Salmonella y salmonelosis

Salmonella y salmonelosis
Laura Betancor, Lucía Yim. Departamento de Bacteriología y Virología, Departamento de
Desarrollo Biotecnológico, Facultad de Medicina, UdelaR. (CBCC6, Setiembre 2012)
1- Salmonella sp, ubicación taxonómica y generalidades
El género Salmonella forma parte de la división Bacteria, phylum Proteobacteria, clase
Gamma-proteobacteria, orden Enterobacteriales, familia Enterobacteriaceae. El género
abarca 2 especies diferentes Salmonella enterica y Salmonella bongori (Figura 1). S. bongori
es una especie considerada como no patógena para el hombre, aislándose fundamentalmente de
animales de sangre fría, especialmente reptiles, aunque algunos casos de enfermedad humana
han sido reportados. Salmonella enterica incluye numerosas cepas patógenas, tanto para el
hombre como para diferentes especies de reptiles aves y mamíferos.
La especie S. enterica puede subdividirse en 6 subespecies diferentes: subespecie enterica (I),
salamae (II), arizonae (IIIa), diarizonae (IIIb), houtenae (IV) e indica (VI). La mayoría de las
subespecies se aíslan fundamentalmente de reptiles y por tanto se asocian con muy baja
frecuencia a infecciones en el hombre. Sin embargo, S. enterica subespecie enterica, es aislada
fundamentalmente de mamíferos y aves, alcanzando la cadena alimenticia e infectando
accidentalmente al hombre. Se estima que el 99% de los casos de salmonelosis humana están
causados por cepas de la subespecie I.
Figura 1- Diagrama representando la taxonomía del género Salmonella. Las especies y subespecies de
Salmonella se han definido madiante biotipado, hibridación DNA-DNA, análisis de la secuencia del RNA
ribosomal 16S, y por “multilocus enzyme electrophoresis” (MLEE). La serotipificación se utilize para diferenciar
más allá del nivel de subespecie. Los números rojos entre paréntesis indican el número total de serotipos incluidos
en cada subespecie de acuerdo a Brenner et al 2000. *: se indican los serotipos más comunes causantes de
bacteriemia o infecciones focales extraintestinales, pero otros serotipos pueden causar también estos cuadros
clínicos. Subsp: subespecies. Tomado de: Langridge et al 2008.
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S. enterica subespecie enterica puede clasificarse en 1547 serovariedades o serotipos
diferentes. Las serovariedades se distinguen por la reacción con antisueros específicos frente a
dos antígenos de la superficie bacteriana altamente variables: el antígeno O que refleja la
variación en las porciones externas del Lipopolisacárido de la superficie bacteriana y el
antígeno H el cual refleja la variabilidad en la flagelina, proteína constituyente del flagelo
bacteriano, con 46 y 115 formas antigénicas diferentes respectivamente La mayoría de las
cepas de Salmonella poseen dos genes que codifican para dos tipos distintos de flagelina,
variantes del antígeno H denominadas H1 y H2. De esa manera, cada uno de los serotipos
(serovares o serovariedades) es una combinación única de los antígenos O, H1 y H2
La mayoría de las serovariedades han conservado el nombre que se le daba cuando era
considerada una especie. Por ejemplo, el antiguo nombre S. enteritidis, ahora se denomina
Salmonella enterica serovar Enteritidis, o para simplificar, S. Enteritidis.
2- Salmonella como agente de enfermedad trasmitida por alimentos
La salmonelosis es una de las infecciones trasmitidas por alimentos más frecuentes en todo el
mundo, habiéndose reportado una incidencia de 1,3 billones de casos de salmonelosis humana
por año en todo el mundo, con tres millones de muertes. Considerando el conjunto de los
patógenos asociados a enfermedad trasmitida por alimentos (ETA), Salmonella es el agente
responsable del mayor número de muertes. Las infecciones por Salmonella enterica pueden
conducir a patologías intestinales crónicas como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerativa
crónica, además de otras patologías como la artritis reactiva. En Uruguay, Salmonella es el
principal agente causal de ETA, siendo responsable de más del 30% del total de los brotes
registrados por el Ministerio de Salud Pública entre el 2000 y 2009.
A pesar de que la mayoría de los serotipos de S. enterica pueden causar enfermedad en el
hombre, la salmonelosis es generalmente causada por unos pocos serotipos que predominan
ampliamente. Se estima que más del 70% de las infecciones humanas están causadas por 12
serovariedades prevalentes. La historia epidemiológica de las infecciones por Salmonella
muestra que diferentes serovariedades prevalecen en diferentes momentos del tiempo.
El serovar aislado con mayor frecuencia de infecciones humanas en todo el mundo fue durante
muchos años Salmonella Typhimurium aunque desde los años 90 el serovar Enteritidis ha
superado en número a Typhimurium en muchas regiones.
En Uruguay, hasta 1994 prevalecía ampliamente el serotipo Typhimurium entre los
aislamientos obtenidos de casos de infección humana, En el año 1995 se registró un importante
brote epidémico causado por S. Enteritidis, vinculado al consumo de sándwiches elaborados
por una confitería de Montevideo. A partir de ese momento, comenzó a registrarse un
incremento importante en el número de brotes epidémicos de ETA asociados
fundamentalmente al consumo de productos avícolas contaminados, en los que S. Enteritidis se
constató como el agente causal. A partir de 1997 y hasta 2004, este serotipo prevaleció en
nuestro país como agente causal de salmonelosis humana. A partir del año 2004 aumenta el
número de aislamientos correspondientes a otros serotipos y vuelven a predominar las cepas
del serovar Typhimurium a la vez que se detectan varios casos causados por serotipos variados
así como pequeños brotes asociados a serotipos como S. Montevideo (datos del MSP y Centro
Nacional de Salmonella -CNS-). Durante el año 2009 y 2010, se registra un incremento en los
aislamientos pertenecientes a S. Enteritidis, superando nuevamente en número a los de
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Nro de aislamientos/ año
Typhimurium (Figura 2). Una variedad mayor de serotipos es aislada de animales y alimentos,
habiendo algunos como S. Derby, que parecen ser muy frecuentes en las fuentes no humanas
de asilamiento y sin embargo no son detectados como causa de enfermedad humana (Betancor
et al 2010).
Figura 2- Distribución de serotipos entre las cepas tipificadas por el CNS entre 1990 y 2009. En verde pálido
(cuadrado), se muestran el número de muestras de S. Enteritdis, en verde oscuro (círculos) de S. Typhimurium y
en verde intermedio (triángulos), de otros serotipos. Datos tomados de (Acuña et al., 2002; Martínez et al., 2010;
Martínez et al., 2005).
3- Presentaciones clínicas de la salmonelosis y etiologías
Diferentes serotipos de Salmonella pueden producir distintos cuadros de infección aguda en el
hombre, que clásicamente pueden clasificarse en cuatro grupos: fiebre entérica, gastroenteritis,
bacteriemia o infección focal extraintestinal, denominándose invasivas aquellas infecciones
que traspasan la barrera intestinal. Como ocurre con otras enfermedades infecciosas, el curso
de la enfermedad y la evolución clínica depende de una gran variedad de factores, entre los que
se incluyen la dosis recibida, el estado inmune del hospedador, la composición de su
microbiota intestinal y el linaje genético tanto del hospedador como del organismo infeccioso.
También es posible que la infección curse asintomática.
Las cepas de Salmonella enterica que causan infecciones en humanos pueden subdividirse en
dos grupos:
Por un lado, las denominadas salmonelas tifoideas son altamente invasivas en humanos y
producen generalmente una infección sistémica severa denominada fiebre entérica o fiebre
tifoidea. Los serotipos de Salmonella asociados con fiebre entérica son Typhi, Paratyphi A que
son patógenos exclusivos del hombre, aunque Paratyphi B, Paratyphi C y Sendai también
pueden causarla. Aislamientos pertenecientes a estos serotipos son muy poco frecuentes en
nuestro país y en la región.
Por otra parte, el grupo de las denominadas salmonelas no tifoideas (SNT) son aquellas que
producen cuadros de gastroenteritis autolimitada y raramente atraviesan la barrera intestinal.
Este grupo está integrado por cientos de serotipos distintos de los cuales prevalecen claramente
unos pocos. Algunos de estos serotipos son ubicuos, y poseen un muy amplio rango de
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hospedadores posibles. Por ejemplo, S. Enteritidis y S. Typhimurium han sido aisladas de aves,
ratones, ganado bovino y ovino, perros y muchas otras especies animales, además del hombre.
Un grupo más pequeño de serotipos, poseen un espectro más restringido de hospedadores. Este
es el caso de S. Dublin o S. Choleraesuis, que generalmente causan infección sistémica en el
ganado bovino o en los cerdos respectivamente, pero que ocasionalmente pueden infectar otras
especies, incluyendo al hombre.
Salmonella ingresa a la vía digestiva generalmente asociada a alimentos, aunque la transmisión
persona – persona y la transmisión zoonótica han sido descritas. La dosis infectiva es
relativamente alta (105 - 107) aunque es menor en los niños y se han registrado brotes
epidémicos asociados a alimentos con una carga muy baja de microorganismos. Una pequeña
proporción de los microorganismos resiste el pH estomacal, alcanzando el íleon distal y el
ciego. De esta manera infecta colonizando el epitelio intestinal.
La forma clínica mas frecuente de presentación de la salmonelosis por Salmonella no tifoidea
es la gastroenteritis. El período de incubación es de 8 a 48 horas. La enfermedad cursa
frecuentemente con fiebre, náuseas, vómitos, dolor abdominal y diarrea que puede ser con
sangre. En el paciente inmuno-competente produce generalmente cuadros autolimitados que se
resuelven entre 2 y 4 días, aunque puede prolongarse.
Las bacterias invaden la mucosa y se replican en la submucosa, pudiendo alcanzar el torrente
sanguíneo. En este caso, la enfermedad gastrointestinal puede preceder a un cuadro más severo
que involucra la infección sistémica. Durante el curso de las bacteriemias puede producirse
infección en cualquier órgano: endocardio, endotelio vascular previamente dañado, tracto
urinario, pulmón (neumonía o empiema), hígado y bazo (abscesos), vesícula (colecistitis),
articulaciones, médula ósea, meninges (especialmente en niños), cerebro.
El tratamiento con antibióticos está indicado en los pacientes con mayor riesgo de cursar
enfermedad sistémica, aunque algunos reportes indican que el uso de antibióticos aumenta el
riesgo de bacteriemia en niños con gastroenteritis. La inmunodeficiencia parece ser el único
factor predisponente para las bacteriemias recurrentes por Salmonella en adultos.
Analizando datos históricos, se observa que el número de casos reportados de infecciones
extra-intestinales en humanos causadas por serotipos de SNT está en aumento. Esto puede
deberse a una combinación de diferentes factores como la mejora en el diagnóstico, la
influencia de la epidemia de VIH y la aparición de cepas más virulentas.
Además, si bien las infecciones extra-intestinales por Salmonella son poco comunes en los
países desarrollados, resultan más frecuentes en los países en vías de desarrollo. La frecuencia
de infecciones sistémicas por SNT aumenta en los extremos de la vida, siendo especialmente
susceptibles los niños pequeños y los pacientes inmunodeprimidos. En general requieren
hospitalización y presentan altos índices de mortalidad, mayores incluso que los de la fiebre
entérica causada por S. Typhi.
La incidencia de las infecciones sistémicas por SNT es muy variable en diferentes regiones del
mundo, registrándose desde un 2% hasta casi un 20%, dependiendo de la prevalencia de
serotipos, particularidades de las cepas circulantes y el tipo de pacientes estudiados. En nuestro
país se desconoce la incidencia de infecciones invasivas con respecto al total de casos de
gastroenteritis asociada a Salmonella aunque según los datos recabados en el CNS, existe un
número importante de cepas obtenidas de cuadros de infecciones sistémicas. Entre 1975 y
2009, el CNS tipificó un total de 1773 cepas obtenidas de infecciones humanas de las cuales
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268 correspondieron a aislamientos obtenidos en hemocultivos. Esta cifra indicaría un 15% de
incidencia de infecciones invasivas, aunque probablemente el porcentaje sea menor, debido a
que para la mayoría de los cuadros de gastroenteritis no se realiza diagnóstico etiológico y por
otra parte podría existir una mayor tendencia a enviar al Centro de Referencia las cepas
obtenidas de enfermedades sistémicas.
Muchas veces las formas severas o de presentación invasiva no se relacionan exclusivamente
con las condiciones del hospedador sino también con la mayor agresividad de la cepa, la cual
depende de la carga genética de factores de virulencia especiales. En este sentido, ha sido
sugerido que aquellos serotipos que portan el plásmido de virulencia, tendrían mayor capacidad
para causar enfermedad invasiva.
Varios grupos de investigación postulan que la diferencia en la evolución clínica de la
enfermedad (gastroenteritis localizada versus invasión sistémica) podría estar determinada al
menos en parte por la forma en que los distintos serotipos interaccionan con el epitelio
intestinal del huésped. Al interaccionar con el epitelio intestinal, las cepas de SNT
desencadenan una reacción inflamatoria aguda caracterizada por la secreción de citoquinas y
quemoquinas por parte de las células epiteliales, reclutamiento de neutrófilos, transmigración
de los mismos a través del epitelio, lo que conlleva a un daño tisular, pasaje de fluidos hacia el
lumen intestinal, y consecuentemente, diarrea. Todos estos procesos contribuyen a mantener la
infección localizada en la mucosa intestinal. Por el contrario, la infección por Salmonella
Typhi no causa inflamación intestinal significativa, y se postula que esto estaría favoreciendo
la naturaleza invasiva de este serotipo. Se ha propuesto que S. Typhi es capaz de modular la
respuesta inmune innata del hospedador, generando una inflamación intestinal modesta con un
escaso infiltrado de neutrófilos en el intestino durante la fase aguda de fiebre tifoidea, lo cual
permite la diseminación activa de las bacterias a sitios sistémicos a través de células fagocíticas
del sistema retículo endotelial.
4- Patogenia de la salmonelosis por SNT
Una vez que Salmonella ha alcanzado el intestino, es capaz de persistir en la mucosa,
evadiendo los mecanismos bactericidas de las enzimas digestivas, las sales biliares, Inmunoglobulina A secretoria, péptidos antimicrobianos y otros mecanismos defensivos de la
inmunidad innata.
La forma en que Salmonella interacciona con las células epiteliales y es capaz de atravesar el
epitelio hasta la submucosa ha sido ampliamente estudiada en modelos animales e infecciones
de cultivos celulares in vitro. Para lograr causar enfermedad en el modelo de ratón, Salmonella
puede utilizar distintas vías para colonizar la mucosa intestinal:
Por un lado, es capaz de inducir su propia internalización por parte del enterocito (endocitosis
mediada por la bacteria), luego de adherirse a la superficie apical de la célula a través de varias
adhesinas fimbriales y de modificar el borde en cepillo del epitelio intestinal induciendo
modificaciones en el citoesqueleto celular que culminan en el englobamiento de los
microorganismos en una vacuola intracelular.
Por otra parte, Salmonella atraviesa preferencialmente la mucosa utilizando la vía dependiente
de células M. Estas células, muestrean la cara externa de la mucosa intestinal en busca de
antígenos, internalizándolos por pinocitosis y transportándolos hacia los órganos linfoides
(placas de Peyer) en la submucosa.
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También ha sido sugerido un rol para las células dendríticas intestinales, que pueden extender
sus prolongaciones a través de las uniones estrechas intercelulares en el epitelio, internalizando
las bacterias presentes en el lumen.
Los mecanismos de ingreso vía endocitosis mediada por la bacteria o captación por células M,
se relacionan con una fuerte respuesta inflamatoria a nivel de la mucosa intestinal, que explica
en gran medida el cuadro de diarrea. En contraste con esto, se ha sugerido que el ingreso de las
bacterias portadas por células fagocíticas CD18+ se asocia con escasa respuesta inflamatoria
local por lo que podría explicar una mayor frecuencia de diseminación sistémica para las
infecciones por cepas que utilicen preferencialmente esta vía de ingreso.
En modelos de infección invasiva en animales, Salmonella es capaz de inducir macropinocitosis en macrófagos presentes en la submucosa, sobrevivir y replicarse dentro de éstos,
manteniéndose dentro de una vacuola fagocítica y evitando los mecanismos bactericidas,
favoreciendo de esa forma la diseminación sistémica.
Han sido caracterizados numerosos mecanismos moleculares que explican cómo estos
patógenos interactúan con las células del hospedador e interfieren con las respuestas del mismo
para inducir tanto una respuesta inflamatoria intestinal y/o enfermedad sistémica.
Uno de los mecanismos esenciales para el éxito como patógeno de Salmonella, es el sistema de
secreción de tipo 3 (SST3). Este sistema, media la transferencia de proteínas efectoras de la
virulencia bacteriana desde la bacteria hacia las células del hospedador. Una vez dentro del
citoplasma de la célula eucariota, estos efectores pueden alterar diversas funciones celulares
(estructura del citoesqueleto, transducción de señales, expresión de citoquinas) para promover
la supervivencia y replicación bacterianas. Este sistema está compuesto por mas de 20
proteínas estructurales que conforman una estructura conocida como “complejo en aguja” que
atraviesa la pared bacteriana desde la membrana interna a la externa y otra estructura
denominada “translocón” responsable de formar un poro en la membrana de la célula eucariota
para el ingreso de los efectores translocados. Estos efectores poseen señales de secreción y
sitios de unión a chaperonas específicas de forma de asegurar la correcta conformación
molecular y el adecuado tráfico intracelular para el pasaje a través del complejo en aguja.
Salmonella posee dos diferentes SST3, codificados en dos islas de patogenicidad (SPIs por su
sigla en inglés Salmonella pathogenicity island) que funcionan en diferentes momentos durante
la infección. El SST3 codificado en SPI-1 funciona durante el contacto de la bacteria con la
célula hospedadora y transloca efectores a través de la membrana plasmática de la misma,
mientras que el SST3 codificado en SPI-2 es expresado dentro del fagosoma y transloca
proteínas a través de la membrana de la vacuola. Ha sido demostrado que la expresión del
SST3 codificado en SPI-1 es esencial para inducir la internalización bacteriana por células no
fagocíticas, para inducir inflamación a nivel intestinal y el cuadro diarreico, mientras que el
codificado en SPI-2 es fundamental para la persistencia intracelular en macrófagos y para el
establecimiento de infección sistémica en el modelo murino. Sin embargo, se sabe que ambos
SST3 no actúan en forma independiente sino que colaboran entre sí.
Para la internalización por parte de células no fagocíticas en cultivo, es necesaria la expresión
de al menos 5 proteínas efectoras translocadas por el SST3 codificado en SPI-1: SopE, SopE2,
SopB, SipA y SipC (Figura 3). SopE, SopE2 y SopB, activan GTPasas de la familia Rho
(Cdc42, Rac1 y RhoG) induciendo la reorganización del citoesqueleto de actina, la formación
de pliegues en la membrana de la célula hospedadora y el consecuente englobamiento de la
bacteria por macro-pinocitocis. SopE y SopE2 actúan como potentes intercambiadores de
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guanina para las tres GTPasas celulares, mientras que el mecanismo de acción de SopB es
menos conocido.
Por otra parte, SipA y SipC, actúan uniéndose a la actina e iniciando la polimerización de
filamentos en el sitio de adhesión de la bacteria. Poco tiempo después del ingreso de las
bacterias al ambiente intracelular, interactúan para inducir que los filamentos de actina
recuperen su arquitectura normal.
Además de su rol en la internalización bacteriana, los efectores transportados por SST3
codificado por SPI-1, están claramente implicados en la producción de enfermedad, ya que son
capaces de modular tanto positiva como negativamente, la expresión de mediadores de la
respuesta inflamatoria en el intestino.
Figura 3- Cambios inducidos en la célula hospedadora por la acción del SST3 codificado en SPI-1. Cuando
entra en contacto con la célula epitelial, Salmonella ensambla su SST3 codificado en SPI-1 e inyecta efectores
(esferas amarillas) en el interior del citoplasma eucariota. Los efectores SopE, SopE2 y SopB activan las GTPasas
de tipo Rho, resultando en el reordenamiento del citoesqueleto de actina en forma de pliegues de membrana, la
inducción de la vía de la MAP kinasa (MAPK) y la desestabilización de las uniones estrechas entre los
enterocitos. Cambios en el citoesqueleto de actina debidos a la acción de los efectores SipA y SipC, llevan a la
internalización de las bacterias. La señalización por la MAPK activa los factores de transcripción AP-1 y NF-ĸβ,
los cuales a su vez inducen la expresión de la quemoquina Interleuquina-8 (IL-8), potente quimioatrayente de
leucocitos polimorfonucleares (PMN). SipB induce la activación de la Caspasa-1 en macrófagos, con la
consecuente libreación de IL-1β e IL-18, aumentando así la respuesta inflamatoria. La desestabilización de las
uniones estrechas permite la transmigración de PMNs desde la región basolateral del epitelio a la apical, la
pérdida de líquido de las células y el acceso de las bacterias a la lámina propia. Posteriormente, el citoesqueleto de
actina se recompone y la señalización por la MAPK se apaga gracias a la acción enzimática de SptP. Esto resulta
también en el silenciamiento de la respuesta inflamatoria, al cual también contribuyen SspH1 y AvrA mediante la
inhibición de la activación de NF-ĸβ. Tomado de Haraga et al 2008.
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Mediante estudios hechos en el modelo bovino de gastroenteritis con diferentes mutantes de S.
Typhimurium, se ha demostrado que la inactivación de SPI-2 no tiene efecto aparente sobre la
inflamación localizada en intestino. Sin embargo, efectores del SST3 SPI-1 son esenciales para
la misma. El mecanismo de acción postulado es el siguiente: SopB, SopE y SopE2 estimulan la
GTPasa Cdc42, lo que dispara varias vías MAPKs (mitogen-activated protein kinases) que
resultan en la activación de los factores de transcripción AP-1 (activator protein-1) y NF-κβ
(nuclear factor-κβ). Estos factores activan la expresión de citoquinas pro-inflamatorias, tales
como IL-8, que a su vez estimulan el reclutamiento de neutrófilos al sitio de invasión por
Salmonella y la transmigración de los mismos hacia el lumen a través del epitelio. A su vez,
SopB, SopE y SopE2, también vía GTPasas de tipo Rho, inducen la ruptura de las uniones
estrechas (tight junctions) que mantienen la integridad de la barrera epitelial, lo cual contribuye
a la diarrea. Además, SopB promueve la enfermedad intestinal estimulando la secreción de
iones cloruro y el flujo de fluidos. SipB, un efector translocado por el SST3 de SPI-1 que
también forma parte de la maquinaria de translocación, contribuye a la respuesta inflamatoria
aumentando la producción de las citoquinas pro-inflamatorias IL-1β e IL-18, a través de la
unión y activación de la Caspasa-1. SopA, por su parte, posee una actividad de unión a
ubiquitina, la cual está implicada en la inducción de transmigración a través del epitelio de
células polimorfonucleares inducida por Salmonella. Otro factor bacteriano implicado en la
activación de la respuesta inflamatoria intestinal es el LPS que activa la via alternativa del
complemento. Además, el reconocimiento del LPS por el TLR4, de las fimbrias por TLR1/2,
de flagelina por TLR5 y de componentes del peptidoglicano por los receptores intracelulares
NOD1/NOD2 convergen en la activación de los factores de transcripción AP-1 y NF-κβ y la
consecuente expresión y secreción de citoquinas y quimioquinas pro-inflamatorias.
Por otra parte, otros efectores translocados como SptP, SspH1 y AvrA interactúan modulando
negativamente la señalización vía MAPK y NF-κβ, de manera de disminuir la respuesta
inflamatoria a nivel intestinal. El hecho de que Salmonella utilice múltiples efectores para
disminuir la respuesta inflamatoria del hospedador, indica que esta función es importante para
su patogénesis, probablemente por contribuir a la colonización intestinal por tiempo
prolongado o para establecer una colonización asintomática como estrategia para una
diseminación a otros posibles hospedadores, o para el establecimiento de una infección
invasiva.
Otro factor bacteriano que modula la respuesta del hospedador es la flagelina. Usando tanto el
modelo bovino como el de colitis murina, se ha demostrado que la flagelina es un factor
determinante en la entero-patogénesis causada por S. Typhimurium. Esta proteína, componente
estructural del flagelo bacteriano, es el ligando específico del receptor de tipo Toll-5 (TLR5)
ubicado en la superficie baso-lateral de los enterocitos. La unión de flagelina a TLR5
desencadena una respuesta transcripcional mediada por NF-κβ, que conduce a la secreción de
citoquinas y quemoquinas, causando inflamación. También se ha demostrado que la flagelina
monomérica puede ser translocada al interior celular a través del SST3 SPI-1, donde se liga al
receptor citosólico NLRC4 (un receptor de tipo Nod, o NLR) y activa la vía de la Caspasa-1.
Esto conduce a la muerte celular programada de la célula, en un proceso denominado
piroptosis que liberaría a las bacterias quedando éstas accesibles a su destrucción por
neutrófilos. Análisis de microarrays de expresión génica demuestran que mutantes de S.
Typhimurium deficientes en flagelina, al igual que cepas salvajes del serotipo Typhi, son
incapaces de desencadenar la respuesta transcripcional pro-inflamatoria en células intestinales
humanas en cultivo que se observa al estimularlas con cepas salvajes de S. Typhimurium. En
este sentido, trabajos recientes indican que el serotipo Typhi induce una respuesta de secreción
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de IL-8 menor que la inducida por S. Typhimurium, mediante un mecanismo de regulación
negativa de la expresión de flagelina. S. Typhi, también modula negativamente las respuestas
mediadas por IL-17 en el modelo intestinal bovino, y los ratones deficientes en el receptor para
esta citoquina presentan mayor propensión a cursar una infección sistémica, por lo cual ha sido
sugerido que la capacidad de modular la expresión de esta citoquina juega un rol importante
en la determinación del curso de la infección.
En resumen, en el hospedador humano, la infección por SNT generalmente queda limitada a la
mucosa intestinal, siendo la respuesta inflamatoria (lo que en última instancia causa los
síntomas de la diarrea), un mecanismo esencial para contener allí la infección. Además, esa
respuesta inmune innata activa a su vez una respuesta adaptativa que contribuye a resolver la
infección. Sin embargo, dependiendo del estado inmune del hospedador cepas de SNT causan
una infección sistémica, en la cual las bacterias se diseminan a través del sistema retículo
endotelial contenidas en macrófagos.
Salmonella es capaz de infectar y replicarse en muchos tipos celulares, pero durante el curso de
una infección sistémica se replica de manera preferencial dentro de macrófagos en los tejidos
linfoides. La capacidad para sobrevivir dentro de los macrófagos resulta esencial para causar
enfermedad sistémica. Una vez dentro de la célula, las bacterias permanecen dentro de un
compartimento vacuolar. Esta vacuola conteniendo Salmonella (SCV) puede fusionarse o no
con un lisosoma, por lo que la capacidad de la cepa bacteriana para resistir al estrés oxidativo,
péptidos antimicrobianos y pH ácido lisosomal son factores importantes para determinar el tipo
de infección a establecerse. Las bacterias contenidas en la vacuola, inducen varios mecanismos
reguladores que permiten modificar el contenido de proteínas, carbohidratos y componentes de
membrana de la superficie bacteriana de manera de resistir las condiciones ambientales
intracelulares. Los principales sistemas reguladores activados son OmpR/EnvZ, PhoP/PhoQ,
RpoS/RpoE, PmrA/PmrC, Cya/Cyp y otros.
Diversas estructuras bacterianas que pueden ser reconocidas por el hospedador como
indicadores de infección, como el flagelo o el SST3, son reprimidas en su expresión dentro del
ambiente intracelular; del mismo modo, la estructura del LPS se altera tanto en el contenido de
lípidos como de carbohidratos y las proteínas de superficie bacteriana cambian en su
composición, mientras que un importante número de enzimas comienzan a expresarse en el
ambiente fagosomal de forma de poder resistir a los mecanismos de estrés oxidativo y péptidos
antimicrobianos.
Una importante estructura para la virulencia que se expresa y ensambla dentro de la vacuola es
el SST3 codificado en SPI-2. Al menos 20 proteínas efectoras son translocadas a través de la
membrana de la vacuola al citoplasma de la célula infectada, aunque hasta el momento el rol de
estos efectores en la patogénesis es desconocido. La inactivación genética de algunos de los
genes codificantes de estas proteínas han resultado en cepas atenuadas en el modelo de
infección murina (SifA, SseJ, SseG, SopD2 y PipB2) pero individualmente ninguno de estos u
otros efectores parecen ser esenciales en la virulencia, por lo que es claro que varios efectores
actúan en conjunto para ejercer su efecto sobre la célula hospedadora. Este SST3 también actúa
modificando el citoesqueleto celular induciendo condensación de actina alrededor de la SCV y
ha sido demostrado la importancia de este evento para la replicación bacteriana intracelular
(Figura 4).
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Figura 4. Formación de la SCV e inducción del SST3 codificado en SPI-2 en el interior celular. Una vez
que Salmonella es internalizada en la célula hospedadora, queda incluida en una vacuola formada por los pliegues
de membrana implicados en la internalización. Posteriormente, ocurre fusión de los lisosomas, acidificando el
contenido vacuolar, y asociación de marcadores endociticos lisosomales como la proteína LAMP-1, localizada en
la membrana vacuolar (de color púrpura). A esta vacuola se la conoce como SCV (del inglés, “Salmonella
containing vacuole”). Dentro de la SCV se induce la expresión y ensamblaje del SST3 de SPI-2, mediante el cual
se translocan variados efectores bacterianos (esferas amarillas) a través de la membrana vacuolar. Los efectores
del SST3 de SPI-2 SifA y PipB2 contribuyen a la formación de unos filamentos conocidos como Sifs (del inglés
“Salmonella induced filaments”), los cuales se disponen a lo largo de los microtúbulos (en verde) y regulan la
acumulación de proteínas motoras (estrellas amarillas) sobre los Sifs y la SCV. El significado biológico de los Sifs
se desconoce, aunque su formación se asocia fuertemente con la capacidad de Salmonella de sobrevivir y
replicarse intracelularmente. SseJ es una deacilasa que es activa en la membrana de la vacuola. SseF y SseG
causan acumulación de microtúbulos adyacentes a la SCV y dirigen el tráfico de vesículas derivadas del Golgi
hacia la SCV. La actina se acumula alrededor de la SCV y esto es dependiente del SST3 de SPI-2. SspH2, SpvB
y SseI se piensa juegan un rol en esta acumulación de actina. Tomado de Haraga et al 2008.
En resumen, durante el curso temprano de la infección por SNT, tanto factores bacterianos
como del huésped interactúan entre sí para desencadenar una respuesta inflamatoria aguda en
el intestino, que evitaría la diseminación de las bacterias hacia regiones extra-intestinales.
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