Clostridium perfringens: Fisiología, Patogenia e Epidemiología (Página 1)

Fisiología y Estructura

Clostridium perfringens es un bacilo grampositivo rectangular de gran tamaño ($0.6$ a $2.4 \times 1.3$ a $19 \mu m$) (fig. $30. 31$). Rara vez forma esporas, ya sea en condiciones in vivo o tras su cultivo in vitro, una importante característica que diferencia a esta especie de otros clostridios. Las colonias de C. perfringens también se caracterizan por su crecimiento y extensión rápidos en los medios de laboratorio y la producción de \beta-hemólisis en los medios que contienen sangre (fig. $30.4$). La síntesis de una o más de las «principales toxinas letales» por C. perfringens (toxinas alfa, beta, épsilon y iota) se utiliza para subdividir a las cepas en cinco tipo s (de A a E).

Patogenia e Inmunidad

La toxina alfa, producida por los cinco tipos de C. perfringens, es una lecitinasa (fosfolipasa C) capaz de lisar eritrocitos, plaquetas, leucocitos y células endoteliales. Esta toxina provoca una hemólisis masiva junto con un incremento de la permeabilidad vascular y de la hemorragia (la cual se ve potenciada por la destrucción de las plaquetas), destrucción tisular, toxicidad hepática y disfunción miocárdica (bradicardia, hipotensión). La toxina beta es la responsable de la estasis intestinal, la destrucción de la mucosa con formación de lesiones necróticas y la evolución a una enteritis necrótica. La toxina épsilon, una protoxina, se activa por la tripsina y aumenta la permeabilidad vascular de la pared del tubo digestivo. La toxina iota, la cuarta toxina letal que produce C. perfringens de tipo E, tiene una actividad necrosante y aumenta la permeabilidad vascular.

La enterotoxina de C. perfringens es sintetizada principalmente por las cepas A y su actividad se ve potenciada por la exposición a tripsina. La enterotoxina se produce durante la fase de transición desde las células vegetativas hasta las esporas y se libera en el entorno alcalino del intestino delgado cuando las células están sometidas a las fases finales de la formación de esporas (esporulación). La enterotoxina liberada se une a los receptores de la membrana del borde en cepillo del epitelio del intestino delgado en el íleon (fundamentalmente) y en el yeyuno, pero no en el duodeno. La inserción de la toxina en la membrana celular modifica su estructura y conlleva una alteración de la permeabilidad de membrana y la pérdida de líquidos e iones. Por otra parte, la enterotoxina también actúa como un superantígeno que estimula la actividad de los linfocitos T.

Epidemiología

C. perfringens tipo A habita con frecuencia en el aparato digestivo del ser humano y de los animales, y tiene una amplia distribución en la naturaleza, fundamentalmente en el suelo y en el agua contaminados por heces. Las esporas se forman en condiciones ambientales adversas y pueden sobrevivir durante períodos de tiempo prolongados. Las cepas de los tipos B a E no sobreviven en el suelo, pero pueden colonizar el aparato digestivo de los animales y algunas veces del ser humano. C. perfringens, sobre todo el tipo A, origina la mayoría de las infecciones en el ser humano, incluidas las infecciones de tejidos blandos, las intoxicaciones alimentarias, la enteritis necrosante y la septicemia.

Enfermedades Clínicas

C. perfringens puede causar una variedad de infecciones de tejidos blandos, que incluyen celulitis (fig. $30.5$), fascitis o miositis supurativa y mionecrosis o gangrena gaseosa con formación de gas en el tejido blando. La mionecrosis por clostridios suele deberse a C. perfringens, aunque otras especies, sobre todo C. septicum, también pueden producirla. Es una enfermedad que pone en peligro la vida e ilustra el gran potencial de virulencia de los clostridios histotóxicos. El inicio de la enfermedad, caracterizado por un intenso dolor, se suele desarrollar a lo largo de la semana siguiente a la introducción de los clostridios en un tejido como consecuencia de un traumatismo o una intervención quirúrgica. Este inicio se ve pronto seguido por una extensa necrosis muscular, shock, insuficiencia renal y muerte, a menudo durante los $2$ días siguientes al comienzo del cuadro. El examen macroscópico del músculo muestra tejidos necróticos desvitalizados. El gas que se ve en los tejidos está producido por la actividad metabólica de las bacterias que se dividen rápidamente (de ahí el nombre de gangrena gaseosa). La tinción de Gram del tejido o exudado tomado de la herida de un paciente con mionecrosis por C. perfringens pone de manifiesto la presencia de un gran número de bacilos grampositivos rectangulares en ausencia de células inflamatorias (debido a la lisis causada por las toxinas sintetizadas por los clostridios). Las toxinas de los clostridios originan habitualmente hemólisis y hemorragia importantes (v. cuadro $30.1$).

La intoxicación alimentaria por clostridios (caso clínico $30.2$), una intoxicación relativamente frecuente pero que en muchas ocasiones se pasa por alto, se caracteriza por: $1$) un período de incubación breve (de $8$ a $12$ horas); $2$) una presentación clínica que incluye espasmos abdominales y diarrea acuosa, pero que no cursa con fiebre, náuseas ni vómitos, y $3$) una evolución clínica de duración menor de $24$ horas. La enfermedad es consecuencia del consumo de productos cárnicos (como ternera, pollo y pavo) contaminados por un gran número de células ($10^5$ a $10^9$ microorganismos) de C. perfringens tipo A productor de enterotoxina. El mantenimiento de alimentos contaminados a temperaturas inferiores a $60^\circ C$ posibilita la germinación de las esporas que han sobrevivido al proceso de cocinado y su posterior multiplicación hasta alcanzar unas elevadas concentraciones. La refrigeración rápida de los alimentos después de su preparación evita este crecimiento bacteriano. Por otro lado, el recalentamiento de los alimentos a $74^\circ C$ destruye la enterotoxina termolábil.

La enteritis necrosante (también denominada enteritis necroticans o pig-bel) es un proceso necrosante agudo infrecuente que afecta al yeyuno y se caracteriza por un dolor abdominal agudo, vómitos, diarrea sanguinolenta, ulceración del intestino delgado y perforación de la pared intestinal, lo que origina peritonitis y shock. La mortalidad de los pacientes afectados por esta infección se acerca al $50\%$. La toxina beta producida por C. perfringens tipo C es la responsable de esta entidad. La enteritis necrótica es más frecuente en Papúa Nueva Guinea, aunque se describen casos esporádicos en otros países. Esto es consecuencia de los hábitos alimentarios de la población, en la que la enfermedad puede seguir al consumo de carne de cerdo contaminada, poco hecha, acompañada de batata. La batata contiene un inhibidor termorresistente de la tripsina que protege a la toxina beta contra su inactivación por la tripsina. Otros factores de riesgo de la enfermedad son la exposición a un gran número de microorganismos y la malnutrición (con pérdida de la actividad proteolítica que inactiva la enterotoxina). El aislamiento de C. perfringens o de otras especies de clostridios de los hemocultivos constituye un motivo de alarma. Sin embargo, más de la mitad de las cepas carecen de significación clínica, y representan una bacteriemia transitoria o, con más frecuencia, la contaminación del cultivo por clostridios que colonizan la piel. Los pacientes con una septicemia clínicamente relevante que complica otras infecciones (como mionecrosis, enteritis necrosante) se manifestarán con un cuadro llamativo con hemólisis masiva y shock séptico devastador.

Diagnóstico de Laboratorio

El laboratorio se limita a desempeñar un papel de confirmación en el diagnóstico de las infecciones de tejidos blandos por clostridios debido a que el tratamiento se debe instaurar inmediatamente. La detección al microscopio de bacilos grampositivos en las muestras clínicas, generalmente en ausencia de leucocitos, puede ser un hallazgo muy útil como consecuencia de la morfología característica de estos microorganismos. El cultivo de estas bacterias anaerobias también resulta relativamente sencillo. En condiciones adecuadas, C. perfringens se puede dividir cada $8-10$ minutos, por lo que su crecimiento en los medios de agar y en los caldos de hemocultivo se puede detectar después de una incubación de solo unas horas. La implicación de C. perfringens en una intoxicación alimentaria se demuestra mediante el aislamiento de más de $10^5$ microorganismos por gramo de alimento, o más de $10^6$ bacterias por gramo de heces recogidas el primer día siguiente al inicio de la enfermedad. Se han desarrollado inmunoanálisis para la detección de la enterotoxina en las muestras fecales. Sin embargo, la intoxicación alimentaria por clostridios es sobre todo un diagnóstico clínico y habitualmente no se emplean cultivos ni inmunoanálisis en los laboratorios clínicos para el diagnóstico de esta infección.

Tratamiento, Prevención y Control

Las infecciones de tejidos blandos asociadas a C. perfringens, como la miositis supurativa y la mionecrosis, se deben tratar de manera intensiva mediante intervenciones de desbridamiento quirúrgico y altas dosis de penicilina. El tratamiento con oxígeno hiperbárico se ha usado en estas infecciones, aunque sus resultados no son concluyentes. A pesar de todos los esfuerzos terapéuticos, el pronóstico de los pacientes con estas enfermedades es desfavorable y su mortalidad comprende entre un $40$ y un $100\%$. Las infecciones de tejidos blandos menos graves y localizadas se pueden tratar con éxito mediante el desbridamiento y la administración de penicilina.

Las intoxicaciones alimentarias por clostridios se tratan con rehidratación oral y en los casos graves con líquidos y electrólitos por vía intravenosa. No se recomienda el tratamiento antibiótico, ya que se trata de una enfermedad que se resuelve de forma espontánea (es decir, la diarrea elimina las bacterias del tubo digestivo y la microflora intestinal normal vuelve a establecerse por sí sola).

La exposición a C. perfringens es difícil de evitar como consecuencia de la distribución ubicua de estos microorganismos. La enfermedad requiere la introducción de los clostridios en tejidos desvitalizados y el mantenimiento de un ambiente anaerobio favorable para el crecimiento bacteriano. Por tanto, el cuidado adecuado de las heridas y el uso racional de la profilaxis antibiótica pueden ser muy importantes en la prevención de la mayoría de las infecciones.