Serratia marcescens
Definición
Serratia marcescens es un patógeno gramnegativo oportunista y una de las principales Enterobacteriaceae responsable de infecciones intrahospitalarias. Esto se debe a su resistencia a la terapia con antibióticos y otros mecanismos de supervivencia exitosos. S. marcescens, que anteriormente se pensaba que no era patógeno, se convirtió en un nombre reconocido cuando se usó conscientemente en experimentos militares estadounidenses en las décadas de 1940 y 1960.
¿Dónde se encuentra Serratia Marcescens?
Serratia marcescens se encuentra en agua dulce y estancada o salina, en el suelo y en plantas, insectos y animales, incluida la especie humana. Tiene una patogenicidad conocida para la vida no vegetal que se vuelve aún más potente gracias a su característica resistencia a múltiples antibióticos.
S. marcescens puede sobrevivir en entornos biológicos y no biológicos y ha producido innumerables epidemias en todo el mundo. Desde el suministro de agua contaminada hasta la transmisión de una sola bacteria en las salas de cuidados intensivos, la capacidad de esta bacteria para multiplicarse en condiciones que distan mucho de las ideales y su resistencia al tratamiento significa que una infección por Serratia es potencialmente fatal. Desde el suelo al cultivo al plato, o desde el trabajador de la salud a la herida hasta los tejidos conectivos del sistema nervioso central, las bacterias Serratia altamente móviles están equipadas para aprovechar todas las oportunidades y colonizar dentro de un organismo vivo.
Un organismo unicelular fue descubierto a principios del siglo XIX después de que se encontró que era la causa de la polenta producido en un italiano pueblo girar a rojo. Sin embargo, la evidencia histórica que se remonta al siglo IV d. C. describe el fenómeno del «pan sangrante». Esta coloración roja en ciertos tipos de alimentos a menudo se asociaba con una intervención divina o satánica. En 1263, un sacerdote bohemio celebró misa en Bolsena. Mientras se inclinaba sobre la hostia sacramental, parecía rezumar sangre, manchando el altar. La Misa de Bolsena se ha celebrado desde entonces, alabando inconscientemente el poder de un microbio. Mientras que los aldeanos italianos, alrededor de 550 años después, creían que este cambio de color se debía a la actividad satánica, los científicos en ese momento se dieron cuenta de que el culpable era menos milagroso y decidieron que la razón de la polenta ensangrentada era de origen fúngico. Llamaron a este supuesto hongo Serratia marcescens.
Taxonomía de Serratia Marcescens
Serratia marcescens taxonomía sigue siendo un enigma hasta hasta finales del siglo XX. Los primeros artículos científicos lo describieron como un hongo sin tallo. Investigadores posteriores creyeron que era levadura o moho. Esto llevó a múltiples nombres para una sola especie de bacteria que confundió aún más su estudio y pospuso una nomenclatura final hasta la década de 1960.
S. marcescens ahora se acepta como miembro del orden Enterobacteriaceae y una bacteria que, junto con otras dentro del género Serratia, a menudo produce un pigmento rojo conocido como prodigiosina. Cabe mencionar que no todas las cepas patógenas de Serratia producen esta coloración roja. Serratia marcescens es una bacteria gramnegativa anaerobia facultativa en forma de bastoncillo que es extremadamente móvil. Una tinción de Gram de S. marcescens muestra puntos cortos de color rosa, como se ve a continuación.
Bacterias en forma de bastón, bacterias baciliformes o bacilos describen la forma típica de Serratia marcescens. Este es un microorganismo facultativamente anaeróbico, lo que significa que puede crecer en presencia o ausencia de oxígeno, aumentando significativamente sus posibilidades de supervivencia en varios sistemas fisiológicos. Además, S. marcescens puede crecer en un amplio espectro de temperaturas y niveles de pH, que varían desde muy ácidos hasta medio alcalinos.
Las bacterias Serratia emiten enzimas extracelulares como β-lactamasas tipo AmpC, elastasa, gelatinasa, lecitinasa, proteasa alcalina y caseinasa, todas las cuales aumentan la resistencia bacteriana a las terapias antimicrobianas. Al comunicarse a través de canales dentro de la biopelícula, un tipo de señalización celular conocida como detección de quórum, todas las características del factor de resistencia a los medicamentos (factor R) de S. marcescens dentro de una sola bacteria pueden transmitirse a poblaciones enteras ; también se sabe que la resistencia a los medicamentos en S. marcescenses significativamente más prevalente que en otras Enterobacteriaceae. Además, es posible la transferencia de factores R entre diferentes cepas de estas bacterias.
La etapa final de la formación de biopelículas, la etapa de dispersión, envía innumerables bacterias S. marcescens móviles a otras áreas del cuerpo y pueden toser, estornudar o excretar para infectar a otras personas; sin embargo, el modo de transmisión más comúnmente informado son las manos de los trabajadores de la salud.
Una vez creada, una biopelícula de S. marcescens se desprende regularmente cuando su grosor alcanza cierta altura. Este proceso prácticamente automatizado permite que se formen múltiples sitios de infección en un corto período de tiempo. En combinación con factores de resistencia, esto hace que una infección por S. marcescens sea potencialmente fatal en el paciente hospitalizado críticamente enfermo.
Serratia Marcescens como organismo trazador
Serratia marcescens se utilizó como organismo marcador durante muchos años hasta que finalmente se reveló su patogenicidad. En la Primera Guerra Mundial, donde a menudo se llevaron a cabo experimentos médicos controlados con soldados, los mecanismos de infección bacteriana a través de la boca y el sistema gastrointestinal pudieron estudiarse gracias a la coloración roja distintiva proporcionada por S. marcescens. Los investigadores médicos colocarían S. marcescens en las encías antes de la cirugía dental para ver si las bacterias podrían ingresar al torrente sanguíneo, por ejemplo. Lo más famoso es que el ejército de los EE. UU. Utilizó Serratia marcescens para mostrar los resultados de una posible guerra biológica y liberaron un gran número de Serratiaen sistemas de metro, instalaciones gubernamentales y militares y poblaciones urbanas enteras. Esto provocó la infección y un pequeño número de muertes relacionadas con la infección por S. marcescens. La publicidad en la prensa de los casos judiciales subsiguientes que comenzaron a fines de la década de 1960 llegó a audiencias globales.
¿Quién contrae las infecciones por Serratia Marcescens?
Fuera de los entornos hospitalarios, uno puede contraer una infección por Serratia marcescens de innumerables formas, desde el manejo de monedas y mostradores no desinfectados hasta cultivos o carne infectados. Las infecciones oculares pueden ser causadas por lentes de contacto y soluciones salinas infectadas; Infecciones de heridas por equipo esterilizado incorrectamente o cuidadores infectados. Llevada de la mano a la boca o del tenedor a la boca, al menos la mitad de las poblaciones de Enterobacteriaceae pueden sobrevivir en el ambiente altamente ácido del estómago. Una vez pasado el esfínter pilórico, viajan hacia el tracto gastrointestinal menos ácido, donde se les da la oportunidad de adherirse al epitelio intestinal y multiplicarse. El rápido desarrollo de una biopelícula crea una mejorS. marcescens condiciones de vida y, en combinación con la resistencia a los medicamentos antimicrobianos, fácilmente causa infección en poblaciones desnutridas, ancianas, muy jóvenes o con enfermedades agudas y crónicas. Las personas sanas pueden confiar en la inmunidad natural para mantener bajo control a las poblaciones de Serratia.
Como bacterias oportunistas en un entorno clínico, las infecciones por S. marcescens generalmente solo ocurren en pacientes inmunológicamente comprometidos y, en particular, en pacientes de edad avanzada o muy jóvenes intubados y cateterizados. La tasa de mortalidad general de los pacientes infectados por S. marcescens en un entorno hospitalario (y en combinación con una enfermedad, una edad avanzada o joven o una inmunidad comprometida de otro modo) está entre el 14% y el 20%.
¿Por qué es difícil erradicar la Serratia Marcescens?
Serratia marcescens es difícil de erradicar debido a la presencia de factores de resistencia a los antimicrobianos; esto ya ha sido discutido. Sin embargo, otros factores también influyen en la supervivencia de Serratia tanto dentro como fuera del cuerpo humano.
Cuando las fuentes de carbono y energía son limitadas, una situación conocida como falta de carbono, las Enterobacteriaceae que no son esporas cambian su expresión génica y, por lo tanto, su fisiología para sobrevivir en un estado casi inactivo durante un período de tiempo significativo. Esto se conoce como la respuesta al estrés por inanición (SSR). Se ha demostrado que S. marcescens exhibe una capacidad aún mayor para soportar altas temperaturas, pH muy bajo y estrés oxidativo incluso en un estado de escasez de carbono. Este fenómeno se conoce como resistencia cruzada inducida por inanición y aumenta las tasas de supervivencia por encima y más allá de las Enterobacteriaceae que solo pueden exhibir SSR.
Además, S. marcescens tiene varias subespecies que difieren en metabolismo, virulencia y resistencia a los antimicrobianos. A través de la detección de quórum, todas estas características se pueden compartir entre diferentes cepas a través de los canales de biopelícula y de acuerdo con el entorno actual. Posteriormente, las siguientes generaciones están más equipadas para lidiar con el estrés dentro de ese entorno y son mucho más difíciles de erradicar.
S. marcescens es bien conocido por su preferencia por las superficies húmedas y los ambientes acuosos bajos en nutrientes, como la solución salina para lentes de contacto, la solución salina intravenosa contaminada y almacenada incorrectamente, y los tubos de respiración en el equipo respiratorio que no se ha cambiado durante un período de tiempo. Incluso en ausencia de nutrientes, estas bacterias pueden sobrevivir. Además, S. marcescens es extremadamente móvil y puede transferirse rápidamente de las manos del cuidador a un catéter expuesto o una herida abierta.
Cuando está fuera de un organismo vivo, la resistencia cruzada inducida por el hambre es más efectiva. Incluso los desinfectantes potentes pueden no erradicar las cepas de Serratia. De hecho, las poblaciones crecen felizmente en baños de pies desinfectantes en piscinas. Es posible que incluso haya notado un ligero tinte rosado en la lechada o los selladores de silicona en baños privados o públicos. Este matiz apunta a la colonización de S. marcescens.
Para erradicar S. marcescens de encimeras, baños, equipos médicos o cualquier superficie muerta, se debe aplicar una solución al 0.5% de Peróxido de Hidrógeno Acelerado (AHP) durante un mínimo de treinta segundos y entre treinta segundos y cinco minutos para erradicar del 99,999% (reducción de 5 log) a 99,9999% (reducción de 6 log) de la bacteria Serratia. Muy pocos equipos de limpieza tienen tiempo para limpiar todas las superficies durante medio minuto, y mucho menos cinco.
La mejor manera de prevenir la transmisión de la bacteria S. marcescens de persona a persona o de persona a objeto es mediante el lavado de manos completo y correcto (ver más abajo) con o sin antiséptico. Enjuagarse las manos con agua corriente hace que se eliminen una gran cantidad de bacterias y, a menudo, es más eficaz que el uso incorrecto de desinfectantes para manos.
La capacidad de Serratia para sobrevivir a altas temperaturas también es importante, ya que la fiebre alta, un mecanismo evolutivo para matar bacterias patógenas dentro del cuerpo, afecta poco a la presencia de poblaciones de Serratia existentes en comparación con otros tipos de Enterobacteriaceae. En un estado de escasez de carbono, esta capacidad para sobrevivir a altas temperaturas aumenta. La investigación muestra que la resistencia cruzada inducida por la inanición aumenta la resistencia de S. marcescens al estrés térmico, ácido y oxidativo. También se entiende que las redes de respuesta al estrés adicionales hacen que este tipo de bacteria sea uno de los más virulentos y resistentes a los factores bióticos y abióticos que pueden controlar los tipos de bacterias menos resistentes.
Síntomas de Serratia Marcescens
Los síntomas de Serratia marcescens son múltiples en la especie humana, pero más comúnmente se asocian con el papel de la especie en las infecciones nosocomiales, como la bacteriemia asociada al catéter y las infecciones del sistema respiratorio, del tracto urinario y de las heridas. En los niños, las infecciones suelen limitarse al tracto gastrointestinal.
Los síntomas de S. marcescens dependen de la localización de la infección y su propagación. Si una mano infectada toca el ojo y la inmunidad natural no puede defenderse de la colonización de Serratia, el resultado podría ser conjuntivitis, queratitis o infecciones del conducto lagrimal, por ejemplo.
Una vez en el torrente sanguíneo, la bacteria Serratia puede causar endocarditis, bacteriemia, meningitis, osteomielitis y artritis. El tratamiento con Serratia marcescens se limita a cefotaxima y gentamicina, ambos antibióticos. Si las cepas de Serratia desarrollan resistencia a estos fármacos, quedan muy pocas opciones terapéuticas.
¿Serratia Marcescens como terapia contra el cáncer?
Se ha demostrado que la prodigiosina extraída de cepas de S. marcescens es tóxica para las células cancerosas, pero mucho menos para las no cancerosas. Debido a esto, la prodigiosina se está estudiando actualmente como medicina natural para la terapia del cáncer. La toxicidad celular, incluso para las células sanas, siempre ha sido un problema en el desarrollo de medicamentos contra el cáncer. Metabolitos de microorganismos como la prodigiosina, el pigmento que produce la coloración roja en S. marcescens.colonias: inhiben ciertas vías de señalización de las células cancerosas que causan la muerte temprana de las células cancerosas; sin embargo, aún no se comprende la acción exacta. Los estudios actuales han demostrado la actividad anticancerosa de la prodigiosina en el cáncer de mama, el cáncer de próstata y el coriocarcinoma, aunque todos estos estudios se llevaron a cabo en el laboratorio. Esta área de estudio se conoce como terapia contra el cáncer mediada por bacterias o BMCT y se está volviendo cada vez más popular como tema de investigación de la industria farmacéutica.
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