Instituto Superior de Ciencias Médicas de Villa Clara

Mecanismos inmunológicos y de escape en la infección por bacterias grampositivas: el estafilococo dorado. Papel de las vitaminas y los minerales

Dr. Vicente J. Hernández Moreno, Lic. Carmen Rodríguez Vera, Dra. Silvia Mildestein Farréz, Lic. Pedro García Díaz y Lic. Jorge Cabrera LLano

 

Resumen

Se realizó una revisión de los aspectos microbiológicos inherentes a la infección cutánea por estafilococo dorado y los relacionados con las características biológicas de las bacterias grampositivas, así como algunos aspectos nutricionales relacionados con el grado de suficiencia de la respuesta inmune contra este grupo de bacterias, que pueden estar implicados como factores de riesgo para la infección. Se hizo énfasis en los elementos de la respuesta inmune relacionados con la protección del huésped ante las infecciones por dichos gérmenes, así como los mecanismos de adaptación de las bacterias a la respuesta inmunológica. Se revisó el papel de las vitaminas y minerales antioxidantes en la inmunidad celular, que evidenció la estrecha relación entre la respuesta al estafilococo y los niveles de minerales y vitaminas que propician un funcionamiento adecuado del estallido respiratorio del leucocito polimorfonuclear neutrófilo (PMN), como primera línea de defensa contra el estafilococo patógeno.

Palabras clave: estafilococos, bacterias grampositivas, inmunorrespuesta, vitaminas, oligoelementos.

Aspectos microbiológicos del estafilococo dorado (Staphylococcus aureus)

Los estafilococos son responsables de más del 80 % de las enfermedades supurativas que se encuentran en la práctica médica; provocan la mayoría de este tipo de infecciones de la piel, pero pueden invadir y producir infecciones severas en cualquier otra parte del cuerpo. Se encuentran entre las bacterias patógenas más versátiles y exitosas. Aunque se han introducido numerosos antibióticos antiestafilocóccicos, el control de las infecciones continúa siendo un importante problema médico.

La mayoría de las infecciones importantes se observan en pacientes cuyas defensas normales están severamente alteradas, tales problemas surgen del estado comprometido del huésped más que de la virulencia del microorganismo. S. aureus es el patógeno más significativo para el hombre y es la especie mejor definida del género. El rasgo característico de una infección por bacterias de este género es la formación de abscesos.

La infección de la piel por estafilococo es la más común de todas las infecciones bacterianas en el hombre. La forma superficial de estas es la foliculitis, en la cual se observa una infección del folículo piloso. Una extensión hacia el tejido subcutáneo da como resultado la formación de una lesión supurativa local llamada forúnculo. Aproximadamente el 20 % de los pacientes con forúnculo presentan una o más recidivas durante el año siguiente y cierto número presenta forunculosis recidivante crónica durante meses o años.

El S. aureus produce gran número de factores de virulencia como toxinas que pueden favorecer a su patogenicidad, lo cual contribuye a que la respuesta inmunitaria contra este germen sea inadecuada, ya que una infección primaria no protege al individuo contra la reinfección. Las cepas de S. aureus que tienen cápsula, generan anticuerpos protectores, pero estas cepas no son patógenas. Solo el número y capacidad funcional de los granulocitos polimorfonucleares neutrófilos (PMN) es de importancia crítica en la defensa contra esta bacteria.1 Las defensinas, estructuras que forman parte del aparato enzimático destructor del (PMN), son péptidos catiónicos ricos en arginina, que conforman del 30 al 50 % de las proteínas de sus gránulos. Requieren de lactoferrina para su funcionamiento, así como del aporte de hierro, y pueden ser capaces de eliminar la bacteria una vez fagocitada. La línea primaria de defensa contra los S. aureos lo constituyen pues, los leucocitos PMN, que fagocitan y digieren las bacterias en los estadios más tempranos de la infección.2

El S. aureus vive en medios de agar -soya -triptona, agar- sangre y Ph de 7,0-7,5; utiliza un amplio espectro de azúcares y carbohidratos. En condiciones aerobias, el principal producto del catabolismo de la glucosa es el ácido acético y pequeñas cantidades de CO2. Su extrema flexibilidad siempre ha dificultado la caracterización. Sin embargo, la implicación médica se entendió mejor cuando apareció la resistencia a los antibióticos, como la penicilina y luego cada antibiótico sucesivamente usado en su régimen terapéutico. Los estafilococos son más resistentes en condiciones adversas que cualquier otra bacteria, ellos pueden ser viables por meses en el pus, esputos secos, placas de agar, resisten el calor y necesitan una hora a 60 °C para su destrucción; son resistentes a los desinfectantes químicos.1

La proteína A, que forma parte de la estructura antigénica de este germen, provoca variedad de efectos biológicos que le permiten escapar de los efectores de la respuesta inmunológica; es anticomplementaria, antifagocítica, provoca reacción de hipersensibilidad y lesiones cutáneas.1,3 El S. aureus presenta en su superficie un receptor para la fibronectina, proteína presente en los fibroblastos, al parecer este le permite adherirse de manera muy eficiente a las células, aumentando así su capacidad invasiva. Prueba de ello es que los pacientes portadores de forúnculos presentan mayor concentración de este receptor que los afectados por impétigo buloso. 4

La aparición de epidemias puede tener relación con una serie de circunstancias que se modifican como consecuencia del progreso médico; a medida que aparecen nuevos antibióticos, aparece resistencia a ellos; las cepas del grupo III del complejo 80/81 son las que se relacionan más a menudo con infecciones en recién nacidos, pacientes quirúrgicos, geriátricos y personal hospitalizado.1 El contacto directo, a través de las manos, es la vía más importante de transmisión y la frecuencia de aislamientos en piel refleja la densidad de colonización en nariz y recto. El ombligo y la región inguinal son sitios de colonización primaria en recién nacidos, y puede diseminarse a otros niños sanos, personal de la sala y de ahí a las familias. Se presenta como miembro de la flora nasal o de la piel de los individuos afectados, la forunculosis recurrente es causa en muchos países de problemas socio psicológicos en las familias.5 Toda condición que destruya la integridad de las superfícies predispone a los individuos a una infección. La bacteriemia puede desencadenarse en diabéticos, cardiópatas, pacientes con trastornos de los gránulos del neutrófilo e inmunodeficientes. Cuando el germen penetra un folículo piloso, una glándula sebácea, piel o mucosas, los fagocitos móviles migran hacia el área estimulados por los factores quimiotácticos. Esta interacción fagocito-S. aureus es crítica en los estadios tempranos de la infección, la fagocitosis de las cepas no encapsuladas es promovida por el complemento que es la fuente primaria de factores opsónicos, una vez que han sido englobados en la vacuola fagocítica dentro de las células son destruidos por varios mecanismos.

Mecanismos inmunes de defensa contra el germen

• Halogenación mediada por mieloperoxidasa.
  
• Estrés oxidativo donde se liberan un grupo de metabolitos con alto poder bactericida, peróxido de hidrógeno(H2O2), hidroxilo(OH-), oxígeno singlete(O1), iones nitrilos y enos.1
  

El poder bactericida del peróxido de hidrógeno se incrementa por la mieloperoxidasa y factores oxidables como el yodo, el cloro y otros halógenos. No existe otro patógeno con la capacidad de producir tantas sustancias agresivas (agresinas) y factores que le permiten resistir los mecanismos bactericidas antes mencionados como el E. Aureus; un ejemplo es la catalasa, que minimiza el efecto causado por el peróxido de hidrógeno liberado.1,3,6

La lactoferrina y la mieloperoxidasa (MPO) son enzimas con poder bactericida que proviene de los gránulos específicos del PMN. Su función contra el microbio se establece por la capacidad de fijar el hierro requerido por la bacteria; las enteroquelinas presentes en las bacterias (sideróforos y ferrominas) compiten por el hierro con los sistemas de la transferrina, lactoferrina. Estas enzimas necesitan grandes cantidades de hierro para funcionar.3,7

Para el funcionamiento de los sistemas enzimáticos implicados en la bacteriólisis del S. aureos se precisa una amplia disponibilidad de otros elementos secundarios que funcionan como cofactores de dichas enzimas. La lisozima que se halla en los gránulos primarios ataca los mucopéptidos de membrana bacterianos, las bacterias insensibles a ella se hacen más sensibles en presencia de ácido ascórbico y de complemento.3

La acidificación del medio aumenta la actividad de algunos sistemas como MPO-H2O2, haluros y lisozima; algunas bacterias son destruidas directamente por los ácidos orgánicos.3

El propio sistema de complemento mantiene su actividad en dependencia del aporte de magnesio y de calcio, elementos que también participan en la fosforilación de las proteínas y en la producción de ATP. El aporte diario de los microelementos debe hacerse de manera equilibrada, ya que en su relación estrecha dentro del proceso metabólico, el exceso de uno puede bloquear la absorción del otro . Por ejemplo, el exceso de calcio provoca disminución del magnesio y los niveles altos de zinc provocan aumento en la eliminación del cobre. Por lo tanto, la regla de oro para una nutrición adecuada es "equilibrio".5

Los individuos con desnutrición proteico calórica tienen alterada la actividad de los PNN y los macrófagos, el número de células es normal pero la afectación se produce en la función (su actividad oxidativa). Algunos autores plantean que concomita con la deficiencia de vitamina A. La actividad fagocítica del neutrófilo se puede afectar también por deficiencia de vitamina B6, B12, C, D, hierro, cobre, selenio y vitamina E. Todos estos elementos participan a la vez en los procesos que lleva acabo el macrófago y en la inmunidad celular T y B. La deficiencia severa de vitamina A provoca atrofia grave del timo y bazo y deprime de manera muy crítica la actividad de las células asesinas naturales (NK). 2 (tabla 1).

Tabla 1. Efecto de las vitaminas y los oligoelementos minerales sobre la respuesta inmune(3)

Oligoelementos y vitaminas	Linfocito T	Linfocito B	Monocitos	LeucocitosPMN
Acido fólico	++	+++
Acido pantoten		+++
Biotina		+++
Cobre			++	++
Hierro +++				+++
Magnesio		++
Niacina		++
Riboflavina		++
Selenio	++		++
Tiamina		++
Triptófano		++
Vitamina A	+++	+++
Vitamina B6	+++	+++		++
Vitamina B12	++	+		+
Vitamina C			++	++
Vitamina D		++		++
Vitamina E	++	++	++
Zinc	+++

Leyenda: graduación del efecto: (+): mínimo; (++): limitado; (+++): notable.

Los desequilibrios nutricionales se plantean como la primera causa de inmunodeficiencia secundaria en el mundo, la deficiencia de un solo nutriente puede comprometer el "equilibrio" en la respuesta inmune. Hasta este momento se considera al zinc, selenio, hierro, cobre vitaminas A, C, E, y ácido fólico, como los microelementos más comprometidos con la actividad del sistema inmunológico. Los niños que nacen con bajo peso presentan dificultades con la inmunidad celular, lo cual se restaura con aportes extra de zinc.8

Acción de las vitaminas y oligoelementos minerales sobre los efectores de la respuesta inmune

El selenio es cofactor de enzimas protectoras como la glutation peroxidasa (GPx), que cataliza la reducción del peróxido de hidrógeno(H2O2) o lipoperóxido (L-OOH) utilizado como agente reductor. Se conoce que los lipoperóxidos son tóxicos en los tejidos animales y que dan lugar a especies reactivas como los radicales peróxidos (L-OO), compuestos indeseables para los organismos vivos. La (GPx), como parte del mecanismo de defensa antioxidante, evita la oxidación de los lipoperóxidos, reduciéndolos y evitando que se conviertan en radicales alcohólicos, para los cuales no se conoce enzima que los catabolice.9 Se sugiere que los requerimientos basales de este oligoelemento son 21 µg diarios en el hombre y 16 en la mujer; los requerimientos normativos se calculan teniendo en cuenta la relación de máxima actividad plasmática de la GPx.10 La deficiencia de selenio compromete la inmunidad celular, la cual se acentúa cuando concomita con deficiencia de vitamina E. 2,11

El cobre es otro de los microelementos claves para la inmunidad, participa en la síntesis del radical hemo de la hemoglobina; de hecho pueden existir anemias por deficiencia de cobre. Además la catalasa, otra de nuestras defensas antioxidantes, cuenta con un grupo prostético hem el cual necesita de la presencia del cobre para estabilizarse y conformar la enzima funcional. Por lo tanto, para restablecer cualquier anemia es necesario suministrar cobre junto con el hierro.3,4,12

El zinc es al parecer el microelemento más comprometido con la inmunidad, sobre todo con las células, y es vital en las relaciones de equilibrio entre los demás minerales. La deficiencia de zinc, al igual que la de hierro, son las que más frecuentemente se reportan en la práctica diaria. El zinc es fundamental para el funcionamiento de más de 70 enzimas diferentes, su deficiencia se asocia con síntomas tales como pérdida de apetito, alopecias, susceptibilidad para las infecciones, desarrollo insuficiente en los niños, alteraciones del gusto, visión y audición. Al igual que la vitamina A, su exceso provoca inmunosupresión, además dosis altas de zinc por encima de 300mg/kg/día provocan aumento de la excreción de cobre, por este motivo se utiliza en el tratamiento de la enfermedad de Wilson, con una dosis promedio recomendada de 10-20 mg/kg diarios.13,14 Un reporte reciente sugiere que el zinc controla el cambio regulatorio de la respuesta inmune, o sea, que ante los estímulos antigénicos es uno de los elementos que decide qué conducta debe tomar el sistema inmunológico, producir anticuerpos y elementos efectores del componente humoral, bajo los influjos de citocinas liberadas por la célula cooperadora TH2, o llevar la respuesta al polo contrario dominado por las citocinas que se liberan por la TH1, que determinan una respuesta celular. Este autor plantea además la hipótesis de que los niveles de zinc y cobre intracelulares son inversamente proporcionales a las posibilidades de replicación intracelular del VIH y de la mayoría de los parásitos de vida intracelular como M. leprae, Schistosoma, Leishmania, etc. Se conoce que el zinc es protector de la apoptosis o muerte celular programada, una suerte de suicidio en masa que ocurre en los procesos de maduración y desarrollo de las células inmunocompetentes sobre todo los linfocitos T. 2,15,16

La dieta rica en carbohidratos y la hiperglicemia trastorna la función fagocítica y la inmunidad celular, el zinc se erige también aquí como protector; en las deficiencias acentuadas del metal se puede observar aumento de la glicemia, algunos autores lo señalan como tratamiento de algunos tipos de diabetes e incluso como protector del cáncer de próstata; los bajos niveles de zinc se corresponden con la aparición de hiperplasia y adenocarcinoma prostático.3,6

El exceso de aluminio, cadmio, cromo, plomo, yodo, mercurio, torio, vanadio, sílice, titanio, manganeso, puede provocar inmunosupresión. La deficiencia de aminoácidos esenciales como triptófano, arginina, tirosina, valina, cisteína, isoleucina, puede comprometer el funcionamiento de los sistemas enzimáticos involucrados en el estrés oxidativo. Cuando fallan los sistemas comprometidos con la muerte intracelular, las bacterias continúan vivas dentro de las células fagocíticas y escapan de la acción de los efectores del sistema inmunológico, pudiendo estimular eventos tales como la hipersensibilidad retardada tipo IV, infecciones crónicas o latentes, aumento de la peroxidación de los lípidos, liberación de inhibidores de la fagocitosis y de la actividad del linfocito T. La enzima super óxido dismutasa (SOD) es la tercera enzima que nos protege de los excesos de los radicales libres; ella también depende de cobre, zinc, hierro y manganeso para su funcionamiento.17 Se considera al selenio, hierro, vitamina E, transferrina y lactoferrina como elementos muy importantes en el bloqueo de la peroxidación de los lípidos. 3

Se ha podido apreciar que los radicales libres se forman en condiciones fisiológicas en proporciones controlables por nuestros mecanismos defensivos, pero las condiciones anormales aumentan su producción: presencia de metales pesados, humo de tabaco, algunos fármacos como la adriamicina, los rayos ultravioleta, la hiperoxia, las dietas hipercalóricas o con poco contenido de antioxidantes, la diabetes mellitus, el ejercicio extenuante, los procesos inflamatorios y traumáticos y la isquemia por reperfusión. La acumulación de los radicales libres es incompatible con la vida, a menos que la célula disponga de los mecanismos de defensa que los neutralice, pueden causar daño a nivel del DNA y otras macromoléculas originando enfermedades degenerativas, lesiones malignas, envejecimiento y muerte celular.18

La relación entre el estado nutricional y la respuesta inmune ha cobrado importancia relevante en los últimos años, si se tiene en cuenta que una amplia variedad de nutrientes esenciales para garantizar la adecuada salud tienen un fuerte impacto sobre la inmunocompetencia del huésped. La disfunción inmunológica asociada con malnutrición ha sido denominada como síndrome de inmunodeficiencia adquirida nutricional (SDIAN), frecuente en niños y ancianos, y puede ser punto de partida de enfermedades crónicas transmisibles y no transmisibles.19

El funcionamiento eficiente de la maquinaria enzimática que compone el estrés oxidativo, donde se generan radicales libres con acción bactericida, se logra con un aporte diario y equilibrado de vitaminas y minerales. De esta forma, la naturaleza ha diseñado el mecanismo exacto para protegernos. Por esto es preciso practicar hábitos de vida sana, hacer ejercicios físicos moderados, mantener una dieta equilibrada, evitar el estrés, los hábitos tóxicos y la exposición excesiva a las radiaciones, principalmente la acción de los rayos ultravioleta emitidos por el sol.20

Los reportes de infecciones por S. aureus en el mundo se han incrementado en los últimos años, al parecer sin distinción en cuanto al desarrollo económico, se sospecha que las condiciones que propician las epidemias son multicausales. Para hacer un análisis objetivo del fenómeno, se deben tener en cuenta los aspectos inherentes al germen, al huésped y al medio ambiente.

Tabla 2. Clasificación de los antioxidantes (17)

Exógenos	Endógenos	Cofactores
Vitamina E	Glutatión	Cobre
Vitamina C	Coenzima Q	Zinc
Betacaroteno	Acido tióctico	Manganeso
Flavonoides	Enzimas: superóxido dismutasa	Hierro
	Catalasa
	Glutatión peroxidasa
Licopeno		Selenio

Summary

A review of the microbiological aspects inherent to the skin infection caused by golden staphyloccocus and of the aspects related to the biological characteristics of the Grampositive bacteria, as well as some nutritional aspects connected with the sufficiency degree of the immune response against this group of bacteria that may be involved as risk factors for the infection, was made. Emphasis was given to the elements of the immune response related to the protection of the host against the infections caused by such germs and to the adaptation mechanisms of the bacteria to the immunological response. The role played by the antioxidant vitamins and minerals in cellular immunity was reviewed and it was proved the close relationship existing between the staphylococcus and the levels of minerals and vitamins propitiating an adequate functioning of the respiratory outbreak of the polymorphonuclear neutrophilic leukocyte (PMN) as the first line defense against the pathogen staphylococcus.

Key words: Staphylococcus, Grampositive bacteria, immunoresponse, vitamins, olygoelements.

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Recibido: 7 de enero de 2004. Aprobado: 27 de enero de 2004.
Dr. Vicente J. Hernández Moreno. Instituto Superior de Ciencias Médicas de Villa Clara. Centro Territorial de Histocompatibilidad e Inmunodiagnóstico. Carretera del Acueducto y Circunvalación Km 2, CP 50200, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. Tel. 272011, 273436 ext. 46. Fax:272216, 053422. e-mail: [e-mail]