Histophilus somni Hugo Barrios García Facultad de Medicina

Histophilus somni
Hugo Barrios García
Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia
Universidad Autónoma de Tamaulipas
Resumen:
Histophilus somni (H. somni) es una bacteria Gram negativa; es un
comensal del tracto genital encontrado especialmente en el prepucio de toros y
carneros. H. somni puede afectare el tracto respiratorio superior, pero es aislada
con mayor frecuencia de tracto respiratorio inferior. H. somni produce varios
factores de virulencia principalmente dirigida a la colonización y la evasión de las
defensas del huésped y que puede resultar en toxicidad. La especificidad de las
proteínas de unión a transferrina, la variedad de factores de adherencia requerida
para la colonización y la inmunidad innata del hospedero, puede explicar la estricta
especificidad de hospedero de Histophilus. Los factores de colonización incluyen
componentes específicos sobre los LOS, tales como phosphoryl-choline (ChoP),
pili y algunas proteínas de superficie. Una variedad de factores son producidos,
algunos de los cuales con específicos de especies. Las cepas virulentas
aparentemente causan enfermedades principalmente a través de la colonización
de tejido por
penetración de las células epiteliales y endoteliales, difusión,
resistencia a las defensas del huésped y la capacidad de inducir apoptosis. La
enfermedad que produce es consecuencia de la citotoxicidad y de la inflamación,
debido en parte a la presencia de endotoxina que comprometen células de la
respuesta inmune celular, epiteliales, endoteliales e inflamatorias. La infiltración
subsiguiente de PMN y macrófagos a los sitios de los resultados de la infección
bacteriana en la formación de lesiones adicionales. Los síndromes clínicos en el
ganado
bovino
meningoencefalitis
reproductivo.
Introducción:
asociados
con
tromboembólica,
la
infección
neumonía
por
y
H.
somni
enfermedad
del
incluyen
tracto
Histophilus somni (H. somni) es una bacteria Gram negativa actualmente
clasificada como un miembro del grupo Haemophilus-Actinobacillus-Pasteurella
(HAP). Las especies del género Haemophilus son patógenos obligados de
animales y el hombre. El nombre de Haemophilus significa “amante de sangre”,
debido a que la sangre o factores de hemoglobina son necesarios para el
aislamiento de esta bacteria. En la mayoría de los casos o requieren nocotinamin
adenina dinucleótido (NAD o NAD fosfato factor V) o protoporfirina IX o protoheme
compuesto tales como hemina X, o ambos. H. somni es una excepción a la regla,
pero se requieren los factores sanguíneos para el crecimiento, pero no NAD o
hemina por sí. La reclasificación taxonómica de Haemophilus somnus a
Histophilus somni está basadas en la secuenciación de los genes 16s RNA y rpoB,
en hibridación DNA y características fenotípicas de capnophilia, como pigmento
amarillento y producción de indol (Angen, 2003); con estos mismos estudisos se
demostró que Haemophilus somnus, Haemophilus agni e Histophilus ovis
representan la misma especie; por lo que se propuso reclasificar a este
microorganismo y nombrarlo Histophilus somni (Angen, 1998, Angen, 2003). En la
mayoría de las circunstancias, H. somni, existe como comensal en el tracto
respiratorio o urogenital, sin embargo pueden tener acceso al tractor respiratorio
inferior o a la corriente sanguínea e invadir otros sistema u órganos, tales como
sistema respiratorio.
Características:
Histophilus somni es un bacilo pleomórfico Gramnegativos. Son oxidasa
positivo, pleomórfico, requiere de una atmósfera parcial de 10 % de CO 2,
fermentan carbohidratos y reducen los nitratos y son facultativos anaerobios
(Kilian y Biberstein, 1984); normalmente es indol positivo y produce pigmento
amarillento
reconocidos
(Garcia-Delgado,
comensales
o
1977;
Humphrey,
patógenos
del
1983).
sistema
Son
generalmente
respiratorio,
tracto
genitourinario del humanos y ha sido aislado de ganado bovino, ovejas, bisonte.
Causan varios síndromes en ganado y ovejas incluyendo Meningo Encefalitis
Tronboembólica (TME), infección del tracto respiratorio superior, neumonía,
bacteremia, aborto, artritis, miocarditis, infertilidad y epididimitis ovina (Inzana,
1999). Aunque la bacteria puede causar algunas de estas condiciones, es un
comensal del tracto genital encontrado especialmente en el prepucio de toros y
carneros. H. somni puede afectare el tracto respiratorio superior, pero es aislada
con mayor frecuencia de tracto respiratorio inferior (Cassidy, 1997).
Hábitat y trasmisión:
H. somni es un parásito obligado de la superficie de la mucosa de un solo
huésped mamífero o especies estrechamente relacionadas. Esta bacteria
estrictas, no pueden sobrevivir expuestas al medio ambiente y colonizan al
hospedero por contacto directo con otro con enfermedad clínica, considerado un
portador asintomático, a través de fómites contaminados, por inhalación de
aerosoles infecciosos. Es un comensal en el tracto respiratorio o urogenital pero
puede ganar acceso al tractor respiratorio inferior o a la sangre e invadir a otros
sistemas u órganos (Angen, 2003).
La diseminación de esta bacteria se debea varias circunstancias como la
virulencia del patógeno y las defensas del hospedero, quizás debido a stress al
asinamiento y transporte, un infección viral previa, micoplasmas, u otras
infecciones, u otras condiciones que podrían suprimir la inmunidad natural y
adaptativa del hospedero. Esto puede explicar en parte el por qué la patogenia,
ocurre en animales que están sujetos a prácticas de manejo intenso. Además en
están bien adaptadas para escapar a los mecanismos de defensa del hospedero
(Angen, 2003).
Interacción patógeno – hospedero:
La vía de entrada para H. soni es comúnmente el tracto genital. La
interacción con la flora normal en el sitio puede influenciar el resultado de la
exposición. La flora normal no inhibe el crecimiento de H. somni y tal vez actúa
como primera línea de defensa; el epitelio mucociliar es la segunda línea de
defensa del aparato respiratorio contra la colonización de H. somni (Corbeil, 1985).
La endotoxina es el mayor componente de la membrana externa
comúnmente
referida
tanto
a
lipooligosacaridos
(LOS)
en
lugar
y es
de
lipopolisaráridos (LPS), porque la falta de la cadena O en todas las especies
examinadas (Hitchcock, 1986).
Histophilus somni se une a celular epiteliales vaginales y células
endoteliales (Sylte, 2001). Esto tal vez puede ser mediado por proteínas uniendo a
heparina en pulmón, las cuales interactúan con proteoglicanos sulfatados en
células endoteliales (Behling–Kelly, 2006). La interacción de H. somni, con células
endoteliales de corazón de bovino resulta en rearreglo del citoesqueleto, lo que
significa un incremento en el flujo de albumina y reducción en la resistencia
eléctrica tras-endotelial, la cual puede alterar la integridad de la barrera de
sangre–cerebro (BBB) e incrementar la permeabilidad de la pared celular de
células endoteliales y vasculares (Behling-Kely, 2007). Posteriormente H. somni y
su Lipooligosacáridos (LOS) pueden activar captasas e inducir apoptosis de
pulmón de bovino y de las células endoteliales vasculares del cerebro (Sylte,
2001, 2003, 2006). Adicionalmente H. somni y sus LOS puede inducir la apoptosis
de células endoteliales (Kuckleburg, 2005).
El resultado de la activación de las plaquetas genera un proceso
proinflamatroio que puede contribuír a
la inflamación vascular y daño celular
endotelial característico de la enfermedad H. somni. El organismo no solo
compromete células endoteliales si no también celulas fagocíticas. H somni
también modula neutrófilos bovinos (leucocitos polimorfonucleares (PNM)) y
disminuyendo la función de los macrófagos e induciendo apoptosis (Yang, 1988).
H. somni puede modular la función fagocítica y sobrevivir intracelularmente,
probablemente comprometiendo y matando las células fagocíticas; Chiag en 1986
mostró que H. somni produce factores supresivos de PMN identificados como las
bases púricas y pirimídina así como también ribonucleótidos y ribonicleósidos.
Estudios de supervivencia intracelular se han extendido a monocitos bovinos y
macrófagos incluyendo la inhibición de la explosión oxidativa de células fagocíticas
(Lederer, 1987; Sample y Czuprynski, 1991; Pfeifer, 1992; Gomis,1997).
H. somni también produce histamina, probablemente a través de la
descarboxilación de histidina (Ruby, 2002). La secreción es facilitada en medio
ambiente con CO2, como en los bronquios, lo cual puede contribuir a la
patogénesis de enfermedad respiratoria.
Factores ambientales que favorecen la enfermedad:
Observaciones clínicas revelan el estrés como un importante componente
en la susceptibilidad a la infección de H. somni, especialmente como parte del
complejo "fiebre de embarque" (o complejo respiratorio bovino). Se ha propuesto
que la infección viral disminuye las defensas del huésped, sin embargo no está
completamente definido, aunque la producción de IFN – γ después de la infección
viral puede aumentar la susceptibilidad a la infección bacteriana secundaria (Sun y
Metzger, 2008). La infección con virus sincitial respiratorio bovino (BRSV) resulta
con signos de enfermedad más severos con H. somni que con cualquier otro
patógeno (Gershwin, 2005). Los becerros sanos pre – desafiados con el herpes
virus 1 de bovino son más susceptibles a Mannheimia haemolytica - induciendo
neumonía y enfermedad sistémica (Potter, 1999 ).
Factores de virulencia:
Entre los factores de virulencia que tiene H. somni para inducir enfermedad
está
la colonización, invasión, daño celular, y la evasión de la respuesta del
huésped.
LOS (Lipo-oligosacáridos):
En el caso específico de H. somni, se ha reportado la producción de un tipo
diferente de endotoxinas, caracterizadas como lipo-oligosacáridos, los cuales
presentan variación antigénica y fenotípica de fase. Esta variación puede actuar
como un factor importante de evasión de los mecanismos de defensa de la
respuesta inmune del hospedero. LOS de H. somni es similar en estructura y
función a los de H. influenza y Neisseria gonorrhoeae. Es microheterogénea y
carece de la cadena O de LPS. El componente de lipídico A tiene actividad
endotóxica y es similar en composición a la de E. coli (Inzana,1988). El núcleo
interno y externo del
oligosacárido es muy similar en estructura a la de N.
gonorrhoeae, y contiene lacto - N - neotetraosa o lacto - N - tetraosa (Cox, 1998),
oligosacáridos también presente en glucoesfingolípidos de células de mamíferos;
por lo tanto, la similitud a los antígenos del hospedero puede hacer que el
oligosacárido sea pobremente inmunogénico (Inzana, 1997).
El potencial de
heterogenecidad antigénica en H. somni tiene que ver con la fase de variación
LOS. La variación de fase en H. influenza y H. somni es debida, al menos en
parte, a los microsatélites de repetición de ADN en el marco de lectura abierta
(ORF) (Weiser, 1989; Inzana, 1999).
Los LOS de H. somni contie ChoP (phosphorylcholine), cuya expresión
varía debido a un número variable de repeticiones en tándem; La expresión de
ChoP se asocia a la colonización del tracto respiratorio bovino, que parece ser
llevado a través de la unión activando el factor de receptor (PAF - R) que se
encuentran en las plaquetas y las células epitelial y endoteliales (Gyles, 2010).
H. influenzae, H. ducreyi, y al parecer H. somni catabolizan ácido siálico (N
- acetil - 5 - ácido neuramínico) (Neu5Ac), y por lo tanto puede incorporar Neu5Ac
en su LOS a través de las vías metabólicas (Vimr, 2000; Schilling et al 2001.;
Inzana et al. 2002); por lo tanto, H. somni parece ser capaz rodear su superficie
celular con Neu5Ac. La adición de Neu5Ac en la LOS inhibe el enlace del
anticuerpo a H. somni y mejora la resistencia al suero (Vimr, 2000; Schilling, 2001;
Inzana, 2002). Los LOS sialitizados también se unen más al factor del
complemento H que los LOS no
sialitizados , lo que resulta en una menor
activación. Además, la sialilación de H. somni inhibe la fagocitosis y la muerte
intracelular de las bacterias (Gyles, 2010). Por lo tanto los LOS de H. somni son
un componente de la virulencia multifactorial: el componente del lípido A posee
actividad endotóxica, mientras el oligosacárido tal vez promueva la colonización y
resistencia a la respuesta inmune celular a través de la expresión de ChoP y
Neu5Ac (Gyles 2010).
Formación de Biopelículas:
Las biopelículas bacteriales son agregaciones de bacterias que viven en
una comunidad ó entorno altamente estructurado y organizado. H. somni forma
fácilmente comunidades de biopelículas in vitro e in vivo (Sandal, 2007.; Sandal,
2009). H. somni
aislado de
neumonía bovina, forma una
biopelícula madura que consta de microcolonias
gruesas,
arquitectura de
homogéneas con
forma cerrada en una matriz extracelular amorfa. En contraste, H. somni aislado
de prepucio, forma un biopelícula de grupos de células que se encuentran en
forma de torre o distintas estructuras filamentosas entrelazadas entre sí por
bandas de matriz extracelular (Sandal, 2007). Como en muchas especies
bacteriales, la formación biopelículas, en H. somni progresa a través de estados
de desarrollo bacteriano múltiples (Davey y O 'Toole 2000; Sauer, 2002; Schembri,
2003) y muestra un ciclo de vida distinto, fenotípico, que incluye las etapas de
enlace, crecimiento, maduración y desprendimiento. Las diferencias en la
arquitectura del biopelícula por la dos cepas pueden correlacionar con la
virulencia; Debido a que H. somni es un habitante obligado de los bovinos, la
formación de un biofipelículas sugiere que esta estructura puede ser importante
para los la colonización de los tractos respiratorios u otros aspectos de la
virulencia, y puede proporcionar un selectiva ventaja para las cepas que causan la
enfermedad sistémica. En contraste,
la cepa aislada de prepucio, menos
virulenta, sólo necesita colonizar un sitio específico, el cual es un sustancialmente
diferente en forma ambiental a la de diversos tipos de tejidos sistémicos (Sandal,
2009; O 'Toole, 2009).
Proteínas de unión a trasferrina:
Otro atributo de virulencia importante es la capacidad para adquirir hierro en
competencia con el huésped, como se ha señalado en el
adquisición de hierro de
mecanismo de
H. somni, quien posee un receptor formado por 2
proteínas, llamadas TbpA (proteína de unión a transferrina A) y TbpB (proteína de
unión a transferrina B) (Gonzales, 2005). TbpA es una proteína integral de
membrana actúa como un canal por el cual se transporta el hierro que es
desprovisto de la transferrina. La proteína TbpA posee una región de 10
aminoácidos altamente conservados, los cuales son proyectados hacia la
membrana externa y probablemente esta región funcione como un dominio que le
permita el paso al hierro libre. Por otra parte la proteína TbpB es una lipoproteína
que contiene una secuencia que expresa una señal para la peptidasa II, la cual se
encuentra localizada en su extremo amino terminal. La proteína se encuentra
expuesta en la superficie bacteriana y tiene la capacidad de distinguir entre la
transferrina cargada con hierro (holotransferrina) y la transferrina libre de hierro
(apotransferrina), mostrando alta afinidad por la holotransferrina (Gray – Owen,
1996; Shouldies, 2004; Retzer, 1998).
Hemolisinas:
Algunas cepas de H. somni producen in vitro una zona estrecha de
hemólisis en agar sangre después de> 24 h de incubación a 37 ° C. Sin embargo,
la incubación adicional de algunos a 4°C produce hemólisis β más intensa. Sin
embargo, ninguna hemolisina
de H. somni se ha caracterizado. La actividad
hemolítica no es necesaria para la patogénesis, ya que la cepa aislada de pulmón
neumónico no es hemolítica, sien membargo la actividad hemolítica juega un
papel en la septicemia y sus secuelas (Gyles, 2010).
Proteínas de unión a inmunoglobulinas (IgBPs):
Varios estudios han identificado una variedad de componentes de proteínas
de H. somni que puede estar implicados tanto en la virulencia como en la
inducción de la inmunidad protectora (Corbeil, 1995 ). Un grupo de proteínas
conocidas como proteínas de unión a inmunoglobulina (IgBPs ) de H. somni se
han caracterizado y se ha demostrado que se unen los immunolgobulins bovina
(Widders, 1988; Yarnall, 1988). Bastida – Corcuera, 1999a
demostró que la
Región Fc de IgG2b de bovino se adhiere a IgBPs de H. somni. Estas proteínas
podrían actuar de forma conjunta in vivo para bloquear la unión de anticuerpos
específicos a H. somni ( Corbeil, 1995 ;Corbeil, 1997ª).
Diagnóstico bacteriológico:
H. somni crece en medio de agar chocolate (ACH) preparado con Infusión
cerebro corazón agar suplementado con 10 % de sangre desfibrinada de bovino y
0.5% de extracto de levadura, e incubaron a 37 °C durante 24 a 48 h con
atmósfera de 10% de CO2 (García-Delgado, 1976; Inzana, 1987). La identificación
se realiza tomando en cuenta varios aspectos como las características de la
colonia que puede ser forma circular, convexa, brillante, tamaño aproximado de 1
a 2 mm, pigmento ligeramente amarillento y consistencia similar a la mantequilla,
morfología microscópica, reacciones bioquímicas; Son oxidasa positivo, fermentan
carbohidratos, reducen los nitratos y
normalmente es indol positivo (Kilian y
Biberstein, 1984; Inza y Corbeil, 1987)
Debido a las características del H. somni que dificultan su aislamiento,
como alternativa para confirmar la presencia del patógeno se utilizan las técnicas
de inmunohistoquímica por su mayor sensibilidad (O’Toole y col., 2009) y la de
reacción en cadena de la polimerasa (PCR) a partir de semen de carneros con
epididimitis (Saunders, 2007). Sin embargo el uso de estas técnicas suele no estar
presente en la mayoría de los laboratorios de diagnóstico.
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