Bacillus anthracis

miniatura|*B. anthracis* pertence ao grupo de cepas de *Bacillus cereus*.
miniatura|dereita|Estrutura de *B. anthracis*
miniatura|Estrutura cristalina da proteína CapD de *Bacillus anthracis*

***Bacillus anthracis*** é unha especie bacteriana grampositiva causante do carbúnculo ou carbuncho (en inglés chamado *anthrax*), que afecta ao gando e ocasionalmente a humanos, e é a única especie patóxena obrigada do xénero *Bacillus*. É un bacilo grampositivo, formador de endósporas, de 1-1,2 µm de largo e 3-5&nbsp;µm de longo.

É unha das poucas bacterias que sintetizan unha cápsula proteica (de poli-ácido D-gamma-glutámico). Igual que *Bordetella pertussis*, forma unha exotoxina de adenilato ciclase dependente de calmodulina chamada factor edema do ántrax, e ademais o factor letal. Ten unha grande semellanza xenotípica e fenotípica con *Bacillus cereus* e *Bacillus thuringiensis*. Estas tres especies comparten morfoloxía e tamaño e todas forman esporas ovais localizadas no centro da célula sen que esta inche ou avulte. As esporas de *B. anthracis* son moi resistentes, e poden sobrevivir a temperaturas extremas, ambientes con poucos nutrientes, e tratamentos químicos fortes durante décadas ou séculos.

## Historia 
O médico francés Casimir Davaine (1812-1882) demostrou que os síntomas do carbúnculo (en inglés *anthrax*) estaban invariablemente acompañados da presenza do microbio *B. anthracis*. O médico alemán Aloys Pollender (1799–1879) tamén se cre que fixo este mesmo descubrimento. *B. anthracis* foi a primeira bacteria que se demostrou claramente que causaba unha enfermidade, por Robert Koch en 1876. O nome da especie *anthracis* procede da voz grega *anthrakis* (ἄνθραξ), que significa "carbón" (e carbúnculo procede tamén de "carbón"), e causa na pel lesións grandes e negras como o carbón.

## Esporas 
*B. anthracis* produce unha espora oval no centro da célula, non avultada e moi resistente. A espora é unha célula deshidratada con paredes grosas e capas adicionais que se forman por dentro da membrana celular. Poden permanecer inactivas durante moitos anos, pero se están nun ambiente favorable poden empezar a crecer outra vez. Denomínase endóspora porque se forma inicialmente dentro da célula bacilar. Características como a localización da espora na célula, o seu tamaño e forma (redondas, ovais ou ocasionalmente cilíndricas), e se causa ou non que a parede do bacilo quede avultada serven para distinguir as diferentes especies do xénero *Bacillus*. Son moi refráctiles e conteñen ácido dipicolínico. As seccións vistas con microscopio electrónico mostran que as esporas teñen unha delgada cuberta externa, un groso córtex, e unha membrana interna que rodea o contido da espora. As esporas resisten a calor, a seca, e a moitos desinfectantes (incluíndo etanol ao 95%).

En condicións de estrés ambiental, as bacterias de *B. anthracis* producen de forma natural as endósporas, as cales quedan depositadas e descansan na terra e poden sobrevivir durante moito tempo. Cando son inxeridas por vacas, ovellas ou outros herbívoros, as esporas reactívanse e a bacteria comeza a se reproducir dentro do animal. As esporas transfórmanse na forma vexetativa en medios favorables como o sangue e outros tecidos biolóxicos do animal (ou humanos), en especial os ricos en aminoácidos, nucleótidos e glicosa. Unha vez dentro do hóspede, as bacterias difunden e multiplícanse nos ganglios linfáticos ata que atinxen o torrente sanguíneo. A bacteria pode chegar a provocarlle a morte ao animal, para logo continuar reproducíndose no corpo sen vida. Unha vez que os nutrientes se esgotan, a bacteria produce novas esporas e o ciclo de vida repítese. O proceso de esporulación realízase sempre fóra do animal infectado. É frecuente atopar esporas en produtos derivados de animais como la ou penso.

As esporas adoitan atoparse en chans alcalinos, e crese que a xerminación está relacionada con cambios bruscos de temperatura. Cando penetran a través de feridas orixinan carbúnculo cutáneo, cando o fan por vía oral causan carbúnculo gastrointestinal, e cando o fan por inhalación provocan carbúnculo inhalatorio ou pulmonar.

As esporas utilizáronse como armas biolóxicas ou foron enviadas en cartas para cometer atentados.

## Estrutura do xenoma 
*B. anthracis* ten un só cromosoma, circular, de 5&nbsp;227&nbsp;293 pares de bases. Ten tamén dous plásmidos circulares extracromosómicos de ADN bicatenario, chamados pXO1 e pXO2, que se requiren ambos os dous para que a bacteria teña unha virulencia completa e representan dúas familias de plásmidos distintas.

### Plásmido pXO1 
O plásmido pXO1 (de 182 kb) contén os xenes que codifican os compoñentes da toxina, que son: *pag* (antíxeno protector, PA), *lef* (factor letal, LF), e *cya* (factor edema, EF). Estes factores están contidos nunha illa de patoxenicidade (PAI) de 44,8 kb. A toxina letal é unha combinación de PA e LF e a toxina edema é unha combinación de PA e EF. A illa de patoxenicidade tamén contén xenes que codifican o activador transcricional AtxA, e o represor PagR, os cales regulan a expresión dos xenes da toxina.

Un tempo de evolución curto non necesariamente significa un tempo cronolóxico curto. Cando o ADN se replica, ocorren erros que orixinan mutacións xenéticas. A acumulación destas mutacións co tempo fai que as especies evolucionen. Durante o ciclo de vida de *B. anthracis*, esta pasa unha gran cantidade de tempo no solo no estado reservorio de espora, un estado no cal non se produce replicación do ADN. Estes prolongados períodos de dormencia reduciron enormemente as taxas de evolución do organismo. e é unha causa frecuente de intoxicacións alimentarias Produce unha toxina emética, enterotoxinas, e outros factores de vuirulencia. As enterotoxinas e factores de virulencia están codificados no cromosoma mentres que a toxina emética está codificada no plásmido de 270 kb pCER270. Os xenes que codifican estas proteínas están xeralmente situados en plásmidos, que o organismo pode perder, o que o fai indistinguible de *B. cereus*. Porén, en *B. anthracis* o xene *plcR* contén un cambio dunha soa base na posición 640, que é unha mutación sen sentido, que orixina unha proteína non funcional. Aínda que o 1% do grupo de *B. cereus* leva un xene *plcR* inactivado, ningún deles presenta a mutación específica que se encontra en *B. anthracis*.

O xene *plcR* é parte dun operón de dous xenes xunto co *papR*. O xene *papR* codifica unha pequena proteína que se segrega da célula e despois se reimporta como heptapéptido procesado formando un sistema de percepción do quórum (*quorum sensing*). A ausencia de PlcR en *B. anthracis* é unha característica fundamental que o diferencia doutros membros do grupo de *B. cereus*. Aínda que *B. cereus* e *B. thuringiensis* dependen do xene *plcR* para a expresión dos seus factores de virulencia, a virulencia de *B. anthracis* depende dos plásmidos pXO1 e pXO2. (a denominación que se utilizará neste artigo), carbuncho ou carafuncho, pero en inglés denomínase *anthrax*. Tradicionalmente en España (e outros países de linguas latinas) denomínase ántrax á infección da pel por *Staphylococcus aureus* (en inglés *carbuncle*), polo que os significados de ántrax/cabúnculo e *anthrax/carbuncle* nos dous idiomas serían opostos. Porén, está empezándose a utilizar aquí ántrax co significado de infección por *B. anthracis*, como se ve na segunda acepción do DRAG na voz carbúnculo, o cal indica o confuso que é o uso destes termos. No Dicionario Galego de Termos Médicos considérase carbúnculo ou carafuncho a infección por *B. anthracis*, e na voz *Bacillus* aparece que o *B. anthracis* orixina o carbúnculo, pero despois na voz ántrax di que o *B. anthracis* produce "furúnculos" na pel (o que volve a indicar o confuso da terminoloxía, xa que os furúnculos son precisamente o que provoca o *S. aureus*). "Ántrax maligno" é outra denominación de carbúnculo. A Enciclopedia Galega Universal en ántrax distingue o ántrax maligno (producido por *B. anthracis*) do ántrax benigno (furúnculos), mentres que carbuncho ou carbúnculo o define como a infección por *B. anthracis*.

### Patoxénese 
A acción patoxénica de *B. anthracis* está mediada principalmente por dous factores de virulencia:

* **Substancia P**: un polipéptido cápsular, composto por polímeros de poliglutamato. Ten propiedades antifagocíticas, o que promove a invasión bacteriana. É esencial para unha completa virulencia e as cepas acapsuladas non son virulentas. 
* **Factor B**: unha exotoxina de natureza proteica, responsable dos síntomas clínicos. A súa ausencia reduce a virulencia nun factor de 1000. Está constituída por tres compoñentes codificados por plásmidos, que son:
** Factor edema (ou edematoso), que é unha adenilato ciclase dependente de calmodulina, que causa a elevación do AMPc intracelular, e é responsable dos graves edemas típicos da infeccións por *B. anthracis*.
** Toxina letal ou factor letal, responsable da necrose dos tecidos.
** Antíxeno protector, chamado así porque foi usado na produción de vacinas, que media a entrada na célula do factor edema e a toxina letal.

Existe un factor A antixénico pero carece de importancia inmunolóxica, xa que non xera anticorpos.

### Manifestacións da enfermidade en humanos 
Recoñécense tres formas de carbúnculo en humanos segundo o portal de entrada do microorganismo.
* Cutáneo, que é o máis común (95%), e causa unha lesión na pel localizada, inflamatoria, negra e necrótica.
* Pulmonar, a forma máis letal, caracterizada por un súbito e masivo edema pulmonar seguido de shock cardiovascular.
* Gastrointestinal, unha forma rara pero tamén letal (causa a morte nun 25% dos casos), orixinada pola inxestión de alimentos con esporas.

### Prevención e tratamento 
Téñense desenvolvido varias varinas contra o carbúnculo para uso preventivo no gando e en humanos. As infeccións por *B. anthracis* poden tratarse con antibióticos beta-lactámicos como a penicilina, e outros que son activos contra bacterias grampositivas. As cepas de *B. anthracis* resistentes á penicilina poden tratarse con fluoroquinolonas como a ciprofloxacina ou antibióticos do grupo das tetraciclinas como a doxiciclina.

## Investigación 
**Polifenois**. Compoñentes do té, como os polifenois, teñen a capacidade de inhibir considerablemente a actividade de *B. anthracis* e da súa toxina, pero non afectan ás esporas. A adición de leite ao té inhibe completamente esta actividade anitibacteriana contra o *B. anthracis*. A actividade destes compostos contra a bacteria demostrada no laboratorio non proba que beber té afecte ao curso dunha infección, xa que se descoñece como se absorben estes polifenois e como se distribúen polo corpo. Non teñen por que ser iguais as actividades in vitro e in vivo dun composto.

**Métodos**. Os avances nos métodos de xenotipificación melloraron moito as análises xenéticas sobre as variacións e parentescos entre especies. Entre estes métodos están a análise de repeticións en tándem de número variable e locus múltiples (MLVA) e sistemas de tipificación que utilizan polimorfismos dun só nucleótido (SNPs) canónicos. O cromosoma da cepa "devanceiro Ames" foi secuenciado en 2003, A cepa H9401 foi secuenciada utilizando a tecnoloxía 454 GS-FLX e analizado usando varias ferramentas bioinformáticas para aliñar, anotar e comparar a H9401 con outras cepas de *B. anthracis*. O nivel de cobertura da secuenciación suxire unha proporción molecular de pXO1:pXO2:cromosoma de 3:2:1, o cal é idéntico ao observado nas cepas Florida Ames e devanceiro Ames. A cepa H9401 ten un 99,679% de homoloxía de secuencia coa cepa devanceiro Ames, cunha homoloxía de secuencia de aminoácidos do 99,870%. A cepa H9401 ten un cromosoma circular (de 5&nbsp;218&nbsp;947 bp con 5.480 marcos de lectura aberta ou ORF preditos), o plásmido pXO1 (de 181.700 bp con 202 ORFs preditos), e o plásmido pXO2 (de 94.824 bp con 110 ORFs preditos).

## Notas 
## Véxase tamén 
### Ligazóns externas 
* Xenes de Bacillus anthracis e información relacionada en  PATRIC, a Bioinformatics Resource Center funded by NIAID
* Hazards in Animal Research Database - *Bacillus anthracis*
* Pathema-*Bacillus* Resource