UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA, BIOFARMACIA, INDUSTRIAS Y PRODUCCIÓN FACULTAD DE BIOFARMACIA TEMA: ESTUDIO DE STREPTOCOCCUS PYOGENES EN INFECCIONES RESPIRATORIAS. DIRECTOR: Dra. PAOLA ORELLANA BRAVO. INVESTIGADOR: MÓNICA SUSANA FLORES GARCÍA. CUENCA - ECUADOR 2014 Monografía previa a la obtención del título de Químico Farmaceuta.
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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA, BIOFARMACIA, INDUSTRIAS
Y PRODUCCIÓN
FACULTAD DE BIOFARMACIA
TEMA: ESTUDIO DE STREPTOCOCCUS PYOGENES EN INFECCIONES RESPIRATORIAS.
DIRECTOR:
Dra. PAOLA ORELLANA BRAVO.
INVESTIGADOR:
MÓNICA SUSANA FLORES GARCÍA.
CUENCA - ECUADOR
2014
Monografía previa a la obtención del título de Químico Farmaceuta.
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DECLARACIÓN
Yo, Mónica Susana Flores García declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es
de mí autoría; que no ha sido presentado para ningún grado o calificación profesional; y,
que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
---------------------------------
Mónica Susana Flores García
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CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mónica Susana Flores García, bajo
mi supervisión.
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Dra. Paola Orellana Bravo
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DEDICATORIA
La culminación de este trabajo está dedicada a Dios porque ha estado conmigo en todo
momento, a mis padres quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar y
educación siendo mi apoyo en todo momento, y es por ellos que he podido realizar mis
sueños y llegar a la meta. A mis amigas quienes a lo largo de mi carrera han sido como
mis hermanas y ti mi Alex que desde el cielo nos cuidas siempre.
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AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por haberme dado la vida, porque ha estado conmigo en todo
momento guiándome, cuidándome y dándome fortaleza para seguir adelante.
A mi padre Luis por ser mi ejemplo a seguir, que con sus consejos y gran cariño
siempre ha estado a mi lado apoyándome a cumplir una meta más en mi vida.
A mi madre Norma por ser mí mejor amiga, que con su gran amor y ternura siempre ha
estado a mi lado cuidándome.
A mis hermanos que han estado conmigo en todo momento apoyándome siempre, a mi
pequeña hermanita que con su sonrisa alegra nuestras vidas.
A mis profesores que a lo largo de mi carrera siempre me han brindado sus
conocimientos, a mi directora, la Dra. Paola Orellana que con su gran apoyo y
motivación me ha guiado para la culminación de este trabajo.
El objetivo de esta prueba es separar Streptococcus pyogenes y Enterococcus de los
demás estreptococos β-Hemolíticos. Estas bacterias poseen la capacidad de hidrolizar el
substrato PYR (pirridonil ß-naftilamida) debido a que poseen la enzima l-piroglutamil
aminopeptidasa. Esta prueba se revela por un cambio de color.
- Esta prueba se realiza a partir de un cultivo puro, hacer una suspensión densa en
50 µl de solución fisiológica estéril, y agregar un disco de PYR. La incubación
se debe realizar durante 2 horas a 35–37 ºC, agregar una gota de reactivo
revelador y dejar a temperatura ambiente, hasta 5 minutos.
- En la interpretación de resultados se considera positivo si se observa de color
rosa-rojo en el disco, y la prueba es negativa si la suspensión o el disco
permanecen incoloros o de color amarillo.
Cuadro 4: Especies y pruebas de laboratorio para Streptococcus.
Fuente: Bailey&Scott, Diagnóstico médico pág. 320
Especie Especie Tamaño de la colonia PYR VP CAMP A S. pyogenes Grande + - - A S. grupo anginosus Pequeña - + - B S. agalactiae Grande - - C S. dysgalactiae Grande - - - C S. grupo anginosus Pequeña - + - F S. grupo anginosus Pequeña - + - G S. dysgalactiae Grande - - - G S. anginosus Pequeña - + -
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CAPÍTULO
II
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STREPTOCOCCUS PYOGENES
2.1 CONCEPTO.
El Streptococcus pyogenes es la causa bacteriana más frecuente de faringitis aguda y de
una gran variedad de infecciones cutáneas y sistémicas debido a que produce varios
factores como las estreptolisinas O y S que contribuyen a su virulencia y además dan
origen al patrón beta hemolítico en las placas de agar sangre.
Es conocido también como Streptococcus beta hemolítico del grupo A y ocupa un lugar
importante en el estudio de la microbiología médica por ocasionar dos secuelas no
supurativas: fiebre reumática (FR) y glomerulonefritis difusa aguda postestreptocócica
(GNDA).
2.2 FISIOLOGÍA.
Las infecciones causadas por Streptococcus pyogenes pueden ser localizadas y
sistémicas con trastornos inmunitarios después de la infección, la más frecuente es la
faringitis aguda. Cuando las infecciones permanecen localizadas pueden liberarse
exotoxinas pirógenas estreptocócicas (SPE) y causar escarlatina que cursa asociada con
faringitis estreptocócica y se manifiesta por una erupción cutánea en el rostro y la parte
superior del tronco.
Las enfermedades posestreptocócicas como la fiebre reumática y la glomerulonefritis
son otras complicaciones causadas por esta bacteria.
- Son bacterias Gram positivas, inmóviles, no formadores de esporas, son catalasa
negativa y facultativamente anaerobias.
- Microscópicamente son células esféricas u ovoides de 0.6-1.0 um de diámetro y
se agrupan en pares o cadenas de longitud variable en muestras clínicas o
cuando crecen en medios líquidos enriquecidos con suero o sangre.
- Requieren de medios complejos enriquecidos con sangre para su desarrollo
óptimo.
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Estas bacterias cuando crecen en medios sólidos con sangre se observan alrededor de las
colonias grises un halo de β-hemólisis de 1-2 mm de diámetro a las 24 horas de
incubación, pero cuando contienen una concentración elevada de glucosa se ve inhibido.
La mayor parte de las cepas del grupo A producen cápsulas compuestas de ácido
hialurónico que impiden la fagocitosis y son más notables en los cultivos jóvenes. En
pared está constituida por carbohidratos que son específicos de cada grupo, proteínas
(antígenos M, T, R), y peptidoglucanos. Poseen pilis que son semejantes a vellosidades
que se prolongan a través de la cápsula de los streptococcus del grupo A que contienen
en parte proteína M y están cubiertos de ácido lipoteicoico importante para la adhesión
de los Streptococcus a las células epiteliales.
En su morfología se pueden observar colonias distintas que pueden ser de color mate
por lo que producen mucha proteína M y son virulentos. Los Streptococcus de colonias
brillantes producen poca cantidad de proteína M y no suelen ser virulentos.
Estas bacterias son positivas a la prueba de PYR (Hidrolisis de L-pirrolidonil-
naftilamida) y son susceptibles a la prueba de la Bacitracina.
2.3 ESTRUCTURA.
En la estructura del Streptococcus pyogenes se ha identificado un gran número de
componentes estructurales que determinan su virulencia.
2.3.1 Pared Celular.
La pared celular está constituida por una capa de péptidoglicanos gruesa, polisacáridos,
proteínas y ácido teicoico, los polisacáridos y proteínas antigénicas se encuentran en la
superficie de las células y que es fundamental para mantener su integridad; son
permeables a los compuestos nutritivos necesarios para su desarrollo y a la capacidad
del organismo para infectar e inducir estados patológicos.
- En la pared celular de esta bacteria se encuentran los antígenos específicos que
constituye la base de los grupos serológicos.
- La especificidad serológica de los carbohidratos específicos de grupo se
determina mediante el azúcar ramnosa-N- acetilgalactosamina, el cual representa
el 10% del peso en seco de la célula.
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Las superficies de las células están cubiertas por proyecciones vellosas denominadas
fimbrias que se extienden dentro de la cubierta de ácido hialurónico y son las
responsables de la unión de la célula estreptocócica a las células epiteliales, un paso
inicial esencial para la colonización y el establecimiento de la infección.
2.3.2 Proteína M.
Esta sustancia tiene la apariencia de prolongaciones semejantes a pelos de la pared
celular, es un factor importante de virulencia para el Streptococcus pyogenes cuando la
proteína M está presente los streptococcus son virulentos y cuando está ausente no
presentan virulencia.
- En ausencia de anticuerpos específicos tipo M pueden resistir a la fagocitosis
efectuada por los leucocitos polimorfonucleares.
- La inmunidad a la infección con Streptococcus del grupo A se relaciona con
anticuerpos de tipo específico a la proteína M, dado que existen más de 80 tipos
de proteína M una persona puede sufrir infecciones repetidas de streptococcus
pyogenes del grupo A de diferentes tipos M.
- La molécula de la proteína M tiene una estructura de espiral enrollada parecida a
un bastoncillo que separa los dominios funcionales y permite una serie de
cambios en las secuencias y mantienen la función, por lo que los
inmunodeterminates de la proteína M pueden cambiar con facilidad.
2.3.3 Sustancia T.
Este antígeno es ácido lábil y termolábil. No tiene relación con la virulencia de los
Streptococcus del grupo A, se obtiene mediante la digestión proteolítica que destruye
con rapidez a la proteína M. Son de utilidad para completar la tipificación de los
Streptococcus especialmente en las cepas no identificables de la proteína M,
2.3.4 Nucleoproteínas.
La extracción de los Streptococcus con un álcali débil produce mezclas de proteínas y
otras sustancias con escasa especificidad serológica denominada sustancia P que talvez
puede estar constituida por la mayor parte del cuerpo de las células estreptocócicas.
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2.3.5 Proteína F.
La proteína F cumple un papel importante en el primer paso de la colonización, que es
la adherencia del Streptococcus pyogenes a la molécula de fibronectina, glucoproteina
situada en la superficie de las células epiteliales humanas. El ácido lipoteicoico formado
por unidades de poliglicerol fosfato unidas a lípidos cumple también un papel
importante en la adherencia en asociación con las proteínas de la superficie.
2.4 FACTORES DE VIRULENCIA.
2.4.1 Estreptocinasa.
La mayor parte de cepas del estreptococo hemolítico β del grupo A producen
estreptocinasa, esta sustancia transforma el plasminógeno del plasma humano en
plasmina, una enzima proteolítica que digiere la fibrina y otras proteínas. Este proceso
de digestión puede interferirse mediante inhibidores inespecíficos del suero y con un
anticuerpo específico, la antiestreptocinasa.
La estreptoquinasa puede administrarse por vía intravenosa para el tratamiento de
embolia pulmonar y de trombosis de la arteria coronaria y de trombos venosos.
2.4.2 Estreptodornasa.
La estreptodornasa o desoxirribonucleasa estreptocócica, despolimeriza el DNA. La
actividad se puede cuantificar por la disminución de la viscosidad de las soluciones de
DNA con viscosidad conocida.
- Los exudados purulentos deben su viscosidad principalmente a la
desoxirribonucleoproteína, en el desbridamiento enzimático se emplean mezclas
de estreptodornasa y estreptoquinasa que son útiles para licuar exudados y retirar
con mayor facilidad pus y tejido necrosado; así los antimicrobianos tienen mejor
acceso y las superficies infectadas se recuperan con mayor rapidez.
- Después de las infecciones por estreptococo se desarrolla un anticuerpo ADNasa
(límite normal=100 unidades), en especial después de las infecciones de la piel.
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2.4.3 Hialuronidasa.
La hialuronidasa desdobla el ácido hialurónico, un componente importante de la
sustancia fundamental del tejido conectivo y ayuda a la propagación de los
microorganismos infectantes (factor de propagación).
Las hialuronidasas son antigénicas y específicas de cada bacteria o fuente tisular,
después de la infección con microorganismos productores de hialuronidasa aparecen en
el suero anticuerpos específicos.
2.4.4 Exotoxinas pirógenas.
Los estreptococos del grupo A elaboran exotoxinas pirógenas, existen tres exotoxinas
pirógenas estreptocócicas: A, B y C antigénicamente distintas.
La exotoxina A es la más estudiada y la producen los estreptococos del grupo A que
portan un fago lisogénico y es un superantígeno.
Las exotoxinas pirógenas estreptocócicas se han vinculado con el síndrome de shock
tóxico estreptocócico y con la fiebre escarlatina, la mayoría de las cepas de
estreptococos del grupo A aisladas de los pacientes con síndrome de shock tóxico
estreptocócico producen exotoxina A pirógena estreptocócica o poseen el gen que la
codifica; por el contrario aproximadamente el 15% de los estreptococos del grupo A
aislados de otros pacientes poseen dicho gen.
2.4.5 Difosfopiridina nucleotidasa.
Esta sustancia puede vincularse con la capacidad de los organismos para matar los
leucocitos y algunos estreptococos producen esta enzima en el ambiente.
Ciertas cepas producen proteinasa y amilasa.
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2.4.6 Hemolisinas.
El Streptococcus pyogenes β-hemolítico del grupo A elabora dos hemolisinas
(estreptolisinas).
A) Estreptolisina O.
La estreptolisina O (SLO streptolysin O) es una proteína hemolíticamente activa en
estado reducido, pero en presencia de oxígeno se inactiva rápidamente.
La estreptolisina O es causa de parte de la hemólisis observada cuando el crecimiento
ocurre en cortes profundos dentro del medio en placas de agar sangre.
B) Antiestreptolisina O.
Se combina cuantitativamente con la antiestreptolisina O, un anticuerpo que aparece en
humanos luego de la infección con cualquier estreptococo que produzca estreptolisina
O, este anticuerpo impide la hemólisis por la estreptolisina O que constituye la base de
una prueba cuantitativa para el anticuerpo.
Un título de antiestreptolisina O en suero (ASO) mayor de 160 a 200 unidades se
considera anormalmente elevado y sugiere infección reciente por estreptococos o
concentraciones persistentemente grandes del anticuerpo a causa de la respuesta
inmunitaria excesiva a una exposición temprana por parte de la persona hipersensible.
C) Estreptolisina S.
La estreptolisina S (SLS streptolysin S) es el agente causante de las zonas hemolíticas
alrededor de las colonias de estreptococos que crecen sobre la superficie de placas agar
sangre.
Se elabora en presencia de suero y no es antigénica, pero puede inhibirse mediante un
inhibidor específico casi siempre presente en el suero de los humanos y animales y es
independiente de experiencias anteriores con estreptococos.
En los lactantes y niños de corta edad la faringitis se presenta:
Nasofaringitis subaguda con secreción serosa liquida.
Poca fiebre pero la infección puede extenderse al oído medio, mastoides,
meninges y los ganglios linfáticos cervicales están hipertrofiados.
La enfermedad puede persistir durante semanas y un 20% de las infecciones son
asintomáticas, puede aparecer un cuadro clínico similar en la mononucleosis infecciosa,
difteria, infección gonocócica y en la infección por adenovirus.
Sin tratamiento, el estreptococo puede llevar a complicaciones graves como:
Infección del oído
Glomerulonefritis
Psoriasis en gotas
Mastoiditis
Absceso periamigdalino
Fiebre reumática
Escarlatina
Sinusitis
Los síntomas mejoran en un período de tres a cinco días del tratamiento y los
antibióticos reducen el riesgo de complicaciones.
2.5.2 Inmunidad.
Un huésped restablecido de una infección por algún estreptocócico tipo M del grupo A
es relativamente poco susceptible a una nueva infección por el mismo tipo M.
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En los anticuerpos específicos anti tipo M los estreptococos mueren rápidamente
después de ser fagocitados y la proteína M interfiere con la fagocitosis, pero en
presencia de anticuerpo especifico a proteína M, los leucocitos humanos matan a los
estreptococos.
Después de la infección se desarrollan anticuerpos a estreptolisina O; estos anticuerpos
impiden la hemolisis por estreptolisina O pero no indican inmunidad, los títulos altos
señalan infecciones recientes o repetidas se observan con mayor frecuencia en pacientes
reumáticos en comparación con infecciones estreptocócicas no complicadas.
2.6 EPIDEMIOLOGÍA.
Streptococcus pyogenes tiene como único huésped conocido el hombre, puede
encontrarse en las vías respiratorias altas y es raro que integren la flora normal. Esta
bacteria coloniza con frecuencia la orofaringe de los adultos jóvenes pero es más
frecuente en niños.
Su transmisión es por secreciones nasales que son la fuente más peligrosa de
diseminación de estos microrganismos o por la saliva, el contagio es mayor en la etapa
aguda es decir en las dos primeras semanas y su periodo de incubación es de 2 a 5 días.
La colonización con Streptococcus pyogenes es transitoria, regulada tanto por la
capacidad de la persona para desarrollar una inmunidad específica frente a la proteína M
de la cepa colonizadora, como a la presencia de microorganismos competitivos en la
orofaringe. Los pacientes no tratados producen anticuerpos frente a la proteína M
bacteriana específica, lo que puede dar como resultado una inmunidad que dure toda la
vida; sin embargo, en los pacientes tratados, esta respuesta de anticuerpos está
disminuida.
La portación faríngea en la población general es del 15 al 30 % y no se asocia a riesgo
apreciable de fiebre reumática y aunque los seres humanos pueden ser portadores
asintomáticos de streptococcus pyogenes en la nasofaringe o perineo, el
microorganismo se debe considerar importante si se detecta mediante cultivo u otros
medios.
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2.7 CUADRO CLÍNICO.
Infecciones Supurativas
- Faringitis Estreptocócica
Es una infección en la cual los estreptococos virulentos del grupo A se adhieren al epitelio faríngeo y se manifiesta con fiebre, ganglios inflamados, exudado amigdalar y malestar general.
- Escarlatina Es un exantema eritematoso difuso que comienza en el tórax y se extiende posteriormente a las extremidades, suele ser una complicación de la faringitis estreptocócica.
- Pioderma Es una infección cutánea localizada con vesículas que avanzan a pústulas sin indicios de enfermedad sistémica.
- Erisipela Si la puerta de entrada es la piel se produce erisipela con edema masivo indurado y la infección avanza con rapidez.
- Celulitis Es una infección aguda de la piel y tejidos subcutáneos con rápida diseminación, se presenta con dolor, hipersensibilidad, tumefacción y eritema.
- Fascitis Necrosante Es una infección de los tejidos subcutáneos y de la facia, se presenta una necrosis extensa de la piel que se disemina muy rápidamente.
- Síndrome del shock tóxico estreptocócico
Es una infección sistémica, semejante al síndrome del shock tóxico estafilocócico provocado por Staphylococcus Aureus. Los pacientes suelen presentar bacteremia e indicios de fascitis.
Infecciones no Supurativas
- Fiebre Reumática Es la secuela más grave de la infección por el estreptococo hemolítico puesto que daña el miocardio y las válvulas cardiacas, el inicio de la fiebre reumática va precedido por infección con estreptococo del grupo A por semanas aunque la infección puede ser leve y a veces indetectable.
- Glomerulonefritis Aguda
Esta infección se desarrolla a veces tres semanas después de la infección por estreptococos y algunas cepas son particularmente nefritógenas, se caracteriza por la súbita aparición de proteinuria, hematuria, edema de cara y piernas, hipertensión y disfunción renal.