Post on 26-Dec-2015
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS
ENSAYO SOBRE LA BACTERIA SHIGELLA
PPA
PRODUCTO PARCIAL DE APRENDIZAJE DE LA MATERIA
ECOLOGÍA Y BIODIVERSIDAD
POR
ROMARIO GARCIA PONCE
CD. UNIVERSITARIA JUNIO 2014
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RESUMEN
La información recapitulada en este ensayo trata sobre la familia Shigella
sus características, clasificación, diferentes tipos de cepas, su estructura, la acción
de virulencia, cuadro clínico, diagnostico, epidemiologia, tratamiento y prevención.
Más que nada esta familia de microorganismos se caracteriza por causar
shigelosis o disentería bacilar en su huésped causando diferentes síntomas
(nauseas, vómitos y diarreas) incluso pudiendo provocar hasta la muerte.
La importancia de este ensayo de anteproyecto es dar a conocer la
prevención de esta bacteria, su tratamiento, asimismo asimilar la información
sobre esta familia bacteriana de gran importancia ya que ésta nos puede causar
varios problemas en el área epidemiológica al trasmitirse mediante aguas
contaminadas con heces fecales que entren en contacto con alimentos y estos
sean consumidos por las personas en el mismo estado de contaminación.
3
ÍNDICE
RESUMEN…………………………………………………………2
ÍNDICE……………………………………………………….…….3
SHIGELLA………………………….……………………………...5
DESCRIPCIÓN GENERAL…………………………….………..5
CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA…………………………………..5
CLASIFICACIÓN………………………………………………….6
CARACTERÍSTICAS MICROBIANAS………………………….6
FISIOLOGÍA Y METABOLISMO………………….……………..6
ESTRUCTURA ANTIGÉNICA…………………….……………..7
ESPECIES REPRESENTATIVAS………………………………7
Shigella sonnei…………………………………………………….8
Descripción y significado
Estructura del genoma
Estructura celular y metabolismo
Ecología
Aplicaciones biotecnológicas
Shigella flexneri…………………………………………………13
Descripción y significado
Estructura del genoma
Estructura celular y metabolismo
4
Ecología
Aplicaciones biotecnológicas
Shigella dysenteriae…………………………………………….15
Descripción
Estructura celular y metabolismo
Ecología
Aplicaciones biotecnológicas
Shigella boydii…………………..……………………………….16
Descripción y significado
Estructura del genoma
Estructura celular y metabolismo
Ecología/patología
Aplicaciones biotecnológicas
ATRIBUTOS DE VIRULENCIA………………………………...19
CUADRO CLÍNICO…………………………………………...…21
DIAGNOSTICO EN EL LABORATORIO……………………...21
AISLAMIENTO DE Shigella………………………………..…...…………..22
EPIDEMIOLOGIA………………………………………………..24
SENSIBILIDAD A ANTIMICROBIANOS. TRATAMIENTO….24
CONTROL Y PREVENCIÓN…………………………………..25
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………..27
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Shigella
Shigella es un género de bacterias con
forma de bacilo Gram negativas, no
móviles, no formadoras de esporas e
incapaces de fermentar la lactosa, que
pueden ocasionar diarrea en los seres
humanos. Fue descubierto hace 115 años
por el científico japonés Kiyoshi Shiga, de
quien tomó su nombre.
DESCRIPCIÓN GENERAL
Bacilos Gram negativos, no esporulantes e inmóviles, fermentador, Oxidasa
negativo, tienen forma de barra.
Son Aerobios facultativos.
Las especies de este género tienen un patrón antigénico complejo y su
clasificación se basa en sus antígenos O somáticos, muchos de los cuales
son comunes a otros bacilos entéricos, como E. coli.
La membrana externa hace al microorganismo sensible a la desecación.
CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA
Dominio: Bacteria
Filo: Proteobacteria
Clase: Gammaproteobacteria
Orden: Enterobacteriales
Familia: Enterobacteriaceae
Género: Shigella (Shiga)
Especies
Shigella boydii
Shigella dysenteriae
Shigella flexneri
Shigella sonnei
Tinción de Gram de Shigella flexneri.
Shigella. Morfología. CDC.
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CLASIFICACIÓN
Hay varias especies diferentes de bacterias Shigella, clasificados en cuatro
subgrupos:
Serogrupo A: S. dysenteriae (12 serotipos), es un tipo que se encuentra en los
países del mundo en desarrollo donde ocasiona epidemias mortíferas.
Serogrupo B: S. flexneri (6 serotipos), causante de cerca de una tercera parte
de los casos de shigelosis en los Estados Unidos.
Serogrupo C: S. boydii (23 serotipos).
Serogrupo D: S. sonnei (1 serotipo), conocida también como Shigella del grupo
D, que ocasiona shigelosis en países desarrollados y se está aislando en
países en vías de desarrollo por factores como el turismo etc.
Los grupos A–C son fisiológicamente similares, S. sonnei (grupo D) puede ser
distinguida del resto en base de pruebas de metabolismo bioquímico.
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS.
Shigella es un bacilo Gram negativo perteneciente a la familia Enterobacteriaceae,
que se encuentra estrechamente relacionada con el género Escherichia, por sus
propiedades bioquímicas, serológicas y por similitudes genéticas.
Se caracteriza por no fermentar la lactosa, ser inmóvil, no produce lisina
decarboxilasa y raramente produce gas a partir de hidratos de carbono. Su
identificación se basa en características bioquímicas y antigénicas. En base a ello
se describen cuatro especies (cuadro 1), todas ellas pueden causar disentería,
aunque con diferente gravedad.
FISIOLOGÍA Y METABOLISMO.
En los medios de cultivo diferenciales, empleados habitualmente para cultivo de
bacilos Gram negativos entéricos, aparecen como colonia no fermentan la lactosa
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en medios de cultivo diferenciales (agar Mac Conkey lactosa, agar Salmonella,
Shigella, etc.) Todas son inmóviles, no producen H2S y la producción de gas a
partir de la glucosa sólo se observa en algunas cepas de S. flexneri, lo que las
diferencia de Salmonella. A diferencia de E.coli, no producen lisina decarboxilasa,
utilizan acetato como fuente de carbono y no fermentan la lactosa, con excepción
de algunas cepas de S.sonnei, que lo hacen en forma lenta. Son más lábiles a
condiciones desfavorables que Salmonella, su viabilidad se ve comprometida
frente a ácidos, sales biliares, desecación y muchos desinfectantes. Aun así
pueden sobrevivir a temperatura ambiente durante meses.
ESTRUCTURA ANTIGÉNICA.
Todas las especies presentan antígeno O, termoestable y pueden o no poseer
antígeno K, termolábil. Este último no interviene en la serotipificación, pero puede
interferir en la determinación antígeno O; lo cual se evita mediante la ebullición de
la cepa. Los cuatro serogrupos se corresponden con las especies, tal como se
observa en el cuadro 1. A su vez, cada serogrupo puede subdividirse en tipos, en
base a variantes del antígeno O, estos serotipos se designan mediante números
arábigos. Pueden diferenciarse además serovares, en algunas especies. El
conocimiento detallado de la estructura antigénica resulta de utilidad para estudios
epidemiológicos y en la formulación de vacunas.
ESPECIES REPRESENTATIVAS
Cuando Shigella fue descubierto por primera vez por un microbiólogo japonés,
Kiyoshi Shiga, en 1896, se llamó inicialmente Bacillos disenterías. El nombre
describe la producción de factores tóxicos por el organismo.
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Shigella sonnei
Clasificación
Hay 4 especies de Shigella clasificadas sobre la base de las diferencias
serológicas bioquímicos. Shigella sonnei está en la categoría D serogrupo que
consiste en 1 serotipo.
Especies de Shigella clasificación subdivisión:
• El serogrupo A: S. dysenteriae (12 serotipos) • El serogrupo B: S. flexneri (6
serotipos) • El serogrupo C: S. boydii (23 serotipos) • Sergoroup D: S. sonnei (1
serotipo)
Esta clasificación se basa en el componente de antígeno O del lipopolisacárido
(LSP) presente en la membrana externa de las bacterias. Los serogrupos A, B, C
son fisiológicamente muy similar, mientras que la Shigella sonnei es diferente
debido a su beta-D-galactosidasa positivo y ornitina descarboxilasa reacciones
bioquímicas de ensayo
Descripción y significado
Sonnei Shigella es unos no móviles, no formadores, anaerobios facultativos Gram-
negativos bacteria. Su característica no móvil significa que esta especie no tiene
flagelos para facilitar su movimiento como muchas otras enterobacterias humano.
Shigella sonnei es una bacteria con forma de vara y es la bacteria que causa la
disentería fermentan la lactosa. Shigella sonnei es extremadamente frágil en
parámetros experimentales. Su hábitat natural es en un entorno de pH bajo tal
como el tracto gastrointestinal humano. Su temperatura ambiental óptima es 37
grados Celsius, similar a la temperatura en el cuerpo humano. Por lo tanto, el
tracto gastrointestinal de humanos parece ser el único huésped natural que se
encuentra de Shigella sonnei que sabemos hasta ahora.
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Shigella sonnei fue aislado por primera vez con éxito a un paciente de 5 años en
Japón. Es una bacteria que está estrechamente relacionada con E. coli. Se
conoce desde el principio que la Shigella sonnei está relacionada con E. coli , sin
embargo, Shigella ha evolucionado a partir de muchas cepas diferentes de E. coli .
Desde la ruta evolutiva de distancia de la semejanza de la E. coli genoma, Shigella
ha sido clasificada como otra especie. Genoma altamente evolucionado Debido de
Shigella, se ha convertido en un patógeno humano altamente específico debido a
su gran progreso evolutivo que implica su ganancia y pérdida de función
comparativa continua a E. coli.
Tanto en los países desarrollados y en desarrollo, la shigelosis entérica
enfermedad infecciosa, causada por Shigella sonnei infección, ha sido la causa
más común de enfermedades endémicas en esas áreas. S. sonnei sigue siendo
una gran amenaza transmitida por los alimentos para la salud pública en muchos
países desarrollados, donde las cuestiones de saneamiento son monitoreados de
cerca. Esta enterobacterias se transmite generalmente por los alimentos crudos o
agua contaminados. En los EE.UU., el 70% de los casos de shigelosis son
causadas por Shigella sonnei.
Estructura del genoma.
Shigella sonnei tiene un genoma de ADN circular. Se utiliza tanto cromosómico y
génico codificado plásmido para su virulencia. Esta especie ha sido objeto de
completar la secuenciación del genoma. Tiene un tamaño de genoma ~ 4Mb.
Shigella sonnei ' cromosoma s tiene el mismo origen de replicación y la terminal
como las de E. coli ; Esto no sólo significa que son evolutivamente relacionados,
pero sugieren que lo más probable utilizan el mismo mecanismo celular para
replicar. Hay muy pocas propiedades bioquímicas que pueden distinguir sonnei
Shigella a partir de E. coli . En todos los genomas de Shigella, los operones rRNA,
una secuencia que está altamente conservada entre los procariotas, se asignan a
aproximadamente las mismas posiciones relativas que en E. coli lo que indica que
la Shigella sonnei y E. coli no pasó por la recombinación de ADN entre los
operones rRNA.
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La característica más fascinante de las cepas de Shigella sonnei y todas las otras
especies de Shigella es que sus genomas son muy dinámicos. Agotan el uso del
elemento de la secuencia de inserción (IS-elemento) en la caracterización de su
genoma dinámico en términos de causar reordenación del ADN constante tal
como deleciones, translocación, y las inversiones. Es a través del uso de IS-
elementos que E. bobina difiere de otras especies de Shigella. Es evidente que
Shigella cromosoma tiene sitios Inversiones en su origen de los sitios de
replicación y terminales que pueden ser posibles "puntos calientes" de
recombinación para la inserción de elementos de otras bacterias genoma móvil.
También es a través del uso de IS-elemento que Shigella sonnei y otras especies
de Shigella pueden caracterizarse como altamente virulenta. Al igual que todas las
otras especies de Shigella, Shigella sonnei tiene plásmidos que aumentan la
toxicidad del microbio a su anfitrión o de otros organismos que les rodean. Ellos
producen una toxina llamada la "toxina de Shiga". Se trata de un tipo único de
toxina que trabaja su toxicidad en el cuerpo de muchas maneras que traerá daño
potencial a las neuronas, citoplasma de las células y las células epiteliales
intestinales.
Estructura celular y metabolismo
Shigella sonnei es una forma de varilla, bacteria Gram-negativa. Su membrana
externa se llena con lipopolyscharride (LPS), una característica común de las
bacterias Gram-negativas. El componente de antígeno O de LPS en Shigella
sonnei se caracteriza de manera diferente entre las otras especies de Shigella.
Además, LPS de esta bacteria juegan un papel importante en la virulencia
bacteriana.
Hasta el momento sólo se sabe que Shigella sonnei puede sobrevivir en el cuerpo
humano, por lo tanto, su mecanismo de infección define S. sonnei capacidad 's
para vivir. S. sonnei , como la mayoría de las especies de Shigella, pasa la mayor
parte de las veces intracelularmente durante la infección y es muy móvil dentro de
las células mediante la polimerización de actina.
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A diferencia de muchas otras bacterias patógenas, S. sonnei no utiliza flagelos
para su quimiotoxicidad y la invasión de tejidos. Sin flagelos, S. sonnei menudo
puede escapar del sistema inmune humano del TLR-5 (Toll-like receptor) que
usualmente median la inmunidad innata y adaptativa mediante la detección del
dominio conservado en muchas bacterias que utilizan flagelina para la motilidad.
Aunque S. sonnei no puede ser considerado como una bacteria móviles ya que
carece de flagelina para el movimiento, sin embargo, que facilita el movimiento
mediante el uso de un mecanismo atípico de la motilidad, por polimerización de
actina. Tal mecanismo no es reconocible para el sistema inmunitario humano y
también es un tipo de mecanismo de móviles que ahorra energía.
Metabolismo:
Fermentación la lactosa es una propiedad bioquímica utilizada para distinguir
Shigella de la bacteria estrechamente relacionada con E. coli . Sin embargo, S.
sonnei aísla lactosa fermento en proceso mucho más lento que otras especies de
Shigella. La propiedad bioquímica única de S. sonnei se puede explicar
genéticamente. En genoma SD197 y Ss046 el gen lacZ clave, la codificación de
beta-D-galactosidasa, se adjunta a gen que codifica para la función de transporte
Lacy galactosa. Muchos de los genes en S. sonnei se clasifican como
pseudogenes. Los pseudogenes son secuencias genéticas esporádicamente
situados en el S. sonnei genoma. Están sujetos a la caries en un momento dado.
La naturaleza y el propósito de pseudogén todavía sigue siendo difícil de alcanzar.
El resultado de este gen funcional esporádica perdidas de transporte
galactosidasa en S. sonnei explica el proceso de fermentación de la lactosa lento
debido al hecho de que pseudogen es sujeto a la decadencia constante de su sitio
original de la región codificada inicial.
Gran parte de la S. sonnei mecanismo metabólico 's sigue siendo difícil de
alcanzar, ya que se considera que es una especie más evolucionada que otros
serogrupos de Shigella. S. sonnei se sabe que es menos virulenta que otras
especies de Shigella, ya que no mata a su huésped inmediatamente. Tal vez esto
explica también por qué S. sonnei es ahora la shigelosis más común que causa
especies que impregna la mayoría de los países desarrollados.
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Ecología
El huésped primario y reservorio natural conocido en este punto para Shigella
sonnei y entre todas las otras especies de Shigella es el tracto gastrointestinal
humano. Shigella puede sobrevivir en el material contaminado fecal, pero tiene
una baja tasa de supervivencia sin el ambiente ácido óptimo en el tracto intestinal
como su entorno. La bacteria se sabe que es capaz de sobrevivir en la ropa sucia
para un máximo de siete semanas. En ambientes de agua dulce, puede vivir hasta
5 días y en agua salada durante 12 a 30 horas. Se ha registrado que Shigella
sonnei no puede sobrevivir en las superficies lisas de los tomates.
No hay casos conocidos de otro reservorio natural han demostrado ser el huésped
natural Shigella sonnei que no sea el tracto intestinal humano. Algunas
investigaciones han investigado la posibilidad de que las amebas de vida libre que
envuelve la bacteria Shigella como un modo de recolección de Shigella sonnei en
un entorno fuera del huésped humano. Las amebas son formas de vida
microscópicas unicelulares que tienen la capacidad de vivir en el medio ambiente
sin un anfitrión. Pueden cambiar las formas y engullir otras células. Mucho aún no
se sabe sobre el origen y la formación de estas células fenomenales. Se ha
demostrado experimentalmente que las especies de amebas de vida libre de
Acanthamoeba tienen la capacidad de absorción virulentas y no virulentas de S.
sonnei. Estas amebas pueden promover el crecimiento de muchas diferentes
bacterias patógenas dentro de sus quistes en los entornos experimentales, lo que
da a la bacteria patógena como Shigella sonnei un microhábitat que los protege
del ambiente exterior. Sin embargo, la conclusión natural de amebas recolección
de honorarios viviendo Shigella sonnei no se ha encontrado; Por lo tanto, la
posible anfitrión para Shigella sonnei que no sea el tracto GI humano todavía
sigue siendo un factor difícil de alcanzar.
Aplicaciones en la biotecnología
Shigella sonnei es la causa de una enfermedad infecciosa humana entérica, la
shigelosis. Su reservorio natural es en el tracto intestinal humano, por lo tanto, S.
sonnei sólo es conocida por su enfermedad que causa la capacidad. S. sonnei no
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se utilice para ningún biotecnología conocida beneficiar a la sociedad. Mucho aún
se necesita investigar el desarrollo evolutivo de E. coli a las especies de Shigella,
con el fin de responder a las preguntas sobre la naturaleza de la elección Shigella
de depósito en el tracto intestinal humano.
Shigella flexneri
Clasificación
Entero-invasivo bacteria Gram-negativa
Descripción y significado
Shigella flexneri es una formación de, bacteria no móvil, no de esporas en forma
de varilla que es fisiológicamente similar a Shigella dysenteriae, Shigella boydii, y
Escherichia coli . Es importante debido a que causa la shigelosis, una diarrea
sanguinolenta aguda. Shigella flexneri es la causa más común de la forma
endémica de la shigelosis, y la forma endémica es la causa de la mayoría de
muertes relacionadas con el shigelosis. Aunque no es un gran problema en los
países desarrollados, Shigella flexneri (específicamente Shigella flexneri 2a) es un
importante problema de salud pública en los países en desarrollo. Shigella fue
reconocido como la causa de la disentería bacilar en la década de 1890 por Shiga,
de ahí el nombre del género (OTAN et al.). Shigella flexneri 2a cepa 301 se aisló y
se secuenció por Jin et al. Ellos aislaron la bacteria de un paciente shigelosis en
China en 1984.
Estructura del Genoma
Shigella flexneri 2a cepa 301 tiene un genoma secuenciado completamente. Se
compone de un único cromosoma circular 4.607.203 pb dsDNA y un plásmido de
virulencia 221618 pb. El cromosoma tiene un 45,8% de contenido de GC y 272
genes. El plásmido de virulencia codifica determinantes de virulencia, incluyendo
antígenos plásmido invasión (IPA) y el aparato de secreción MXI-Spa de tipo III,
pero el cromosoma también contribuye a la virulencia. Virulencia implica una
compleja interacción de regulación entre el cromosoma y el plásmido de virulencia.
Shigella flexneri ' similitud fisiológica s de Escherichia coli podría muy bien tener
una base evolutiva. Un análisis genético reciente sugiere que la Shigella puede no
ser un género debido a sus especies pueden tener orígenes independientes de
Escherichia coli hace algún lugar entre 35.000 y 270.000 años.
14
Estructura celular y el metabolismo
El lipopolisacárido (LPS) se encuentra en la superficie de Shigella flexneri . Es la
porción de azúcar que se repiten (O-antígeno) de LPS que define cada serotipo
(OTAN et al.). Esta especificidad polisacárido se puede utilizar para apuntar a
serotipos específicos de Shigella.
Flexneri Shigella causa la infección a través de un sistema de secreción de tipo III.
El sistema de secreción actúa como una "jeringa biológica" que inyecta una
proteína llamada Ipa en las células epiteliales. Ipa induce la endocitosis de la
bacteria y la posterior lisis de la membrana vacuolar que libera la bacteria en el
citoplasma, donde los prolifera bacteria.
Shigella flexneri es un anaerobio facultativo. Se hace de ATP a través de la
respiración aeróbica en presencia de oxígeno y a través de la fermentación en
ausencia de oxígeno. A pesar de que está muy relacionada con Escherichia coli,
Shigella flexneri puede diferenciar porque no fermenta la lactosa o lisina
decarboxylate.
Ecología
Algunas cepas de Escherichia coli pueden ejercer un efecto antagonista sobre
Shigella flexneri. Si Shigella flexneri se cultiva en el tracto digestivo de un ratón
libre de gérmenes durante 1 día antes de la introducción de Escherichia coli ,
Shigella flexneri desaparece dentro de 8 días. Sin embargo, lo que permite
Shigella flexneri a crecer en los ratones sin Escherichia coli permite el desarrollo
de Shigella flexneri resistente a los efectos antagonistas de Escherichia coli , pero
la resistencia sólo se produjo in vivo y no in vitro. La Escherichia coli población
resistente emerge sin exposición a la Escherichia coli , por lo que la Escherichia
coli -resistencia no parece ser una influencia selectiva en la aparición de la
población resistente (Ducluzeau y Raibaud).
Shigella flexneri es frecuente en los países en desarrollo, porque el saneamiento
es deficiente. La bacteria se encuentra en las heces de los individuos infectados,
por lo que el agua contaminada con heces puede actuar como una vía de
infección (Huang y Zhou).
Aplicación a la Biotecnología
Shigella flexneri es un patógeno bacteriano que no se utiliza para la biotecnología.
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shigella dysenteriae
Descripción
Shigella dysenteriae tiene el genoma más pequeño del género Shigella, que
contiene otras tres especies. Su genoma consta de un único cromosoma circular y
4.369.232 pares de bases. Se lleva un plásmido asociada a la invasión que
contiene los genes que codifican para la invasión de las células epiteliales y la
producción de la toxina de Shiga. La toxina Shiga es una potente toxina tipo AB
con 1-A y 5-B subunidades. Subunidades B se unen a la célula y se inyecta la
subunidad A. Por la escisión de un residuo de adenina específica del ARN
ribosómico 28S en los ribosomas 60S, la toxina inhibe la síntesis de proteínas,
causando la muerte celular.
Estructura celular y el metabolismo
Dysenteriae Shigella fermenta la glucosa a través de la fermentación ácido mixta;
sin embargo, no produce ningún gas. No produce H 2 S, phenylalaninedeaminase
o ureasa y no utiliza citrato como única fuente de carbono.
Toxina Shiga
Shigella dysenteriae, produce la toxina de Shiga,
que se utiliza para infectar células huésped. Toxina
de Shiga tiene un efecto citotóxico sobre las células
epiteliales intestinales. Tiene un peso molecular de
68.000 daltons. La estructura de la toxina se
compone de dos tipos de subunidades, las
subunidades alfa y beta subunidades. Subunidades
beta son responsables de la unión a la célula
huésped, mientras que las subunidades alfa son
responsable del envenenamiento de la célula
huésped.
Toxina Shiga mecanismo
Toxina de Shiga ataca la superficie de los vasos sanguíneos en el interior del
tracto gastro-intestinal. Las subunidades beta de la toxina de Shiga se unen a la
célula huésped. Las subunidades alfa se inyectan entonces en la célula, y estas
subunidades trabajan inhibir la síntesis de proteínas mediante la desactivación de
los ribosomas. Esto lleva finalmente a la muerte de la célula, y hemmorrhage de la
16
superficie whcich se une a. Esto da cuenta de la sangre se ve en la diarrea. La
toxina no sólo afectan el tracto digestivo, sino que ataca a las estructuras
principales asociados con la función de los riñones. El ataque a estas estructuras
lleva a la insuficiencia renal y el desarrollo de Síndrome Urémico Hemolítico. [1]
Ecología
Dysenteriae Shigella interactúa con los seres humanos, otros primates, y las
moscas. Los seres humanos actúan como huéspedes para la infección, lo que
conduce a la disentería bacilar. Las moscas pueden actuar como medio de
transporte para las bacterias, el contagio a otros hosts.
Dysenteriae Shigella puede sobrevivir en materiales contaminados con heces que
pueden incluir agua, alimentos, y otros materiales. Se puede transmitir por
contacto de persona a persona. Se transmite generalmente con la ingestión de
agua y alimentos contaminados con la bacteria. Puede causar transmitidas por los
alimentos o el agua epidemias. El agua puede contaminarse si alguien que tiene
shigelosis nada en él. Los cultivos pueden estar contaminados con la bacteria si
se riegan con agua contaminada. Esto causará grandes problemas si estos
cultivos contaminados se distribuyen a través de una gran región, la exposición de
cualquier persona que come los cultivos a la infección. Las epidemias son más
probables en los países más pobres que carecen de sistemas de tratamiento de
agua y saneamiento adecuado.
Aplicación a la Biotecnología
Shigella dysenteriae es un patógeno bacteriano que no se utiliza para la
biotecnología.
Shigella boydii
Descripción y significado
En el 1950 de Shigella fue aceptado como un
género y dividió en subgrupos en cuatro
especies: S. dysenteriae , S. fexneri , S. boydii y
S. sonnei (también referido como subgrupos de
AD).
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Apariencia: Shigella boydii. Es un bacilar (en forma de varilla) bacteria gram-
negativa que no forma esporas y es generalmente inmóviles
Hábitat: S. boydii habita en el intestino grueso y el recto de los humanos y otros
primates. Puede sobrevivir en las heces y el suelo y / o la comida / agua
contaminada con materia fecal. Por ejemplo, en Guadalajara, México, Salmonella
y Shigella especies se encuentran en el jugo recién exprimido de naranja,
naranjas, y los trapos de limpieza que se encuentra en los mercados públicos y
puestos callejeros. S. boydii fue encontrado específicamente en las naranjas y los
trapos de limpieza. Esto puede indicar métodos sanitarias deficientes de
procesamiento de alimentos que dio lugar a la exposición de aguas residuales
crudas.
Importancia: patógeno humano que causa la disentería bacilar
Los serotipos: Hay 20 S. boydii serotipos.
Genética: bacteria Shigella se cree que son derivados de diferentes cepas de
Escherichia coli. S. boydii es las más divergentes genéticamente y algunos
serotipos parecen estar más estrechamente relacionadas con otras especies. S.
boydii tipo 13, por ejemplo, secuencia comparte similitudes con el Vibrio cholerae
para los genes que codifican el antígeno O, la parte de polisacárido del
lipopolisacárido (LPS), y por lo tanto éstos pueden estar más estrechamente
relacionado. LPS es una endotoxina y parte de la membrana externa de bacterias
Gram-negativo.
Estructura del Genoma
Tamaño del genoma: boydii Shigella (Sb227) serotipo 4 - cromosoma ADN circular
con 4.519.823 nt (446 genes); El plásmido (pSB4_227) - 126 697 nt (149 genes).
Ambos fueron completados 2005/11/18.
Realizar patógenos: El plásmido, pSb4_227, ha post-segregación matando
sistemas AFMV / mvpT, que se encuentra en los plásmidos todas las especies de
Shigella y de CCDA / ccdB no se encuentra en alguna.
Estructura Celular y Metabolismo
Estructura de la célula: características estructurales de Shigella que siguen de
las bacterias Gram-negativas. Mayoría de las investigaciones de acuerdo en que
Shigella son inmóviles, pero algunas evidencias sugieren que ellos de hecho
tienen flagelos, aunque la movilidad no es necesaria para la infección del intestino.
Los flagelos tienden a estar en uno de los polos de la célula y aproximadamente
10 micras de longitud y 12-14nm de diámetro. Los genes que codifican para los
18
flagelos en S. dysenteriae , S. flexneri , S. boydii y S. sonnei se encontró que era
diferente y atribuir a la diversidad genética entre las especies.
Metabolismo: S. boydii, cuando se encuentran en el intestino, ir aunque vías
metabólicas anaeróbicas pero puede sobrevivir fuera del cuerpo debido a su
capacidad de utilizar vías aerobias. [14] Más específicamente, S. boydii, por lo
general no tiene la capacidad enzimas oxidasas sino catalasa enzimas (cataliza la
reducción de H2O2-> H20). Metil prueba roja es positiva, lo que significa que la
bacteria utiliza una vía de fermentación de ácido mixto. Voges-Proskauer y
Simmons reacciones citrato son negativos, lo que significa que este organismo no
utiliza la vía butilenglicol o producir acetoína. De la lisina descarboxilasa, arginina
dihidrolasa y ornitina descarboxilasa no están presentes. S. boydii no produce
H2S, no hidroliza la urea y no crece en caldo KCN. Los hidratos de carbono son
generalmente fermentan y éstos incluyen glucosa (en ausencia de la producción
de gas), D-manitol, arabinosa, trehalosa y manosa.
Ecología / Patología
La bacteria Shigella causan diarrea y la shigelosis (disentería bacilar) a través de
la transmisión oral-fecal. Shigella es un agente altamente infeccioso capaz de
infectar a un huésped con menos de 20 células con un inicio de alrededor de 12-
48 horas, en condiciones favorables. Una vez ingerida, la Shigella hace su camino
a través del tracto gastrointestinal hasta que llega a las células epiteliales de la
mucosa intestinal, no infecta, causando irritación, inflamación y necrosis
(hinchazón y rotura de las células infectadas, que se propaga la infección). Los
síntomas generales incluyen calambres estomacales, fiebre alta, moco en las
heces, y diarrea con sangre debido a la ulceración de la mucosa intestinal y el
recto.
En la mayoría de los casos estos síntomas son leves y se resuelven en
aproximadamente una semana, pero otros casos pueden llegar a ser lo
suficientemente grave como para causar la muerte sin la atención médica
adecuada. Los ancianos, los muy jóvenes y las personas debilitadas por la
enfermedad son mucho más sensibles a las bacterias. En niños muy pequeños
fiebre muy alta también puede ir acompañada de convulsiones. [4] Por lo general,
las bacterias Shigella se encuentran en áreas con mala higiene. Alimentos lavados
con agua contaminada o no se limpian adecuadamente también puede ser un
objetivo. En 1998 un brote de shigelosis se produjo en Chicago debido a Shigella
boydii tipo 18 se encuentra en el cilantro y el perejil en la ensalada de frijoles. [6]
Especies de Shigella representan menos del 10% de todas las enfermedades
transmitidas por los alimentos reportados en los Estados Unidos. Con un estimado
19
de 300.000 casos anuales de shigelosis en los EE.UU., el porcentaje exacto
debido a la contaminación de los alimentos es desconocida, debido a la dificultad
de aislar las bacterias de los alimentos, pero teniendo en cuenta su capacidad de
infección que el número es indudablemente alto.
Aplicación a la Biotecnología
Shigella boydii es un patógeno bacteriano que no se utiliza para la biotecnología.
ATRIBUTOS DE VIRULENCIA.
La disentería bacilar resulta de la adherencia, e invasión de células epiteliales de
la mucosa del íleon terminal y colon, con inflamación y ulceración de la misma.
Modelos experimentales:
Dado que se trata de un patógeno exclusivamente humano, no existen buenos
modelos experimentales animales, con la excepción de primates. La querato -
conjuntivitis lograda al inocular Shigella en la conjuntiva de cobayos (test de
Sérény) ha sido usada para demostrar la adherencia y capacidad invasiva de 40
las cepas. El modelo de asa ligada de conejo se ha empleado para estudiar
acumulación de líquido en la luz del segmento.
La mayoría de nuestro conocimiento en la patogenia de la infección por Shigella
se ha logrado mediante cultivos celulares, en especial la línea celular HeLa.
Invasividad: La invasión es la penetración activa de la bacteria en la célula
huésped.
Las lesiones inflamatorias en la mucosa colónica afectada por Shigella se hallan
fundamentalmente a nivel de las placas de Peyer, lo que sugiere que la bacteria
podría ingresar inicialmente por las células M, naturalmente fagocíticas,
encargadas de captar antígenos de la luz intestinal y presentarla al tejido linfoide
de la placa de Peyer subyacente. Pero también se observa el ingreso a través de
células no fagocíticas. En cultivos celulares, la bacteria inicialmente se adhiere a la
célula, provoca la reorganización de la actina del citoesqueleto celular en las
inmediaciones y la formación de pseudópodos. La célula huésped, normalmente
no fagocítica engloba e ingiere a la bacteria adherida, la cual a su vez escapa del
fagosoma y se multiplica en el citoplasma de la célula HeLa. Continúan
produciéndose reordenamientos de actina en la vecindad de la bacteria que le
permiten moverse a través de la célula y luego pasar otra contigua. Una vez en
libre en el citoplasma, la bacteria exhibe dos tipos de movimiento, por un lado, la
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polimerización de actina en un extremo de la bacteria crea una estructura tipo
"cola de cometa", que propulsa a la bacteria a través del citoplasma, por otro lado,
también se ha observado movimiento unidireccional de la bacteria lo largo de
filamentos de actina.
Muchos genes involucrados en la invasión han sido identificados (ipa invasión
plasmid antigens) y se localizan en plásmidos de peso molecular 120 -140 MD.
Algunas proteínas codificadas por esos plásmidos, intervienen por ejemplo en la
ruptura de la pared del fagosoma, o bien son exportados a la superficie de la
bacteria. Las integrinas, proteínas de superficie celular podrían ser los receptores
de las proteínas Ipa. Las proteínas Ipa sólo parecen actuar luego de que las
bacterias han ingresado a través de las células M.
Muerte celular: El crecimiento bacteriano intracelular causa cesación de la
síntesis proteica. Inicialmente se atribuyó la muerte celular a la toxina de Shiga,
pero luego se demostró que mutantes que no la poseen, también son capaces de
determinan la muerte celular. Más recientemente se ha señalado a la inducción de
apoptosis o muerte celular programada como responsable de la muerte celular.
Toxinas: La llamada toxina de Shiga, es potente neurotóxica, que determina
convulsiones. Clásicamente se creía era producida exclusivamente por
S.dysenteriae tipo 1. También se han encontrado toxinas similares en otras
especies de Shigella y en ciertas cepas de E.coli. Es una toxina de tipo A-B, que
se libera al medio durante la lisis bacteriana. Esta toxina se une a 41 las células de
mamíferos, es internalizada por endocitosis y finalmente detiene la síntesis
proteica a nivel ribosomal. Tiene múltiples actividades tóxicas: induce la
acumulación de líquido en el modelo de asa ileal ligada de conejo, actúa como
neurotoxina, e induce la apoptosis, aunque como se dijo, esta ocurre aún con
mutantes no productoras de toxina. Su papel más relevante es en el Síndrome
hemolítico urémico, donde el efecto principal es el daño a nivel de vasos
sanguíneos.
Al menos dos toxinas más, con actividad de endotoxina han sido descritas y que
pueden hallarse en especies distintas de S. dysenteriae. Se denominan ShET1 y
ShET2 y serían responsables de la acumulación de líquidos en el asa intestinal y
de la diarrea acuosa que puede observarse en la fase inicial de la Shigelosis.
Lipopolisacárido: Su efecto principal es contribuir al daño celular, y no parece
intervenir ni la invasión, replicación intracelular ni en la diseminación entre células.
Cepas rugosas de Shigella, que no poseen antígeno O conservan su capacidad de
invadir y replicarse en cultivos celulares, pero son incapaces de causar
inflamación en el test de Sérény.
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CUADRO CLÍNICO.
La enfermedad puede ocurrir a cualquier edad pero es más frecuente entre el
segundo y tercer año de vida, es rara antes de los 6 meses y disminuyendo su
incidencia luego de los 5 años de edad.
Habitualmente se presenta con síntomas que evidencian colitis inflamatoria
severa: diarrea con sangre, mucus o pus, fiebre elevada, aspecto tóxico, dolor
abdominal, pujos, tensemo y/o prolapso rectal., También puede observarse diarrea
acuosa, sobre todo a principio del cuadro clínico. En adultos sanos, ocurren
cuadros no tan severos. Se presume que en niños pequeños se observan las
formas más graves debido a la falta de inmunidad preexistente.
La mayoría de los episodios de Shigelosis en pacientes previamente sanos son
autolimitados y se resuelven en 5 a 7 días sin secuelas. Las complicaciones más
severas, que pueden incluso comprometer la vida se ven en inmunodeprimidos,
desnutridos y niños pequeños. Estas son fundamentalmente alteraciones hidro-
metabólicas (deshidratación, hiponatremia, hipoglicemia) y complicaciones
intestinales como megacolon tóxico o perforación intestinal.
La bacteriemia por Shigella es mucho más rara y se observa casi exclusivamente
en inmunodeprimidos. Más frecuente es la bacteriemia por gérmenes de la flora
intestinal.
Las convulsiones y otras manifestaciones neurológicas, descritas originalmente en
infecciones por S.dysenteriae serotipo 1, se observan casi exclusivamente en
menores de 5 años y se atribuyen a la toxina de Shiga, pero también se observan
en infecciones por otras especies y serotipos y han sido atribuidas a disturbios
metabólicos (hiponatremia, hipoglicemia, etc.) La edad pequeña, el cuadro clínico
severo y la presencia de sepsis conllevan además mayor mortalidad.
DIAGNÓSTICO DE LABORATORIO.
Para certificar el diagnóstico etiológico se requiere la demostración de su
presencia en materias fecales, ya sea por técnicas de cultivo clásicas o bien por la
demostración de su material genético mediante biología molecular.
Una muestra de materias fecales del paciente debe ser obtenida, en lo posible al
inicio de la enfermedad y previo al suministro de antimicrobianos. Una dificultad
habitual es la conservación de la muestra hasta su procesamiento, ya que retardos
en el mismo pueden afectar la viabilidad de germen, Se dispone para ello de
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medios de transporte (p. Ej. Cary Blair y otros) para conservar la muestra a
temperatura ambiente y de esa manera aumentar las posibilidades de aislamiento.
El examen microscópico con tinción de azul de metileno o Gram permite detectar
la presencia de leucocitos polimorfonucleares que sugieren infección por Shigella
aunque no es exclusivo de este germen. En la shigelosis usualmente se observan
abundantes polimorfonucleares.
Para el cultivo se utilizan diversos medios de cultivo incluyen medios selectivos y
diferenciales (agar Salmonella, Shigella, agar Mac Conkey Lactosa, agar Hektoen)
Las colonias lactosa negativas son estudiadas mediante pruebas bioquímicas y
aglutinadas con antisueros para completar su caracterización.
Se han utilizado diversas técnicas de biología molecular: sondas de ADN para
detectar genes de virulencia, localizados plásmido de 120 MD, sin amplificación y
PCR. Esta última técnica puede detectar cantidades muy pequeñas de bacterias,
sus desventajas radican en su complejidad y costos.
AISLAMIENTO DE Shigella.
Salmonella Shigella Agar. Medio de cultivo utilizado para el aislamiento de Salmonella spp. y de algunas especies de Shigella spp. a partir de heces, alimentos y otros materiales en los cuales se sospeche su presencia. Fundamento Es un medio de cultivo selectivo y diferencial. La selectividad, está dada por la sales biliares y el verde brillante, que inhiben el desarrollo de bacterias Gram positivas, de la mayoría de los coliformes y el desarrollo invasor del Proteus spp. Es diferencial debido a la fermentación de la lactosa, y a la formación de ácido sulfhídrico a partir del tiosulfato de sodio. Los pocos microorganismos fermentadores de lactosa capaces de desarrollar, acidifican el medio haciendo virar al rojo el indicador de pH, obteniéndose colonias rosadas o rojas sobre un fondo rojizo. Salmonella, Shigella y otros microorganismos no fermentadores de lactosa, crecen bien en el medio de cultivo, y producen colonias transparentes. La producción de ácido sulfhídrico se evidencia como colonias con centro negro debido a la formación de sulfuro de hierro. Para aumentar la selectividad, se recomienda incubar previamente la muestra en Selenito caldo (B02-120-05).
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Fórmula (en gramos por litro) Instrucciones
Pluripeptona 5.0 Suspender 60 g del polvo por litro de agua destilada. Reposar 5 minutos y mezclar hasta homogeneizar. Calentar a ebullición durante 2 o 3 minutos. NO ESTERILIZAR EN AUTOCLAVE. Enfriar a 45-50°C y distribuir unos 20 ml por placa. Secar la superficie del medio unos minutos en la estufa.
Extracto de carne 5.0
Lactosa 10.0
Mezcla de sales biliares 8.5
Citrato de sodio 8.5
Tiosulfato de sodio 8.5
Citrato férrico 1.0
Agar 13.5
Verde brillante 0.00033
Rojo neutro 0.025
pH final: 7.0 ± 0.2
Siembra
Sembrar por estriado la superficie del medio de cultivo. Recomendaciones, se aconseja sembrar en forma conjunta una placa de agar E.M.B. (B02-101-05) o de agar Mac Conkey (B02-114-05).
Incubación
Durante24-48 horas a 35-37 °C, en aerobiosis.
Resultados
Microorganismos Colonias
Salmonella typhimurium ATCC 14028 Transparentes, centro negro
Shigella flexneri Incoloras
Shigella sonnei Incoloras
Proteus mirabilis ATCC 43071 Transparentes, centro negro
Escherichia coli ATCC 25922 Rosadas a rojas
Klebsiella pneumoniae ATCC 700603 Rosadas cremosas y mucosas
Enterococcus faecalis ATCC 29212 Incoloras, de muy escaso
crecimiento
Características del medio
Medio preparado: rojo naranja.
Almacenamiento:
Medio deshidratado: a 10-35 ºC.
Presentación
x 100g :Código: B02-138-05
X 500g :Código: B02-138-06
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EPIDEMIOLOGÍA.
La infección es altamente contagiosa; se transmite predominantemente de
persona a persona, a través de los alimentos, manos, heces fecales y las moscas.
La dosis infectante oscila entre 10 - 100 organismos viables. Aunque se presenta
de manera endémica y epidémica, la baja dosis infectante es relevante ya que
incide en el potencial de brotes epidémicos de importancia, sobre todo en
condiciones de hacinamiento, mala higiene y manipulación de alimentos por
personas infectadas. (Iwamoto et al., 2010).
En México, los estados de la República que reportan un mayor número de casos
son: Oaxaca, Guerrero, Chiapas y Veracruz.
Incuestionablemente, dado que el humano representa el hospedero y transmisor
natural del microorganismo, es necesaria la observancia de medidas que eviten la
diseminación del agente causal, tales como:
- El control sanitario de agua, alimentos y leche; el tratamiento de las aguas
negras y el control de la proliferación de las moscas.
- La supervisión de los enfermos, así como la desinfección de los materiales con
los que entran en contacto y la adecuada disposición de los desechos biológicos
que se generan dentro de los hospitales.
- La detección de los casos subclínicos y de portadores, especialmente entre
quienes manejan alimentos o bebidas.
Por otra parte, es importante establecer que aún no existen vacunas anti-
shigelosis autorizadas. Sin embargo, en las últimas décadas se han venido
efectuando importantes intentos por desarrollar alguna con altos niveles de
protección en niños y ancianos. De hecho, se ha experimentado con cepas
inactivadas y atenuadas, incluidas mutantes viables no invasivas o que pueden
internalizarse en las células eucariontes pero sin desarrollo intracelular.
SENSIBILIDAD A ANTIMICROBIANOS. TRATAMIENTO. La resistencia antimicrobiana fue descrita inicialmente en Shigella, en Japón en 1955; actualmente cepas resistentes a uno o varios antibióticos han sido aisladas prácticamente en todo el mundo. Este problema es especialmente dramático en países subdesarrollados o en vías de desarrollo, donde las tasas de resistencia son mayores y el acceso a antimicrobianos de segunda y tercera línea es más dificultoso. La resistencia suele deberse a la adquisición de plásmidos a partir de cepas la misma especie o género pero también de bacterias de géneros diferentes. Estos
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plásmidos de resistencia pueden albergar genes que codifican más de un mecanismo de resistencia y pueden a su vez ser transferidos a otras bacterias.
En nuestro medio, en la serie ya descrita se evidencia una evolución rápida de la resistencia antibiótica en los últimos años. Si se analiza por separado el período entre 1990 - 1995 y el comprendido entre 1996 - 2000 se evidencia un importante aumento en el porcentaje de cepas resistentes.
CONTROL Y PREVENCIÓN. Sin duda las medidas de higiene personal en especial lavado de manos, son las
más útiles para evitar la trasmisión de persona a persona y la contaminación de
alimentos por parte de individuos infectados. Especial atención deberán prestar
manipuladores de alimentos así como personal de guarderías, asilos y casas de
salud.
La cocción adecuada, refrigeración de los alimentos preparados y exclusión de
personal con diarrea de la preparación de los alimentos son otras medidas útiles.
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Obviamente, la disponibilidad de agua potable y saneamiento disminuyen la
diseminación del agente en una determinada comunidad.
Al igual que en otras infecciones intestinales, se reconoce el papel protector de la
alimentación a pecho directo materno durante los primeros meses de vida, ya que
ésta contiene anticuerpos de tipo IgA secretoria específicos y otros factores no
específicos.
Como se dijo, el tratamiento con antibióticos ha demostrado ser de utilidad en la
Shigelosis, ya que acorta el período de excreción, y por ende la transmisión
intrafamiliar de la bacteria.
Las infecciones previas por Shigella suelen conferir resistencia tipo específica a
futuros encuentros con el agente; es por ello que se han ensayado vacunas
serotipo - específicas, basadas en el antígeno O. Si bien aún no existen vacunas
licenciadas para evitar la enfermedad se investigan algunas, por ejemplo, con
mutantes atenuadas, que carecen de genes de virulencia, para ser administradas
por vía oral.
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