridos.
La más aceptada de todas ellas es que el hospedador no reconoce
con facilidad estos exopolisacáridos como algo extraño
frente a lo que debe producir una respuesta inmune (anticuerpos),
por lo que la bacteria no es atacada, o al menos no lo es eficientemente.
A diferencia de las proteínas, los exopolisacáridos
bacterianos son moléculas muy sencillas, normalmente dos azúcares
unidos y ramificados, que no tienen capacidad de inducir la respuesta
de anticuerpos. Además, las células de los mamíferos
están recubiertas de polisacáridos antigénicamente
similares (glicocalix).
En la mamitis, Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis
son, probablemente, los patógenos más frecuentes y seguramente
los más importantes. Para identificar su presencia en el laboratorio
se realiza la siembra de una alícuota de la leche en un medio
sólido, normalmente agar sangre. Cada bacteria depositada sobre
este medio da lugar a una colonia macroscópica, la cual luego
utilizamos para identificar la especie bacteriana a través
de diferentes pruebas. En nuestro equipo nos hemos preguntado si los
estafilococos aislados de casos de mamitis también producen
la capa de exopolisacáridos citada anteriormente. Para determinarlo
utilizamos un medio de crecimiento especial (Agar Rojo Congo), el
cual induce una morfología colonial característica en
las cepas según produzcan o no exopolisacáridos, lo
cual se comprueba mediante microscopía electrónica.
La figura quiere representar los dos tipos de colonias observados
en estos casos. La morfología rallada representa a una cepa
productora de exopolisacáridos mientras que la punteada representa
una cepa no productora de exopolisacáridos. Con esta técnica
hemos encontrado que en la absoluta mayoría de las explotaciones
aislamos cepas con una morfología «rugosa», esto
es, productoras de exopolisacáridos. Además estas cepas
productoras de exopolisacáridos se aíslan no solamente
en mamitis producidas por S. aureus o S. epidermidis, sino también
en otras especies de estafilococos e incluso en estreptococos.
Sin embargo, estos resultados solamente indican que en la enfermedad
in vivo sí existen cepas productoras de estos exopolisacáridos.
Con el fin de determinar, parcialmente, el papel que la producción
de exopolisacárido puede tener en la enfermedad, se realizaron
infecciones experimentales en ovejas con las variantes productora
y no productora de exopolisacáridos obtenidas a partir de una
misma cepa de S. aureus. En este modelo se quería estudiar
la capacidad de ambas variantes para establecer una infección
bacteriana mamaria (colonización) para lo cual se utilizaron
bacterias que solamente difieren en su capacidad de producir estos
exopolisacáridos. Entre las condiciones de la infección
hay que destacar que la infección se hizo con un muy pequeño
número de bacterias (100) y que los corderos se separaron de
las madres durante dos horas tras la inoculación de las bacterias.
Efecto de la producción de exopolisacáridos en la infección
de mamas inoculadas con S. aureus.
Variante Ovejas Mamas
inoculada infectadas infectadas
Productora de
exopolisacáridos 4/9 6/18
No productora de
exopolisacáridos 0/9 0/18
Como puede observarse en la tabla, en los animales inoculados con
la cepa productora de exopolisacáridos se infectaron cuatro
(6 mamas) de las 9 ovejas utilizadas, mientras que no se infectó
ninguna de las ovejas inoculadas con la variante no productora de
exopolisacáridos. Las diferencias entre los lotes fueron altamente
significativas, tanto en el número de ovejas como en el de
mamas infectadas (P<0,001).
Por supuesto se puede discutir mucho sobre las condiciones del experimento.
Sin embargo, estos resultados parecen indicar que la cepa productora
de exopolisacáridos tiene una mayor capacidad de provocar una
infección (colonizar la mama) que su variante no productora,
lo que implica que la producción de exopolisacáridos
es un importante factor de virulencia en las mamitis de rumiantes.
Para saber cual podía ser la causa de esta mayor capacidad
de colonización se diseño un experimento en laboratorio
con el objetivo de estudiar la capacidad de las bacterias para adherirse
a los epitelios mamarios.
La hipótesis es la siguiente: Una vez que las bacterias han
penetrado dentro de la glándula mamaria, estas deben adherirse
a los epitelios o a la membrana basal para evitar que sean arrastradas
junto con la leche en el ordeño o en la succión del
amamantamiento, de este modo una bacteria que se adhiera eficazmente
a los epitelios tiene una mayor probabilidad de no ser eliminada y
de provocar una infección. Este mecanismo sería similar
al descrito para Escherichia coli con sus factores de adhesion K88,
K99, etc, los cuales le permiten adherirse a los epitelios intestinales
para provocar la diarrea. De hecho, las vacunas frente a la diarrea
colibacilar incluyen a estos factores de adherencia. Para comprobar
este aspecto comparamos la capacidad de las variantes productoras
y no productoras de exopolisacáridos de adherirse a las células
epiteliales in vitro.
En la siguiente figura se observa que las variantes productoras de
exopolisacáridos se adherian en mayor cantidad a los epitelios
que sus variantes no productoras en todas las cepas estudiadas, lo
que podría explicar la mayor capacidad de colonizar la mama
por parte las bacterias que producen el exopolisacárido.
En un segundo experimento tratamos de determinar si una vez que las
bacterias se habían adherido a los epitelios la producción
de exopolisacáridos les permitía formar microcolonias
bacterianas. Para estudiarlo utilizamos bolas recubiertas de colágeno,
de una forma similar a como lo está la membrana basal (bajo
el epitelio). Cuando las bacterias crecen en presencia de estas bolas
observamos que las variantes productoras de exopolisacáridos
crecían agregadas a las bolas, mientras que las no productoras
lo hacían en el medio (ver figura), sin formar microcolonias.
Estos resultados pueden implicar que in vivo, las bacterias productoras
de exopolisacáridos tras adherirse a los epitelios forman microcolonias
que protegen a la bacteria de la fagocitosis (ver figura), de este
modo la infección puede cronificar. De hecho, cuando inoculábamos
las variantes intraperitonealmente en ratones de 6 semanas, las variantes
productoras indujeron una mucho mayor mortalidad que las variantes
no productoras de exopolisacáridos, como consecuencia de su
mayor resistencia a la fagocitosis. Además dentro de estas
microcolonias las bacterias son resistentes a los antibióticos
(resultados preliminares), lo que podría explicar el fracaso
de los tratamientos antibióticos en muchos procesos crónicos.
En nuestra hipótesis de trabajo, los procesos crónicos
se caracterizan por la formación de microcolonias donde las
bacterias están protegidas, mientras que en los procesos clínicos
las bacterias abandonarían estas microcolonias para colonizar
el medio tras su rápida multiplicación. De hecho, las
contínuas recidivas características de los procesos
crónicos podrían explicarse asumiendo que las bacterias
pueden colonizar toda la mama a partir de las microcolonias cada vez
que el sistema inmune del animal no sea capaz de controlar este crecimiento.
En este momento, las bacterias colonizan toda la mama extendiendonse
a través del medio líquido que supone la leche producida,
por esta razón en los procesos clínicos es importante
el ordeño repetido, ya que eliminamos a las bacterias que están
multiplicandose activamente en leche mientras simúltaneamente
producen toxinas que provocaran las lesiones y sintomatología.
Además, estos animales crónicos incurables (en muchos
casos), deben ser eliminados para que en sus contínuas recidivas
no infecten a otros animales.
Los resultados de estas experiencias, entre otras, parecen indicar
que la producción de exopolisacáridos da una cierta
ventaja a la bacteria. Ya hemos dicho más arriba que es este
exopolisacárido lo que la bacteria expone en su superficie.
También hemos comentado que estos exopolisacáridos no
inducen la formación de anticuerpos.
Por estas razón nuestro equipo ha utilizado la tecnología
de los liposomas para conseguir inducir en los animales una respuesta
que sea efectiva frente a estos exopolisacáridos. Cual es el
mecanismo por el que los liposomas inmunopotencian el exopolisacárido
y como se fabrica una autovacuna con liposomas será comentario
de otra circular.
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