Cocos Gram Positivos: Staphylococcus, Streptococcus y Enterococcus

Microbiología y Parasitología Médicas

3º Medicina UAL

Cocos Gram Positivos

Son cocos aerobios (anaerobios facultativos), que pueden vivir en condiciones de oxígeno o sin él, lo que les permite estar presente en muchos ambientes. Además son gram positivos, tiñéndose con cristal violeta.

La primera diferencia entre los distintos grupos es su agrupación ("cómo se observan en el microscopio"), diferenciando tres grupos según se encuentren en racimos (Staphylococcus), cadenas (Streptococcus) o pares (Enterococcus).

Staphylococcus, Streptococcus y Enterococcus (con células sanguíneas. Tamaño ~0,5-1,5 micrómetros)

Están presentes en la boca, el aparato gastrointestinal, el aparato genitourinario y la superficie cutánea (residentes de la microbiota).

Clasificación Básica de Cocos Gram Positivos

Clasificación básica (solo explicó que el dominio, phylum y clase son iguales para los tres grupos, pero se diferencian en el orden, familia y género)

GRAM POSITIVE COCCI

BACILLI Corynebacterium Clostridium Listeria Bacillus

Staphylococcus catalase +

Streptococcus catalase -

S. aureus coagulase +

coagulase -

ß-hemolytic (clear)

Y-hemolytic I

a- hemolytic (green)

S. epidermidis Novobiocin sensitive

S. saprophyticus Novobiocin resistant

S. pyogenes S. agalactiae Group A, Group B, bacitracin resistant bacitracin sensitive

S. pneumoniae optochin sensitive S. mutans, S. sanguis bile soluble optochin resistant not bile soluble no capsule capsule (quellung +)

Esquema IMPORTANTE

Dentro de los cocos positivos hay tres grandes grupos que, además de por su agrupación celular, se pueden diferenciar por la actividad catalasa y actividad coagulasa.

La actividad catalasa la presentan todos Staphylococcus (catalasa positivos) mientras que ni estreptococos ni enterococos la presentan (catalasa negativos)i!

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Enterococcus E. faecalis, E. faecium ViridansMicrobiología y Parasitología Médicas 3º Medicina UAL

Prueba de la Catalasa

La prueba de la catalasa es una prueba en la que la enzima catalasa degrada la molécula de peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. Al extender nuestra biomasa en el peróxido se deberían observar burbujas por la liberación de oxígeno (entonces decimos que ese coco presenta actividad catalasa).

€ slide coagulase - test test

Catalase - Catalase +

Actividad Coagulasa en Staphylococcus

El grupo de los Staphylococcus (catalasa +), a su vez, pueden diferenciarse distintas cepas por su actividad coagulasa: una enzima que coagula la sangre al unirse al fibrinogeno, formando un complejo y transformándolo en fibrina, la cual favorece la coagulación. La única especie que es coagulasa positiva es Staphylococcus aureus; siendo coagulasa negativos S. epidermidis y S. saprophyticus.

Tanto el mecanismo de la coagulasa como el de la catalasa son mecanismos de evasión inmune: la catalasa evita la acción de los radicales libres de oxígeno (la bacteria no sufre oxidación), y la coagulasa promueve la formación de coágulos, lo que también evita los mecanismos de destrucción de los patógenos.

Patrones de Hemólisis en Cocos Gram Positivos

Por otro lado, los cocos gram positivos catalasa negativos pueden dividirse según sus patrones de hemólisis. Diferenciamos tres grupos:

• Alfa-hemolíticos (hemolisis parcial): Streptococcus pneumoniae, Streptococcus del grupo viridans (estreptococos). En una placa con biomasa, este grupo se visualiza con color verdoso ya que, al no romperse totalmente los eritrocitos, no se pierde la totalidad de hemoglobina.
• Beta-hemolíticos (hemólisis completa): S. pyogenes y S. agalactiae (estreptococos). Se trata del grupo más agresivo, siendo S. pyogenes el que produce más destrucción, por lo que se va a visualizar alrededor de la colonia un halo transparente total. En este patrón también podemos incluir algunas variantes del Staphylococcus

Hemolysis on blood agar aureus.

• Gamma-hemolíticos (no hemolisis): Enterococcus faecalis, E. faecium o Staphylococcus epidermidis. Debemos recordar que, actualmente, los enterococos no forman parte de los estreptococos. Antiguamente, se consideraban como estreptococos con hemólisis tipo Y pero, a partir de 1984, se caracterizaron específicamente como enterococosi!

Staphylococcus sp Streptococcus sp

Haemolysis

Beta hemolysis Suspect Staph aureus B

CA

Beta hemolysis Suspect Strep. agalactiae -> follow up with Beta = complete coagulase test -> send to lab for confirmation

Alpha or gamma hemolysis

No hemolysis (gamma)

"Coagulase negative Staphylcoccus"

Alpha = partial 'Environmental Streptococci"

-> follow up with esculin test

Y

Gamma = absent

Staphylococcus

Características y Especies de Interés Clínico

Son cocos Gram positivos con agrupación en forma de racimo. Miden 0,5-1 um de diámetro y poseen actividad catalasa positiva. Además, son anaerobios facultativos, tolerantes a NaCl 10%i! (por lo que se aislan en un medio de cultivo de manitol salado) y crecen a temperaturas entre 18-40 ℃. Se encuentran en las fosas nasales y el tubo digestivo, principalmente.

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Especies de Interés Clínico de Staphylococcus

Especies de interés clínico (se detuvo en la tabla)

*SARM: S. aureus resistentes a meticilina - infecciones hospitalarias (nosocomiales) y extrahospitalarias.

Para la visualización del S. aureus se usa el medio de manitol salado. Además, este patógeno es el ÚNICO que es coagulasa positivo. Este estafilococo puede liberar toxinas o sustancias piogénicas/supurativas desarrollando diferentes enfermedades o alteraciones que se muestran en la tabla.

Los estafilococos coagulasa negativos, cuando se presentan en gran cantidad, pueden ocasionar daños graves.

Staphylococcus Aureus (Estafilococo Dorado)

Factores de Virulencia del S. aureus

Nos centraremos en tres tipos: los numerosos componentes estructurales, las toxinas y las enzimas.

• Componentes estructurales: - Cápsula de polisacárido, que protege frente a la fagocitosis por leucocitos. Cuanto más gruesa, mayor es la protección. -

Biopelícula: formada por monosacáridos proteínas; facilita la adhesión.

y

Biopelicula Alfa-hemolisinas Coagulasas ** I Enterotoxinas Hialuronidasas Ab Catalasas +++ Proteínas de la familia MSCRAMM ADN cromosómico G5-E: adhesinas Lipasas . - O Proteinas NEAT * Nucleasas Ab Proteína A Plásmido Peptidoglucano Proteasas - --. Pared celular- Ácidos teicoicos Acidos lipoteicoicos Estafiloquinasas

• Peptidoglucano, ácidos teicoicos y lipoproteicos (IMP): estimulan la producción de pirógenos endógenos (tipo endotoxina), por lo que son causantes de fiebre, activando directamente el hipotálamo mediante receptores de estas moléculas que se encuentran en él. También atraen a leucocitos (formación de abscesos). -

Proteínas de adhesión a superficie como MSCRAMM (microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules), que se une a las moléculas de la matriz de nuestras células; proteína A, que se liga a receptores de Ig y tienen una función "anticomplemento", es decir, bloquea este sistema; proteínas NEAT, las cuales capturan el grupo hemo, protegiendo y nutriendo a la bacteria, y proteínas G5-E (adhesión). Todas favorecen la adhesión.

• IgĞ Cápsula o capa de polisacáridos Protein A cell membrane damage Capa de peptidoglicanos Capsule- antiphagocytic immunological disguise Toxins: SE A-G TSST ET antiphagocytic defense superantigens exfoliation emesis Acido tricoico (polisacarido A) Proteina A Invasins: Membrana citoplásmica hyaluronidase streptolysin Blood clot, damaged tissue. etc Citoplasma Leukocidin via protein adhesins Coagulosa y otras proteinas adhesinas de superficie Leukotoxin Coagulase Streptokinase Adherence + - - + Cápsula mucoide Beta-hemolisinasMicrobiología y Parasitología Médicas 3º Medicina UAL

Enzimas Estafilocócicas

• Catalasa: protege del daño oxidativo causado por los peróxidos producidos por neutrófilos y macrófagos.
• Coagulasa: convierte el fibrinogeno en fibrina insoluble, lo que forma coágulos y agregados que protegen a S. aureus (único con esta actividad !! ) de la fagocitosis.
• Enzimas hidrolíticas: hialuronidasa, fibrinolisina, lipasa y nucleasa, que causan destrucción celular.

Toxinas Estafilocócicas

• (IMPORTANTE) Citotoxinas: Toxinas citolíticas que dañan la membrana (de eritrocitos, leucocitos, fibroblastos, macrófagos y plaquetas). Existen cinco tipos: alfa, beta, delta, gamma y leucocidina P-V. -

Toxinas exfoliativas A y B: proteasas que rompen el estrato granuloso de la epidermis y causan la exfoliación de las capas superficiales de la piel (síndrome de la piel escaldada).

• Enterotoxinas: actúan como superantígenos (estimulan la proliferación de linfocitos T y la liberación de citoquinas). Estimulan la liberación de mediadores de la inflamación por los mastocitos, lo que aumenta el peristaltismo intestinal y la pérdida de líquidos, e induce náuseas y vómitos. Son responsables, sobre todo, de intoxicaciones alimentarias, siendo resistentes al cocinado y jugos gástricos. -

Toxina 1 del sindrome del shock tóxico (TSST-1): actúan como superantígeno, lo que condiciona la destrucción de las células del endotelio. Es una toxina termoestable y resistente a proteasas, que media en la patología multiorgánica.

Ej. La principal toxina de S. aureus (toxina a) actúa mediante dos mecanismos principales. Ambos dependen del receptor ADAM10 (contiene dominios de metaloproteasa y desintegrina): la toxina a provoca la formación de poros en una serie de células diana mediante la formación de un poro heptamérico, y provoca rotura epitelial y endotelial al romper las uniones adherentes y comprometer el citoesqueleto. (no habló de esto)

Endothelium O O O Pore formation Blood vessel a-toxin Bacteria Inflammasome activation 0 0 Heptameric pore Metalloprotease Activated metalloprotease Disintegrin Breaking of adherens junctions .000 E-cadherin 2 a-toxin Integrin Epidermis Activated disintegrin O 0 O o Compromisation of the cytoskeleton Actin cytoskeleton

Fases de la Infección Sistémica por S. aureus

En primer lugar, ocurre la ruptura de la barrera protectora de la piel mediante la producción de enzimas, o la diseminación a partir de una biopelícula que puede formarse en dispositivos médicos permanentes. Una vez han superado las barreras, en el torrente sanguíneo las bacterias pueden atacar y eliminar celulas inmunitarias como neutrófilos, mediante toxinas citolíticas o, alternativamente, persistir en dichas células para lograr una distribución sistémica.

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ADAM10