Factores relacionados con la colonización por Staphylococcus aureus

Factors related with colonization by Staphylococcus aureus

Fatores relacionados com a colonização por Staphylococcus aureus

Erika Andrea Rodríguez Tamayo¹; Judy Natalia Jiménez Quiceno¹

1 Línea de Epidemiología Molecular Bacteriana, Grupo de Microbiología Molecular; Grupo de Microbiología Básica y Aplicada (MICROBA), Escuela de Microbiología, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia. nataliajiudea@gmail.com

Recibido: diciembre 18 de 2013
Aceptado: febrero 20 de 2014

RESUMEN

Staphylococcus aureus tiene gran capacidad para colonizar la piel y las mucosas de los seres humanos y de diferentes animales. Varios estudios evidencian el papel de dicha colonización en la patogénesis y la epidemiología de las infecciones causadas por S. aureus. Se ha demostrado que los portadores nasales constituyen una fuente importante de propagación de la bacteria; una amplia proporción de las infecciones estafilocócicas invasivas asociadas al cuidado de la salud son de origen endógeno, y la colonización por cepas de S. aureus resistentes a meticilina (SARM), aún mal entendida, origina mayores complicaciones. La importancia de la colonización se ha definido con más profundidad en ambientes hospitalarios, pero recientemente se han hecho estudios en la comunidad con resultados contradictorios sobre la relación colonización-infección. En esta revisión se presentan algunas características relevantes del proceso de colonización por S. aureus, incluyendo las cepas de SARM, y se consideran los factores humanos y del microorganismo que influyen en él. Asimismo, se hace una revisión de los estudios colombianos al respecto.

Staphylococcus Aureus, Colonización, Staphylococcus Aureus Resistente a Meticilina (SARM)

SUMMARY

Staphylococcus aureus has a particular ability to colonize the skin and mucosae of human beings and different animal species. Several studies have demonstrated the important role of such colonization in the pathogenesis and epidemiology of staphylococcal infections. Nasal carriers have been shown to be an important source for S. aureus spread. Most invasive nosocomial S. aureus infections have been confirmed to have endogenous origin, and colonization with methicillin-resistant (MRSA) strains may have adverse consequences. However, the dynamics of the MRSA carrier state remains poorly understood. Although the clinical significance of S. aureus colonization has been demonstrated mostly in hospitals, recent studies have also investigated it in community settings, with contradictory results concerning the colonization- infection relationship. This review focuses on relevant aspects of the dynamics of colonization by S. aureus. It describes human and microorganism factors involved in the colonization process including MRSA strains. Additionally, a summary is presented on Colombian studies on this subject matter.

KEY WORDS

Colonization, Methicillin-resistant S. aureus (MRSA), Staphylococcus aureus

RESUMO

Staphylococcus aureus tem grande capacidade para colonizar a pele e as mucosas dos seres humanos e de diferentes animais. Vários estudos evidenciam o papel de dita colonização na patogêneses e a epidemiologia das infecções causadas por S. aureus. Demonstrou- se que os portadores nasales constituem uma fonte importante de propagação da bactéria; uma ampla proporção das infecções estafilocócicas invasivas sócias ao cuidado da saúde são de origem endógena, e a colonização por cepas de S. aureus resistentes a meticilina (SARM), ainda mal entendida, origina maiores complicações. A importância da colonização se definiu com mais profundidade em ambientes hospitalares, mas recentemente se fizeram estudos na comunidade com resultados contraditórios sobre a relação colonização-infecção. Nesta revisão se apresentam algumas características relevantes do processo de colonização por S. aureus, incluindo as cepas de SARM, e se consideram os fatores humanos e do microrganismo que influem nele. Assim mesmo, faz-se uma revisão dos estudos colombianos ao respeito.

PALAVRAS CHAVE

Colonização, Staphylococcus Aureus Resistente a Meticilina (SARM), Taphylococcus Aureus

INTRODUCCIÓN

Staphylococcus aureus es un microorganismo muy patógeno, responsable de un espectro amplio de manifestaciones clínicas, que van desde infecciones cutáneas superficiales como forunculosis y foliculitis, hasta infecciones graves como neumonía necrosante, osteomielitis, bacteriemias y endocarditis (1). Se caracteriza, además, por poseer una enorme capacidad de adaptación a los antimicrobianos adquiriendo mecanismos de resistencia a la mayoría de ellos, en particular a la meticilina, lo que complicó aún más la situación (2). Inicialmente, las cepas de S. aureus resistentes a meticilina (SARM) solo se informaban como causa de infecciones asociadas al hospital (SARM-AH) (3), pero posteriormente aparecieron causando infecciones asociadas a la comunidad (SARM-AC) (1,3), y recientemente se describió la colonización e infección de seres humanos por cepas de SARM asociadas al cuidado de animales SARM-LA (por la sigla en inglés de livestock-associated) (4).

En la actualidad, la meticilina sigue siendo el antibiótico de elección para combatir las infecciones por S. aureus, pero el panorama es muy preocupante con los niveles de resistencia informados. La vancomicina es una de las últimas opciones terapéuticas contra las infecciones causadas por SARM (5); sin embargo, la carga cada vez mayor de estas infecciones en los hospitales llevó al aumento de su uso lo que generó una intensa presión selectiva sobre la bacteria y dio lugar a la aparición de cepas de S. aureus con resistencia intermedia a vancomicina (VISA) (6); posteriormente, en el 2002, se informó en Estados Unidos el primer aislamiento completamente resistente a dicho antibiótico (VRSA) (7).

Además de las ventajas como patógeno y de su capacidad para desarrollar mecanismos de resistencia, una propiedad biológica importante de S. aureus es su capacidad para colonizar la piel y las mucosas de humanos y animales (8). Se calcula que aproximadamente el 30% de los individuos sanos están colonizados por este microorganismo (9).

Varios estudios evidencian el papel de la colonización por S. aureus en la patogénesis y la epidemiología de las infecciones que causa. Se ha demostrado que personas portadoras constituyen un reservorio o fuente importante de propagación de la bacteria (10); asimismo, se ha evidenciado el origen endógeno de infecciones invasivas asociadas al cuidado de la salud (10,11). Además, la colonización por cepas de SARM se ha asociado con mayor riesgo de presentar infección que la debida a cepas sensibles. Se calcula que alrededor del 29% de las personas colonizadas por cepas de SARM desarrollan enfermedad y presentan mayor riesgo de tener infección invasiva y de morir (12,13). No obstante, la dinámica de la colonización por cepas de SARM no está totalmente esclarecida (14); aunque la importancia de la colonización se ha definido con más profundidad en ambientes hospitalarios, estudios en la comunidad han dado resultados contradictorios: de un lado, algunos sugieren que la colonización es de poca importancia y que el contacto con fómites o el de piel con piel son las principales rutas de transmisión de este microorganismo (15). Sin embargo, otros señalan que el aumento de la colonización nasal por SARM-AC es el principal factor de riesgo en la aparición de infecciones causadas por esta bacteria en poblaciones saludables, principalmente de niños (16,17).

Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de esta revisión es describir las características más relevantes del proceso de colonización por S. aureus y los principales factores del ser humano y del microorganismo relacionados con dicha colonización, en particular por cepas de SARM-AC. Se hace también un recuento de los estudios colombianos sobre el tema.

METODOLOGÍA

COLONIZACIÓN POR STAPHYLOCOCCUS AUREUS

La colonización se define como la presencia, crecimiento y multiplicación de un microorganismo en un hospedero sin causar una respuesta inmune específica o infección (18). En el caso de S. aureus, la colonización suele darse en las fosas nasales, principalmente en el vestíbulo nasal y en mayor proporción en el epitelio escamoso húmedo del tabique adyacente al orificio nasal (19). Sin embargo, se puede portar el microorganismo en otras partes del cuerpo como la piel, el periné, la nasofaringe y, con menor frecuencia, el tracto gastrointestinal, la vagina y las axilas (20).

Tradicionalmente, la portación o colonización por este microorganismo se ha clasificado en tres tipos: portador persistente, portador intermitente y no portador (14,20). Son portadores persistentes los individuos colonizados por una cepa específica por largos períodos; se calcula que del 10% al 35% de la población presenta este patrón de colonización. Portadores intermitentes son las personas cuyas cepas colonizadoras cambian con frecuencia; alrededor del 20% al 75% de la población pertenece a este grupo. Y, finalmente, se llama no portadores a quienes nunca han estado en contacto con S. aureus; se presume que son entre el 5% y el 50% de las personas (14,20). En la actualidad no se sabe muy bien qué factores del hospedero favorecen cada uno de estos grupos de portación (21).

Recientemente varios autores han sugerido una nueva forma para describir los tipos de colonización nasal en la que solo se incluyen los patrones de portación intermitente y persistente (21). Ello se debe a que se ha señalado que los portadores intermitentes y los no portadores suelen presentar niveles similares de anticuerpos contra el estafilococo y un riesgo semejante de sufrir infección, mucho menor que el de los portadores persistentes. Esta reclasificación hace énfasis en la importancia de contar con otras formas de identificación que permitan detectar los portadores persistentes (21).

Existen factores tanto del microorganismo como del hospedero que pueden incidir en el proceso de colonización por S. aureus (figura 1). A continuación se exponen los más importantes descritos en la literatura.

FACTORES ASOCIADOS CON EL HOSPEDERO

Entre los factores humanos que pueden influenciar la colonización por S. aureus sobresalen los poblacionales, los sociodemográficos y los genéticos.

En cuanto a los factores sociodemográficos, se ha observado que la frecuencia de la colonización depende de la localización geográfica y del nivel socioeconómico; sin embargo, se han encontrado resultados contradictorios. En países industrializados se ha informado un aumento de la colonización nasal por S. aureus, comparados con los países en vías de desarrollo. Algunos autores sugieren que los altos niveles de higiene personal en los primeros conllevan una baja exposición a patógenos y antígenos con disminución de la capacidad de eliminación de las bacterias en las fosas nasales, lo que favorece las tasas altas de colonización (31). Otros, por el contrario, señalan una disminución de las tasas de colonización nasal a lo largo de los años en estas poblaciones debido a mejores hábitos de higiene personal, nivel socioeconómico más alto y familias menos numerosas (20).

La prevalencia de la colonización nasal por S. aureus también varía dependiendo de la raza, el sexo y la edad. Las personas de raza blanca, las de sexo masculino y las de menor edad presentan mayores tasas de colonización (27). La población pediátrica tiene la prevalencia más alta de colonización por S. aureus: entre el 11,9% y el 53,8% de acuerdo con el grupo etario (32). En ellos se han sugerido varios determinantes de la colonización como el tamaño de la familia, el número de hermanos, la asistencia a hogares infantiles, el nivel educativo de la madre, el estrato socioeconómico y el contacto con el humo del cigarrillo. Se ha vinculado a las madres como una fuente usual de colonización para los infantes y se ha evidenciado la transmisión directa madre-hijo (33,34).

Entre otros factores de riesgo para la colonización nasal por S. aureus se destacan los antecedentes de infecciones en la piel, el contacto con trabajadores del área de la salud, la hospitalización, el uso de drogas intravenosas, la diálisis y el uso previo de antibióticos. Asimismo, la presencia de comorbilidades como obesidad, infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), enfermedad gastrointestinal, diabetes mellitus, eczema o psoriasis, dermatitis atópica, artritis reumatoide, sinusitis crónica y asma (20,27,35). También se ha informado un alto riesgo de colonización cuando hay contacto con mascotas (perros, gatos) u otros animales (cerdos, vacas, caballos, etc.), cuando existen condiciones de hacinamiento o contacto físico estrecho como suele ocurrir en escuelas o cárceles, donde los ambientes cerrados facilitan la diseminación de la bacteria (36,37). Infecciones recientes de transmisión sexual como sífilis y uretritis y el sexo de hombres con hombres también se han asociado con la colonización, particularmente por SARM-AC; ello sugiere que este microorganismo no se encuentra colonizando predominantemente la nariz, sino que puede hacerlo en otras partes del cuerpo y el contacto sexual podría explicar su diseminación (38).

Ciertos factores genéticos del hospedero parecen también incidir en la colonización por este microorganismo. Entre los más importantes se encuentran los fenotipos del antígeno de histocompatibilidad HLA-DR3, que aparentemente predisponen a la portación nasal de S. aureus; además, variaciones polimórficas de genes de receptores de glucocorticoides humanos (39) y de la IL-4 (genotipo C542T) se han relacionado con la colonización persistente (40).

FACTORES ASOCIADOS CON EL MICROORGANISMO

Algunas características de la bacteria, entre las cuales se destacan adhesinas de superficie y factores de virulencia, se han relacionado con el proceso de colonización nasal. Las adhesinas de superficie de S. aureus son en parte las responsables de la adherencia del microorganismo a diferentes proteínas del hospedero; pertenecen a la familia de proteínas denominadas componentes de la superficie microbiana que reconocen moléculas adhesivas de la matriz (MSCRAMM, por la sigla en inglés de microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules). Se han identificado varias adhesinas relacionadas con la colonización, como el factor β cumpling clfB, las proteínas de superficie sasG (proteína G de superficie de S. aureus), SdrD, SdrC, SdrE (proteínas de repetición serina- aspartato) y pls (proteína sensible a la plasmina), y las proteínas reguladoras de hierro IsdA y IsdH (41).

Además de las adhesinas de superficie, los ácidos teicoicos de la pared celular de S. aureus parecen mediar las interacciones con células epiteliales del hospedero (41).

En cuanto a los factores de virulencia, se ha relacionado ampliamente la leucocidina Panton-Valentine (PVL) con las cepas de SARM-AC (42). Algunos autores han descrito la presencia de esta toxina hasta en 49% de los aislamientos de SARM-AC (23). Otros han informado el aumento de la PVL en estas cepas, que podría asociarse a la aparición mundial de SARM-AC (8,16). En el caso de las cepas colonizadoras de SASM, se ha encontrado la PVL en proporciones más bajas, de hasta 1,6% (43).

De otro lado, se han descrito en cepas colonizadoras de S. aureus la presencia y/o la expresión de genes de exotoxinas pirógenas superantigénicas. En un estudio de O'Donnell y colaboradores (46), en el que se comparó la distribución de genes de virulencia entre aislamientos invasivos y colonizadores de SARM se encontró que el gen de la enterotoxina estafilocócica seg era más frecuente entre los aislamientos colonizadores, mientras que las toxinas seh y sea se encontraban en mayor proporción en los aislamientos responsables de enfermedades invasivas. Por su parte, Megevand y colaboradores (43), en un estudio en cepas de SASM colonizadoras, detectaron que el gen de la toxina 1 del síndrome de choque tóxico (TSST-1) se expresaba en 25% de los aislamientos. Asimismo, se ha señalado que los genes cna (adherencia al colágeno) y hlg (gamma-hemolisina) se expresan en mayor proporción en los aislamientos colonizadores e invasivos, respectivamente (47). A pesar de las diferencias reportadas en la presencia y el patrón de expresión de los genes de virulencia, se ha sugerido que cualquier genotipo colonizador de S. aureus puede causar infección humana invasiva y que la expresión de estos genes de virulencia se puede dar en algunas situaciones que alteren el ambiente donde se encuentre la bacteria o por diferencias en la respuesta inmune del hospedero (47).

PAPEL DE LA INTERFERENCIA BACTERIANA EN LA COLONIZACIÓN POR STAPHYLOCOCCUS AUREUS

Se ha definido la interferencia bacteriana como el antagonismo entre las especies de bacterias durante el proceso de colonización de una superficie (48). Se ha considerado que este fenómeno es un determinante importante en la colonización por S. aureus. Se han estudiado varios modelos, entre ellos la interferencia bacteriana entre cepas de S. aureus y Streptococcus pneumoniae, principalmente en la población infantil, y se ha encontrado una competencia natural entre estas dos especies. Al evaluar el papel en la colonización de la vacuna antineumocócica conjugada heptavalente (PCV 7), se ha encontrado que niños no vacunados, colonizados por S. pneumoniae, presentan baja tasa de colonización por S. aureus; sin embargo, al administrar la vacuna se observó un cambio en la colonización por S. pneumoniae hacia los serotipos no incluidos en ella, además de aumento de la colonización por S. aureus (49). Hasta el momento se desconocen las consecuencias clínicas de este tipo de intervención (50), pero en algunos estudios se informa un aumento de la otitis media aguda relacionada con S. aureus en niños posvacunados (51).

Se viene analizando la interferencia bacteriana como una opción de tratamiento para la descolonización por S. aureus y una alternativa para prevenir la colonización por este microorganismo (52). Se han hecho ensayos en pacientes empleando cepas no patógenas de Staphylococcus 502A como competidoras de las patógenas. Sin embargo, se presentaron complicaciones que condujeron a la finalización de estas pruebas (53). En la interferencia bacteriana también se ha estudiado el papel de la interacción intraespecies de S. aureus. Se ha evaluado la competición entre cepas de SASM y de SARM en las fosas nasales y se ha demostrado que tales cepas compiten por este nicho y que una colonización previa por cepas de SASM protege de la adquisición de cepas SARM (53). Se ha descrito, además, que aproximadamente 6,6% de las personas colonizadas por S. aureus llevan más de una cepa en su nariz (54), es decir, son colonizadores ''discordantes''. Recientemente se ha demostrado que dichas cepas están relacionadas genéticamente (55). Tales observaciones sugieren que las fosas nasales pueden ser un sitio de intercambio horizontal de información genética no solo entre cepas de S. aureus, sino de esta bacteria con otras especies (2,55).

En la interacción intraespecie de S. aureus se ha descrito el papel relevante del gen regulador accesorio agr, uno de los principales genes reguladores de este microorganismo, el cual controla la expresión temporal de la mayoría de los factores de virulencia (56). Las cepas de S. aureus se clasifican en cuatro grupos agr basados en su secuencia. Ciertos grupos agr pueden ser antagónicos o sinérgicos cuando comparten el mismo nicho (56). Generalmente, los grupos I y II tienen actividad sinérgica y los grupos I y IV suelen tener un comportamiento antagónico (43,57). No obstante, no está totalmente claro el papel de este gen regulador en la interferencia bacteriana, pues se ha encontrado que pacientes con fibrosis quística están colonizados con cepas de S. aureus con grupos agr antagonistas (57).

IMPORTANCIA DE LA BÚSQUEDA DE PORTADORES NASALES DE STAPHYLOCOCCUS AUREUS

La monitorización y los cultivos de vigilancia epidemiológica en busca de portadores de S. aureus u otros microorganismos permiten conocer la verdadera dimensión del problema e implementar medidas de prevención y control de las infecciones (58). Estas estrategias ayudan a reducir el riesgo de infección en personas colonizadas, a identificar las unidades hospitalarias de alto riesgo y los posibles reservorios. Además, permiten poner en marcha estrategias de prevención como precauciones de contacto y descolonización de pacientes y posibilita tener una guía de tratamiento para la profilaxis en pacientes quirúrgicos (58).

Aunque los estudios epidemiológicos de búsqueda de colonización por S. aureus generalmente se centran en las fosas nasales, algunos autores afirman que las tasas de colonización por SARM pueden aumentar si se tienen en cuenta factores como la localización anatómica, el número de sitios cultivados y la sensibilidad de los métodos empleados (61). Por lo tanto, en la toma de muestras se recomienda incluir no solo las fosas nasales, sino también otros lugares del cuerpo como la garganta, la piel, el periné, las axilas y el recto (13). Igualmente, para aumentar la sensibilidad de la detección de portadores de SARM se recomienda cultivar las muestras en caldos de enriquecimiento (13,61).

ESTUDIOS COLOMBIANOS DE COLONIZACIÓN POR STAPHYLOCOCCUS AUREUS

En Colombia se han llevado a cabo varios estudios sobre portadores nasales de S. aureus, la mayoría de ellos en ambientes hospitalarios y principalmente en personal de la salud. Entre las primeras publicaciones sobre el tema se destaca la de García y colaboradores (62) en el 2003, quienes evaluaron pacientes sometidos a cirugía cardiovascular y encontraron una prevalencia del 34% de portadores de S. aureus. En el 2004, Londoño y colaboradores (63) determinaron la prevalencia de SARM en las fosas nasales y la faringe del personal de la unidad de terapia intensiva de la Clínica Universitaria Bolivariana de Medellín; encontraron un 85% de aislamientos de S. aureus, de los cuales el 6,7% correspondían a cepas SARM.

En el año 2009, Gaona y colaboradores (64) publicaron un trabajo hecho entre los años 2000 y 2005 en Bogotá, en una población de estudiantes de medicina en quienes se analizó la variación de la tasa de portadores de S. aureus después de haber estado expuestos durante tres años al ambiente hospitalario. Se halló un aumento de dicha tasa, que fue mayor en las manos en las que pasó de 7,5% a 23,9% que en las fosas nasales en las que subió de 34% a 47,8%. Lo anterior evidencia el riesgo de colonización por S. aureus entre trabajadores del área de la salud (64).

Carreño y colaboradores (65) en el 2006 publicaron el informe de un caso de infecciones recurrentes por S. aureus en un paciente portador y con piercing nasal; fue este uno de los primeros intentos en el país en la búsqueda de determinantes asociados a la colonización y la infección por S. aureus. Solo en el 2010 se publicaron los primeros estudios de colonización en los que se hizo la caracterización fenotípica y molecular de las cepas de S. aureus que circulan en hospitales. Se presentó entonces el primer informe en Colombia de aislamientos colonizadores de SARM ST8-SCCmec IVc relacionado genéticamente con el clon pandémico USA300-0114 (66).

De otro lado, en cuanto a ambientes de comunidad, sobresalen varias investigaciones en su mayoría en poblaciones de alto riesgo. Bettin y colaboradores (67) hicieron un estudio en residentes de un hogar de ancianos en Cartagena durante el año 2007; encontraron una prevalencia de S. aureus del 15,9% en la nariz, que se asoció a limitaciones en la movilidad y a la presencia de lesiones cutáneas. En el año 2010, Jiménez y colaboradores (68) evaluaron la frecuencia de colonización por S. aureus en las manos de individuos de la población general; encontraron un porcentaje del 8,1% y por SARM, del 0,63%. En ese mismo año, se publicó el primer trabajo en población infantil, en particular de escolares (3-16 años) de la ciudad de Cartagena, en el que se halló una prevalencia de colonización por SASM del 33% y por SARM del 9%. Además, determinaron como principal factor de riesgo para la colonización el uso previo de antibióticos (69).

En 2010, Lozano y colaboradores (70) estudiaron 253 individuos sanos: 91 internos en cárceles, 100 estudiantes universitarios y 62 niños en edad escolar (4-9 años); hallaron 62 (24,5%) positivos para S. aureus, de los cuales 4 (6,5%) eran cepas de SARM distribuidas así: 1 interno en cárcel (1,1%), 1 estudiante universitario (1%) y 2 niños (3,2%); dos de los aislamientos de SARM eran positivos para PVL.

En el 2011 se publicaron otros dos estudios en población infantil (71,72) en los que se determinó la prevalencia de portadores nasales de SARM en niños de hogares infantiles de Montería (menores de 5 años) y Cartagena (2-6 años); se encontraron tasas de colonización del 12,6% y el 4,8%, respectivamente.

CONCLUSIONES

A pesar del avance en el conocimiento de la colonización por S. aureus en el contexto nacional, aún son necesarios más estudios, principalmente sobre su epidemiología molecular, que permitan entender mejor la dinámica de la colonización nasal en nuestras poblaciones y brinden información útil para el diseño de estrategias de prevención de la infección y la diseminación por S. aureus.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue posible gracias a la financiación del proyecto CIMB-032-11, por parte del Comité para el Desarrollo de la Investigación -CODI, Universidad de Antioquia.

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