Biopelícula Producida por Staphylococcus aureus y Staphylococcus Coagulasa Negativo (SCN)

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Biopelícula Producida por Staphylococcus aureus y Staphylococcus Coagulasa Negativo (SCN) en casos de
MASTITIS BOVINA

MVZ MPA MIGUEL ANGEL BLANCO OCHOA
Departamento de Medicina y Zootecnia de Rumiantes FMVZ
Universidad Nacional Autonoma de Mexico
Tel.56225972 Ext. 81396

MALVA DÁNAE PÉREZ GERARDO
Depto. Medicina y Zootecnia de Rumiantes.
FMVZ-UNAM.
blancoma@unam.mx
Tel. 56225972 ext.81396.

LAURA HERNÁNDEZ ANDRADE
Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Microbiología Animal.
(CENID Microbiología).
INIFAP. SAGARPA.

Israel Daniel Ricardo González
Depto. Medicina y Zootecnia de Rumiantes.
FMVZ-UNAM

La mastitis es una de las principales enfermedades en los hatos lecheros, provoca pérdidas económicas y disminución de la producción láctea (Aguilar et al. 2014). Como su nombre lo indica, es una reacción inflamatoria de la glándula mamaria que puede ser ocasionada por factores físicos, químicos, mecánicos o infecciosos. El 80% de los casos de mastitis son de etiología infecciosa, se da la invasión del pezón y del tejido de la ubre por diversos microorganismos patógenos específicos; el 20% restante, son resultado de lesiones traumáticas, con o sin invasión secundaria de microorganismos.

La mastitis, pueden clasificarse de acuerdo a la presentación de la enfermedad como clínica y subclínica, la presentación más importante es la forma subclínica, en ésta no hay evidencia de inflamación pero se revela una infección de la glándula por el aumento en el número de células somáticas al examinar la leche, así como por los cambios en la composición de ésta. Clínicamente, puede presentarse en forma aguda, subaguda y crónica. Inicia bruscamente con cambios químicos y físicos en la leche, y la glándula se muestra aumentada de tamaño, caliente y endurecida; el animal presenta fiebre, anorexia y pérdida de peso.

De los factores biológicos causantes de mastitis, los más frecuentes son de origen bacteriano; las mastitis de este tipo se denominan mastitis contagiosas o mastitis ambientales lo cual depende del microorganismo que la esté ocasionando. La transmisión de microor- ganismos se da comúnmente de un animal a otro; puede suceder principalmente durante el ordeño debido a malas prácticas como: deficiente limpieza de los pezones, falta de higiene de los ordeñadores, e inadecuada limpieza y desinfección de las pezoneras entre cada vaca (Calderón et al, 2008. Ávila, 2015).

Entre los principales agentes bacterianos comúnmente involucrados en casos de mastitis contagiosas se encuentran Staphylococcus aureus y Staphylococcus coagulasa negativo (SCN), estos son los agentes más comunes de la mastitis contagiosa, seguidos por Streptococcus agalactiae, les siguen los coliformes Escherichia coli y Klebsiella spp., que son considerados como los principales agentes etiológicos de las mastitis ambientales, mientras que Mycoplasma bovis es reportado como causante de mastitis contagiosa de tipo crónica. (Contreras, 2011. Ávila, 2015).

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Cuando el agente es S. aureus, la mastitis es gangrenosa con líquido sanguinolento y producción de gas, obser- vándose fibrosis y encapsulación en la zona de infección. La mastitis provocada por SCN es similar pero se presenta un cuadro menos severo. Streptococcus agalactiae causa mastitis subclínica, pero puede llegar a colonizar el inte- rior de la glándula y provocar fibrosis. La mastitis causada por coliformes es necrosante y endotóxica. Mycoplasma spp. causa una mastitis purulenta de rápida presentación (Ávila, 2015. Ruiz, 2011).

El Staphylococcus aureus sobrevive en la piel de la glándula mamaria y la leche de los cuartos infectados, y en su transmisión juega un papel muy importante la máquina ordeñadora. Staphylococcus spp., invade ocasionalmente el tejido sano; sin embargo, en caso de existir lesiones en la piel, se efectuará la colonización por ese microorganismo en 70% de los casos, y luego se establecerá en la cisterna del pezón o en los conductos galactóforos. También tiene la capacidad de invadir el tejido y producir un foco de infección profundo y producir gangrena.

La mastitis causada por S. aureus es considerada de riesgo potencial para la salud pública, ya que es posible encontrar cepas de S. aureus en leche y sus derivados. (Manjarrez et al., 2012; Aguilar et al. 2014). Hasta hace poco se consideraba a los SCN microbiota normal de piel y mucosas (Molino et al, 2005; Mundo et al, 2008), en la actualidad se les considera patógenos menores y oportunistas (Mundo et al, 2008). S. aureus no es un patógeno obligado de la ubre, también se puede encontrar en lesiones de piel, en manos de los ordeñadores y en los equipos de ordeño (Calderón, 2008).

En un estudio realizado por Calderón et al. (2008), en Colombia, S. aureus se aisló en el 46.4% de las muestras de leche analizadas (1824/3931). De igual modo, Aguilar et al. (2014) en Jalisco mostraron la presencia de S. aureus en el 100% de las muestras provenientes de los tanques de recolección de leche (36/36). En los últimos años los SCN han sido identificados con mayor frecuencia en casos de mastitis subclínica. Estos microorganismos no tienen el grado de patogenicidad de S. aureus, pero son la causa de infecciones persistentes que dan como resultado un aumento en el conteo de células somáticas (Contreras, 2011).

Los SCN que se han encontrado con mayor frecuencia en muestras de leche proveniente de bovinos con mastitis son: S. chromogenes, S. simulans, S. xylosus, S. haemolyticus y S. epidermidis (Vanderhaeghen et al, 2014).

En la leche, Staphylococcus aureus forma coágulos; también produce toxinas que se clasifican como alfa, beta y gama toxinas. La beta toxina es útil para el diagnóstico, dado que es la toxina más frecuentemente asociada con procesos patógenos por Staphylococcus spp. de origen animal. La alfa toxina es potencialmente la más tóxica ya que produce vasoconstricción y ocasiona necrosis del tejido afectado, provocando una mastitis gangrenosa que se presenta más frecuentemente en vacas primíparas que se infectan, por lo general, durante el último tercio de gestación. Para evitar el contagio por Staphylococcus aureus, se debe realizar cotidianamente la desinfección de los pezones antes y después del ordeño.

Los microorganismos pertenecientes al género Staphylococcus spp. son cocos Gram positivos de aproximadamente 0.5 a 1.5 mm de diámetro, generalmente se agrupan en racimos, sin embargo se pueden encontrar cocos solitarios, en pares y en cadenas muy cortas (Cervantes, 2014). Son microorganismos anaerobios o aerobios facultativos, inmóviles y generalmente no tienen cápsula aunque existen cepas que desarrollan una capa mucoide (Cervantes, 2014), son catalasa positivo y tienen un metabolismo fermentativo (DMI. 2003). Las colonias de Staphylococcus spp. son circulares, lisas, tienen bordes bien definidos y convexas; llegan a medir entre 2 a 3 mm de diámetro. En agar sangre se observa que la mayoría de las cepas patógenas producen hemolisis α o β. En el caso de S. aureus la mayoría de las colonias producen un pigmento dorado al crecer en un medio sólido, la producción de este pigmento se favorece al incubar de 24 a 48 horas las cepas a temperatura ambiente y produce una β hemolisis (Vásquez, 2012). Los microorganismos pertenecientes a este género se dividen en dos según los resultados de la prueba de coagulasa, pueden ser coagulasa positivo como S. aureus, S. intermedius y S. hycus o Staphylococcus coagulasa negativo (SCN) (Hermans, 2004). Otra manera de identificar un S. aureus es mediante el crecimiento en medios de cultivos selectivos como el agar sal manitol (Molinos, 2005).

Se han descrito varios factores de virulencia para la patogenia de las infecciones causadas por Staphylococcus spp. Estos factores se pueden dividir en: a) enzimas; b) exotoxinas y c) componentes de superficie celular (Hermans, 2004).

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Dentro de las enzimas tenemos a la coagulasa, la cual permite que el microorganismo se proteja de la fagocitosis mediante la formación de una capa de fibrina que facilita el desarrollo de abscesos. La catalasa también impide la fagocitosis del microorganismo degradando el peróxido de hidrógeno. La hialuronidasa degrada el ácido hialurónico lo cual facilita la diseminación de la infección.

Los Staphylococcus spp. producen exotoxinas que son responsables del síndrome de choque tóxico. La hemolisina alfa es dermonecrótica y neurotóxica, la hemolisina beta le da selectividad al microorganismo, la hemolisina gamma induce la inflamación, hemolisina delta al igual que la alfa es dermonecrótica y la toxina Panton-Valentine es asociada a la neumonía hemorrágica e infecciones de piel. La toxina del síndrome del choque tóxico provoca intoxicaciones y cuadros de enterocolitis.

Dentro de los componentes de la superficie celular de los Staphylococcus spp., existen sistemas denominados quorum sensing (QS) que permiten la regulación de la respuesta a la señalización de célula-célula y están involucrados en la formación de una biopelícula. Los Staphylococcus spp., también cuentan con una cápsula polisacárida a la que se le conoce como slime o cápsula mucoide que otorga capa- cidad de adherencia y antifagocitaria al microorganismo.

Las adhesinas intercelulares junto con el slime incrementan el desarrollo de biopelícula. La proteína fijadora del colágeno, la proteína fijadora de fibronectina, el factor de agregación y la coagulasa también favorecen la adhesión del microorganismo (Cervantes, 2014).

La biopelícula es una población bacteriana envuelta en una matriz glucoprotéica con capacidad de adherirse a superficies, se ha reportado que algunas cepas de S. aureus y de SCN son capaces de producirlo (Diemond, et al., 2007). El proceso de formación de éste comienza cuando existen bacterias libres que, al percibir una superficie con sustrato o tejidos vivos, se adhieren a ella y empiezan a producir señales químicas para coordinar la formación de una estructura que incluye el desarrollo de una cubierta compuesta principalmente de polisacáridos, cuya principal función es crear una barrera protectora (Nazar, 2007).

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La biopelícula está formada por grandes cantidades de agua que puede llegar a representar el 97% del contenido total, exopolisacáridos producidos por los propios microorganismos y en menor cantidad por otras macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos y productos de la lisis bacteriana; su arquitectura es tridimensional compuesta por microcolonias separadas por canales de agua que permiten la difusión de nutrientes y oxígeno (Lasa, 2004; Nazar, 2007).

La formación de biopelícula se lleva a cabo en tres fases: A) adherencia a la superficie, B) producción de exopolisacárido para la formación de la matriz extracelular y, C) separación o desprendimiento del microorganismo cuando la biopelícula alcanza la madurez (Lasa, 2004; Nazar, 2007; Vila et al., 2008).

La producción de biopelícula es independiente de la especie de Staphylococcus spp., y se ha encontrado en varias especies de SCN y en S. aureus.

Una vez formada la biopelícula, los SCN o S. aureus que lo formen pueden desprenderse y producir problemas de mastitis constantes que pueden convertirse en casos crónicos causando mermas en la producción y en la salud de vacas lecheras. La capacidad de adherencia de S. aureus depende de la interacción entre la bacteria, la superficie y el ambiente (Vila et al., 2008).

La biopelícula se considera un factor de virulencia de suma importancia en el género Staphylococcus spp. (Diemond et al., 2007). La formación de biopelícula asegura la permanencia de las bacterias en tejido externo o interno de la glándula mamaria. Ciertas cepas de S. aureus y SCN son capaces de producir biopelícula gracias a la expresión de la adhesina polisacárida intracelular (PIA), gracias a ésta, la bacteria se adhiere a la superficie y comienza la producción de biopelícula (Vasudevan et al., 2003; Mundo et al., 2008; Castañón, 2012; Vanderhaeghen et al., 2014). Además, la biopelícula confiere a las bacterias protección ante los cambios del medio ambiente (temperatura, pH y humedad), concentra nutrientes y facilita la eliminación de desechos. La adhesión a una superficie, ya sea inerte o viva se considera irreversible ya que la biopelícula no se elimina con el lavado (Nazar, 2007).

Cuando los Staphylococcus spp. se encuentran recubiertos por biopelícula la actividad de los quimioterapéuticos disminuye de manera importante. Las posibles explicaciones incluyen una falta de permeabilidad, un secuestro del quimioterapéutico en la malla de la biopelícula o un aspecto metabólico que hace que los microorganismos sean tolerantes a los antimicrobianos (Mattar et al., 1998).

Se ha planteado que los microorganismos productores de biopelícula pueden adquirir la resistencia a antibióticos por diferentes factores, como el impedimento físico del antibiótico para llegar y actuar contra las bacterias debido la barrera que constituyen los exopolisacáridos. También se ha sugerido que las bacterias dentro de la biopelícula disminuyen la actividad metabólica, además por el hecho de encontrarse dentro de un ambiente anaeróbico, los antibióticos no tienen la misma eficacia. Por otro lado la dinámica de la biopelícula es alta y permite el intercambio de material genético como los plásmidos que pueden provocar cambios genéticos y la aparición de genes específicos que faciliten la resistencia (Nazar, 2007).

La resistencia de diversos microorganismos a los antibióticos es hoy en día un tema de importancia, en países desarrollados se ha detectado que del 60 al 70% de las muestras obtenidas de S. aureus son resistentes a la meticilina, también se ha detectado que la mayoría de las cepas de SCN son resistentes a los β-lactámicos (Molinos, 2005, Antunes, 2013).

Algunas cepas resistentes a varios antibióticos han mostrado la capacidad de generar grandes cantidades de biopelícula lo que indica que ésta interfiere con la acción de los antibióticos y permite una selección de colonias resistentes (Diemond, 2007).

Las biopelícula también adquieren gran importancia cuando los microorganismos se establecen en materiales supuestamente antiadherentes, como las pezoneras y otras partes del equipo para ordeño mecánico, permitiendo así el crecimiento y propagación de las infecciones que generalmente se volverán crónicas.

Considerando que una vez formada la biopelícula, no se puede remover por procesos físicos, es importante concentrarse en la prevención de su formación.

En prácticas como el ordeño, se puede prevenir con la aplicación de las Buenas Prácticas de Producción y el correcto mantenimiento del equipo de ordeño y la verificación de su buen funcionamiento.

Artículo publicado en
Entorno Ganadero 83