UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

ENSAYO SOBRE LA BACTERIA SHIGELLA

PPA

PRODUCTO PARCIAL DE APRENDIZAJE DE LA MATERIA

ECOLOGÍA Y BIODIVERSIDAD

POR

ROMARIO GARCIA PONCE

CD. UNIVERSITARIA JUNIO 2014

2

RESUMEN

La información recapitulada en este ensayo trata sobre la familia Shigella

sus características, clasificación, diferentes tipos de cepas, su estructura, la acción

de virulencia, cuadro clínico, diagnostico, epidemiologia, tratamiento y prevención.

Más que nada esta familia de microorganismos se caracteriza por causar

shigelosis o disentería bacilar en su huésped causando diferentes síntomas

(nauseas, vómitos y diarreas) incluso pudiendo provocar hasta la muerte.

La importancia de este ensayo de anteproyecto es dar a conocer la

prevención de esta bacteria, su tratamiento, asimismo asimilar la información

sobre esta familia bacteriana de gran importancia ya que ésta nos puede causar

varios problemas en el área epidemiológica al trasmitirse mediante aguas

contaminadas con heces fecales que entren en contacto con alimentos y estos

sean consumidos por las personas en el mismo estado de contaminación.

3

ÍNDICE

RESUMEN…………………………………………………………2

ÍNDICE……………………………………………………….…….3

SHIGELLA………………………….……………………………...5

DESCRIPCIÓN GENERAL…………………………….………..5

CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA…………………………………..5

CLASIFICACIÓN………………………………………………….6

CARACTERÍSTICAS MICROBIANAS………………………….6

FISIOLOGÍA Y METABOLISMO………………….……………..6

ESTRUCTURA ANTIGÉNICA…………………….……………..7

ESPECIES REPRESENTATIVAS………………………………7

Shigella sonnei…………………………………………………….8

Descripción y significado

Estructura del genoma

Estructura celular y metabolismo

Ecología

Aplicaciones biotecnológicas

Shigella flexneri…………………………………………………13

Descripción y significado

Estructura del genoma

Estructura celular y metabolismo

4

Ecología

Aplicaciones biotecnológicas

Shigella dysenteriae…………………………………………….15

Descripción

Estructura celular y metabolismo

Ecología

Aplicaciones biotecnológicas

Shigella boydii…………………..……………………………….16

Descripción y significado

Estructura del genoma

Estructura celular y metabolismo

Ecología/patología

Aplicaciones biotecnológicas

ATRIBUTOS DE VIRULENCIA………………………………...19

CUADRO CLÍNICO…………………………………………...…21

DIAGNOSTICO EN EL LABORATORIO……………………...21

AISLAMIENTO DE Shigella………………………………..…...…………..22

EPIDEMIOLOGIA………………………………………………..24

SENSIBILIDAD A ANTIMICROBIANOS. TRATAMIENTO….24

CONTROL Y PREVENCIÓN…………………………………..25

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………..27

5

Shigella

Shigella es un género de bacterias con

forma de bacilo Gram negativas, no

móviles, no formadoras de esporas e

incapaces de fermentar la lactosa, que

pueden ocasionar diarrea en los seres

humanos. Fue descubierto hace 115 años

por el científico japonés Kiyoshi Shiga, de

quien tomó su nombre.

DESCRIPCIÓN GENERAL

Bacilos Gram negativos, no esporulantes e inmóviles, fermentador, Oxidasa

negativo, tienen forma de barra.

Son Aerobios facultativos.

Las especies de este género tienen un patrón antigénico complejo y su

clasificación se basa en sus antígenos O somáticos, muchos de los cuales

son comunes a otros bacilos entéricos, como E. coli.

La membrana externa hace al microorganismo sensible a la desecación.

CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA

Dominio: Bacteria

Filo: Proteobacteria

Clase: Gammaproteobacteria

Orden: Enterobacteriales

Familia: Enterobacteriaceae

Género: Shigella (Shiga)

Especies

Shigella boydii

Shigella dysenteriae

Shigella flexneri

Shigella sonnei

Tinción de Gram de Shigella flexneri.

Shigella. Morfología. CDC.

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CLASIFICACIÓN

Hay varias especies diferentes de bacterias Shigella, clasificados en cuatro

subgrupos:

Serogrupo A: S. dysenteriae (12 serotipos), es un tipo que se encuentra en los

países del mundo en desarrollo donde ocasiona epidemias mortíferas.

Serogrupo B: S. flexneri (6 serotipos), causante de cerca de una tercera parte

de los casos de shigelosis en los Estados Unidos.

Serogrupo C: S. boydii (23 serotipos).

Serogrupo D: S. sonnei (1 serotipo), conocida también como Shigella del grupo

D, que ocasiona shigelosis en países desarrollados y se está aislando en

países en vías de desarrollo por factores como el turismo etc.

Los grupos A–C son fisiológicamente similares, S. sonnei (grupo D) puede ser

distinguida del resto en base de pruebas de metabolismo bioquímico.

CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS.

Shigella es un bacilo Gram negativo perteneciente a la familia Enterobacteriaceae,

que se encuentra estrechamente relacionada con el género Escherichia, por sus

propiedades bioquímicas, serológicas y por similitudes genéticas.

Se caracteriza por no fermentar la lactosa, ser inmóvil, no produce lisina

decarboxilasa y raramente produce gas a partir de hidratos de carbono. Su

identificación se basa en características bioquímicas y antigénicas. En base a ello

se describen cuatro especies (cuadro 1), todas ellas pueden causar disentería,

aunque con diferente gravedad.

FISIOLOGÍA Y METABOLISMO.

En los medios de cultivo diferenciales, empleados habitualmente para cultivo de

bacilos Gram negativos entéricos, aparecen como colonia no fermentan la lactosa

7

en medios de cultivo diferenciales (agar Mac Conkey lactosa, agar Salmonella,

Shigella, etc.) Todas son inmóviles, no producen H2S y la producción de gas a

partir de la glucosa sólo se observa en algunas cepas de S. flexneri, lo que las

diferencia de Salmonella. A diferencia de E.coli, no producen lisina decarboxilasa,

utilizan acetato como fuente de carbono y no fermentan la lactosa, con excepción

de algunas cepas de S.sonnei, que lo hacen en forma lenta. Son más lábiles a

condiciones desfavorables que Salmonella, su viabilidad se ve comprometida

frente a ácidos, sales biliares, desecación y muchos desinfectantes. Aun así

pueden sobrevivir a temperatura ambiente durante meses.

ESTRUCTURA ANTIGÉNICA.

Todas las especies presentan antígeno O, termoestable y pueden o no poseer

antígeno K, termolábil. Este último no interviene en la serotipificación, pero puede

interferir en la determinación antígeno O; lo cual se evita mediante la ebullición de

la cepa. Los cuatro serogrupos se corresponden con las especies, tal como se

observa en el cuadro 1. A su vez, cada serogrupo puede subdividirse en tipos, en

base a variantes del antígeno O, estos serotipos se designan mediante números

arábigos. Pueden diferenciarse además serovares, en algunas especies. El

conocimiento detallado de la estructura antigénica resulta de utilidad para estudios

epidemiológicos y en la formulación de vacunas.

ESPECIES REPRESENTATIVAS

Cuando Shigella fue descubierto por primera vez por un microbiólogo japonés,

Kiyoshi Shiga, en 1896, se llamó inicialmente Bacillos disenterías. El nombre

describe la producción de factores tóxicos por el organismo.

8

Shigella sonnei

Clasificación

Hay 4 especies de Shigella clasificadas sobre la base de las diferencias

serológicas bioquímicos. Shigella sonnei está en la categoría D serogrupo que

consiste en 1 serotipo.

Especies de Shigella clasificación subdivisión:

• El serogrupo A: S. dysenteriae (12 serotipos) • El serogrupo B: S. flexneri (6

serotipos) • El serogrupo C: S. boydii (23 serotipos) • Sergoroup D: S. sonnei (1

serotipo)

Esta clasificación se basa en el componente de antígeno O del lipopolisacárido

(LSP) presente en la membrana externa de las bacterias. Los serogrupos A, B, C

son fisiológicamente muy similar, mientras que la Shigella sonnei es diferente

debido a su beta-D-galactosidasa positivo y ornitina descarboxilasa reacciones

bioquímicas de ensayo

Descripción y significado

Sonnei Shigella es unos no móviles, no formadores, anaerobios facultativos Gram-

negativos bacteria. Su característica no móvil significa que esta especie no tiene

flagelos para facilitar su movimiento como muchas otras enterobacterias humano.

Shigella sonnei es una bacteria con forma de vara y es la bacteria que causa la

disentería fermentan la lactosa. Shigella sonnei es extremadamente frágil en

parámetros experimentales. Su hábitat natural es en un entorno de pH bajo tal

como el tracto gastrointestinal humano. Su temperatura ambiental óptima es 37

grados Celsius, similar a la temperatura en el cuerpo humano. Por lo tanto, el

tracto gastrointestinal de humanos parece ser el único huésped natural que se

encuentra de Shigella sonnei que sabemos hasta ahora.

9

Shigella sonnei fue aislado por primera vez con éxito a un paciente de 5 años en

Japón. Es una bacteria que está estrechamente relacionada con E. coli. Se

conoce desde el principio que la Shigella sonnei está relacionada con E. coli , sin

embargo, Shigella ha evolucionado a partir de muchas cepas diferentes de E. coli .

Desde la ruta evolutiva de distancia de la semejanza de la E. coli genoma, Shigella

ha sido clasificada como otra especie. Genoma altamente evolucionado Debido de

Shigella, se ha convertido en un patógeno humano altamente específico debido a

su gran progreso evolutivo que implica su ganancia y pérdida de función

comparativa continua a E. coli.

Tanto en los países desarrollados y en desarrollo, la shigelosis entérica

enfermedad infecciosa, causada por Shigella sonnei infección, ha sido la causa

más común de enfermedades endémicas en esas áreas. S. sonnei sigue siendo

una gran amenaza transmitida por los alimentos para la salud pública en muchos

países desarrollados, donde las cuestiones de saneamiento son monitoreados de

cerca. Esta enterobacterias se transmite generalmente por los alimentos crudos o

agua contaminados. En los EE.UU., el 70% de los casos de shigelosis son

causadas por Shigella sonnei.

Estructura del genoma.

Shigella sonnei tiene un genoma de ADN circular. Se utiliza tanto cromosómico y

génico codificado plásmido para su virulencia. Esta especie ha sido objeto de

completar la secuenciación del genoma. Tiene un tamaño de genoma ~ 4Mb.

Shigella sonnei ' cromosoma s tiene el mismo origen de replicación y la terminal

como las de E. coli ; Esto no sólo significa que son evolutivamente relacionados,

pero sugieren que lo más probable utilizan el mismo mecanismo celular para

replicar. Hay muy pocas propiedades bioquímicas que pueden distinguir sonnei

Shigella a partir de E. coli . En todos los genomas de Shigella, los operones rRNA,

una secuencia que está altamente conservada entre los procariotas, se asignan a

aproximadamente las mismas posiciones relativas que en E. coli lo que indica que

la Shigella sonnei y E. coli no pasó por la recombinación de ADN entre los

operones rRNA.

10

La característica más fascinante de las cepas de Shigella sonnei y todas las otras

especies de Shigella es que sus genomas son muy dinámicos. Agotan el uso del

elemento de la secuencia de inserción (IS-elemento) en la caracterización de su

genoma dinámico en términos de causar reordenación del ADN constante tal

como deleciones, translocación, y las inversiones. Es a través del uso de IS-

elementos que E. bobina difiere de otras especies de Shigella. Es evidente que

Shigella cromosoma tiene sitios Inversiones en su origen de los sitios de

replicación y terminales que pueden ser posibles "puntos calientes" de

recombinación para la inserción de elementos de otras bacterias genoma móvil.

También es a través del uso de IS-elemento que Shigella sonnei y otras especies

de Shigella pueden caracterizarse como altamente virulenta. Al igual que todas las

otras especies de Shigella, Shigella sonnei tiene plásmidos que aumentan la

toxicidad del microbio a su anfitrión o de otros organismos que les rodean. Ellos

producen una toxina llamada la "toxina de Shiga". Se trata de un tipo único de

toxina que trabaja su toxicidad en el cuerpo de muchas maneras que traerá daño

potencial a las neuronas, citoplasma de las células y las células epiteliales

intestinales.

Estructura celular y metabolismo

Shigella sonnei es una forma de varilla, bacteria Gram-negativa. Su membrana

externa se llena con lipopolyscharride (LPS), una característica común de las

bacterias Gram-negativas. El componente de antígeno O de LPS en Shigella

sonnei se caracteriza de manera diferente entre las otras especies de Shigella.

Además, LPS de esta bacteria juegan un papel importante en la virulencia

bacteriana.

Hasta el momento sólo se sabe que Shigella sonnei puede sobrevivir en el cuerpo

humano, por lo tanto, su mecanismo de infección define S. sonnei capacidad 's

para vivir. S. sonnei , como la mayoría de las especies de Shigella, pasa la mayor

parte de las veces intracelularmente durante la infección y es muy móvil dentro de

las células mediante la polimerización de actina.

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A diferencia de muchas otras bacterias patógenas, S. sonnei no utiliza flagelos

para su quimiotoxicidad y la invasión de tejidos. Sin flagelos, S. sonnei menudo

puede escapar del sistema inmune humano del TLR-5 (Toll-like receptor) que

usualmente median la inmunidad innata y adaptativa mediante la detección del

dominio conservado en muchas bacterias que utilizan flagelina para la motilidad.

Aunque S. sonnei no puede ser considerado como una bacteria móviles ya que

carece de flagelina para el movimiento, sin embargo, que facilita el movimiento

mediante el uso de un mecanismo atípico de la motilidad, por polimerización de

actina. Tal mecanismo no es reconocible para el sistema inmunitario humano y

también es un tipo de mecanismo de móviles que ahorra energía.

Metabolismo:

Fermentación la lactosa es una propiedad bioquímica utilizada para distinguir

Shigella de la bacteria estrechamente relacionada con E. coli . Sin embargo, S.

sonnei aísla lactosa fermento en proceso mucho más lento que otras especies de

Shigella. La propiedad bioquímica única de S. sonnei se puede explicar

genéticamente. En genoma SD197 y Ss046 el gen lacZ clave, la codificación de

beta-D-galactosidasa, se adjunta a gen que codifica para la función de transporte

Lacy galactosa. Muchos de los genes en S. sonnei se clasifican como

pseudogenes. Los pseudogenes son secuencias genéticas esporádicamente

situados en el S. sonnei genoma. Están sujetos a la caries en un momento dado.

La naturaleza y el propósito de pseudogén todavía sigue siendo difícil de alcanzar.

El resultado de este gen funcional esporádica perdidas de transporte

galactosidasa en S. sonnei explica el proceso de fermentación de la lactosa lento

debido al hecho de que pseudogen es sujeto a la decadencia constante de su sitio

original de la región codificada inicial.

Gran parte de la S. sonnei mecanismo metabólico 's sigue siendo difícil de

alcanzar, ya que se considera que es una especie más evolucionada que otros

serogrupos de Shigella. S. sonnei se sabe que es menos virulenta que otras

especies de Shigella, ya que no mata a su huésped inmediatamente. Tal vez esto

explica también por qué S. sonnei es ahora la shigelosis más común que causa

especies que impregna la mayoría de los países desarrollados.

12

Ecología

El huésped primario y reservorio natural conocido en este punto para Shigella

sonnei y entre todas las otras especies de Shigella es el tracto gastrointestinal

humano. Shigella puede sobrevivir en el material contaminado fecal, pero tiene

una baja tasa de supervivencia sin el ambiente ácido óptimo en el tracto intestinal

como su entorno. La bacteria se sabe que es capaz de sobrevivir en la ropa sucia

para un máximo de siete semanas. En ambientes de agua dulce, puede vivir hasta

5 días y en agua salada durante 12 a 30 horas. Se ha registrado que Shigella

sonnei no puede sobrevivir en las superficies lisas de los tomates.

No hay casos conocidos de otro reservorio natural han demostrado ser el huésped

natural Shigella sonnei que no sea el tracto intestinal humano. Algunas

investigaciones han investigado la posibilidad de que las amebas de vida libre que

envuelve la bacteria Shigella como un modo de recolección de Shigella sonnei en

un entorno fuera del huésped humano. Las amebas son formas de vida

microscópicas unicelulares que tienen la capacidad de vivir en el medio ambiente

sin un anfitrión. Pueden cambiar las formas y engullir otras células. Mucho aún no

se sabe sobre el origen y la formación de estas células fenomenales. Se ha

demostrado experimentalmente que las especies de amebas de vida libre de

Acanthamoeba tienen la capacidad de absorción virulentas y no virulentas de S.

sonnei. Estas amebas pueden promover el crecimiento de muchas diferentes

bacterias patógenas dentro de sus quistes en los entornos experimentales, lo que

da a la bacteria patógena como Shigella sonnei un microhábitat que los protege

del ambiente exterior. Sin embargo, la conclusión natural de amebas recolección

de honorarios viviendo Shigella sonnei no se ha encontrado; Por lo tanto, la

posible anfitrión para Shigella sonnei que no sea el tracto GI humano todavía

sigue siendo un factor difícil de alcanzar.

Aplicaciones en la biotecnología

Shigella sonnei es la causa de una enfermedad infecciosa humana entérica, la

shigelosis. Su reservorio natural es en el tracto intestinal humano, por lo tanto, S.

sonnei sólo es conocida por su enfermedad que causa la capacidad. S. sonnei no

13

se utilice para ningún biotecnología conocida beneficiar a la sociedad. Mucho aún

se necesita investigar el desarrollo evolutivo de E. coli a las especies de Shigella,

con el fin de responder a las preguntas sobre la naturaleza de la elección Shigella

de depósito en el tracto intestinal humano.

Shigella flexneri

Clasificación

Entero-invasivo bacteria Gram-negativa

Descripción y significado

Shigella flexneri es una formación de, bacteria no móvil, no de esporas en forma

de varilla que es fisiológicamente similar a Shigella dysenteriae, Shigella boydii, y

Escherichia coli . Es importante debido a que causa la shigelosis, una diarrea

sanguinolenta aguda. Shigella flexneri es la causa más común de la forma

endémica de la shigelosis, y la forma endémica es la causa de la mayoría de

muertes relacionadas con el shigelosis. Aunque no es un gran problema en los

países desarrollados, Shigella flexneri (específicamente Shigella flexneri 2a) es un

importante problema de salud pública en los países en desarrollo. Shigella fue

reconocido como la causa de la disentería bacilar en la década de 1890 por Shiga,

de ahí el nombre del género (OTAN et al.). Shigella flexneri 2a cepa 301 se aisló y

se secuenció por Jin et al. Ellos aislaron la bacteria de un paciente shigelosis en

China en 1984.

Estructura del Genoma

Shigella flexneri 2a cepa 301 tiene un genoma secuenciado completamente. Se

compone de un único cromosoma circular 4.607.203 pb dsDNA y un plásmido de

virulencia 221618 pb. El cromosoma tiene un 45,8% de contenido de GC y 272

genes. El plásmido de virulencia codifica determinantes de virulencia, incluyendo

antígenos plásmido invasión (IPA) y el aparato de secreción MXI-Spa de tipo III,

pero el cromosoma también contribuye a la virulencia. Virulencia implica una

compleja interacción de regulación entre el cromosoma y el plásmido de virulencia.

Shigella flexneri ' similitud fisiológica s de Escherichia coli podría muy bien tener

una base evolutiva. Un análisis genético reciente sugiere que la Shigella puede no

ser un género debido a sus especies pueden tener orígenes independientes de

Escherichia coli hace algún lugar entre 35.000 y 270.000 años.

14

Estructura celular y el metabolismo

El lipopolisacárido (LPS) se encuentra en la superficie de Shigella flexneri . Es la

porción de azúcar que se repiten (O-antígeno) de LPS que define cada serotipo

(OTAN et al.). Esta especificidad polisacárido se puede utilizar para apuntar a

serotipos específicos de Shigella.

Flexneri Shigella causa la infección a través de un sistema de secreción de tipo III.

El sistema de secreción actúa como una "jeringa biológica" que inyecta una

proteína llamada Ipa en las células epiteliales. Ipa induce la endocitosis de la

bacteria y la posterior lisis de la membrana vacuolar que libera la bacteria en el

citoplasma, donde los prolifera bacteria.

Shigella flexneri es un anaerobio facultativo. Se hace de ATP a través de la

respiración aeróbica en presencia de oxígeno y a través de la fermentación en

ausencia de oxígeno. A pesar de que está muy relacionada con Escherichia coli,

Shigella flexneri puede diferenciar porque no fermenta la lactosa o lisina

decarboxylate.

Ecología

Algunas cepas de Escherichia coli pueden ejercer un efecto antagonista sobre

Shigella flexneri. Si Shigella flexneri se cultiva en el tracto digestivo de un ratón

libre de gérmenes durante 1 día antes de la introducción de Escherichia coli ,

Shigella flexneri desaparece dentro de 8 días. Sin embargo, lo que permite

Shigella flexneri a crecer en los ratones sin Escherichia coli permite el desarrollo

de Shigella flexneri resistente a los efectos antagonistas de Escherichia coli , pero

la resistencia sólo se produjo in vivo y no in vitro. La Escherichia coli población

resistente emerge sin exposición a la Escherichia coli , por lo que la Escherichia

coli -resistencia no parece ser una influencia selectiva en la aparición de la

población resistente (Ducluzeau y Raibaud).

Shigella flexneri es frecuente en los países en desarrollo, porque el saneamiento

es deficiente. La bacteria se encuentra en las heces de los individuos infectados,

por lo que el agua contaminada con heces puede actuar como una vía de

infección (Huang y Zhou).

Aplicación a la Biotecnología

Shigella flexneri es un patógeno bacteriano que no se utiliza para la biotecnología.

15

shigella dysenteriae

Descripción

Shigella dysenteriae tiene el genoma más pequeño del género Shigella, que

contiene otras tres especies. Su genoma consta de un único cromosoma circular y

4.369.232 pares de bases. Se lleva un plásmido asociada a la invasión que

contiene los genes que codifican para la invasión de las células epiteliales y la

producción de la toxina de Shiga. La toxina Shiga es una potente toxina tipo AB

con 1-A y 5-B subunidades. Subunidades B se unen a la célula y se inyecta la

subunidad A. Por la escisión de un residuo de adenina específica del ARN

ribosómico 28S en los ribosomas 60S, la toxina inhibe la síntesis de proteínas,

causando la muerte celular.

Estructura celular y el metabolismo

Dysenteriae Shigella fermenta la glucosa a través de la fermentación ácido mixta;

sin embargo, no produce ningún gas. No produce H 2 S, phenylalaninedeaminase

o ureasa y no utiliza citrato como única fuente de carbono.

Toxina Shiga

Shigella dysenteriae, produce la toxina de Shiga,

que se utiliza para infectar células huésped. Toxina

de Shiga tiene un efecto citotóxico sobre las células

epiteliales intestinales. Tiene un peso molecular de

68.000 daltons. La estructura de la toxina se

compone de dos tipos de subunidades, las

subunidades alfa y beta subunidades. Subunidades

beta son responsables de la unión a la célula

huésped, mientras que las subunidades alfa son

responsable del envenenamiento de la célula

huésped.

Toxina Shiga mecanismo

Toxina de Shiga ataca la superficie de los vasos sanguíneos en el interior del

tracto gastro-intestinal. Las subunidades beta de la toxina de Shiga se unen a la

célula huésped. Las subunidades alfa se inyectan entonces en la célula, y estas

subunidades trabajan inhibir la síntesis de proteínas mediante la desactivación de

los ribosomas. Esto lleva finalmente a la muerte de la célula, y hemmorrhage de la

16

superficie whcich se une a. Esto da cuenta de la sangre se ve en la diarrea. La

toxina no sólo afectan el tracto digestivo, sino que ataca a las estructuras

principales asociados con la función de los riñones. El ataque a estas estructuras

lleva a la insuficiencia renal y el desarrollo de Síndrome Urémico Hemolítico. [1]

Ecología

Dysenteriae Shigella interactúa con los seres humanos, otros primates, y las

moscas. Los seres humanos actúan como huéspedes para la infección, lo que

conduce a la disentería bacilar. Las moscas pueden actuar como medio de

transporte para las bacterias, el contagio a otros hosts.

Dysenteriae Shigella puede sobrevivir en materiales contaminados con heces que

pueden incluir agua, alimentos, y otros materiales. Se puede transmitir por

contacto de persona a persona. Se transmite generalmente con la ingestión de

agua y alimentos contaminados con la bacteria. Puede causar transmitidas por los

alimentos o el agua epidemias. El agua puede contaminarse si alguien que tiene

shigelosis nada en él. Los cultivos pueden estar contaminados con la bacteria si

se riegan con agua contaminada. Esto causará grandes problemas si estos

cultivos contaminados se distribuyen a través de una gran región, la exposición de

cualquier persona que come los cultivos a la infección. Las epidemias son más

probables en los países más pobres que carecen de sistemas de tratamiento de

agua y saneamiento adecuado.

Aplicación a la Biotecnología

Shigella dysenteriae es un patógeno bacteriano que no se utiliza para la

biotecnología.

Shigella boydii

Descripción y significado

En el 1950 de Shigella fue aceptado como un

género y dividió en subgrupos en cuatro

especies: S. dysenteriae , S. fexneri , S. boydii y

S. sonnei (también referido como subgrupos de

AD).

17

Apariencia: Shigella boydii. Es un bacilar (en forma de varilla) bacteria gram-

negativa que no forma esporas y es generalmente inmóviles

Hábitat: S. boydii habita en el intestino grueso y el recto de los humanos y otros

primates. Puede sobrevivir en las heces y el suelo y / o la comida / agua

contaminada con materia fecal. Por ejemplo, en Guadalajara, México, Salmonella

y Shigella especies se encuentran en el jugo recién exprimido de naranja,

naranjas, y los trapos de limpieza que se encuentra en los mercados públicos y

puestos callejeros. S. boydii fue encontrado específicamente en las naranjas y los

trapos de limpieza. Esto puede indicar métodos sanitarias deficientes de

procesamiento de alimentos que dio lugar a la exposición de aguas residuales

crudas.

Importancia: patógeno humano que causa la disentería bacilar

Los serotipos: Hay 20 S. boydii serotipos.

Genética: bacteria Shigella se cree que son derivados de diferentes cepas de

Escherichia coli. S. boydii es las más divergentes genéticamente y algunos

serotipos parecen estar más estrechamente relacionadas con otras especies. S.

boydii tipo 13, por ejemplo, secuencia comparte similitudes con el Vibrio cholerae

para los genes que codifican el antígeno O, la parte de polisacárido del

lipopolisacárido (LPS), y por lo tanto éstos pueden estar más estrechamente

relacionado. LPS es una endotoxina y parte de la membrana externa de bacterias

Gram-negativo.

Estructura del Genoma

Tamaño del genoma: boydii Shigella (Sb227) serotipo 4 - cromosoma ADN circular

con 4.519.823 nt (446 genes); El plásmido (pSB4_227) - 126 697 nt (149 genes).

Ambos fueron completados 2005/11/18.

Realizar patógenos: El plásmido, pSb4_227, ha post-segregación matando

sistemas AFMV / mvpT, que se encuentra en los plásmidos todas las especies de

Shigella y de CCDA / ccdB no se encuentra en alguna.

Estructura Celular y Metabolismo

Estructura de la célula: características estructurales de Shigella que siguen de

las bacterias Gram-negativas. Mayoría de las investigaciones de acuerdo en que

Shigella son inmóviles, pero algunas evidencias sugieren que ellos de hecho

tienen flagelos, aunque la movilidad no es necesaria para la infección del intestino.

Los flagelos tienden a estar en uno de los polos de la célula y aproximadamente

10 micras de longitud y 12-14nm de diámetro. Los genes que codifican para los

18

flagelos en S. dysenteriae , S. flexneri , S. boydii y S. sonnei se encontró que era

diferente y atribuir a la diversidad genética entre las especies.

Metabolismo: S. boydii, cuando se encuentran en el intestino, ir aunque vías

metabólicas anaeróbicas pero puede sobrevivir fuera del cuerpo debido a su

capacidad de utilizar vías aerobias. [14] Más específicamente, S. boydii, por lo

general no tiene la capacidad enzimas oxidasas sino catalasa enzimas (cataliza la

reducción de H2O2-> H20). Metil prueba roja es positiva, lo que significa que la

bacteria utiliza una vía de fermentación de ácido mixto. Voges-Proskauer y

Simmons reacciones citrato son negativos, lo que significa que este organismo no

utiliza la vía butilenglicol o producir acetoína. De la lisina descarboxilasa, arginina

dihidrolasa y ornitina descarboxilasa no están presentes. S. boydii no produce

H2S, no hidroliza la urea y no crece en caldo KCN. Los hidratos de carbono son

generalmente fermentan y éstos incluyen glucosa (en ausencia de la producción

de gas), D-manitol, arabinosa, trehalosa y manosa.

Ecología / Patología

La bacteria Shigella causan diarrea y la shigelosis (disentería bacilar) a través de

la transmisión oral-fecal. Shigella es un agente altamente infeccioso capaz de

infectar a un huésped con menos de 20 células con un inicio de alrededor de 12-

48 horas, en condiciones favorables. Una vez ingerida, la Shigella hace su camino

a través del tracto gastrointestinal hasta que llega a las células epiteliales de la

mucosa intestinal, no infecta, causando irritación, inflamación y necrosis

(hinchazón y rotura de las células infectadas, que se propaga la infección). Los

síntomas generales incluyen calambres estomacales, fiebre alta, moco en las

heces, y diarrea con sangre debido a la ulceración de la mucosa intestinal y el

recto.

En la mayoría de los casos estos síntomas son leves y se resuelven en

aproximadamente una semana, pero otros casos pueden llegar a ser lo

suficientemente grave como para causar la muerte sin la atención médica

adecuada. Los ancianos, los muy jóvenes y las personas debilitadas por la

enfermedad son mucho más sensibles a las bacterias. En niños muy pequeños

fiebre muy alta también puede ir acompañada de convulsiones. [4] Por lo general,

las bacterias Shigella se encuentran en áreas con mala higiene. Alimentos lavados

con agua contaminada o no se limpian adecuadamente también puede ser un

objetivo. En 1998 un brote de shigelosis se produjo en Chicago debido a Shigella

boydii tipo 18 se encuentra en el cilantro y el perejil en la ensalada de frijoles. [6]

Especies de Shigella representan menos del 10% de todas las enfermedades

transmitidas por los alimentos reportados en los Estados Unidos. Con un estimado

19

de 300.000 casos anuales de shigelosis en los EE.UU., el porcentaje exacto

debido a la contaminación de los alimentos es desconocida, debido a la dificultad

de aislar las bacterias de los alimentos, pero teniendo en cuenta su capacidad de

infección que el número es indudablemente alto.

Aplicación a la Biotecnología

Shigella boydii es un patógeno bacteriano que no se utiliza para la biotecnología.

ATRIBUTOS DE VIRULENCIA.

La disentería bacilar resulta de la adherencia, e invasión de células epiteliales de

la mucosa del íleon terminal y colon, con inflamación y ulceración de la misma.

Modelos experimentales:

Dado que se trata de un patógeno exclusivamente humano, no existen buenos

modelos experimentales animales, con la excepción de primates. La querato -

conjuntivitis lograda al inocular Shigella en la conjuntiva de cobayos (test de

Sérény) ha sido usada para demostrar la adherencia y capacidad invasiva de 40

las cepas. El modelo de asa ligada de conejo se ha empleado para estudiar

acumulación de líquido en la luz del segmento.

La mayoría de nuestro conocimiento en la patogenia de la infección por Shigella

se ha logrado mediante cultivos celulares, en especial la línea celular HeLa.

Invasividad: La invasión es la penetración activa de la bacteria en la célula

huésped.

Las lesiones inflamatorias en la mucosa colónica afectada por Shigella se hallan

fundamentalmente a nivel de las placas de Peyer, lo que sugiere que la bacteria

podría ingresar inicialmente por las células M, naturalmente fagocíticas,

encargadas de captar antígenos de la luz intestinal y presentarla al tejido linfoide

de la placa de Peyer subyacente. Pero también se observa el ingreso a través de

células no fagocíticas. En cultivos celulares, la bacteria inicialmente se adhiere a la

célula, provoca la reorganización de la actina del citoesqueleto celular en las

inmediaciones y la formación de pseudópodos. La célula huésped, normalmente

no fagocítica engloba e ingiere a la bacteria adherida, la cual a su vez escapa del

fagosoma y se multiplica en el citoplasma de la célula HeLa. Continúan

produciéndose reordenamientos de actina en la vecindad de la bacteria que le

permiten moverse a través de la célula y luego pasar otra contigua. Una vez en

libre en el citoplasma, la bacteria exhibe dos tipos de movimiento, por un lado, la

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polimerización de actina en un extremo de la bacteria crea una estructura tipo

"cola de cometa", que propulsa a la bacteria a través del citoplasma, por otro lado,

también se ha observado movimiento unidireccional de la bacteria lo largo de

filamentos de actina.

Muchos genes involucrados en la invasión han sido identificados (ipa invasión

plasmid antigens) y se localizan en plásmidos de peso molecular 120 -140 MD.

Algunas proteínas codificadas por esos plásmidos, intervienen por ejemplo en la

ruptura de la pared del fagosoma, o bien son exportados a la superficie de la

bacteria. Las integrinas, proteínas de superficie celular podrían ser los receptores

de las proteínas Ipa. Las proteínas Ipa sólo parecen actuar luego de que las

bacterias han ingresado a través de las células M.

Muerte celular: El crecimiento bacteriano intracelular causa cesación de la

síntesis proteica. Inicialmente se atribuyó la muerte celular a la toxina de Shiga,

pero luego se demostró que mutantes que no la poseen, también son capaces de

determinan la muerte celular. Más recientemente se ha señalado a la inducción de

apoptosis o muerte celular programada como responsable de la muerte celular.

Toxinas: La llamada toxina de Shiga, es potente neurotóxica, que determina

convulsiones. Clásicamente se creía era producida exclusivamente por

S.dysenteriae tipo 1. También se han encontrado toxinas similares en otras

especies de Shigella y en ciertas cepas de E.coli. Es una toxina de tipo A-B, que

se libera al medio durante la lisis bacteriana. Esta toxina se une a 41 las células de

mamíferos, es internalizada por endocitosis y finalmente detiene la síntesis

proteica a nivel ribosomal. Tiene múltiples actividades tóxicas: induce la

acumulación de líquido en el modelo de asa ileal ligada de conejo, actúa como

neurotoxina, e induce la apoptosis, aunque como se dijo, esta ocurre aún con

mutantes no productoras de toxina. Su papel más relevante es en el Síndrome

hemolítico urémico, donde el efecto principal es el daño a nivel de vasos

sanguíneos.

Al menos dos toxinas más, con actividad de endotoxina han sido descritas y que

pueden hallarse en especies distintas de S. dysenteriae. Se denominan ShET1 y

ShET2 y serían responsables de la acumulación de líquidos en el asa intestinal y

de la diarrea acuosa que puede observarse en la fase inicial de la Shigelosis.

Lipopolisacárido: Su efecto principal es contribuir al daño celular, y no parece

intervenir ni la invasión, replicación intracelular ni en la diseminación entre células.

Cepas rugosas de Shigella, que no poseen antígeno O conservan su capacidad de

invadir y replicarse en cultivos celulares, pero son incapaces de causar

inflamación en el test de Sérény.

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CUADRO CLÍNICO.

La enfermedad puede ocurrir a cualquier edad pero es más frecuente entre el

segundo y tercer año de vida, es rara antes de los 6 meses y disminuyendo su

incidencia luego de los 5 años de edad.

Habitualmente se presenta con síntomas que evidencian colitis inflamatoria

severa: diarrea con sangre, mucus o pus, fiebre elevada, aspecto tóxico, dolor

abdominal, pujos, tensemo y/o prolapso rectal., También puede observarse diarrea

acuosa, sobre todo a principio del cuadro clínico. En adultos sanos, ocurren

cuadros no tan severos. Se presume que en niños pequeños se observan las

formas más graves debido a la falta de inmunidad preexistente.

La mayoría de los episodios de Shigelosis en pacientes previamente sanos son

autolimitados y se resuelven en 5 a 7 días sin secuelas. Las complicaciones más

severas, que pueden incluso comprometer la vida se ven en inmunodeprimidos,

desnutridos y niños pequeños. Estas son fundamentalmente alteraciones hidro-

metabólicas (deshidratación, hiponatremia, hipoglicemia) y complicaciones

intestinales como megacolon tóxico o perforación intestinal.

La bacteriemia por Shigella es mucho más rara y se observa casi exclusivamente

en inmunodeprimidos. Más frecuente es la bacteriemia por gérmenes de la flora

intestinal.

Las convulsiones y otras manifestaciones neurológicas, descritas originalmente en

infecciones por S.dysenteriae serotipo 1, se observan casi exclusivamente en

menores de 5 años y se atribuyen a la toxina de Shiga, pero también se observan

en infecciones por otras especies y serotipos y han sido atribuidas a disturbios

metabólicos (hiponatremia, hipoglicemia, etc.) La edad pequeña, el cuadro clínico

severo y la presencia de sepsis conllevan además mayor mortalidad.

DIAGNÓSTICO DE LABORATORIO.

Para certificar el diagnóstico etiológico se requiere la demostración de su

presencia en materias fecales, ya sea por técnicas de cultivo clásicas o bien por la

demostración de su material genético mediante biología molecular.

Una muestra de materias fecales del paciente debe ser obtenida, en lo posible al

inicio de la enfermedad y previo al suministro de antimicrobianos. Una dificultad

habitual es la conservación de la muestra hasta su procesamiento, ya que retardos

en el mismo pueden afectar la viabilidad de germen, Se dispone para ello de

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medios de transporte (p. Ej. Cary Blair y otros) para conservar la muestra a

temperatura ambiente y de esa manera aumentar las posibilidades de aislamiento.

El examen microscópico con tinción de azul de metileno o Gram permite detectar

la presencia de leucocitos polimorfonucleares que sugieren infección por Shigella

aunque no es exclusivo de este germen. En la shigelosis usualmente se observan

abundantes polimorfonucleares.

Para el cultivo se utilizan diversos medios de cultivo incluyen medios selectivos y

diferenciales (agar Salmonella, Shigella, agar Mac Conkey Lactosa, agar Hektoen)

Las colonias lactosa negativas son estudiadas mediante pruebas bioquímicas y

aglutinadas con antisueros para completar su caracterización.

Se han utilizado diversas técnicas de biología molecular: sondas de ADN para

detectar genes de virulencia, localizados plásmido de 120 MD, sin amplificación y

PCR. Esta última técnica puede detectar cantidades muy pequeñas de bacterias,

sus desventajas radican en su complejidad y costos.

AISLAMIENTO DE Shigella.

Salmonella Shigella Agar. Medio de cultivo utilizado para el aislamiento de Salmonella spp. y de algunas especies de Shigella spp. a partir de heces, alimentos y otros materiales en los cuales se sospeche su presencia. Fundamento Es un medio de cultivo selectivo y diferencial. La selectividad, está dada por la sales biliares y el verde brillante, que inhiben el desarrollo de bacterias Gram positivas, de la mayoría de los coliformes y el desarrollo invasor del Proteus spp. Es diferencial debido a la fermentación de la lactosa, y a la formación de ácido sulfhídrico a partir del tiosulfato de sodio. Los pocos microorganismos fermentadores de lactosa capaces de desarrollar, acidifican el medio haciendo virar al rojo el indicador de pH, obteniéndose colonias rosadas o rojas sobre un fondo rojizo. Salmonella, Shigella y otros microorganismos no fermentadores de lactosa, crecen bien en el medio de cultivo, y producen colonias transparentes. La producción de ácido sulfhídrico se evidencia como colonias con centro negro debido a la formación de sulfuro de hierro. Para aumentar la selectividad, se recomienda incubar previamente la muestra en Selenito caldo (B02-120-05).

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Fórmula (en gramos por litro) Instrucciones

Pluripeptona 5.0 Suspender 60 g del polvo por litro de agua destilada. Reposar 5 minutos y mezclar hasta homogeneizar. Calentar a ebullición durante 2 o 3 minutos. NO ESTERILIZAR EN AUTOCLAVE. Enfriar a 45-50°C y distribuir unos 20 ml por placa. Secar la superficie del medio unos minutos en la estufa.

Extracto de carne 5.0

Lactosa 10.0

Mezcla de sales biliares 8.5

Citrato de sodio 8.5

Tiosulfato de sodio 8.5

Citrato férrico 1.0

Agar 13.5

Verde brillante 0.00033

Rojo neutro 0.025

pH final: 7.0 ± 0.2

Siembra

Sembrar por estriado la superficie del medio de cultivo. Recomendaciones, se aconseja sembrar en forma conjunta una placa de agar E.M.B. (B02-101-05) o de agar Mac Conkey (B02-114-05).

Incubación

Durante24-48 horas a 35-37 °C, en aerobiosis.

Resultados

Microorganismos Colonias

Salmonella typhimurium ATCC 14028 Transparentes, centro negro

Shigella flexneri Incoloras

Shigella sonnei Incoloras

Proteus mirabilis ATCC 43071 Transparentes, centro negro

Escherichia coli ATCC 25922 Rosadas a rojas

Klebsiella pneumoniae ATCC 700603 Rosadas cremosas y mucosas

Enterococcus faecalis ATCC 29212 Incoloras, de muy escaso

crecimiento

Características del medio

Medio preparado: rojo naranja.

Almacenamiento:

Medio deshidratado: a 10-35 ºC.

Presentación

x 100g :Código: B02-138-05

X 500g :Código: B02-138-06

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EPIDEMIOLOGÍA.

La infección es altamente contagiosa; se transmite predominantemente de

persona a persona, a través de los alimentos, manos, heces fecales y las moscas.

La dosis infectante oscila entre 10 - 100 organismos viables. Aunque se presenta

de manera endémica y epidémica, la baja dosis infectante es relevante ya que

incide en el potencial de brotes epidémicos de importancia, sobre todo en

condiciones de hacinamiento, mala higiene y manipulación de alimentos por

personas infectadas. (Iwamoto et al., 2010).

En México, los estados de la República que reportan un mayor número de casos

son: Oaxaca, Guerrero, Chiapas y Veracruz.

Incuestionablemente, dado que el humano representa el hospedero y transmisor

natural del microorganismo, es necesaria la observancia de medidas que eviten la

diseminación del agente causal, tales como:

- El control sanitario de agua, alimentos y leche; el tratamiento de las aguas

negras y el control de la proliferación de las moscas.

- La supervisión de los enfermos, así como la desinfección de los materiales con

los que entran en contacto y la adecuada disposición de los desechos biológicos

que se generan dentro de los hospitales.

- La detección de los casos subclínicos y de portadores, especialmente entre

quienes manejan alimentos o bebidas.

Por otra parte, es importante establecer que aún no existen vacunas anti-

shigelosis autorizadas. Sin embargo, en las últimas décadas se han venido

efectuando importantes intentos por desarrollar alguna con altos niveles de

protección en niños y ancianos. De hecho, se ha experimentado con cepas

inactivadas y atenuadas, incluidas mutantes viables no invasivas o que pueden

internalizarse en las células eucariontes pero sin desarrollo intracelular.

SENSIBILIDAD A ANTIMICROBIANOS. TRATAMIENTO. La resistencia antimicrobiana fue descrita inicialmente en Shigella, en Japón en 1955; actualmente cepas resistentes a uno o varios antibióticos han sido aisladas prácticamente en todo el mundo. Este problema es especialmente dramático en países subdesarrollados o en vías de desarrollo, donde las tasas de resistencia son mayores y el acceso a antimicrobianos de segunda y tercera línea es más dificultoso. La resistencia suele deberse a la adquisición de plásmidos a partir de cepas la misma especie o género pero también de bacterias de géneros diferentes. Estos

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plásmidos de resistencia pueden albergar genes que codifican más de un mecanismo de resistencia y pueden a su vez ser transferidos a otras bacterias.

En nuestro medio, en la serie ya descrita se evidencia una evolución rápida de la resistencia antibiótica en los últimos años. Si se analiza por separado el período entre 1990 - 1995 y el comprendido entre 1996 - 2000 se evidencia un importante aumento en el porcentaje de cepas resistentes.

CONTROL Y PREVENCIÓN. Sin duda las medidas de higiene personal en especial lavado de manos, son las

más útiles para evitar la trasmisión de persona a persona y la contaminación de

alimentos por parte de individuos infectados. Especial atención deberán prestar

manipuladores de alimentos así como personal de guarderías, asilos y casas de

salud.

La cocción adecuada, refrigeración de los alimentos preparados y exclusión de

personal con diarrea de la preparación de los alimentos son otras medidas útiles.

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Obviamente, la disponibilidad de agua potable y saneamiento disminuyen la

diseminación del agente en una determinada comunidad.

Al igual que en otras infecciones intestinales, se reconoce el papel protector de la

alimentación a pecho directo materno durante los primeros meses de vida, ya que

ésta contiene anticuerpos de tipo IgA secretoria específicos y otros factores no

específicos.

Como se dijo, el tratamiento con antibióticos ha demostrado ser de utilidad en la

Shigelosis, ya que acorta el período de excreción, y por ende la transmisión

intrafamiliar de la bacteria.

Las infecciones previas por Shigella suelen conferir resistencia tipo específica a

futuros encuentros con el agente; es por ello que se han ensayado vacunas

serotipo - específicas, basadas en el antígeno O. Si bien aún no existen vacunas

licenciadas para evitar la enfermedad se investigan algunas, por ejemplo, con

mutantes atenuadas, que carecen de genes de virulencia, para ser administradas

por vía oral.

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