Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis (MTB) é a especie bacteriana patóxena da familia das Mycobacteriaceae que é o axente causante da maioría dos casos de tuberculose (TB). Descubriuna en 1882 o alemán Robert Koch, polo que informalmente se lle chama tamén bacilo de Koch. M. tuberculosis ten unha infrecuente cuberta cerosa na súa superficie celular (feita principalmente de ácido micólico), o que fai á célula impenetrable á hora de facer a tinguidura de Gram. En vez da tinguidura de Gram úsase a detección por técnicas que determinan a súa resistencia ácido alcohol á decoloración. A fisioloxía de M. tuberculosis é moi aerobia e require niveis de oxíxeno altos. Principalmente é un patóxeno do sistema respiratorio de mamíferos, que infecta os pulmóns. Os métodos de diagnóstico usados normalmente para a tuberculose son a proba cutánea da tuberculina, a tinguidura de resistencia ácido alcohol, e as radiografías pulmonares.

O xenoma de M. tuberculosis secuenciouse en 1998.

 Fisiopatoloxía 
M. tuberculosis require oxíxeno para crecer (aerobio obrigado). Non retén ben ningunha tinguidura bacteriolóxica debido ao alto contido lipídico da súa parede, e é difícil determinar se é grampositiva ou gramnegativa (pode dar un resultado debilmente grampositivo ou indeterminado); polo que en vez da tinguidura de Gram se utiliza xeralmente a tinguidura de Ziehl-Neelsen ou da resistencia ácido alcohol (resistencia á decoloración polos ácidos e alcohois ou acid-fastness). Aínda que estas bacterias non se poden encadrar claramente dentro da categoría das grampositivas desde un punto de vista empírico (é dicir, non reteñen o pigmento cristal violeta), clasifícanse como bacterias grampositivas ácido alcohol resistentes (acid-fast) debido a que carecen de membrana externa, o que é característico das paredes grampositivas.

M. tuberculosis divídese cada 15–20 horas, o cal é un ritmo extremadamente lento comparado co doutras bacterias, que xeralmente miden o seu tempo de división en minutos (Escherichia coli divídese aproximadamente cada 20 minutos). É un pequeno bacilo que pode resistir os desinfectantes febles e pode sobrevivir en estado seco durante semanas. A súa pouco común parede celular, rica en lípidos (como o ácido micólico), é seguramente a responsable desta grande resistencia e é un factor de virulencia esencial.

Cando está nos pulmóns, M. tuberculosis é captada polos macrófagos alveolares, pero estes non poden dixerila. A súa parede celular impide a fusión do fagosoma co lisosoma. Especificamente, M. tuberculosis bloquea a molécula ponte entre ambos os dous orgánulos, o autoantíxeno endosómico temperán 1 (EEA1, early endosomal autoantigen 1); porén, este bloqueo non impide a fusión de vesículas cheas de nutrientes. En consecuencia, a bacteria multiplícase sen parar dentro do propio macrófago. A bacteria tamén posúe o xene UreC, que impide a acidificación do fagosoma. A bacteria tamén evita que a maten os macrófagos ao neutralizar os intermediatos de nitróxeno reactivo.

A capacidade de producir mutantes de M. tuberculosis e comprobar a presenza de produtos xénicos concretos con funcións específicas fixo aumentar significativamente o noso coñecemento da patoxénese e factores de virulencia de M. tuberculosis. Coñécense moitas proteínas segregadas e exportadas que son importantes na patoxénese.

 Variacións nas cepas 
miniatura|dereita|M. tuberculosis vista con microscopio electrónico.
M. tuberculosis pertence ao xénero Mycobacterium, que comprende aproximadamente 100 especies recoñecidas ou propostas. As especies máis coñecidas son M. tuberculosis e M. leprae (causante da lepra).(Page 576;Textbook of Diagnostic Microbiology, Mahon, Lehman, Manuselis)

M. tuberculosis é moi diversa xeneticamente, o cal dá lugar a significativas diferenzas fenotípicas entre os illamentos clínicos. As distintas cepas de M. tuberculosis están asociadas con diferentes rexións xeográficas. Porén, os estudos fenotípicos suxiren que a variación das cepas nunca ten implicacións no desenvolvemento de novas vacinas e diagnósticos. A variación microevolutiva non afecta á eficacia biolóxica relativa e á dinámica de transmisión das cepas resistentes a antibióticos.

A tipificación das cepas é útil na investigación dos estalidos epidémicos de tuberculose, porque lle dá ao investigador probas a favor ou en contra da transmisión de persoa a persoa. Se consideramos a situación na que unha persoa A ten tuberculose e se cre que a adquiriu da persoa B, e comprobamos que os illamentos de cada persoa pertencen a diferentes tipos, entón a transmisión de A a B queda difinitivamente desbotada; pero se as bacterias son da mesma cepa, entón isto apoiaría (pero non probaría definitivamente) a hipótese de que B infectou a A.

Ata comezos da década de 2000, as cepas de M. tuberculosis eran tipificadas (ou tipadas) por electroforese en xel de campo pulsado (PFGE).A electroforese en xel de campo pulsado é unha técnica utilizada para a separación de grandes moléculas de ADN aplicando a unha matriz de xel un campo eléctrico que cambia de dirección periodicamente. Pero esta agora foi substituída pola técnica do exame das VNTR (variable number tandem repeat, repeticións en tándem de número variable), que é tecnicamente máis sinxela de realizar e permite discriminar mellor entre cepas. Este método examina a presenza de secuencias de ADN repetidas no xenoma de M. tuberculosis.

Hai tres xeracións de tipificación de VNTR para M. tuberculosis. O primeiro esquema, chamado ETR (exact tandem repeat, repetición en tándem exacta), utiliza só cinco loci, pero a resolución que ofrecían estes cinco loci non era tan boa coma a PFGE. O segundo esquema, chamado MIRU (mycobacterial interspersed repetitive unit, unidade repetitiva intercalada micobacteriana) presentaba unha discriminación igual de boa ca a PFGE. A terceira xeración desta técnica ou MIRU2 engadiu nove loci máis á análise ata un total de 24. Isto proporciona un grao de resolución maior ca a da PFGE e é a que actualmente está estandarizada para a tipificación de M. tuberculosis.

 Capas hipervirulentas 
Os estalidos epidémicos de Mycobacterium cáusanos xeralmente cepas hipervirulentas de M. tuberculosis. En experimentos de laboratorio, estes illamentos clínicos provocan unha inmunopatoloxía pouco usual, e poden ser hiperinflamatorias ou hipoinflamatorias. Diversos estudos indicaron que a maioría dos mutantes hipervirulentos teñen delecións nos encimas que modifican a súa parede celular ou en reguladores que responden aos estímulos do ambiente. O estudo destes mutantes indicou os mecanismos que permiten que M. tuberculosis enmascare o seu potencial patoxénico completo, inducindo a formación dun granuloma que lle proporciona un nicho protector, e permite que os bacilos manteñan unha infección persistente a longo prazo.
miniatura|dereita|Mycobacterium tuberculosis (tinguido de vermello) en medio dun tecido azul (tinguidura de Ziehl-Neelsen).

 Microscopia 
M. tuberculosis caracterízase por formar granulomas caseosos que conteñen células xigantes de Langhans, que teñen núcleos con forma de ferradura. As bacterias identifícanse pola súa cor vermella na tinguidura para a resistencia á decoloración por ácido-alcohol.

 Xenoma 
O xenoma da cepa H37Rv publicouse en 1998. O tamaño deste xenoma era de 4 millóns de pares de bases, con 3.959 xenes; do 40% deses xenes xa se caracterizou a súa función, e postulouse unha función probable para outro 44%. O xenoma contén seis pseudoxenes.

O xenoma contén 250 xenes impicados no metabolismo dos ácidos graxos, con 39 deles implicados no metabolismo de policétidos que xera a cuberta cérea da bacteria. Un número tan grande de xenes conservados mostra a importancia evolutiva da cuberta cérea para a supervivencia do patóxeno.

Arredor do 10% da capacidade codificante está reservada ás familias de xenes PE/PPE que codifican as proteínas ricas en glicina ácidas. Estas proteínas teñen un motivo N-terminal conservado, e a deleción deste motivo prexudica á súa capacidade de crecemento nos macrófagos e nos granulomas.

Caracterizáronse nove ARNs pequenos (sRNA) non codificantes en M. tuberculosis, e prediciuse a existencia doutros 56 nun exame bioinformático.

 Evolución 

O complexo de especies ao que pertence Mycobacterium tuberculosis evolucionou en África e moi probablemente no Corno de África.Blouin Y, Hauck Y, Soler C, Fabre M, Vong R, Dehan C, Cazajous G, Massoure PL, Kraemer P, Jenkins A, Garnotel E, Pourcel C, Vergnaud G (2012) Significance of the identification in the Horn of Africa of an exceptionally deep branching Mycobacterium tuberculosis clade. PLoS One 7(12):e52841. doi: 10.1371/journal.pone.0052841 O grupo M. tuberculosis ten varios membros entre os que se inclúen Mycobacterium africanum, Mycobacterium bovis (bacilo de Dassie), Mycobacterium caprae, Mycobacterium microti, Mycobacterium mungi, Mycobacterium orygis e Mycobacterium pinnipedii. Este grupo pode tamén incluír o clado de Mycobacterium canettii.

O clado de M. canettii, que inclúe a Mycobacterium prototuberculosis, é un grupo de especies de Mycobacterium que forman colonias lisas. A diferenza dos membros establecidos do grupo M. tuberculosis, estes sufriron a recombinación con outras especies. A maioría das cepas coñecidas deste grupo foron illadas no Corno de África.

Os membros establecidos do complexo de M. tuberculosis son todos clonais na súa propagción. As principais especies que infectan aos humanos foron clasificadas en sete oligotipos: tipo 1, que contén cepas de África oriental-India (EAI) e algunhas cepas Manu (indias); tipo 2, que é o grupo de Beijing; tipo 3, que comprende as cepas de Asia Central (CAS); tipo 4, propio de Ghana e Haarlem (H/T), América Latina-Mediterráneo (LAM) e cepas X; tipos 5 e 6 correspondentes a Mycobacterium africanum observadas predominantemente e con alta frecuencia en África occidental. Illouse un sétimo tipo do Corno de África. As outras especies deste complexo pertencen a varios oligotipos e non infectan normalmente aos humanos.

Os tipos 2 e 3 están máis estreitamente relacionados entre si que cos outros tipos. Os tipos 5 e 6 están máis próximos ás especies que non infectan normalmente aos humanos. O tipo 3 foi dividido en dous clados: CAS-Kili (que se encontra en Tanzania) e CAS-Delhi (atopado na India e Arabia Saudita).

O antepasado común máis recente do complexo de M. tuberculosis evolucionou hai ~40.000 anos.Wirth T, Hildebrand F, Allix-Beguec C, Wolbeling F, Kubica T, Kremer K, van Soolingen D, Rüsch-Gerdes S, Locht C, Brisse S, Meyer A, Supply P, Niemann S (2008) Origin, spread and demography of the Mycobacterium tuberculosis complex. PLoS Pathog 4: e1000160 O antepasado común máis recente das cepas EAI e LAM estímase que data de hai 13.700 e 7.000 anos, respectivamente. As cepas Beijing e CAS diverxiron hai ~17.100 anos. Todos os tipos de M. tuberculosis empezaron a súa actual expansión hai ~5.000 anos, nun período que coincide coa aparición de Mycobacterium bovis. A cepa Beijing parece que foi a que máis éxito tivo cun incremento de ~500 no tamaño de poboación efectivo (Ne) desde que empezou a súa expansión. O menos exitoso das principais liñaxes parece que foi a que quedou limitada a África, onde sufriu un incremento de Ne de só 5 veces máis. Desde a súa evolución inicial M. bovis experimentou unha expansión do seu Ne de ~65 veces máis.

Os datos xenéticos apoian a idea de que M. tuberculosis procede dun patóxeno orixinalmente humano. Posteriormente desde os humanos a especie saltou a outros animais, como as vacas (a hipótese contraria, que tamén se ten formulado, non está apoiada polos estudos xenéticos de todo o complexo M. tuberculosis). A transición do hóspede humano a hóspedes animais estivo ligada á domesticación de animais e ao cultivo de plantas que tivo lugar no Crecente fértil a partir de hai uns 13.000 anos. As sociedades agrarias que se orixinaron nesa época e nas posteriores, que viviron en vilas ateigadas de xente, foron o ambiente ideal para que se expandise a epidemia entre os humanos.

 Historia 
M. tuberculosis, despois coñecido como "bacilo da tuberculose" ou "de Koch", foi descrito en 1882 por Robert Koch, que posteriormente recibiría o Premio Nobel de Medicina e Fisioloxía de 1905 por este descubrimento.

A tuberculose existiu durante toda a historia e seguramente xa antes desde o Neolítico. En 1720, a historia da tuberculose empezou a parecerse a como actualmente entendemos a enfermidade, cando o médico Benjamin Marten describiu no seu libro Unha teoría da tise (A theory of Consumption), que a tuberculose podía ser causada por pequenas criaturas vivas que se transmitían a través do aire a outras persoas.

 Notas 

 Véxase tamén 

 Outros artigos 
 Mycobacterium

 Ligazóns externas 
 TB database: an integrated platform for Tuberculosis research
 Photoblog about Tuberculosis (imaxes)

Categoría:Mycobacteriales
Categoría:Tuberculose