Yersinia pestis - Yersinia pestis

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Yersinia pestis
Yersinia pestis.jpg
Una micrografía electrónica de barrido que muestra una masa de la bacteria Yersinia pestis en el intestino anterior de una pulga infectada.
clasificación cientifica editar
Dominio: Bacterias
Filo: Proteobacterias
Clase: Gammaproteobacteria
Pedido: Enterobacterales
Familia: Yersiniaceae
Género: Yersinia
Especies:
Y. pestis
Nombre binomial
Yersinia pestis
(Lehmann y Neumann, 1896)
van Loghem, 1944
Sinónimos
  • Bacilo
  • Bacille de la peste
    Yersin, 1894
  • Bacterium pestis
    Lehmann & Neumann, 1896
  • Pasteurella pestis
    (Lehmann & Neumann, 1896) Holanda, 1920

Pestis Yersinia (anteriormente Pasteurella pestis ) es un gram-negativas , no móviles , en forma de barra , cocobacilo bacteria, sin esporas. Es un organismo anaeróbico facultativo que puede infectar a los humanos a través de la pulga de la rata oriental ( Xenopsylla cheopis ). Causa la plaga de la enfermedad , que adopta tres formas principales: neumónica , septicémica y bubónica . Puede haber evidencia que sugiera que Y. pestis se originó en Europa en la cultura Cucuteni-Trypillia y no en Asia como se cree más comúnmente.

Y. pestis fue descubierto en 1894 por Alexandre Yersin , médico y bacteriólogo suizo / francés del Instituto Pasteur , durante una epidemia de peste en Hong Kong . Yersin fue miembro de la escuela de pensamiento Pasteur . Kitasato Shibasaburō , un bacteriólogo japonés que practicó la metodología de Koch , también se dedicó en ese momento a encontrar el agente causante de la plaga. Sin embargo, Yersin relacionó la peste con Y. pestis . Anteriormente llamado Pasteurella pestis , el organismo pasó a llamarse Yersinia pestis en 1944.

Cada año, miles de casos de peste todavía se notifican a la Organización Mundial de la Salud , aunque con el tratamiento antibiótico adecuado , el pronóstico para las víctimas ahora es mucho mejor. Un aumento de cinco a seis veces en los casos ocurrió en Asia durante la época de la Guerra de Vietnam , posiblemente debido a la alteración de los ecosistemas y la proximidad más cercana entre las personas y los animales. La plaga ahora se encuentra comúnmente en África subsahariana y Madagascar, áreas que ahora representan más del 95% de los casos notificados. La plaga también tiene un efecto perjudicial sobre los mamíferos no humanos; en los Estados Unidos, estos incluyen el perrito de las praderas de cola negra y el hurón de patas negras en peligro de extinción .

Características generales

Y. pestis es una bacteria anaeróbica facultativa, inmóvil, con forma de barra, con tinción bipolar (que le da una apariencia de imperdible ) que produce una capa de limo antifagocítico. Al igual que otras especies de Yersinia , da negativo para ureasa , fermentación de lactosa e indol . Su pariente más cercano es el patógeno gastrointestinal Yersinia pseudotuberculosis , y más distante Yersinia enterocolitica .

Genoma

Se dispone de una secuencia genómica completa para dos de las tres subespecies de Y. pestis : la cepa KIM (del biovar Y. p. Medievalis ) y la cepa CO92 (del biovar Y. p. Orientalis , obtenida de un aislado clínico en los Estados Unidos). ). A partir de 2006, se completó recientemente la secuencia genómica de una cepa de biovar Antiqua . Al igual que las otras cepas patógenas, existen signos de mutaciones de pérdida de función. El cromosoma de la cepa KIM tiene una longitud de 4.600.755 pares de bases; el cromosoma de la cepa CO92 tiene una longitud de 4.653.728 pares de bases. Como Y. pseudotuberculosis e Y. enterocolitica , Y. pestis es hospedante del plásmido pCD1. También alberga otros dos plásmidos, pPCP1 (también llamado pPla o pPst) y pMT1 (también llamado pFra) que no son portados por las otras especies de Yersinia . pFra codifica una fosfolipasa D que es importante para la capacidad de Y. pestis de ser transmitida por pulgas. pPla codifica una proteasa , Pla, que activa la plasmina en huéspedes humanos y es un factor de virulencia muy importante para la peste neumónica. Juntos, estos plásmidos, y una isla de patogenicidad llamada HPI, codifican varias proteínas que causan la patogénesis, por lo que Y. pestis es famosa. Entre otras cosas, estos factores de virulencia son necesarios para la adhesión bacteriana y la inyección de proteínas en la célula huésped, la invasión de bacterias en la célula huésped (a través de un sistema de secreción de tipo III ) y la adquisición y unión del hierro extraído de los glóbulos rojos ( por sideróforos ). Se cree que Y. pestis desciende de Y. pseudotuberculosis , diferenciándose sólo en la presencia de plásmidos de virulencia específicos.

En 2006 se realizó un análisis proteómico completo y comparativo de la cepa KIM de Y. pestis . El análisis se centró en la transición a una condición de crecimiento que imita el crecimiento en las células huésped.

ARN no codificante pequeño

Se han identificado numerosos ARN bacterianos pequeños no codificantes que desempeñan funciones reguladoras. Algunos pueden regular los genes de virulencia. Se identificaron 63 nuevos ARNs putativos mediante la secuenciación profunda del ARNs-ome de Y. pestis . Entre ellos estaba Yersinia- específica (también presente en Y. pseudotuberculosis e Y. enterocolitica ) Ysr141 ( Yersinia small RNA 141). Se demostró que el ARNc de Ysr141 regula la síntesis de la proteína efectora YopJ del sistema de secreción de tipo III (T3SS). El Yop-Ysc T3SS es un componente crítico de virulencia para las especies de Yersinia . Se identificaron muchos ARNs nuevos a partir de Y. pestis cultivada in vitro y en los pulmones infectados de ratones, lo que sugiere que desempeñan un papel en la fisiología o patogénesis bacteriana. Entre ellos, se predijo que sR035 se emparejaría con la región SD y el sitio de inicio de la transcripción de un regulador termosensible ymoA, y se predijo que sR084 se emparejaría con fur , regulador de absorción férrico .

Patogenia e inmunidad

Pulga de rata oriental ( Xenopsylla cheopis ) infectada con la bacteria Y. pestis , que aparece como una masa oscura en el intestino: el intestino anterior ( proventrículo ) de esta pulga está bloqueado por una biopelícula de Y. pestis ; cuando la pulga intenta alimentarse de un hospedador no infectado , Y. pestis regurgita en la herida, causando la infección.

En los ciclos urbanos y selváticos (forestales) de Y. pestis, la mayor parte de la propagación se produce entre roedores y pulgas. En el ciclo selvático, el roedor es salvaje, pero en el ciclo urbano, el roedor es principalmente la rata marrón ( Rattus norvegicus ). Además, Y. pestis puede propagarse desde el entorno urbano y viceversa. La transmisión a los humanos suele ser a través de la picadura de pulgas infectadas. Si la enfermedad ha progresado a la forma neumónica, los humanos pueden transmitir la bacteria a otras personas al toser, vomitar y posiblemente estornudar.

En huéspedes reservorios

Varias especies de roedores sirven como reservorio principal de Y. pestis en el medio ambiente. En las estepas , se cree que el reservorio natural es principalmente la marmota . En el oeste de los Estados Unidos, se cree que varias especies de roedores mantienen Y. pestis . Sin embargo, no se ha encontrado la dinámica esperada de la enfermedad en ningún roedor. Se sabe que varias especies de roedores tienen una resistencia variable, lo que podría conducir a un estado de portador asintomático . La evidencia indica que las pulgas de otros mamíferos tienen un papel en los brotes de peste en humanos.

La falta de conocimiento de la dinámica de la peste en las especies de mamíferos también es cierta entre los roedores susceptibles, como el perrito de las praderas de cola negra ( Cynomys ludovicianus ), en el que la peste puede causar el colapso de las colonias, lo que resulta en un efecto masivo en las redes tróficas de las praderas. Sin embargo, la dinámica de transmisión dentro de los perros de la pradera no sigue la dinámica de las pulgas bloqueadas; En cambio, los cadáveres, las pulgas no bloqueadas u otro vector podrían ser importantes.

En otras regiones del mundo, el reservorio de la infección no está claramente identificado, lo que complica los programas de prevención y alerta temprana. Un ejemplo de ello fue el de un brote de 2003 en Argelia .

Vector

La transmisión de Y. pestis por pulgas está bien caracterizada. La adquisición inicial de Y. pestis por el vector se produce durante la alimentación de un animal infectado. Luego, varias proteínas contribuyen al mantenimiento de las bacterias en el tracto digestivo de las pulgas, entre ellas el sistema de almacenamiento de hemina y la toxina murina de Yersinia (Ymt). Aunque Ymt es altamente tóxico para los roedores y alguna vez se pensó que se producía para asegurar la reinfección de nuevos huéspedes, es importante para la supervivencia de Y. pestis en las pulgas.

El sistema de almacenamiento de hemina juega un papel importante en la transmisión de Y. pestis a un huésped mamífero. Mientras que en el insecto vector, las proteínas codificadas por los loci genéticos del sistema de almacenamiento de hemina inducen la formación de biopelículas en el proventrículo , una válvula que conecta el intestino medio con el esófago . Es probable que la presencia de esta biopelícula sea necesaria para una infección estable de la pulga. La agregación en la biopelícula inhibe la alimentación, ya que se forma una masa de sangre coagulada y bacterias (denominado "bloqueo de Bacot" en honor al entomólogo AW Bacot , el primero en describir este fenómeno). La transmisión de Y. pestis ocurre durante los intentos inútiles de la pulga por alimentarse. La sangre ingerida se bombea al esófago, donde expulsa las bacterias alojadas en el proventrículo, que se regurgitan de nuevo al sistema circulatorio del huésped.

En humanos y otros huéspedes susceptibles

La patogenia debida a la infección por Y. pestis de huéspedes mamíferos se debe a varios factores, incluida la capacidad de estas bacterias para suprimir y evitar las respuestas normales del sistema inmunitario , como la fagocitosis y la producción de anticuerpos . Las picaduras de pulgas permiten que las bacterias atraviesen la barrera cutánea. Y. pestis expresa un activador de plasmina que es un factor de virulencia importante para la peste neumónica y que podría degradar los coágulos de sangre para facilitar la invasión sistemática. Muchos de los factores de virulencia de las bacterias son de naturaleza antifagocítica. Dos importantes antígenos antifagocíticos , denominados F1 (fracción 1) y V o LcrV , son importantes para la virulencia . Estos antígenos son producidos por la bacteria a la temperatura normal del cuerpo humano. Además, Y. pestis sobrevive y produce antígenos F1 y V mientras reside dentro de los glóbulos blancos, como los monocitos , pero no en los neutrófilos . La inmunidad natural o inducida se consigue mediante la producción de anticuerpos opsónicos específicos contra los antígenos F1 y V; los anticuerpos contra F1 y V inducen la fagocitosis por los neutrófilos.

Además, el sistema de secreción de tipo III (T3SS) permite que Y. pestis inyecte proteínas en macrófagos y otras células inmunitarias. Estas proteínas inyectadas con T3SS, llamadas proteínas externas de Yersinia (Yops), incluyen Yop B / D, que forman poros en la membrana de la célula huésped y se han relacionado con la citólisis . El YopO, YopH , YopM, YopT, YopJ y YopE se inyectan en el citoplasma de las células huésped por T3SS en el poro creado en parte por YopB y YopD. Los Yops inyectados limitan la fagocitosis y las vías de señalización celular importantes en el sistema inmunológico innato , como se analiza a continuación. Además, algunas cepas de Y. pestis son capaces de interferir con la señalización inmunitaria (p. Ej., Evitando la liberación de algunas citocinas ).

Y. pestis prolifera dentro de los ganglios linfáticos , donde puede evitar la destrucción por parte de células del sistema inmunológico como los macrófagos . La capacidad de Y. pestis para inhibir la fagocitosis le permite crecer en los ganglios linfáticos y causar linfadenopatía . YopH es una proteína tirosina fosfatasa que contribuye a la capacidad de Y. pestis para evadir las células del sistema inmunológico. En los macrófagos, se ha demostrado que YopH desfosforila p130Cas , Fyb ( proteína de unión a Fyn ) SKAP-HOM y Pyk , una tirosina quinasa homóloga a FAK . YopH también se une a la subunidad p85 de la fosfoinositido 3-quinasa , la Gab1 , las proteínas adaptadoras de Gab2 y el factor de intercambio de nucleótidos de guanina Vav .

YopE funciona como una proteína activadora de GTPasa para miembros de la familia Rho de GTPasas como RAC1 . YopT es una cisteína proteasa que inhibe la RhoA al eliminar el grupo isoprenilo , que es importante para localizar la proteína en la membrana celular . Se ha propuesto que YopE y YopT funcionan para limitar la citólisis inducida por YopB / D. Esto podría limitar la función de YopB / D para crear los poros utilizados para la inserción de Yop en las células huésped y prevenir la ruptura inducida por YopB / D de las células huésped y la liberación de contenidos celulares que atraerían y estimularían las respuestas del sistema inmunológico.

YopJ es una acetiltransferasa que se une a una hélice α conservada de MAPK quinasas . YopJ acetila MAPK quinasas en serinas y treoninas que normalmente se fosforilan durante la activación de la cascada de MAP quinasas . YopJ se activa en las células eucariotas mediante la interacción con el ácido fítico de la célula diana (IP6). Esta interrupción de la actividad de la proteína quinasa de la célula huésped provoca la apoptosis de los macrófagos, y se propone que esto es importante para el establecimiento de la infección y para la evasión de la respuesta inmune del huésped. YopO es una proteína quinasa también conocida como proteína quinasa A de Yersinia (YpkA). YopO es un potente inductor de la apoptosis de macrófagos humanos.

También se ha sugerido que un bacteriófago  , Ypφ, puede haber sido responsable de aumentar la virulencia de este organismo.

Dependiendo de la forma de plaga con la que se infecte el individuo, la plaga desarrolla una enfermedad diferente; sin embargo, la plaga afecta en general la capacidad de la célula huésped para comunicarse con el sistema inmunológico, lo que dificulta que el cuerpo lleve células fagocíticas al área de infección.

Y. pestis es un asesino versátil. Además de roedores y humanos, se sabe que ha matado camellos, pollos y cerdos. Los perros y gatos domésticos también son susceptibles a la peste, pero los gatos tienen más probabilidades de desarrollar enfermedades cuando se infectan. En cualquiera de los dos, los síntomas son similares a los que experimentan los humanos y pueden ser mortales para el animal. Las personas pueden estar expuestas al entrar en contacto con un animal infectado (vivo o muerto) o al inhalar gotitas infecciosas que un perro o gato enfermo ha tosido en el aire.

Inmunidad

En el pasado, una vacuna inactivada con formalina estaba disponible en los Estados Unidos para adultos con alto riesgo de contraer la plaga hasta que la Administración de Alimentos y Medicamentos la sacó del mercado . Tuvo una eficacia limitada y podría provocar una inflamación grave . Los experimentos con la ingeniería genética de una vacuna basada en antígenos F1 y V están en marcha y son prometedores. Sin embargo, las bacterias que carecen del antígeno F1 siguen siendo virulentas y los antígenos V son lo suficientemente variables como para que las vacunas compuestas por estos antígenos no sean completamente protectoras. El Instituto de Investigación Médica de Enfermedades Infecciosas del Ejército de los Estados Unidos ha descubierto que una vacuna experimental basada en el antígeno F1 / V protege a los macacos cangrejeros , pero no protege a las especies de monos verdes africanos . Una revisión sistemática de la Colaboración Cochrane no encontró estudios de calidad suficiente para hacer una declaración sobre la eficacia de la vacuna.

Aislamiento e identificación

Y. pestis aislada por Ricardo Jorge  [ pt ] durante el brote de peste de Oporto en 1899

En 1894, dos bacteriólogos, Alexandre Yersin de Suiza y Kitasato Shibasaburō de Japón, aislaron de forma independiente en Hong Kong la bacteria responsable de la plaga de Hong Kong de 1894 . Aunque ambos investigadores informaron sus hallazgos, una serie de declaraciones confusas y contradictorias de Kitasato finalmente llevaron a la aceptación de Yersin como el principal descubridor del organismo. Yersin lo nombró Pasteurella pestis en honor al Instituto Pasteur , donde trabajaba. En 1967, se trasladó a un nuevo género y se le cambió el nombre a Yersinia pestis en su honor. Yersin también señaló que las ratas se veían afectadas por la peste no solo durante las epidemias de peste, sino también a menudo antes de esas epidemias en humanos y que muchos lugareños consideraban la peste como una enfermedad de las ratas; Los habitantes de China e India afirmaron que cuando se encontraba muerta a un gran número de ratas, pronto se producían brotes de peste.

En 1898, el científico francés Paul-Louis Simond (que también había venido a China para combatir la Tercera Pandemia) descubrió el vector rata-pulga que impulsa la enfermedad. Había observado que las personas que se enfermaban no tenían que estar en contacto estrecho entre sí para adquirir la enfermedad. En Yunnan , China, los habitantes huían de sus hogares tan pronto como veían ratas muertas, y en la isla de Formosa ( Taiwán ), los residentes consideraban que el manejo de ratas muertas aumentaba los riesgos de desarrollar la peste. Estas observaciones lo llevaron a sospechar que la pulga podría ser un factor intermediario en la transmisión de la peste, ya que las personas contrajeron la peste solo si estaban en contacto con ratas que habían muerto menos de 24 horas antes. En un experimento ahora clásico, Simond demostró cómo una rata sana murió de la plaga después de que las pulgas infectadas saltaran a ella desde una rata que había muerto recientemente a causa de la plaga. El brote se extendió a Chinatown, San Francisco, de 1900 a 1904 y luego a Oakland y East Bay de 1907 a 1909. Ha estado presente en los roedores del oeste de América del Norte desde entonces, por temor a las consecuencias del brote en el comercio. hizo que las autoridades ocultaran a los muertos de los residentes de Chinatown el tiempo suficiente para que la enfermedad se transmitiera a especies extendidas de roedores nativos en las áreas periféricas.

Evidencia de ADN antiguo

En 2018, se publicó la aparición y propagación del patógeno durante el declive neolítico (hace 6.000 años). Un sitio en Suecia fue la fuente de la evidencia de ADN y las redes comerciales se propusieron como la vía probable de propagación en lugar de migraciones de poblaciones.

La evidencia de ADN publicada en 2015 indica que Y. pestis infectó a humanos hace 5.000 años en la Eurasia de la Edad del Bronce , pero los cambios genéticos que la hicieron altamente virulenta no ocurrieron hasta hace unos 4.000 años. La versión altamente virulenta capaz de transmitirse por pulgas a través de roedores, humanos y otros mamíferos se encontró en dos individuos asociados con la cultura Srubnaya de la región de Samara en Rusia desde hace unos 3.800 años y en un individuo de la Edad del Hierro de Kapan , Armenia de alrededor de 2.900. hace años que. Esto indica que al menos dos linajes de Y. pestis circulaban durante la Edad del Bronce en Eurasia. La bacteria Y. pestis tiene un número relativamente grande de genes que no funcionan y tres plásmidos "desgarbados", lo que sugiere un origen hace menos de 20.000 años.

Se reconocen tres cepas principales: Y. p. antiqua , que provocó una pandemia de peste en el siglo VI; Y. p. medievalis , que causó la peste negra y las epidemias posteriores durante la segunda ola pandémica; e Y. p. orientalis , responsable de los actuales brotes de peste.

Eventos recientes

En 2008, la plaga se encontró comúnmente en África subsahariana y Madagascar, áreas que representaron más del 95% de los casos notificados.

En septiembre de 2009, la muerte de Malcolm Casadaban , profesor de genética molecular en la Universidad de Chicago , se vinculó a su trabajo en una cepa de laboratorio debilitada de Y. pestis . Se planteó la hipótesis de que la hemocromatosis era un factor predisponente en la muerte de Casadaban por esta cepa atenuada utilizada para la investigación.

En 2010, investigadores en Alemania establecieron definitivamente, utilizando evidencia de PCR de muestras obtenidas de víctimas de la peste negra, que Y. pestis fue la causa de la peste negra medieval .

En 2011, se publicó el primer genoma de Y. pestis aislado de víctimas de la peste negra y se llegó a la conclusión de que esta cepa medieval era ancestral de la mayoría de las formas modernas de Y. pestis .

En 2015, Cell publicó los resultados de un estudio de tumbas antiguas. Se detectaron plásmidos de Y. pestis en muestras arqueológicas de los dientes de siete individuos de la Edad del Bronce, en la cultura Afanasievo en Siberia, la cultura Corded Ware en Estonia, la cultura Sintashta en Rusia, la cultura Unetice en Polonia y la cultura Andronovo en Siberia.

El 8 de septiembre de 2016, se identificó la bacteria Y. pestis a partir del ADN de los dientes encontrados en un sitio de construcción de Crossrail en Londres . Se descubrió que los restos humanos fueron víctimas de la Gran Plaga de Londres , que duró desde 1665 hasta 1666.

El 15 de enero de 2018, investigadores de la Universidad de Oslo y la Universidad de Ferrara sugirieron que los humanos y sus parásitos eran los mayores portadores de la plaga.

El 3 de noviembre de 2019, se diagnosticaron dos casos de peste neumónica en un hospital del distrito de Chaoyang en Beijing , lo que generó temores de un brote. Los médicos diagnosticaron a un hombre de mediana edad con fiebre, que se había quejado de dificultad para respirar durante unos diez días, acompañado de su esposa con síntomas similares. La policía puso en cuarentena la sala de emergencias del hospital y se colocaron controles sobre los agregadores de noticias chinos. El día 18, se informó de un tercer caso en un hombre de 55 años de la Liga Xilingol , una de las doce regiones autónomas de Mongolia en el norte de China. El paciente recibió tratamiento y 28 contactos asintomáticos fueron puestos en cuarentena.

En julio de 2020, las autoridades aumentaron las precauciones después de que se confirmara un caso de peste bubónica en Bayannur , una ciudad de la región autónoma de Mongolia Interior de China . El paciente fue puesto en cuarentena y tratado. Según el Global Times de China , también se investigó un segundo caso sospechoso y se emitió una alerta de nivel 3, vigente hasta fin de año. Prohibió la caza y el consumo de animales que pudieran transmitir la peste y pidió al público que informara sobre los casos sospechosos.

Referencias

enlaces externos