Leptospira interrogans
Especies de bacteria

Leptospira interrogans
Micrografía electrónica de barrido de Leptospira interrogans .
Clasificación científica Editar esta clasificación
Dominio:Bacteria
Filo:Espiroquetas
Clase:Espiroquetia
Orden:Leptospirales
Familia:Leptospiráceas
Género:Leptospira
Especies:
L. interrogante
Nombre binomial
Leptospira interrogans
(Stimson 1907) Wenyon 1926 (Listas Aprobadas 1980)

Leptospira interrogans es una especie de bacteria espiroqueta aerobia obligada con forma de sacacorchos con extremos en forma de gancho y espiral. [1] L. interrogans se encuentra principalmente en regiones tropicales más cálidas. La bacteria puede vivir durante semanas o meses en el suelo o el agua. [2] Leptospira es uno de los géneros del filo de las espiroquetas que causa infecciones graves en mamíferos. [3] Esta especie es patógena para algunos animales salvajes y domésticos, incluidos los perros domésticos. También puede transmitirse a los humanos a través de abrasiones en la piel, donde la infección puede causar síntomas similares a los de la gripe con daño renal y hepático. [2] Las infecciones humanas se transmiten comúnmente por contacto con agua o suelo contaminados, a menudo a través de la orina de animales tanto salvajes como domésticos. [2] Algunas personas son más susceptibles a infecciones graves, incluidos los granjeros y veterinarios que trabajan con animales. [4]

La bacteria causa dos fases de infección, la fase anictérica y la fase ictérica. La fase anictérica de la infección se conoce comúnmente como fase uno, en la que los humanos presentan fiebre, dolor de cabeza y náuseas. La fase ictérica , o fase dos, incluye síntomas más graves, como hemorragias e insuficiencia tubular renal. [5] Las principales formas de detectar bacterias y diagnosticar infecciones incluyen la prueba de aglutinación microscópica (MAT) y la PCR. [6] La leptospirosis se trata en humanos con los antibióticos penicilina y doxiciclina . [7] [8]

L. interrogans tiene muchas propiedades que aseguran su supervivencia óptima en condiciones específicas, incluyendo dos flagelos periplásmicos para el movimiento y la movilidad. Estos flagelos permiten a L. interrogans acceder e infectar más fácilmente tanto los tejidos humanos como los de mamíferos. [9] La especie utiliza la beta oxidación de ácidos grasos de cadena larga para obtener energía, en la que el oxígeno y los peróxidos se utilizan como los principales aceptores terminales de electrones. [10] El genoma de L. interrogans consta de dos cromosomas circulares. [11]

Biología y bioquímica

Morfología

Las células de L. interrogans son espiroquetas móviles, gramnegativas y muy enrolladas , con dos flagelos periplásmicos . [1] Un flagelo se inserta en cada extremo de la bacteria. Las células son delgadas, de aproximadamente 0,15 μm, y largas, entre 6 y 20 μm, con un cuerpo en forma de sacacorchos con extremos en espiral o en forma de gancho. [1] Los extremos en forma de gancho a menudo se parecen a un signo de interrogación, y de ahí proviene el nombre de "interrogantes". [12] Los flagelos periplásmicos son cruciales para la capacidad de la bacteria de moverse y sobrevivir en células huésped específicas. Las leptospiras revelan dos formas únicas de movimiento, traduccional y no traduccional. [13]

Metabolismo y fisiología

L. interrogans muestra propiedades neutralófilas y crece en un rango de pH de 7,2 a 7,6, con un pH óptimo de 7,4. La bacteria también muestra propiedades de crecimiento mesófilo y crece en un rango de temperatura de 28 °C a 30 °C. [14] [12] El crecimiento óptimo de la bacteria aerobia obligada L. interrogans ocurre en medios simples que contienen vitaminas, sales y ácidos grasos de cadena larga específicos. [13] La Leptospira requiere sales de amonio, así como ácidos grasos de cadena larga para el metabolismo. [15]

La principal fuente de energía y carbono de este organismo es la beta-oxidación de ácidos grasos de cadena larga . A través de interfaces de fase naturales o su medio de crecimiento, L. interrogans debe obtener físicamente los ácidos grasos de cadena larga para metabolizarlos aún más como fuente de energía. [16] Una característica única de las metabólicas de L. interrogans es que los ácidos grasos insaturados de cadena larga son necesarios para que la bacteria crezca, ya que los ácidos grasos saturados solo se pueden metabolizar en estas condiciones. [16] L. interrogans contiene genes que codifican el uso del ciclo del TCA en su metabolismo. [16] La producción de ATP de L. interrogans se produce a través de la fosforilación oxidativa. [16] El oxígeno sirve como aceptor terminal de electrones en esta beta-oxidación, lo que clasifica aún más a esta bacteria como un aerobio obligado. [15] [17] La ​​evidencia también ha demostrado que los peróxidos como el H 2 O 2 también pueden servir como aceptor terminal de electrones, con actividad de catalasa necesaria para la supervivencia in vivo. [16] L. interrogans tiene un solo sistema de captación de glucosa, conocido como simportador de glucosa y sodio . [18]

Genómica

El genoma de L. interrogans consta de dos cromosomas circulares compuestos por un total de casi 4,7 Mbp. [19] El cromosoma más grande tiene un genoma total de 4,3 Mbp, y el cromosoma más pequeño tiene un tamaño de 350 Kbp. Tiene un contenido de G+C del 35% y contiene entre 3.400 y 3.700 genes codificadores de proteínas, dependiendo de la cepa. [11] Los genes del cromosoma grande codifican principalmente funciones de mantenimiento. A diferencia de la mayoría de las otras bacterias, donde los genes de ARNr están agrupados, en Leptospira los genes de ARNr 16S, 23S y 5S están dispersos en el cromosoma grande. [11] También se han identificado genes que codifican específicamente para el uso de ácidos grasos de cadena larga, el ciclo del TCA y la cadena de transporte de electrones en L. interrogans. La detección de dichos genes confirma el uso de la fosforilación oxidativa como la vía metabólica primaria de L. interrogans. Se ha descubierto una gran cantidad de genes relacionados con la invasión de células eucariotas, la adhesión celular y la motilidad. L. interrogans también tiene un conjunto complejo de genes asociados con la quimiotaxis, más que otras bacterias patógenas como B. burgdorferi y T. palladium. Estos genes permiten que L. interrogans sea un patógeno tan exitoso. [19]

Para tener la energía necesaria para el crecimiento y asumir las funciones del huésped, la bacteria emplea métodos como el estrés oxidativo. [20] Las respuestas al estrés observadas en L. interrogans incluyen la expresión de genes que codifican proteínas como las proteínas chaperonas, incluida clpA, las proteínas de choque térmico, incluida GroEL, y las proteínas endoflagelares, incluida flgA. [21]

Patogénesis molecular

El gen loa22 ha sido clasificado como un factor de virulencia . [22]

LipL32 es la proteína más abundante en L. interrogans . Aunque LipL32 se une a varios componentes de la matriz extracelular en experimentos en tubos de ensayo, existen dudas sobre dónde se encuentra esta proteína. Un estudio sugiere que es una lipoproteína de la membrana subsuperficial en la hoja interna de la membrana externa. [23] [24] Algunas proteínas de la membrana externa, como OmpL1, ayudan en el proceso de infección de L. interrogans al permitir la adherencia a las moléculas de la superficie de las células huésped. [25]

Como L. interrogans es un aeróbico obligado, se deben evitar las especies reactivas de oxígeno (ROS) durante el metabolismo. Los genes perRA y perRB codifican reguladores sensibles al peróxido, y estos reguladores promueven la adaptación del huésped ya que contienen aproximadamente 17 genes que ayudan en la señalización. [26] L. interrogans también tiene un sistema de quimiotaxis bastante complejo en comparación con otros microbios patógenos, lo que contribuye a su eficacia como patógeno. La virulencia también está relacionada con el LPS de leptospira , que se sabe que activa de forma única a los macrófagos en respuesta a la infección. [19]

La chaperona bacteriana ClpB es un factor importante en la virulencia general de L. interrogans, ya que ayuda a la supervivencia dentro del huésped, al control de las respuestas al estrés y al papel único de la desagregación de proteínas. [20]

Ambiente

L. interrogans es una bacteria asociada al huésped y la mayoría de las infecciones ocurren en regiones tropicales. En el entorno del huésped , L. interrogans se encuentra primero en la sangre y posteriormente pasa a infectar varios órganos . En particular, las células de L. interrogans sobreviven y se multiplican a un ritmo óptimo en los riñones . El patógeno se propaga principalmente a través de los fluidos corporales de los animales infectados. [17] Las ratas son el portador principal de la leptospirosis, pero no presentan ningún síntoma y transmiten el patógeno a través de la orina, que puede persistir en agua dulce. [27] El patógeno puede luego ingresar al cuerpo de un nuevo huésped a través de la piel y las membranas mucosas , así como a través del consumo de aguas contaminadas. [17] La ​​leptospira a menudo ingresa al cuerpo a través de cortes abiertos y otras heridas, aunque no puede atravesar una barrera cutánea intacta. [27] Los animales salvajes y domésticos infectados pueden continuar excretando la bacteria en el medio ambiente durante varios años, y la bacteria puede sobrevivir en el suelo y el agua durante meses seguidos. [28]

Enfermedad

Humanos

En los seres humanos, los síntomas causados ​​por L. interrogans son bifásicos, ictéricos o anictéricos . La forma ictérica también se conoce como enfermedad de Weil . [29] Se ha demostrado en estudios que L. interrogans puede dañar el revestimiento de células endoteliales de varios vasos y órganos, lo que permite que tengan fugas y propaguen aún más las bacterias a otras partes del cuerpo. [30] Los síntomas pueden aparecer en cualquier momento entre 2 y 4 semanas después de la exposición. La fase 1 de la infección es anictérica y los síntomas incluyen fiebre, escalofríos, dolor de cabeza, dolores musculares, vómitos y diarrea. Aproximadamente el 90% de los casos infecciosos en humanos solo constarán de esta fase; sin embargo, es posible que la enfermedad progrese a la fase 2, conocida como fase ictérica. Los síntomas de la fase ictérica incluyen petequias , hepatomegalia , ictericia , daño tubular renal , hemorragias e insuficiencia renal posterior. [29] La leptospirosis se trata con los antibióticos doxiciclina y penicilina . [28]

Existen más de 200 serovares patógenos distintos de Leptospira , lo que dificulta el desarrollo de una vacuna eficaz . [31] Sin embargo, se han desarrollado vacunas para los serovares conocidos como Hardjo, Pomona, Canicola, Grippotyphosa e icterohaemorrhagiae. Desafortunadamente, estas vacunas muestran una protección subóptima, necesitan dosis de refuerzo frecuentes y son específicas para ciertos serovares. [31]

Perros

La leptospirosis en los caninos se puede dividir en cuatro categorías: reproductiva, ictérica, hemorrágica y urémica. La leptospirosis reproductiva produce el nacimiento prematuro de crías o abortos, y la leptospirosis urémica se conoce como enfermedad de Stuttgart. [32] L. interrogans desencadena una respuesta altamente inflamatoria en los perros infectados. Esta respuesta inflamatoria da como resultado la alta expresión del factor de necrosis tumoral alfa , conocido como TNF-α, en el tejido uterino de los perros infectados. La interleucina-1β y la interleucina-6 también muestran mayores niveles de expresión tras la infección. Además, se ha demostrado que L. interrogans produce la regulación negativa del ARNm y las proteínas de la matriz extracelular (ECM). Es probable que estos factores estén correlacionados con la alta susceptibilidad de los caninos a la leptospirosis. [32]

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