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17. Mycobacterium tuberculosis
Un significativo número de las especies dentro del género Mycobacterium son prominentes patógenos, como los miembros del complejo Mycobacterium tuberculosis o Mycobacterium leprae. Además, numerosas especies de micobacterias del ambiente llamadas Mycobacterium no tuberculosos (MNT) (antes llamadas “micobacterias atípicas”) son responsables por diversos tipos de enfermedades, especialmente en pacientes con infección por VIH-SIDA. Las micobacterias son objeto de estudio debido a su importantísima incidencia sobre la Salud Pública. Se conocen al menos 72 especies de Mycobacterium , entre las que aparecen algunas especies de gran importancia médica como los agentes etiológicos de la tuberculosis humana y la lepra. En este capítulo se estudiarán la tuberculosis y sus agentes etiológicos, y se realizará una descripción somera de los agentes de micobacteriosis no tuberculosa. M. leprae se estudiará en un capítulo subsiguiente.
Características de las micobacterias
Morfología y tinción. Se trata de bacilos delgados, rectos o ligeramente curvos, inmóviles, que no presentan cápsula ni forman esporas. Aunque tienen la estructura de un Gram (+), las micobacterias casi no toman los colorantes de Gram a temperatura ambiente. Sin embargo, pueden teñirse con fucsina fenicada alcalina en caliente (coloración de Ziehl-Neelsen) y resisten la decoloración con ácido en medio alcohólico. Esta particularidad las define como ácido-alcohol resistentes. La resistencia a la decoloración se debe al elevado contenido lipídico de su pared celular y sólo se pone de manifiesto si las envolturas bacterianas permanecen intactas.
Estructura. La envoltura de las micobacterias consiste en una membrana citoplasmática y una pared celular. Esta última presenta una marcada diferencia con la de los Gram (+), que radica en su elevado contenido de lípidos (60% del peso seco). La pared micobacteriana contiene un grupo heterogéneo de peptidolípidos, glicolípidos fenólicos y sulfolípidos (sulfátidos), de acción significativa y específica en la patogénesis (Figura 1).
Metabolismo y cultivo. Los requerimientos nutricionales varían mucho de especie a especie de micobacteria. Como ejemplos extremos, algunas micobacterias no patógenas del ambiente pueden desarrollar en los picos de las canillas de agua y en lavatorios. Por el contrario, existen otras como M. leprae , que jamás pudo ser cultivada en medios artificiales. Las micobacterias son aerobias estrictas a punto tal que una leve disminución de la concentración de O 2 produce un marcado descenso del ritmo de crecimiento. M. tuberculosis desarrolla mejor en atmósfera de aire con 10% de CO 2. Las micobacterias crecen en medios sintéticos simples, pero para aislarlas de algunos materiales clínicos se requieren medios selectivos sólidos especialmente adaptados, que contienen no sólo los nutrientes, sino además inhibidores como el verde de malaquita y antibióticos, para evitar el crecimiento de la
flora acompañante, que crece mucho más velozmente que las micobacterias. Las micobacterias desarrollan muy lentamente y se requieren como mínimo de 10 a 20 días de cultivo a 37oC para que las colonias comiencen a hacerse visibles. Compárese su tiempo medio de generación de 15 a 20 horas, con el de la mayoría de las bacterias, que es de 30 o 40 minutos. Algunas pocas especies, como M. fortuitum , desarrollan más rápidamente (3 a 7 días para que una colonia se haga visible). Las micobacterias patógenas prácticamente no desarrollan a temperatura ambiente. En los cultivos de algunas micobacterias, como las del complejo M. avium-intracellulare, pueden observarse colonias rugosas (R, cepas virulentas) y lisas (S, avirulentas). M. tuberculosis forma colonias elevadas, verrugosas y adherentes, de color blanquecino o amarillento, difíciles de emulsificar debido a su alto contenido en lípidos. En ciertos medios de cultivo las cepas virulentas se agrupan en manojos paralelos formando largos cordones enroscados. Estos cordones también pueden ser observados en medios líquidos o en suspensiones preparadas en agua a partir de una colonia. Esta agrupación característica se debe a la presencia del factor cuerda.
CURIOSIDAD: las artes y la moda tuberculosa.
En las postrimerías del siglo XIX se llegó a creer que los personajes más creativos y de mayor intelectualidad estaban especialmente predispuestos a contraer la tisis o tuberculosis. Los méritos de los poetas, artistas y músicos famosos se confirmaban por sus muertes en frías y húmedas buhardillas. Entre los tísicos famosos se cuentan Jean Moliére (1622-1673), Johann Goethe (1749-1832), Niccoló Paganini (1782-1840), Edgar Allan Poe (1809-1849), Frédéric Chopin (1810-1849), Fyodor Dostoyevsky (1821-1881), Paul Gauguin (1848-1903), Anton Chekhov (1860-1904), Franz Kafka (1883-1924), y la enorme lista continúa e incluye a otros personajes que no se dedicaban precisamente al arte, como Adolf Hitler (1889-1945). No es de extrañar que por su relación con el arte y la bohemia, la muerte debido a la tuberculosis fuera un tema prominente en la ópera: tuberculosas famosas fueron Mimí en la ópera La Bohéme de Puccini y Violetta Válery en la ópera La Traviata de Verdi. También llegó esa influencia al arte vernáculo. Valga como ejemplo la letra de Margarita Gauthier, un tango de J.J. Nelson (1935), en donde se narra el final de la desdichada señorita. Mucho del arte de fin de siglo XIX mostraba al modelo femenino paradigmático del momento. Este consistía en mujeres muy pálidas, escuálidas, letárgicas, con las mejillas de un color rosa subido y brillante, imagen típica de la tuberculosis. Aún más, esa imagen llegó a ser un modelo de belleza y las mujeres se maquillaban para lucir así, pues ese era el estándar aceptado de la belleza. La mujer de apariencia vital, saludable, rosagante y energética era considerada menos bella que la mujer pálida, demacrada y lánguida
Figura 1. Esquema de las envolturas de M. tuberculosis
Resistencia a agentes físicos y químicos. A pesar de no formar esporas, las micobacterias son altamente resistentes a la desecación (12 años a 37oC en cultivos secos). Son sensibles en cultivo a la luz solar : 2 horas de exposición les ocasiona la muerte. En esputo pueden resistir de 20 a 30 horas de exposición solar y por 6-8 meses al abrigo de la luz solar. Las micobacterias pierden su viabilidad por pasteurización a 62oC por 30 minutos o 72oC por 16 segundos. Son resistentes a ácidos, álcalis y a la mayoría de los desinfectantes, excepto el formaldehído, el glutaraldehído, el fenol y sus derivados, el etanol al 70% y, en menor grado, los hipocloritos. Esta resistencia a agentes químicos, que se atribuye a la hidrofobicidad de sus envolturas, se aprovecha para la decontaminación de muestras para cultivo bacteriológico provenientes de materiales clínicos (esputo) que llevan consigo una considerable contaminación con otras bacterias.
Estructura antigénica. Las micobacterias poseen una estructura antigénica compleja. Los antígenos más estudiados son proteínas termoestables liberadas al medio de cultivo por M. tuberculosis. La preparación mejor conocida es la antigua tuberculina , que se obtuvo por ebullición de cultivos de 6 semanas de incubación. El PPD ( P urified P rotein D erivative, derivado proteico purificado) se obtiene al precipitar proteínas de M. tuberculosis con ácido tricloroacético o con sulfato de amonio de un filtrado de cultivo en medio sintético_._ El PPD contiene proteínas en la que predominan dos, de peso molecular 2.000 y 9.000 kDa. La purificación de los derivados hallados en filtrado de cultivo permitió la clasificación llamada "Estados Unidos-Japón", que incluye 11 antígenos: 1 y 2 son polisacáridos, 3 es un glucano de alto peso molecular, y de 4 a
11 son polipéptidos. Otros antígenos de M. tuberculosis son: i) polisacáridos , que no generan hipersensibilidad retardada; ii) fosfatidil-inositol-manósidos , de dudosa utilidad para el serodiagnóstico; iii) la cera D y el muramildipéptido , que son adyuvantes y que pueden además desencadenar la inmunidad adaptativa celular; y iv) dimicolato de 6,6'-trehalosa (factor cuerda), que posee actividad inmunorreactiva (adyuvante, inductor de granulomas, antitumoral y activador del sistema del complemento por la vía alterna). No se ha encontrado un antígeno único capaz de generar inmunidad protectora contra la infección tuberculosa ni que permita detectar la patología cuando se lo utiliza en una prueba serodiagnóstica. Factores de patogenicidad. Los componentes celulares de M. tuberculosis son excepcionalmente poco tóxicos para huéspedes que no están previamente sensibilizados a la tuberculina. M. tuberculosis carece de endo y exotoxinas. La virulencia de la bacteria se asocia a su capacidad de multiplicarse dentro de los macrófagos a pesar de las condiciones hostiles que allí encuentra. Los principales determinantes de patogenicidad de M. tuberculosis y su mecanismo de acción se describen en la Tabla 1. Tuberculosis humana
La tuberculosis es una enfermedad crónica que puede abarcar toda la vida del individuo. Sus agentes etiológicos componen el complejo M. tuberculosis , que está integrado M. tuberculosis , M. bovis (incluyendo al M. bovis BCG) , M. africanum, M. microti y M. canettii. Este grupo presenta una homología de ADN-ADN mayor al 95%. Los estudios de secuenciación han mostrado que
Figura 2 Patogénesis de la tuberculosis. Se describe la evolución de los casos extremos cuando la bacteria ingresa por primera vez a un huésped inmunocompetente o inmunodeficiente.
intervienen una variedad de receptores (Tabla 3). La estimulación de estos receptores induce la la fagocitosis de la micobacteria por macrófagos alveolares células dendríticas y fagocitos derivados de los monocitos circulantes que llegan al sitio de infección. Las células de la inmunidad innata del huésped poseen además otros receptores que reconocen diversos patrones presentes en las micobacterias. Estos son los receptores tipo Toll (TLR): el TLR reconoce lipoproteínas, el TLR4 reconoce lipoarábino-manano (LAM) y el TLR9 reconoce ADN bacteriano. El impacto de los respectivos ligandos bacterianos sobre estos receptores producen en general la liberación de citoquinas e interleuquinas proinflamatorias, especialmente IL-12. Los TLRs juegan un crucial papel en el reconocimiento innato de componentes micobacterianos en el estadío inicial de la tuberculosis.. Sin un repertorio íntegro de TLRs funcionantes, no se produce la activación inmune de los fagocitos tras la internalización de las micobacterias.
Una vez fagocitadas, las micobacterias se alojan dentro de los fagosomas. Los sulfátidos de la envoltura bacteriana y el amoníaco producido por la bacteria impiden la fusión de los lisosomas con los fagosomas, por lo que las micobacterias no son atacadas y así pueden replicarse dentro de los fagosomas. Aunque eventualmente algunos lisosomas llegan a fusionarse con los fagosomas, la bacteria se protege del ataque de aquellos componentes oxidantes antibacterianos cambiando el pH intrafagolisosomal también por liberación de amoníaco.
La inmunidad innata del hombre contra M. tuberculosis se pone de manifiesto inicialmente en el sitio de infección a través de la actividad de un reducido número de células NK que arriban al sitio de infección. Estas actúan contra fagocitos que han internalizado micobacterias y que comienzan a expresar moléculas
de superficie marcadoras de activación. Al entrar en contacto con estas moléculas de superficie, las células NK liberan IFN- que promueve la producción de óxido nítrico y TNF- por los fagocitos (el óxido nítrico participa en la inactivación de M. tuberculosis ). Pasados los 7 a 10 días desde el ingreso de la micobacteria al pulmón, lo que ocurra luego dependerá de las características de la cepa de M. tuberculosis infectante, del tamaño del inóculo y de la condición inmunitaria del huésped. Cepas poco virulentas, en un inóculo de escasa magnitud, normalmente son eliminadas en este estadío y la infección es abortada. Micobacterias de alta virulencia en un inóculo de mayor magnitud en un huésped susceptible (sin inmunidad adquirida contra la micobacteria) no pueden ser contenidas y el huésped no podrá detener la replicación intracelular de las micobacterias.
Segunda etapa: replicación intracelular. Pasados los 7 a 10 días, M. tuberculosis continúa su replicación intracelular evadiendo los mecanismos de defensa del huésped. Con el tiempo, algunos macrófagos se destruyen por acción de las células NK, ya sea por mecanismos de apoptosis o de citotoxicidad. Las micobacterias viables liberadas son recaptadas por otros macrófagos y por fagocitos derivados de monocitos. Estas células y linfocitos T comienzan a acumularse en el sitio de infección debido a la liberación de IL-8 y otros factores quimiotácticos liberados por macrófagos y fibroblastos. Como los macrófagos inicialmente no se activan, no pueden degradar a las micobacterias y tanto ellos como las células dendríticas fallan en la presentación antigénica. En esta etapa se produce una suerte de simbiosis entre las micobacterias y los fagocitos, en la que pocas células fagocíticas son dañadas y casi ninguna micobacteria es inactivada. El tamaño de la lesión continúa creciendo entre los 14 y los 21 días y las micobacterias continúan multiplicándose en
Tabla 3. Receptores para componentes micobacterianos que promueven su adherencia e internalización por fagocitos profesionales y no profesionales del huésped.
Receptores Ligandos y acción biológica
CR1, CR3, CR4 Involucrados en la endocitosis mediada por una opsonina (C3b). Para que C3b se forme, se necesita activación del C’ por la vía alterna. Luego C3b se une a CR1_. M. tuberculosis_ se puede unir también directamente a CR3 y CR4. La adherencia de M. tuberculosis a través de CR1 proporciona a la bacteria una supervivencia mayor que cuando se adhiere a través de CR3 o CR4. La expresión de los receptores CR está inhibida por IFN-. estimulada por PGE2, IL-4 y otras citoquinas liberadas por linfocitos Th2. Receptor para manosa (MR) Reconoce los residuos terminales de manosa sobre la micobacteria. Las micobacterias patógenas son fagocitadas por endocitosis mediada por MR (las atenuadas no). La endocitosis mediada por MR no estimula la producción de anión superóxido, necesario para la destrucción oxidativa de las micobacterias, y desencadena al mismo tiempo señales anti-inflamatorias. La expresión de MR está inhibida por IFN-. estimulada por PGE2, IL-4 y otras citoquinas liberadas por linfocitos Th2. Receptores para la remoción de moléculas indeseables tipo A (scavenger)
Cuando la endocitosis vía CRs y MR son inhibidos, la endocitosis puede proceder por este mecanismo.
Receptores para colectinas Las colectinas son un grupo de proteínas estructuralmente relacionadas, que incluyen a las proteínas del surfactante pulmonar (Sp-A), las lectinas de unión a manosa (MBLs) y C1q. Promueven la endocitosis de las micobacterias por macrófagos, neumocitos tipo II y neutrófilos. Los pacientes con infección por VIH tienen elevados niveles de Sp-A, lo que resulta en una adherencia tres veces mayor a los macrófagos estos pacientes. La endocitosis mediada por Sp-A suprime la producción de intermediarios reactivos del nitrógeno, necesarios para la inactivación y muerte de las micobacterias. Fibronectina Permite la unión a fagocitos no profesionales (células alveolares epiteliales) mediante la interacción con el integrantes del complejo antígeno 85, que es un miembro de la familia de proteínas de unión a fibronectina. Glicoconjugados sulfatados Permiten la unión a una adhesina para heparina producida por M. tuberculosis.
fase logarítmica, casi sin inflamación ni daño manifiesto de tejido. El reconocimiento de productos micobacterianos por las células del huésped representa un paso crucial en el desencadenamiento de una respuesta efectiva. El reconocimiento inmune del LAM, se produce a través de la proteína plasmática de unión al LPS, que transfiere no sólo al LPS sino también al LAM al receptor celular de superficie CD14 sobre los monocitos y otros fagocitos, en presencia de TLR4 y de una proteína MD-2. Las concentraciones de tanto CD14 libre plasmático como de la proteína (lectina) plasmática de unión a LPS se encuentran elevadas en pacientes con tuberculosis activa.
Hacia el fin de la tercera semana de evolución de la infección, algunos macrófagos se activan en la lesión primaria incipiente y, junto con las células dendríticas, ejecutan la presentación de antígenos micobacterianos a los linfocitos T. Más quimiotactinas son liberadas y se observa una acumulación cada vez mayor de monocitos y linfocitos T en el sitio de infección.
Tercera etapa: diseminación. Un número de macrófagos activados se fusionan entre sí a través de moléculas de adhesión, como ICAM-1 y forman células multinucleadas gigantes. La formación de células multinucleadas representa visualmente una activa defensa del huésped contra las micobacterias. Algunas micobacterias escapan del sitio inicial de infección y migran hacia los ganglios linfáticos regionales, donde son recaptadas por otros macrófagos. Vuelven a producirse en ese nuevo sitio ciclos de replicación micobacteriana y ruptura celular y, al cabo de un tiempo, algunas micobacterias pasan a circulación para luego ser capturadas por células fagocíticas tanto circulantes (monocitos) como de cualquier sitio del organismo. De esta manera, las micobacterias se diseminan, cuando todavía no se han generado niveles significativos de inmunidad adaptativa. En cada sitio donde unas pocas micobacterias se establecen, comienza a formarse una nueva lesión. El grado de evolución de las lesiones es independiente entre sí, debido a que los niveles de inmunidad adquirida son todavía muy bajos o inexistentes. Al
cabo de 3 a 4 semanas desde el comienzo de la infección, ya existe un alto número de microlesiones en distinto estado de evolución, semejantes a la lesión inicial del sitio del inóculo.
En cada lesión, el reconocimiento de M. tuberculosis por las células fagocíticas va conduciendo lentamente hacia la activación celular y la producción de más citoquinas, que llevan a su vez a mayor activación celular y a la producción de aún mayores cantidades de citoquinas dentro de un complejo contexto regulatorio. Las cantidades relativas de estas citoquinas en el sitio de infección determinan la magnitud de la reacción inflamatoria y la ulterior evolución de la enfermedad tuberculosa. Un listado de las citoquinas proinflamatorias secretadas ante la presencia de M. tuberculosis y sus efectos se describen en la Tabla 4. La Tabla 5 describe las citoquinas anti- inflamatorias y la Tabla 6 las quimioquinas que intervienen en la infección tuberculosa.
Las micobacterias que llegan a la circulación más frecuentemente alcanzan la región apical pulmonar y en menor grado los riñones, áreas vasculares esqueléticas, epífisis óseas, sistema nervioso central y ganglios linfáticos, donde por último generarán focos metastásicos. Todas las lesiones progresan lenta pero irremediablemente, dado que durante las primeras semanas de la infección el huésped no vacunado literalmente carece de defensa específica contra la micobacteria tuberculosa. Hasta aquí el paciente puede permanecer asintomático o sólo sufrir síntomas leves no específicos.
Cuarta etapa: daño tisular. Al cabo de 4 a 6 semanas desde el ingreso de la micobacteria tuberculosa y cuando la masa de linfocitos en presencia del antígeno es suficientemente numerosa en el sitio donde la bacteria se replica activamente, comienzan a manifestarse los efectos de la inmunidad adquirida contra antígenos micobacterianos. A medida que la reacción inmune se hace más intensa, desde el punto de vista macroscópico, en el sitio de infección se producen zonas de necrosis central rodeadas de una corona de células mononucleares, a su vez rodeada de tejido fibroso inducido por otros factores liberados por los macrófagos
Figura 3. La respuesta de las células fagocíticas luego de la activación por M. tuberculosis. El reconocimiento inmune de M. tuberculosis por macrófagos y células dendríticas es seguido por una respuesta inflamatoria que juega un papel crucial en la producción de citoquinas. Los eventos iniciales de esta respuesta celular incluye mecanismos no específicos de defensa, que pueden llevar a la muerte temprana de la bacteria o a la contención de la enfermedad. Además, distintos productos celulares, que incluyen citoquinas y marcadores celulares de superficie están involucrados en estos procesos (enumerados bajo los recuadros). Las citoquinas anti-inflamatorias (ver Tabla 6) no se muestran en este esquema.
exclusiva de células /. La respuesta por LTCD8 es básicamente citotóxica, mientras que la respuesta por LTCD será cualitativamente diferente, de acuerdo a que las citoquinas presentes en el sitio de infección determinen una respuesta Th1 o Th2. El balance entre las respuestas Th1 y Th2 tiene crucial importancia, porque un desequilibrio en favor de una respuesta Th2 determina la aparición de fenómenos de hipersensibilidad, daño tisular y enfermedad (ver viñeta: equilibrio de las respuestas LTCD4 Th1 y Th2). Las citoquinas involucradas en la determinación de una respuesta Th1 contra la micobacteria tuberculosa se describen en la Figura 4.
La subpoblación Th1 libera grandes cantidades de citoquinas IFN-, IL-1, IL-12 e IL-18) que producen la activación de los macrófagos por un lado y de las células T y las NK por otro lado. El efecto del IFN- sobre las células fagocíticas promueve la inactivación y degradación de las micobacterias intracelulares por acción de enzimas lisosomales y especies reactivas del O 2. Al mismo tiempo se inducen fenómenos de hipersensibilidad retardada por efecto de las citoquinas sobre las células T. Una activación descontrolada de los macrófagos sumada a la reacción de hipersensibilidad, puede resultar en un significativo daño de tejido. La subpoblación Th2 libera IL-4, IL-5, IL-6 e IL-10, que proveen por un lado un efecto modulador (inhibitorio) de la respuesta Th1 y por otro lado un efecto estimulador de la diferenciación de las células B y la consecuente generación de anticuerpos, que no parecen tener relevancia en las defensas contra la micobacteria tuberculosa_._ La lisis de los macrófagos mediada por los LTCD8 citotóxicos desaloja a las micobacterias de su reservorio intracelular y las expone a los macrófagos activados. La suma de las acciones de los LTCD8 y de los LTCD4 Th1 frente a antígenos micobacterianos constituye la base de la eliminación de la infección, tanto del sitio inicial como de los sitios metastásicos.
Figura 4. Citoquinas y receptores involucrados en una respuesta Th1 en la tuberculosis. El principal mecanismo efector de la inmunidad mediada por células en la tuberculosis es la activación de los macrófagos por IFN-. Esta citoquina es producida por las células NK y diferentes subpoblaciones de LT y su producción las citoquinas descriptas en la figura y posiblemente por IL-15, todas liberadas por las CPAs (macrófagos y células dendríticas).
CPA
IFN-
IFN- R
Células T
Células NK
TNF-
IL-1
IL-
IL-
IL-18R
IL-12R IL-1 R
TNF- R
CPA
IFN-
IFN- R
Células T
Células NK
TNF-
IL-1
IL-
IL-
IL-18R
IL-12R IL-1 R
TNF- R
M. tuberculosis
Macrófagos / células dendríticas
Formación de granuloma
Contención o muerte de M. tuberculosis
respuesta de fase aguda
quimiotaxis
auto-inducción TNF-, IL-1, IFN-
IL-6...
IL-8, MCP-1, MIP-1a, RANTES
estimulación de células productoras de IFN- IL-12, IL-15, IL-
iniciación de la respuesta adaptativa CMH, CD1, CD80, IL-12, IL-12, TNF-, IL-1...
respuesta antígeno- específica de las células T IFN-, TNF-, granulicina...
IFN-
M. tuberculosis
Macrófagos / células dendríticas
Formación de granuloma
Contención o muerte de M. tuberculosis
respuesta de fase aguda
quimiotaxis
auto-inducción TNF-, IL-1, IFN-
auto-inducción TNF-, IL-1, IFN-
IL-6...
IL-8, MCP-1, MIP-1a, RANTES
estimulación de células productoras de IFN- IL-12, IL-15, IL-
iniciación de la respuesta adaptativa CMH, CD1, CD80, IL-12, IL-12, TNF-, IL-1...
respuesta antígeno- específica de las células T IFN-, TNF-, granulicina...
IFN-
IMPORTANTE: equilibrio de las respuestas de los LTCD4 Th1 y Th2.
De acuerdo a sus patrones de expresión de citoquinas, se distinguen dos subpoblaciones principales de linfocitos TCD4: la Th1, que mayormente involucra a IFN- , IL-1 , IL-12 , IL-18 y TNF- , y la Th2, que involucra a IL-4, IL-5, IL-6 e IL-10. A grandes rasgos podría decirse que la respuesta Th1 se asocia a funciones efectoras ejercidas por los macrófagos activados, mientras que la respuesta Th2 está más relacionada con funciones efectoras no dependientes de los macrófagos. Estudios realizados con distintos modelos de infección han demostrado que positivamente las respuestas Th1 confieren protección contra la mayoría de los microorganismos y que usualmente conducen a su erradicación. Sin embargo, si los patógenos persisten en el huésped, la respuesta Th1 termina por producir daño inflamatorio del tejido infectado. En cambio la respuesta Th2, que se observa más bien durante las infecciones por ciertos parásitos intestinales, es más dirigida y contribuye a la erradicación del parásito al interferir con sus mecanismos fisiológicos. Este tipo de respuesta evita el daño de tejido provocado por los macrófagos activados por una respuesta Th1. Interesantemente, la reconversión (“switch”) de una respuesta Th1 a una Th2 puede ocurrir durante el curso de una respuesta inmune cuando la respuesta Th1 es inefectiva para detener la infección. Las citoquinas que se producen durante la respuesta Th2 tienden a inhibir el desarrollo de las células Th1 y decrecer la actividad de las células Th1 y de los macrófagos, lo que contribuye a disminuir la magnitud del daño inflamatorio de tejido. Por este hallazgo, se ha sugerido que el papel fisiológico más importante de las células Th2 sería como reguladoras de la respuesta inmune.
Las células Th1 o Th2 parecen derivar de un mismo precursor indiferenciado Th0 bajo la influencia de mecanismos que actúan a nivel de la presentación antigénica. La diferenciación hacia Th1 o Th2 depende de factores tanto microambientales como genéticos, que determinan el predominio de una determinada citoquina en el sitio de la infección. Así, mientras la presencia de interferones, IL-12, IL15 e IL18 favorece la aparición de un patrón Th1, la temprana presencia de IL-4 e IL-10 favorece la diferenciación hacia Th2. Entre los factores microambientales deben considerarse el sitio de presentación antigénica, la forma física en que se encuentra el inmunógeno, el tipo de adyuvante involucrado y la dosis de antígeno. Durante la primoinfección tuberculosa en un huésped normal no vacunado, las micobacterias normalmente inducen una significativa respuesta Th1, debido a que los macrófagos que han fagocitadoa la micobacteria tuberculosa liberan una gran cantidad de interferones y de IL-12 al sitio de infección.
La expresión patológica de la enfermedad depende de la cantidad de antígeno depositado y de la magnitud de la reacción de hipersensibilidad. Al respecto, se que los antígenos micobacterianos no sólo puede ser presentados por las moléculas de clase I y II del CMH (complejo mayor de histocompatibilidad) (respectivamente, vías endógena y endocítica) sino también por CD1. En especial, las moléculas CD1 son eficientes para la presentación de antígenos derivados de ácido micólico, fosfoinositolmanósido y lipoarábidomanano, entre otros. La activación de células T restringidas a CD conduce a la producción de IFN- y a citotoxicidad para macrófagos infectados. Recientemente se han descubierto que la micobacteria tuberculosa reduce la expresión de la molécula coestimulatoria B-7.1, afectando así la presentación antigénica.
Cuando la cantidad de antígeno en la lesión es pequeña, se establece una respuesta inmune celular limitada y la lesión
generalmente es pequeña, circunscripta y organizada, integrada por células gigantes, macrófagos, linfocitos, fibroblastos y pequeños vasos. Se forma de esta manera un granuloma. Esta respuesta es la más deseable y conduce a la limitación de la infección y cicatrización, con fibrosis, encapsulamiento y formación de una minúscula cicatriz. Al quedar la infección limitada por la respuesta inmune, generalmente se produce la calcificación del material caseoso. Las lesiones calcificadas en el sitio inicial de infección se pueden observar radiológicamente en una radiografía de tórax y el grupo de lesiones se reconoce como el complejo de Ghon. Se dice que el individuo que ha completado este ciclo patológico ha sufrido la primoinfección tuberculosa. Pero existe evidencia que las lesiones tuberculosas raramente se esterilizan y la micobacteria tuberculosa podría permanecer viable en el centro de la lesión calcificada en donde queda alojado suspendido en minúsculas masas de caseum. La permanencia de la micobacteria tuberculosa en el huésped explicaría la positividad de un alto número de individuos a la prueba de la tuberculina, a lo largo de varios años.
Los síntomas y signos de la primoinfección tuberculosa permanecen ausentes en el 90 % de los individuos, o se confunden con un estado gripal en el resto. En individuos, con inmunodeficiencia o alguna otra causa predisponente, se desarrolla en cambio la enfermedad clínica que puede progresar
IMPORTANTE: papel de las células / en la infección tuberculosa
Mediante el receptor de las células T (TCR) los linfocitos reconocen péptidos presentados por moléculas de clase I o de clase II del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH). El TCR es un heterodímero del que se conocen dos estructuras diferentes, / y / . Las células / expresan el receptor TCR1, mientras que las / expresan el TCR2. Las células / comprenden a la mayoría de los LTCD4 y LTCD8, aunque algunas células / expresan CD8. En general, las células / no están sujetas a restricción por el CMH y funcionan básicamente como LT citotóxicos. La población de linfocitos sanguíneos está compuesta en un individuo normal por un 60-70% de células / y menos de un 10% de células / . Las células / se encuentran también en órganos linfoides y las / en epitelios (intestinal, genital), piel y líquido sinovial. En la sangre periférica de individuos con tuberculosis y reacción positiva a la PPD se han encontrado porcentajes de hasta el 25-30% de LT / , mientras que en individuos con tuberculosis avanzada o miliar estos porcentajes eran más bajos (2-9%). Este hallazgo no es privativo del individuo con la enfermedad declarada, sino que también se encontraron altos niveles de células / en individuos sanos con reacción (+) a la PPD que estaban en contacto directo con individuos enfermos, cuando se los comparó con individuos sanos con reacción (-) a la PPD. Estudios en modelos animales experimentales demostraron que los números de LT / están significativamente elevados en ganglios drenantes de sitios inoculados con la micobacteria tuberculosa. Asimismo, el contenido de LT / se encuentra elevado en las mismas lesiones micobacterianas. Estudios en animales deplecionados de LT / demostraron que la ausencia de dichas células deja al animal con un alto grado de indefensión frente a microorganismos intracelulares. Cuando se toman en conjunto todos los datos disponibles se llega a la conclusión que los LT / , a pesar de su baja proporción relativa en el individuo normal, podrían estar jugando un importante papel en la defensa del huésped durante la etapas tempranas de la infección tuberculosa (a través de su funcionalidad mayormente citotóxica).
que contiene el PPD. La lectura del resultado debe hacerse entre las 48 y las 72 horas. Deben medirse el diámetro de las áreas de induración y de eritema en el sitio de la aplicación. Cuando se administra una dosis de 2 UT, un área de induración de más de 10 mm de diámetro acompañada de eritema se interpreta como resultado positivo. La interpretación cambia si se administran 20 UT, porque a tal dosis ocurren reacciones inespecíficas. En general la dosis de 20 UT sólo se utiliza para verificar si un individuo conserva alguna capacidad de respuesta (por ejemplo en el caso de un paciente inmunosuprimido).
El mecanismo de la prueba de la PPD puede interpretarse así: el antígeno tuberculínico provoca una débil reacción local, puesto que es atóxico. Los macrófagos tisulares procesan el antígeno que es reconocido por linfocitos que poseen memoria para ese antígeno. Se produce la liberación de factores quimiotácticos que reclutan más macrófagos y linfocitos de la circulación. Se produce la liberación de citoquinas por parte de los linfocitos activados, que producen cambios en la permeabilidad vascular. Se produce una inflamación local convencional, con todos sus componentes, que producen el eritema e induración.
Debe tenerse especial cuidado con la interpretación del resultado de la prueba. Una reacción positiva significa que el individuo está (o ha estado) infectado con M. tuberculosis o una micobacteria de otra especie, con la que tiene reactividad cruzada. La prueba no da una indicación temporal acerca de la infección, la que puede haber sido por ejemplo una primoinfección ocurrida muchos años antes. Una reacción puede dar un resultado negativo en los siguientes casos: i) cuando el individuo no está ni ha estado nunca infectado con una micobacteria del complejo M. tuberculosis ; ii) cuando el individuo está infectado pero todavía no ha desarrollado hipersensibilidad retardada (estado de prehipersensibilidad); iii) cuando el individuo perdió la positividad de la reacción por esterilización del M. tuberculosis en antiguas lesiones iniciales; o iv) cuando el individuo se encuentra bajo enérgico tratamiento con esteroides o con drogas inmunosupresoras, o padece otras enfermedades como sarampión, que lo vuelven anérgico a la tuberculoproteína, o infección por VIH. En algunos casos también puede haber reacción negativa en pacientes con tuberculosis muy avanzada. Una reacción (+) débil (<10 mm) puede ser atribuida tanto a infección con M. tuberculosis como a reactividad cruzada con otra micobacteria causante de infección.
El valor clínico de la prueba de PPD depende de la incidencia de primoinfección en la población y del plan de vacunación infantil. En países desarrollados con baja incidencia de primoinfección y en donde no se vacuna a los niños, una reacción positiva en la infancia y la adolescencia tiene valor diagnóstico. En un país subdesarrollado, la gran incidencia de primoinfección en la niñez temprana le resta valor diagnóstico a la prueba. En Argentina, donde los individuos son vacunados dentro de los 30 días del nacimiento, el valor es aún menor. No obstante, la prueba tuberculínica mantiene cierto valor diagnóstico complementario, especialmente cuando la pápula es mayor de 10 mm de diámetro, en niños vacunados o no al nacer. La reacción positiva como resultado de la vacunación presenta un diámetro promedio menor a 10 mm. Una reacción positiva a la prueba con PPD siempre implica infección. En los casos en que esa infección puede con mayor probabilidad progresar hacia la enfermedad (en la niñez por lo inmaduro del sistema inmune, en los inmunosuprimidos por lo inerme de este sistema), el resultado (+) adquiere más valor. En estos casos se consideran dos alternativas: quimioprofilaxis (cuando no existe ninguna evidencia clínica de enfermedad) o tratamiento (si se detectan signos o síntomas).
Tratamiento. El tratamiento de la tuberculosis se realiza con agentes quimioterápicos. Históricamente estos agentes se han clasificado en drogas de primera línea (isoniacida, rifampicina,
pirazinamida, etambutol, estreptomicina y fluorquinolonas; o de segunda línea (etionamida, cicloserina protionamida, cicloserina, kanamicina, capreomicina, tioacetazona, ácido p-aminosalicílico y viomicina, entre otras). A este repertorio se han agregado recientemente antibióticos más modernos como la claritromicina. Todas los agentes de primera línea son bactericidas, excepto el etambutol que es bacteriostático. La claritromicina no es activa contra el bacilo de la tuberculosis pero si lo es para micobacterias no tuberculosas. Las drogas de segunda línea sólo se utilizan cuando dejan de ser activas las de primera línea. Las drogas de segunda línea se denominan así porque son menos eficaces o más tóxicas que las de primera línea. Al cabo de 1 a 2 semanas de tratamiento adecuado, el paciente deja de ser bacilífero y deja de transmitir el bacilo a otros individuos.
Para prevenir la aparición de micobacterias resistentes no se utiliza un solo agente, sino que se debe administrar una combinación de agentes por períodos prolongados. En poblaciones de M. tuberculosis que nunca fue expuesto a quimioterápicos siempre existe un número de bacilos resistentes a un agente, con una frecuencia de una bacteria resistente por cada 107 a 10^10 bacterias, aproximadamente. Esta frecuencia no tiene significado en pequeñas lesiones no cavitarias, en donde sólo existen 10^4 a 10^5 micobacterias y la probabilidad de seleccionar micobacterias resistentes por el tratamiento es baja. Sin embargo, los pacientes con lesiones cavitarias tienen muchas más micobacterias (de 10^9 a 10^11 ) y la posibilidad de seleccionar micobacterias resistentes es mucho mayor. En estos pacientes es imprescindible el tratamiento con una batería de agentes. La duración del tratamiento depende de cuáles y cuántos agentes se utilicen. El tratamiento más efectivo en la actualidad se realiza con un esquema de 4 drogas (isoniacida, rifampicina, pirazinamida y etambutol o estreptomicina), los primeros dos meses, seguido de dos drogas (isoniacida, rifampicina) por 4 meses más. La prueba de sensibilidad es comúnmente innecesaria cuando se realiza un esquema terapéutico de este tipo, que es efectivo aún cuando existan bacterias resistentes a alguna de las drogas. Es necesaria, sin embargo, cuando se sospecha que pudo haber selección de mutantes resistentes a varios antibióticos, en especial a isoniacida y rifampicina simultáneamente (un aislamiento resistente a isoniacida y rifampicina se define como multirresistente ). El riesgo de multirresistencia es mayor en: i) pacientes con historia de tratamiento previo, ii) contactos de individuos afectados por cepas multirresistentes, iii) inmigrantes de países con altos índices de resistencia, y iv) pacientes con SIDA. Como un adjunto a la quimioterapia, algunos pacientes reciben talidomida. Esta droga inhibe la transcripción de ARN mensajero para TNF- y produce aumento de peso y una mejora del estado general del paciente tuberculoso al inhibir el efecto sistémico de la citoquina.
Prevención. Un cierto grado de protección contra la enfermedad tuberculosa grave se logra por vacunación con bacilo de Calmette- Guerin (BCG). El BCG es una cepa de Mycobacterium bovis que tiene un grado bajo y conocido de virulencia (ver capítulo Vacunas). La aplicación subcutánea del BCG produce una primoinfección atenuada , que se localiza y restringe al área de la inoculación. La vacunación con BCG induce positivización de la reacción de PPD por un período de 3 a 4 años. La eficacia de la vacuna BCG es tema de discusión puesto que hay estudios que demuestran una protección del 80%, mientras que otros estudios han demostrado que la protección que confiere es nula. Un hecho cierto que merece ser destacado es que cuando se produce la enfermedad tuberculosa en un niño vacunado, ésta generalmente tiene una presentación más leve. Y más importante aún, se ha comprobado que la incidencia de meningitis tuberculosa en individuos vacunados disminuye a valores insignificantes.
Tabla 7. Clasificación resumida de micobacterias tuberculosas y no tuberculosas
Familia Género Grupo - Especies Enfermedades que causa Mycobacterium (tuberculosos)
tuberculosis, bovis, microti, africanum, y canettii
Tuberculosis
Fotocromógenos Runyon grupo I:
- kansasii , marinum y otras
Micobacteriosis: sindrome semejante a la tuberculosis, enfermedades de piel y tejidos subcutáneos. También puede ser un comensal sin relevancia clínica.
Mycobacteriaceae Mycobacterium
Escotocromógenos Runyon grupo II:
- scrofulaceum y otras
Micobacteriosis: linfadenitis cervical granulosa. También puede ser un comensal sin relevancia clínica. Acromógenos Runyon grupo III:
- complejo avium-intracellulare y otras
Micobacteriosis parecida a la tuberculosis. También puede ser un comensal sin relevancia clínica. Crecimiento rápido Runyon grupo IV:
- fortuitum , chelonae y otras
- sme g matis , phlei y otras
- Micobacteriosis pulmonar, abscesos cutáneos, etc.
- Ninguna (comensal sin relevancia clínica).
En ciertos casos en Argentina se utiliza la quimioprofilaxis con isoniacida, por ejemplo, para: i) el niño menor de 5 años con reacción positiva a la PPD; ii) el niño con o sin reacción positiva a la PPD, que ha mantenido un estrecho contacto (cohabitado) con un individuo con reciente diagnóstico de tuberculosis (padre, madre, hermano, etc.); y iii) individuos con infección por VIH y reacción de Mantoux positiva, una vez que se descartó la tuberculosis tras una búsqueda exhaustiva. Los criterios para aplicación de la quimioprofilaxis preventiva varían de acuerdo a los países (población a la que el individuo pertenezca).
Diagnóstico de laboratorio.
Toma de la muestra. La recolección de la muestra debe hacerse en lo posible antes de iniciado el tratamiento con drogas, aunque esta norma no es excluyente pues dichas drogas demoran algún tiempo en eliminar a la micobacteria tuberculosa de las lesiones. Tampoco deben tomarse demasiadas precauciones en lo querespecta a las normas de esterilidad durante la toma de la muestra, puesto que las muestras se decontaminan en el proceso de homogeneización. Para aumentar las posibilidades de aislamiento de micobacterias frente a un posible caso de tuberculosis pulmonar se toman 3 muestras de esputo en 3 días consecutivos. Se recomienda recolectar material de la primera expectoración de la mañana, por ser la más rica en bacilos. En todos los casos se trata de examinar la muestra para realizar el diagnóstico microbiológico, iniciar el tratamiento y evitar la transmisión de la enfermedad. Si existe la sospecha que una lesión tuberculosa pueda estar localizada en otros órganos, se tratan de obtener las muestras lesionales del área afectada.
Baciloscopía. El examen microscópico, también llamado baciloscopía , tiene buen valor orientativo, pues permite identificar rápidamente un alto porcentaje de las tuberculosis pulmonares más tarde confirmadas por cultivo o amplificación de ácidos nucleicos. Debe tenerse en cuenta, que para que una baciloscopía sea positiva se requieren al menos 10.000 bacilos por mililitro de esputo. El método de tinción más tradicional es el de Ziehl-Neelsen. Consiste en la tinción en caliente con fucsina fenicada de Ziehl (fucsina con fenol al 5%) seguida de decoloración con ácido clorhídrico-alcohol y coloración de contraste con azul de metileno. Puede utilizarse también la tinción de Kinyoun, que es un método de tinción con fucsina en frío. Resulta práctico realizar la búsqueda de las micobacterias teñidas con compuestos fluorescentes, porque permiten más rápidamente distinguir la presencia de los bacilos fluorescentes. Habitualmente se utilizan auramina-O o rodamina como fluorocromos. La
observación microscópica revela la aparición de bastones finos y alargados, ácido-alcohol resistentes (o fluorescentes).
Cultivo. El método de rutina para el diagnóstico de laboratorio ha sido el cultivo de la muestra para el aislamiento de las micobacterias. Antes de su cultivo, algunas muestras requieren digestión y decontaminación. Este proceso se denomina también homogeneización y se aplica a las muestras como el esputo, que contienen bacterias provenientes de las floras normales faríngea y bucal. Las muestras como el LCR o la sangre, que provienen de sitios normalmente estériles, no requieren decontaminación. Como las micobacterias tienen localización intracelular, la homogeneización permite además su liberación desde el interior de los macrófagos presentes en el esputo. Existen distintos métodos para la homogeneización de muestras. El más corriente es el de Petroff, con hidróxido de sodio al 4%. Debe tenerse la precaución de moderar el tratamiento alcalino puesto que si es muy enérgico se destruirán muchos bacilos, con lo que puede disminuir la chance de aislamiento en cultivo de la micobacteria tuberculosa. Si se agrega un mucolítico, como la N- acetilhomocisteína, puede disminuirse la concentración de álcali. El aislamiento en cultivo puede realizarse por siembra en tubos que contienen un medio semisólido adecuado para desarrollo de las micobacterias. La semisolidez del medio de cultivo se logra por medio de una base gelificante, que puede ser clara de huevo (medio de Lowenstein-Jensen) o agar (medio Middlebrook 7H11). Los cultivos pueden incubarse en atmósfera de 5-10% CO 2 para favorecer el desarrollo. Las colonias de la micobacteria tuberculosa no aparecen antes de las 2 a 3 semanas de incubación y los cultivos no se dan por negativos antes de las 8 semanas de incubación. Algunas micobacterias tienen crecimiento más rápido y las colonias pueden observarse entre los 3 y los 7 días de incubación. Para diferenciar a M. tuberculosis de otros Mycobacterium deben realizarse pruebas bioquímicas. En la práctica es útil agrupar a las micobacterias en complejos, integrado por especies cuyo aislamiento presenta el mismo significado clínico, como el complejo M. tuberculosis o el complejo M. avium-intracellular. La diferenciación a nivel de especie dentro de los miembros de un complejo, de todas maneras, carece de real interés clínico porque la terapéutica es común para las especies integrantes de un mismo complejo. La clasificación de Runyon divide a los Mycobacterium que no pertenecen al complejo tuberculosis en cuatro grupos (Tabla 7). Los fotocromógenos producen pigmento sólo si se cultivan a la luz. Los escotocromógenos producen pigmento aún en ausencia de luz. Los acromógenos no producen pigmento y los del grupo
con mucha menor frecuencia. M. bovis, M. africanum y M. microti causan una enfermedad indistinguible de la causada por M. tuberculosis , aunque los primeros difieren en el aspecto epidemiológico. M. bovis no se transmite de un paciente a otro sino que se adquiere de otra fuente, como por ejemplo leche contaminada. M. bovis causa tuberculosis a bovinos y porcinos, pero sólo raramente causa infección al hombre. En Argentina, M. bovis causa en la actualidad alrededor del 1% de todos los casos de tuberculosis pulmonar. Los bovinos y los porcinos representan en Argentina un peligro potencial de infección por M. bovis , debido a la elevada tasa de infección de esos animales (más del 4% y cerca del 5% en bovinos y porcinos, respectivamente). La mayoría de los casos de tuberculosis causados por M. bovis aparecen en las provincias productoras lácteas (Córdoba, Buenos Aires y Santa Fe, en orden creciente). La tuberculosis causada por M. africanum sólo tiene alta prevalencia en el continente africano.
Micobacterias no-tuberculosas (MNT)
Las demás micobacterias causantes de enfermedad humana eran conocidas hasta hace poco como Mycobacterium atípicos , pero hoy día han sido clasificados con mayor precisión y cada uno ocupa un lugar propio en la taxonomía. El término "atípicas" aún se sigue usando la jerga médica, pero sería más correcto referirse a ellas como micobacterias no tuberculosas , en contraposición a las micobacterias tuberculosas, de las que deben diferenciarse en la clínica. Las MNT se hallan distribuidas mundialmente y para algunas de ellas parecen existir zonas endémicas. Se conocen reservorios animales para las MNT, pero la transmisión parece ocurrir más desde un reservorio ambiental que animal. El carácter endémico parece estar determinado por la naturaleza de los suelos en donde se las encuentra, entre y otras características ambientales y climáticas.
La patogenicidad de las MNT es menor que las del complejo M. tuberculosis. Raramente se aíslan MNT de pacientes inmunocompetentes y, cuando esto ocurre, en la mayoría de los casos no tienen importancia clínica. Existen condiciones predisponentes como enfermedad pulmonar crónica (antracosis, neumoconiosis), inmunosupresión adquirida (SIDA) o inducida (tratamiento inmunosupresor) para que las MNT encuentren el campo propicio para causar enfermedad. Las MNT pueden causar infecciones pulmonares, que en algunos casos se confunden con la tuberculosis, pero que generalmente son progresivas y de más rápida evolución, justamente debido a que los pacientes que sufren infecciones por MNT son inmunodeficientes. El pronóstico de estas micobacteriosis generalmente es malo debido a las características de la enfermedad de base, que les impide a los pacientes montar una respuesta inmune adecuada, y a la elevada resistencia a los antibióticos y quimioterápicos que con frecuencia presentan las MNT. Ejemplos de estas micobacterias son M. kansasii y las que componen el complejo avium-intracellulare.
En un principio se pensó que el aislamiento de las MNT de materiales humanos era fortuito y que sólo se trataba de contaminantes. Sin embargo, hoy se sabe que se trata de patógenos que pueden causar no sólo graves infecciones sino también la muerte. Su transmisión no parece ser interhumana, sino que se adquieren directamente de reservorios ambientales o animales. Las infecciones causadas por las MNT pueden afectar diversos órganos, pero las localizaciones pulmonar, cutánea y ganglionar son las más frecuentes. En algunos casos, las MNT dan conversión de la reacción a la PPD, como ocurre en pacientes infectados con M. kansasii. En la mayoría de los casos, sin embargo, no existe reactividad cruzada medible entre M. tuberculosis y otras micobacterias en una prueba de PPD.
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