Resumen Bacillus anthracis (carbunco o ántrax) - Microbiología

Resumen “Bacillus Anthracis (Carbunco)”. ENFERMEDADES INFECCIOSAS PRINCIPIOS Y PRÁCTICA. Mandell, Douglas y Bennett. Séptima
edición, 2012 Elsevier España, S.L. Realizado por Gustavo Delgado López, Universidad de Caldas. 2016.
Bacillus Anthracis (Carbunco o Ántrax)
Los seres Humanos suelen Adquirir el ántrax de
animales infectados o como el resultado de la
exposición ocupacional o nutricional a los productos
animales contaminados. Descrita en 1872 por Ferdinand
Cohn. Robert Koch, estudió en 1876 el ántrax y
demostró, por primera vez, que una bacteria es
causante de una enfermedad, (El carbunco fue la
primera enfermedad atribuida de manera definitiva a
una bacteria). Pasteur, Roux y Chamberland produjeron
la primera vacuna contra el ántrax (carbunco).
Características de la bacteria
 Bacilo Gram positivo (+)
 (1-1,5x3-8μm)
 Forma esporas en presencia de O2
 Sin hemolisis en Agar sangre
 Aspecto en “Cabeza de Medusa” o “Cola de Cometa” (colonias)
 Colonias coloración blanquecina o grisácea
 1 cromosoma
 2 plásmidos (PXO1, PXO2)
 Capsula de Acido poli-D-γ-glutámico (PGA), (única bacteria con esta
forma de capsula)
 B. anthracis forma esporas después de la muerte del huésped
infectado, (cuando hay un ambiente extremo o inadecuado para el
bacilo como la presencia de O2 atmosférico)
 En los tejidos viables la bacteria no esporula hasta que no se expone a
niveles atmosféricos de O2.
 En el cultivo los bacilos forman largas cadenas con esporas, en los tejidos infectados las
bacterias aparecen de manera aislada o formando cadenas cortas de dos a tres
bacilos.
Las esporas pueden ser viales durante años, a pesar de esto en la mayor parte de los
ambientes sobreviven solamente durante varios meses y raramente más de 4 años.
Debido a que el microorganismo debe competir con otras bacterias que residen en la
tierra.
Factores de virulencia
 Plásmido PXO1 “182Kb” (plásmido extracromosómico), codifica
1. Ag protector (PA, 83KDa)
2. Factor letal (LF, 89KDa)
3. Factor de edema (EF, 90KDA)
El carbunco fue durante mucho tiempo una
enfermedad casi profesional ligada al
contacto con ganado ovino (carneros),
Reino: Bacteria
División: Firmicutes
Clase: Bacilli
Orden: Bacillales
Familia: Bacillaceae
Género: Bacillus
Especia: B. anthracis

 Plásmido PXO2 “96Kb” codifica
 3 genes (capA, capB, capC) intervienen en la síntesis de la capsula. (Acido poli-D-γ-
glutámico) “PGA”. (confiere resistencia a la fagocitosis).
 Sideroforo y Fosfolipasa C
 Transportador casete de unión al ATP manganeso
 La sintetasa de óxido nítrico
El Ag protector (PA), el factor de edema (EF) y el factor letal (LF) son individualmente inactivos (no
toxicas) pero se emparejan para formar los dos principales factores de virulencia de B. anthracis;
Toxina letal “LT” (compuesto de LF + PA) y Toxina del edema “ET” (compuesta de EF + PA). La
combinación de los tres componentes era el elemento más letal y daba lugar a muchas de las
características del carbunco real.
Patogenia
 Ag Protector (PA) se une a:
1. Receptor marcador endotelial tumoral (TEM8)
o receptor de la toxina del carbunco (ATR)
2. Proteína de morfogenia capilar 2 (CMG2)
 Se fragmenta por la Furina en (PA63) y (PA20)
 El (PA63) forma un heptamero al cual se unen 3 moléculas de EF, LF o ambas.
 El PA también puede ser fragmentado por una proteasa sérica con formación de toxina en la
circulación. (pero no se conoce con claridad este mecanismo)
Factor letal (LF)
 Unido con el PA genera la toxina letal (LT)
 Es una metaloproteasa dependiente de
Zing
 fragmenta (escisión) de la proteínas
cinasa avivadas por mitogeno (MAPKK)
 Provocar la muerte celular mediante un
mecanismo que aún no se conoce
adecuadamente.
 Provoca la inducción de toxinas pro inflamatorias
Ag protector
(PA)
Factor letal
(LF)
Toxina letal
(LT)
Factor de
edema (EF)
Toxina del
edema (ET)
El Ag protector se une a estos receptores (TEM8) y (CMG2) localizados en la superficie celular, los cuales se encuentran en
muchas células y tejidos como (Cerebro, corazón, pulmón, intestino, páncreas, musculo esquelético y macrófagos). Al unirse a
estos receptores se procesa proteolicamente por la Furina o (proteasa de tipo furina) en Fragmento C-terminal (PA63) y n-
terminal (PA20). el (PA63) a su vez forma un heptamero al cual se une hasta tres moléculas de EF, LF o ambas que se le
denomina (pre-poro)
La formación de este complejo estimula la endocitosis y el movimiento hacia un compartimiento acido (en este entorno el
complejo heptamerico crea un poro transmembranario y libera LF y EF)

Factor de Edema (EF)
 Unido con el PA genera la Toxina del edema (ET)
 Es una Adenilato ciclasa o adenilciclasa dependiente de calmodulina
 Cataliza la conversión de ATP a AMPc
 Provocando una desregulación de un amplio espectro de respuestas de citoquinas el huésped
 Origina Edema
Epidemiologia
 2.000-20.000 casos humanos cada año según (OMS)
 Problema grave en aquellos países que no llevan a cabo campañas de vacunación animal.
 Afecta de forma secundaria al hombre
 Diversidad mayor de cepas (sur de áfrica)
 Más frecuente en animales herbívoros
Una vez dentro de la célula la LF ejerce su actividad toxica por escisión del N-terminal de la MAPKK (inactivandola),
causa la lisis celular y la inducción de citoquinas proinflamatorias conduciendo a un colapso vascular, Shock y muerte.
(la toxina letal estimula la liberación de factor de necrosis tumoral a (TNF-a) e interleucina 1b (IL-1b), así como otras
citocinas proinflamatorias, por parte de los macrófagos) esta toxina interviene en la lisis del macrófago.
Una vez dentro de la célula la EF ejerce su actividad toxica actuando como catalizadora de la conversión de ATP en AMPC
ya que es una adenilciclasa, lo cual genera el edema característico del carbunco. Los niveles altos de AMPc provocan la
secreción de fluido intestinal mediante la activación del (regulador de la fibrosis quística de la conductancia
transmembrana) (CFTR), lo que sugiere que la afluencia de flujo intestinal inducida por ET (EF) es probable que siga el
mismo camino. (La EF es capaz de convertir 1000-2000 moléculas de ATP a AMPC por segundo)

 Zimbabue (mayor brote de carbunco en humanos) 1979 y
1985
El carbunco sigue siendo una enfermedad enzooica en
Zimbabue. Tanto en animales salvajes como en el ganado de
granjas. (en este país hay más casos humanos que en casi
todos los países juntos), Las moscas, picaduras de moscas
pueden trasmitir esporas o formas vegetativas desde un
cadáver a un huésped vivo.
Manifestaciones clínicas
Las tres formas primarias de carbunco dependen de la vía de
exposición: cutánea, gastrointestinal y por inhalación. La bacteriemia que se puede producir en
cualquiera de las tres formas primarias pueden provocar la diseminación del carbunco a cualquier
órgano o sistema como es el caso del SNC con la consiguiente meningoencefalitis hemorrágica.
Carbunco Cutáneo
Representa el 95% de los casos por carbunco natural, su periodo de incubación es de (1-7 días)
puede deberse a la inoculación traumática de las esporas en la piel. Posteriormente apareciendo
una pequeña pápula pruriginosa en la zona de inoculación, que puede ser confundida por la
picadura de un insecto o araña. A los 2 días suele aparecer vesículas alrededor de la pápula que
contienen un líquido seroso y sanguinolento, que (en la tinción de Gram se observa numerosos
bacilos con escasos leucocitos y al cultivarse este líquido da lugar con facilidad al crecimiento del
bacilo). Estas vesículas son indoloras y se rompen con facilidad y dan origen a una escara marrón
oscura, que pasa después a ser negra en la base de la ulcera superficial, se puede observar una
induración y un intenso edema que no deja huella a la presión siendo estos datos que apunan al
diagnóstico de carbunco.
 Si no se trata la mortalidad es del 10-20%, cuando se trata antes de que aparezca la
bacteriemia (diseminación) no suele ser mortal.
La coloración de la ulcera “Negra” da origen a la denominación de carbunco que viene de la
palabra griega anthrakis (carbón).
 Casos no complicados “no diseminación secundaria”: curación lenta de la lesión (1-3
semanas), la escara se cae sin dejar cicatriz.
 Lesiones múltiples “solo en algunos casos”: posiblemente por diversos puntos de
inoculación.
 Lesiones satélites: alrededor de una lesión inicial ailada
 Enfermedad cutánea grave (edema maligno): edema intenso afecta a toda una extremidad
o al tronco, desde el troco hasta la ingle, se genera dolor y Puede asociarse a la diseminación
secundaria a otros órganos y a la toxemia.
Ayuda al diagnostico
 Lesiones indoloras (en las fases iniciales)
 Edema desproporcional al tamaño de la lesión

 Bacilos Gram + y bajos leucocitos del líquido vesicular o de la ulcera.
Diagnóstico diferencial
 Mordedura de araña reclusa marrón: por el edema y la escara parecida, pero en esta se
genera mucho dolor en el carbunco no.
 Fiebre por mordedura de rata
 Blastomicosis
 Infección Mycobacterium marinum
Diagnostico
 Tinción de Gram y cultivo de las muestras de la lesión (antes del antibiótico).
 PCR y tinción con técnica de plata (pacientes que están tomando antibiótico)
 Hemocultivo (útiles en sepsis y bacteriemia)
 ELISA (serología en las muestras de suero, útil en fase
aguda detecta Ac Anti-Pa), estos Ac aparecen 1 semana
después del inicio de los síntomas.
Carbunco por inhalación o pulmonar
Carbunco por inhalación de origen natural es muy infrecuente en
la actualidad. Anteriormente a los antibióticos era
extremadamente mortal. Siendo su diagnóstico temprano y el
inicio rápido de antibióticos (control de la situación clínica)
elementos claves para la supervivencia. Este tipo de carbunco era
muy frecuente en el siglo XIX en trabajadores de fábricas que manejaban lana o pieles, que se
contaminaban por esporas, por lo cual se le da el nombre de “enfermedad del clasificador de
lana”. Se ha demostrado que la respuesta inmune innata puede destruir un determinado número
de esporas aun si la persona no se ha vacunado. Pero tras su introducción a generado una
disminución al caso de casi desaparecer el carbunco por inhalación (natural) o no terrorista.
El carbunco por inhalación se da por la inhalación de esporas menores a 5μm ya que las mayores
quedan atrapadas en las vías respiratorias superiores y se expulsan por el mecanismo elevador
mucociliar. Las menores llegan hasta los alveolos o los bronquiolos terminales son fagocitadas
rápidamente por los macrófagos alveolares y llevados hasta los ganglios linfáticos, (de drenaje y
luego a los mediastínicos). Teniendo un periodo de incubación de 1-6 días desde la exposición de
las esporas. Pero se ha demostrado un PIC: de 60 días tras exposiciones muy bajas de las esporas.
Los síntomas iniciales empiezan con una Fase prodrómica inicial “Enfermedad catarral” con
(febrícula, malestar fatiga y mialgia) con cefalea y fatigas muy intensas. También se puede dar tos
seca molestias precordiales leves. La enfermeda puede evolucionar dando Enfermedad de
carácter bifásico (siente cierta mejoría al cabo de 2-3 días) o evolución hacia la fase intermedia
progresiva, asociado a fiebre alta y deterioro de la función pulmonar. (los Hemocultivos son
positivos (+) en esta fase) y en la radiografía encontramos derrame pleural. Así se administren o no
antibióticos se puede generar la fase fulmínate tardía anteriormente “fase aguda fulmínate”,
muestran combinaciones de insuficiencia respiratorio con sepsis y meningitis, origina la muerte en
las primerias 24 horas.

Los signos y síntomas del
carbunco por inhalación
no son demasiados
específicos y el
diagnóstico diferencial
entre la fase inicial del
carbunco y la gripe puede
ser muy difícil, pero en la
gripe se da
manifestaciones en el
sistema respiratorio
superior en el carbunco
generalmente no
aparece.
Diagnostico
 Radiografía de tórax y Tomografía computarizada (TA): se observa ensanchamiento
mediastínico y derrames pleurales. Y edema pulmonar. (si se drena el derrame pleural
aumenta la supervivencia)
 Hemocultivo positivo (+) (antes del antibiótico)
 Esputo (escaso) y el líquido del derrame pleural se debe analizar con PCR y tinción de Gram
 Inmunohistoquímica
 Frotis del estrato leucocitario (su + indica el alcance de la fase fulminante tardía del carbunco)
Carbunco Gastrointestinal
Es muy frecuente en los herbívoros que pastan, pero es muy infrecuente en el ser humano cerca
del 1% de todas las formas de carbunco. Es más probable en países en vía de desarrollo y en zonas
rurales, sin antibiótico la tasa de mortalidad es del 40%, esta forma de carbunco se asocia más a
bacteriemia. La sepsis y la diseminación del bacilo a otros órganos. (el diagnóstico y el tratamiento
tempranos so claves para la supervivencia del paciente).
La mayoría de los casos humanos se deben a el consumo de carne cocinada de manera insuficiente
o de carne seca no cocinada de un animal infectado por carbunco.
Los síntomas aparecen 1-5 días después de la exposición ya sea orofaríngea o intestinal. La
orofaríngea cursa con edema, faringitis intensa, fiebre y linfadenitis. En la boca o la faringe pueden
observarse una ulcera. (Se puede producir seudomembranas sobre la ulcera teniendo el
diagnóstico diferencial la difteria). Se observa también edema cervical y facial masivo.
La enfermedad intestinal se da por la infección de la pared gástrica o el intestino, se genera
nauseas vómito y fiebre sucedido por un dolor abdominal intenso. En muchos casos aparece
ascitis y diarrea con sangre y puede llevar a diseminación y meningitis secundaria.
Diagnostico
 Cultivo y PCR de las muestras de sangre heces y liquido acitico.

Meningitis por carbunco
Es una secuela infrecuente de los casos del carbunco cutáneo, pero representa una complicación
frecuente del carbunco por inhalación o gastrointestinal. Se observa en el 50% de los casos de
carbunco por inhalación, se ha demostrado que las toxinas letal y de edema inhiben las
respuestas inmunitarias innata de la barrera hematoencefalica, lo que facilita la penetración del
bacilo al SNC. La hemorragia es el elemento más característico de la meningitis por carbunco. Sus
manifestaciones suelen ser inicio súbito de cefalea intensa, malestar fiebre, escalofríos, náuseas y
vomito. La rigidez de nuca aparece a medida que el paciente se deteriora clínicamente también
aparecen convulsiones, delirio y coma. Con antibiótico la supervivencia es del 5% sin él es mortal.
Diagnostico
 Muestras de sangre y LCR se les realiza:
 Tinción de Gram
 Cultivo
 PCR
Vacunación
 Vacuna veterinaria (bacilos vivos y atenuados) ha sido utilizada hace más de 100 años, ha
ayudado a la disminución de los casos de animales y humanos.
 Vacuna de carbunco adsorbida (AVA) filtrado carente de células, que contiene PA
obtenidos a partir de cepas B. anthracis no encapsuladas. (1950)
1. La AVA ha sido utilizada para la profilaxis de exposición por parte de (veterinarios,
trabajadores de laboratorio, industria textil) población de riesgo.
 Vacuna atenuada viva constituida por esporas (unión soviética 1953)
Carbunco como Agente Bioterrorista (ántrax maligno)
La inmunidad humoral desempeña un papel clave en la respuesta frente al carbunco (los Ac frente
al PA son los más importantes y el PA es el inmunogenos protector y el fundamento de la
protección proporcionada por las vacunas humanas existentes en la actualidad), la AVA (anthrax
vaccine adsorbed) fue desarrollada en 1950 y en 1970 autorizada. Se ha recomendado utilizar la
vacuna en conjunto con los antibióticos.
Diagnostico
Tinción de
inmunohistoquí
mica (cultivo)
PCR (confirmar
ántrax)
Cultivos nasales
no indicados
Carbunco
(bioterrorismo)
Vacunación autorizada solo para el uso
previo a la exposición, CDC ha sugerido
mantener los antibióticos entre 7-14 días
tras la tercera dosis de la vacuna

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