Leptospira

Este artigo trata das bacterias Leptospira. Para o xénero de braquiópodos do mesmo nome ver Leptospira (braquiópodo). Leptospira (do grego leptos: delgado; e do latín spira: espiral) é un xénero de bacterias do filo das espiroquetas, no que están incluídas unhas poucas especies patóxenas e saprófitas. As Leptospira descubríronse en 1907 en tecido renal dun paciente que fora diagnosticado inicialmente como falecido por causa da febre amarela. As Leptospira son espiroquetas flexibles e helicoidais de 0, 1 μm de diámetro e de 6-20 μm de lonxitude, con extremos curvados en forma de gancho. Caracteristicamente, presentan unha tinguidura de Gram feble, xa que teñen unha parede con estrutura similar á das gramnegativas. Para a súa visualización úsanse técnicas de impregnación arxéntica. Historia
Coñécense as infeccións por Leptospira probablemente desde hai miles de anos, xa que se encontraron posibles descricións das mesmas nas culturas do Antigo Exipto e Mesopotamia, aínda que o papel destas bacterias como causantes de doenzas só foi identificado en investigacións relativamente recentes. Unha publicación do médico alemán Adolf Weil de 1886 considérase como a primeira descrición detallada da infección que causa, e a forma ictérica desta doenza leva o nome dese investigador (enfermidade de Weil). A infección en realidade era coñecida desde moito antes, e había informes que asociaban febres e ictericia en agricultores, con inundacións e gando, desde a China e a India ata Europa. Hipócrates e Galeno falaron sobre isto, e tamén houbo casos nas campañas napoleónicas e en viaxeiros que ían a América.
Atribuíase ás espiroquetas a causa de moitas enfermidades. O primeiro en informar do illamento dunha Leptospira dun paciente humano foi Stimpson en 1907, que describiu a concentración do organismo nos túbulos renais. Stimpson deulle ao novo microorganismo o nome de Spirocheta interrogans debido á morfoloxía do organismo en forma de signo de interrogación.
A primeira guerra mundial incrementou as investigacións, debido a que as condicións nas trincheiras causaban un incremento non usual da infección. Os investigadores de ambos os bandos fixeron descubrimentos importantes sobre o organismo, os seus serotipos e o papel que xogan nas infeccións, e o tratamento. Descubriuse que o reservorio natural eran as ratas nos anos 1818 e 1819 en Ecuador e México. A maioría do que se sabe da patoloxía e epidemioloxía foi definido antes de 1940, de modo que a investigación actual está enfocada á secuenciación do ADN e os procesos celulares internos que lle confiren ao organismo a súa virulencia, a estudos de inmunidade e á mellora e desenvolvemento de medidas profilácticas. Taxonomía
Leptospira, xunto cos xéneros Leptonema e Turneriella, forma parte da familia Leptospiraceae. Tradicionalmente clasificáronse as Leptospira polos seus determinantes antixénicos, agrupándoas en dous complexos: o complexo interrogans e o complexo biflexa.
O xénero Leptospira está dividido en 17 xenomoespecies, baseándose en estudos de hibridación de ADN. Ademais, hai polo menos outra especie máis que continúa sen recibir nome desde a súa identificación.
Os membros das Leptospira agrúpanse tamén en serogrupos, e estes subdivídense en serovares de acordo coas súas relacións antixénicas. Actualmente recoñécense máis de 200 serovares.
Na xuntanza celebrada no ano 2002 do Comité de Taxonomía de Leptospira da Unión Internacional de Sociedades Microbiolóxicas, aprobouse a seguinte nomenclatura para Leptospira. O xénero e a especie deben escribirse en cursiva, co nome do serotipo sen cursiva e a primeira letra en maiúscula, é dicir: Xénero especie serotipo Nome serotipo
Por exemplo: Leptospira interrogans serotipo Australis
Leptospira biflexa serotipo Patoc
Leptospira patoxénicas
Leptospira interrogans
Leptospira kirschneri
Leptospira noguchii
Leptospira alexanderi
Leptospira weilii
Leptospira alstonii
Leptospira borgpetersenii
Leptospira santarosai
Leptospira intermedias ou oportunistas
Leptospira inadai
Leptospira fainei
Leptospira broomii
Leptospira non patoxénicas
Leptospira biflexa
Leptospira meyeri
Leptospira wolbachii
Leptospira vanthielii
Leptospira terpstrae
Leptospira yanagawae Filoxenia
A taxonomía actualmente aceptada baséase na LPSN (List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature) e no NCBI (National Center for Biotechnology Information),
e a filoxenia está baseada en datos do ARNr 16S da LTP 111 de The All-Species Living Tree Project. ♠ Cepas que se encontran no NCBI pero non están nas listas da LPSN. Características
As Leptospira son organismos moi finos, difíciles de observar co microscopio óptico corrente. Aínda que se describiron máis de 200 serotipos de Leptospira, todos eles teñen características similares. A súa característica aparencia é en forma de espiral de 6-20 μm de longo e 0, 1 μm de diámetro, cunha distancia media entre cristas consecutivas da ondulación duns 0, 5 μm. En xeral, un ou ambos os extremos do organismo está curvado en forma de gancho. Como son tan delgadas, son bacterias que se ven con maior facilidade cun microscopio de campo escuro. As Leptospira son organismos aerobios obrigatorios, móbiles polo uso de filamentos axiais que forman unha especie de axostilo, e divídense por fisión binaria. Ao longo do seu eixe lonxitudinal a súa espiral pode ter ata 20 enrolamentos en función da lonxitude total que teñan. A capacidade de invadir tecidos está tamén facilitada pola produción do encima hialuronidase, que altera a permeabilidade do tecido conxuntivo ao hidrolizar o ácido hialurónico.
Morfoloxía
Leptospira ten unha envoltura celular similar á das bacterias gramnegativas, que consiste nunha membrana plasmática e outra externa adicional. Porén, a capa de peptidoglicano está asociada coa membrana plasmática en vez de coa membrana externa, algo que é único dentro das espiroquetas. Os dous flaxelos das Leptospira esténdense desde a membrana plasmática nos extremos da bacteria, discorrendo a través do espazo periplásmico, e son necesarios para a motilidade do microorganismo.
A membrana externa contén diversas lipoproteínas, proteínas periféricas e transmembrana. A composición proteica da membrana externa difire se comparamos as Leptospira que crecen en medio artificial coas que están presentes nun animal infectado. Demostrouse que varias das proteínas da membrana externa adhírense á matriz extracelular e ao factor H, unha proteína que controla o sistema do complemento. Estas proteínas poden ser importantes para a adhesión da Leptospira aos tecidos do hóspede e na resistencia ás accións do sistema do complemento.
Hábitat
As Leptospira, tanto as patoxénicas coma as saprofíticas, poden ocupar diversos ambientes ou hábitat e teñen distintos ciclos de vida. Xeralmente acéptase que estas bacterias son virtualmente ubicuas en canto á súa distribución xeográfica, xa que están presentes en todo o planeta con excepción da Antártida. A maioría das Leptospira son hidrofílicas, é dicir, para a súa supervivencia nos reservorios naturais ambientais son esenciais moita humidade e pH neutro (6, 9-7, 4), que encontran nas augas encoradas, pantanos, lagoas, estanques, e charcas, preferidos polas Leptospira. Como reservorios son frecuentes nos roedores, como ratas e ratos, e os únicos roedores que non conteñen esta bacteria son o hámster e outrras especies como da súa familia. Outros mamíferos (cobaias, cans e vacúns, por exemplo) tamén interveñen na diseminación de Leptospira debido ao tropismo do microorganismo polos riles, que fai que a bacteria se libere ao ambiente coa urina. Cultivo
As Leptospira cultívanse tipicamente a 30 °C en medio Ellinghausen-McCullough-Johnson-Harris (EMJH), que pode ser suplementado con 0, 2-1% de soro de coello para favorecer o crecemento de cepas moi esixentes. O crecemento de Leptospira patóxenas nun medio nutritivo artificial como o EMJH faise evidente aos 4-7 días; o crecemento das cepas saprofíticas ocorre aos 2 ou 3 días. A temperatura mínima de crecemento de especies patóxenas é de 13 a 15 °C. Debido a que a temperatura mínima de crecemento das especies saprofíticas é de 5-10 °C, a capacidade dalgunhas Leptospira de creceren a 13 °C pode utilizarse para distinguir entre os organismos patóxenos e os que son flora saprofítica. O pH óptimo para o crecemento de Leptospira está entre 7, 2 e 7, 6.
Polas súas características aeróbicas, as Leptospira utilizan como fonte principal de carbono e enerxía durante o seu crecemento in vitro os ácidos graxos de cadea longa, os cales son metabolizados por β-oxidación. As moléculas de ácido graxo están ligadas a albumina en EMJH e son liberadas lentamente ao medio de cultivo para previr a súa acumulación tóxica.
Como a maioría das bacterias, as Leptospira requiren ferro para o seu crecemento. L. interrogans e L. biflexa teñen a capacidade de obter ferro en diferentes formas. Para a utilización do ferro en forma ferrosa cómpre un receptor dependente de TonB, que se sabe posúe a L. biflexa, e no xenoma de L. interrogans está codificado un homólogo dese receptor. L. interrogans pode tamén obter ferro do grupo hemo, o cal contén case todo o ferro no corpo humano. Na superficie de L. interrogans identificouse a proteína de unión á hemina HbpA, que pode estar implicada na obtención de hemina. Aínda que outras cepas patoxénicas de Leptospira e L. biflexa carecen de HbpA, teñen outra proteína de unión á hemina, a LipL41, que pode ser a que lles permita usar hemina como a súa fonte de ferro. Aínda que L. biflexa e L. interrogans non segreguen sideróforos, si poden obter ferro de sideróforos segregados por outros microorganismos. Xenoma
O xenoma das Leptospira patoxénicas consta de dous cromosomas. O tamaño dos xenomas das L. interrogans serotipos Copenhageni e Lai é de aproximadamente 4, 6 Mb. Ambos os xenomas foron secuenciados, a L. interrogans serovar Copenhageni, ten dous cromosomas que codifican 3728 xenes, dous operóns de ARNm e 37 ARNt. A L. interrogans serovar Lai é case do mesmo tamaño e ten 4727 xenes anotados con case 1000 xenes máis que a anterior, quizais debido á diferenza nos puntos de corte dos xenes de ambos os grupos.
Pola súa parte, o xenoma de L. borgpetersenii serotipo Hardjo é de só 3, 9 Mb, cun gran número de pseudoxenes, é dicir, fragmentos de xenes con secuencias de inserción, en comparación con L. interrogans. L. borgpetersenii serotipo Hardjo transmítese xeralmente por exposición directa a tecidos infectados, mentres que L. interrogans polo general adquíerese da auga e o chan contaminados con urina de animais portadores de Leptospira nos seus riles. O gran número de xenes defectuosos e de xenes de inserción que ten en comparación con L. interrogans suxire que L. borgpetersenii está pasando por unha decadencia xenómica, cunha continua perda de xenes necesarios para a supervivencia fóra do hóspede animal. Patoxenia
A espiroqueta Leptospira interrogans produce a enfermidade de Weil, unha enfermidade zoonótica de distribución mundial pero máis común nas zonas tropicais e subtropicais e transmitida pola urina de animais salvaxes e domésticos, en especial ratas e cans. A infección, no home prodúcese por contacto directo coa urina ou os tecidos do animal infectado ou por medio da auga e o chan contaminados. Obsérvase ictericia, hemorraxia cutánea, febre, calafríos e dor muscular. As Leptospira son moi invasivas e difunden por vía sanguínea e están asociadas á endotoxina fibrolisina. No estado agudo pode illarse a espiroqueta na urina e no sangue. Durante a convalecencia aparecen anticorpos. Con moita frecuencia a leptospirose confúndese con outras doenzas febrís, que son tamén abundantes nas rexións tropicais, como o dengue e outras enfermidades virais e mesmo co arrefriado común. Por iso, a confirmación do diagnóstico faise por PCR debido á súa grande especificidade, capacidade de detectar xenomoespecies e a rapidez con que se dispón dos resultados (en só unhas 3 horas).
A mesma sintomatoloxía está presente en animais, como o can, búfalo acuático (Bubalus bubalis), equinos, vacas e outros 160 mamíferos. A infección por Leptospira xera inmunidade, porén, debido ás variacións na composición de lipopolisacáridos, reflicte unha diversidade antixénica entre un serotipo e outro dunha mesma especie patoxénica. Por tanto, a inmunidade e específica só contra o organismo infectante e non contra outros serotipos.
Tratamento
O tratamento con penicilina ou tetraciclinas pode ser eficaz nos primeiros días da infección. É esencial a substitución de líquidos e electrólitos se a enfermidade é moi grave. Adoita ter un curso suave e autolimitado, pero as infeccións graves poden danar os riles e o fígado. Deben controlarse os signos vitais e a presión arterial e débense manipular con coidado as mostras de urina do paciente para evitar a extensión do xerme. Existen vacinas contra a leptospirose específicas para o serotipo, aínda que de curta duración, tanto para animais coma para humanos, usadas en xeral só en persoas que estean en áreas de alto risco, como certos destacamentos militares, por exemplo. A doxiciclina é efectiva tanto para a profilaxe previa á exposición á leptospirose, coma no tratamento terapéutico.