15.4: Técnicas asépticas

Objetivos de aprendizaje

• Describir factores de virulencia exclusivos de hongos y parásitos
• Comparar factores de virulencia de hongos y bacterias
• Explicar la diferencia entre parásitos protozoarios y helmintos
• Describir cómo los helmintos evaden el sistema inmune del huésped

Si bien los hongos y parásitos son importantes patógenos causantes de enfermedades infecciosas, sus mecanismos patógenos y factores de virulencia no están tan bien caracterizados como los de las bacterias. A pesar de la relativa falta de mecanismos detallados, las etapas de patogénesis y los mecanismos generales de virulencia involucrados en la producción de enfermedades por estos patógenos son similares a los de las bacterias.

Virulencia fúngica

Los hongos patógenos pueden producir factores de virulencia similares a los factores de virulencia bacteriana que se han discutido anteriormente en este capítulo. En esta sección analizaremos los factores de virulencia asociados con especies de Candida, Cryptococcus, Claviceps y Aspergillus.

Candida albicans es un patógeno fúngico oportunista y agente causante de aftas orales, infecciones vaginales por levaduras y candidiasis cutánea. Candida produce adhesinas (glicoproteínas de superficie) que se unen a los fosfolípidos de las células epiteliales y endoteliales. Para ayudar en la diseminación y la invasión tisular, Candida produce proteasas y fosfolipasas (es decir, exoenzimas). Una de estas proteasas degrada la queratina, una proteína estructural que se encuentra en las células epiteliales, potenciando la capacidad del hongo para invadir el tejido huésped. En estudios con animales, se ha demostrado que la adición de un inhibidor de proteasa condujo a la atenuación de la infección por Candida. ¹ De igual manera, las fosfolipasas pueden afectar la integridad de las membranas de las células huésped para facilitar la invasión.

El principal factor de virulencia para Cryptococcus, un hongo que causa neumonía y meningitis, es la producción de cápsulas. El polisacárido glucuronoxilomanano es el constituyente principal de la cápsula de Cryptococcus. Similar a las células bacterianas encapsuladas, las células de Cryptococcus encapsuladas son más resistentes a la fagocitosis que las Cryptococcus no encapsuladas, las cuales se fagocitan eficazmente y, por lo tanto, son menos virulentas.

Al igual que algunas bacterias, muchos hongos producen exotoxinas. Las toxinas fúngicas se llaman micotoxinas. Claviceps purpurea, un hongo que crece sobre el centeno y granos relacionados, produce una micotoxina llamada toxina ergot, un alcaloide responsable de la enfermedad conocida como ergotismo. Hay dos formas de ergotismo: gangrenoso y convulsivo. En el ergotismo gangrenoso, la toxina ergot causa vasoconstricción, lo que resulta en un flujo sanguíneo inadecuado a las extremidades, lo que finalmente conduce a gangrena. Un famoso brote de ergotismo gangrenoso ocurrió en Europa del Este durante el siglo V dC debido al consumo de centeno contaminado con C. purpurea. En el ergotismo convulsivo, la toxina se dirige al sistema nervioso central, provocando manía y alucinaciones.

La micotoxina aflatoxina es un factor de virulencia producido por el hongo Aspergillus, un patógeno oportunista que puede ingresar al cuerpo a través de alimentos contaminados o por inhalación. La inhalación del hongo puede conducir a la enfermedad pulmonar crónica aspergilosis, caracterizada por fiebre, esputo sanguinolento y/o asma. La aflatoxina actúa en el huésped tanto como mutágeno (sustancia que causa mutaciones en el ADN) como carcinógeno (sustancia involucrada en causar cáncer), y se ha asociado con el desarrollo de cáncer de hígado. También se ha demostrado que la aflatoxina cruza la barrera sangre-placentaria. ² Una segunda micotoxina producida por Aspergillus es la gliotoxina. Esta toxina promueve la virulencia induciendo a las células hospedadoras a autodestruirse y evadiendo la respuesta inmune del huésped inhibiendo la función de las células fagocíticas así como la respuesta proinflamatoria. Al igual que Candida, Aspergillus también produce varias proteasas. Una es la elastasa, que descompone la proteína elastina que se encuentra en el tejido conectivo del pulmón, lo que lleva al desarrollo de enfermedades pulmonares. Otra es la catalasa, una enzima que protege al hongo del peróxido de hidrógeno producido por el sistema inmune para destruir patógenos.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

1. Enumerar los factores de virulencia comunes a bacterias y hongos.
2. ¿Qué funciones realizan las micotoxinas para ayudar a los hongos a sobrevivir en el huésped?

Virulencia protozoaria

Los patógenos protozoarios son parásitos eucariotas unicelulares que tienen factores de virulencia y mecanismos patógenos análogos a los patógenos procariotas y virales, incluyendo adhesinas, toxinas, variación antigénica y la capacidad de sobrevivir dentro de vesículas fagocíticas.

Los protozoos a menudo tienen características únicas para unirse a las células hospedadoras. El protozoo Giardia lamblia, que causa la enfermedad intestinal giardiasis, utiliza un disco adhesivo grande compuesto por microtúbulos para adherirse a la mucosa intestinal. Durante la adhesión, los flagelos de G. lamblia se mueven de una manera que extrae líquido de debajo del disco, resultando en un área de menor presión que facilita la adhesión a las células epiteliales. La giardia no invade las células intestinales sino que provoca inflamación (posiblemente a través de la liberación de sustancias citopáticas que causan daño a las células) y acorta las vellosidades intestinales, inhibiendo la absorción de nutrientes.

Algunos protozoos son capaces de variación antigénica. El patógeno intracelular obligado Plasmodium falciparum (uno de los agentes causantes de la malaria) reside dentro de los glóbulos rojos, donde produce una proteína de membrana adhesina conocida como pFEMP1. Esta proteína se expresa en la superficie de los eritrocitos infectados, provocando que las células sanguíneas se adhieran entre sí y a las paredes de los vasos sanguíneos. Este proceso impide el flujo sanguíneo, dando lugar a veces a insuficiencia orgánica, anemia, ictericia (coloración amarillenta de la piel y esclerótica de los ojos por acumulación de bilirrubina a partir de glóbulos rojos lisados) y, posteriormente, la muerte. Aunque pFEMP1 puede ser reconocido por el sistema inmune del huésped, las variaciones antigénicas en la estructura de la proteína a lo largo del tiempo impiden que sea fácilmente reconocida y eliminada. Esto permite que la malaria persista como infección crónica en muchos individuos.

Los factores de virulencia del Trypanosoma brucei, el agente causante de la enfermedad africana del sueño, incluyen la capacidad de formar cápsulas y sufrir variación antigénica. T. brucei evade la fagocitosis al producir una capa densa de glicoproteínas que se asemeja a una cápsula bacteriana. Con el tiempo, se producen anticuerpos hospedadores que reconocen esta capa, pero T. brucei es capaz de alterar la estructura de la glicoproteína para evadir el reconocimiento.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Explicar cómo la variación antigénica por patógenos protozoarios les ayuda a sobrevivir en el huésped.

Virulencia de Helmintos

Los helmintos, o gusanos parásitos, son parásitos eucariotas multicelulares que dependen en gran medida de factores de virulencia que les permiten ingresar a los tejidos del huésped. Por ejemplo, la forma larvaria acuática de Schistosoma mansoni, que causa la esquistosomiasis, penetra en la piel intacta con la ayuda de proteasas que degradan las proteínas de la piel, incluida la elastina.

Para sobrevivir dentro del huésped el tiempo suficiente para perpetuar sus ciclos de vida a menudo complejos, los helmintos necesitan evadir el sistema inmunológico. Algunos helmintos son tan grandes que el sistema inmunológico es ineficaz contra ellos. Otras, como las lombrices intestinales adultas (que causan triquinosis, ascariasis y otras enfermedades), están protegidas por una cutícula externa dura.

A lo largo de sus ciclos de vida, las características superficiales de los parásitos varían, lo que puede ayudar a prevenir una respuesta inmune efectiva. Algunos helmintos expresan polisacáridos llamados glicanos en su superficie externa; debido a que estos glicanos se asemejan a moléculas producidas por las células hospedadoras, el sistema inmunitario no reconoce y ataca al helminto como un cuerpo extraño. Este “gimmickry glicano”, como se le ha llamado, sirve como una capa protectora que permite al helminto escapar de la detección por parte del sistema inmune. ³

Además de evadir las defensas del huésped, los helmintos pueden suprimir activamente el sistema inmunológico. S. mansoni, por ejemplo, degrada los anticuerpos del huésped con proteasas. Los helmintos producen muchas otras sustancias que suprimen elementos tanto de defensas innatas inespecíficas como adaptativas específicas del huésped. También liberan grandes cantidades de material en el huésped que puede abrumar localmente al sistema inmunológico o hacer que responda de manera inapropiada.

Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

Describir cómo los helmintos evitan ser destruidos por el sistema inmune del huésped.

Conceptos clave y resumen

• Los patógenos fúngicos y parasitarios utilizan mecanismos patógenos y factores de virulencia similares a los de los patógenos bacterianos.
• Los hongos inician infecciones a través de la interacción de adhesinas con receptores en células hospedadoras. Algunos hongos producen toxinas y exoenzimas involucradas en la producción de enfermedades y cápsulas que brindan protección de la fagocitosis.
• Los protozoos se adhieren a las células diana a través de mecanismos complejos y pueden causar daño celular a través de la liberación de sustancias citopáticas. Algunos protozoos evitan el sistema inmune a través de la variación antigénica y la producción de cápsulas.
• Los gusanos helmínticos son capaces de evitar el sistema inmunológico al recubrir sus exteriores con moléculas de glicano que los hacen parecer células hospedadoras o al suprimir el sistema inmunológico.

Notas al pie

1. 1 K. Fallon et al. “Papel de las Proteasas Aspárticas en la Infección Diseminada por Candida albicans en Ratones”. Infección e Inmunidad 65 núm. 2 (1997) :551—556.
2. 2 C.P. Wild et al. “Exposición en el útero a la aflatoxina en África occidental”. Lancet 337 núm. 8757 (1991) :1602.
3. 3 I. van Die, R.D. Cummings. “Gimmickry de glicanos por helmintos parásitos: ¿una estrategia para modular la respuesta inmune del huésped?” Glicobiología 20 núm. 1 (2010) :2—12.