Bacillus cereus es una bacteria formadora de esporas , grampositiva , con forma de bastoncillo , facultativamente anaeróbica , móvil , beta-hemolítica , que se encuentra comúnmente en el suelo y los alimentos. El nombre específico, cereus , que significa "ceroso" en latín , se refiere a la aparición de colonias cultivadas en agar sangre . Algunas cepas son dañinas para los humanos y causan enfermedades transmitidas por los alimentos , mientras que otras cepas pueden ser beneficiosas como probióticos para los animales. [1] [2] La bacteria se contrae clásicamente deplatos de arroz frito que han estado a temperatura ambiente durante horas. [3] [4] Las bacterias B. cereus son anaerobios facultativos y, al igual que otros miembros del género Bacillus , pueden producir endosporas protectoras . Sus factores de virulencia incluyen cereolysin y fosfolipasa C . [ cita requerida ]
Bacillus cereus | |
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Colonias de B. cereus en una placa de agar sangre de carnero | |
clasificación cientifica | |
Dominio: | Bacterias |
Filo: | Firmicutes |
Clase: | Bacilos |
Pedido: | Bacillales |
Familia: | Bacillaceae |
Género: | Bacilo |
Especies: | B. cereus |
Nombre binomial | |
Bacillus cereus Frankland y Frankland 1887 |
El grupo de Bacillus cereus comprende siete especies estrechamente relacionadas: B. cereus sensu stricto (denominado aquí B. cereus ), B. anthracis , B. thuringiensis , B. mycoides , B. pseudomycoides y B. cytotoxicus . [5]
Ecología
B. cereus compite con otros microorganismos como Salmonella y Campylobacter en el intestino ; su presencia reduce el número de esos microorganismos. En animales destinados al consumo, como pollos , [6] conejos [7] y cerdos , [8] se utilizan algunas cepas inofensivas de B. cereus como aditivo alimentario probiótico para reducir la Salmonella en los intestinos y el ciego de los animales . Esto mejora el crecimiento de los animales, así como la seguridad alimentaria de los humanos que los comen. B. cereus puede parasitar las larvas de la polilla de la manzana . [ cita requerida ]
B. cereus y otros miembros de Bacillus no mueren fácilmente con el alcohol; se sabe que colonizan licores destilados y toallitas y toallitas empapadas en alcohol en cantidades suficientes para causar una infección. [9] [10]
Algunas cepas de B. cereus producen cereales , bacteriocinas activas contra diferentes cepas de B. cereus u otras bacterias Gram positivas. [11]
Reproducción
A 30 ° C (86 ° F), una población de B. cereus puede duplicarse en tan solo 20 minutos o hasta 3 horas, dependiendo del producto alimenticio. [12]
Comida | Minutos para duplicar, 30 ° C (86 ° F) | Horas para multiplicar por 1,000,000 |
---|---|---|
Leche | 20–36 | 6,6 - 12 |
Arroz cocido | 26–31 | 8,6 - 10,3 |
Formula infantil | 56 | 18,6 |
Patogénesis
B. cereus es responsable de una minoría de enfermedades transmitidas por alimentos (2 a 5%) y causa náuseas , vómitos y diarrea intensos . [13] Las enfermedades transmitidas por los alimentos por Bacillus ocurren debido a la supervivencia de las endosporas bacterianas cuando los alimentos infectados no se cocinan o no se cocinan adecuadamente. [14] Las temperaturas de cocción inferiores o iguales a 100 ° C (212 ° F) permiten que sobrevivan algunas esporas de B. cereus . [15] Este problema se agrava cuando los alimentos se refrigeran incorrectamente , lo que permite que las endosporas germinen. [16] Los alimentos cocidos que no estén destinados al consumo inmediato o al enfriamiento rápido y la refrigeración deben mantenerse a temperaturas inferiores a 10 ° C (50 ° F) o superiores a 50 ° C (122 ° F). [15] La germinación y el crecimiento generalmente ocurren entre 10 ° C y 50 ° C, [15] aunque algunas cepas pueden crecer a bajas temperaturas . [17] El crecimiento bacteriano da como resultado la producción de enterotoxinas , una de las cuales es muy resistente al calor y los ácidos ( niveles de pH entre 2 y 11); [18] la ingestión conduce a dos tipos de enfermedades: síndrome diarreico y emético (vómitos). [19]
- El tipo diarreico se asocia con una amplia gama de alimentos, tiene un tiempo de incubación de 8 a 16 horas y se asocia con diarrea y dolor gastrointestinal. También conocida como la forma de 'incubación prolongada' de la intoxicación alimentaria por B. cereus , podría ser difícil diferenciarla de la intoxicación causada por Clostridium perfringens . [18] La enterotoxina puede inactivarse después de calentarla a 56 ° C (133 ° F) durante 5 minutos, pero no está claro si su presencia en los alimentos causa el síntoma, ya que se degrada en las enzimas del estómago; su producción subsiguiente por las esporas de B. cereus supervivientes en el intestino delgado puede ser la causa de la enfermedad. [20]
- La forma 'emética' es causada comúnmente por arroz cocido por un tiempo y temperatura insuficientes para matar las esporas presentes, luego refrigerado incorrectamente. Puede producir una toxina , cereulida , que no se inactiva con un recalentamiento posterior. Esta forma provoca náuseas y vómitos entre 1 y 5 horas después del consumo. Puede ser difícil distinguir de otras intoxicaciones alimentarias bacterianas a corto plazo, como Staphylococcus aureus . [18] La toxina emética puede soportar 121 ° C (250 ° F) durante 90 minutos. [20]
Se cree que los síndromes diarreicos observados en los pacientes provienen de las tres toxinas: hemolisina BL (Hbl), enterotoxina no hemolítica (Nhe) y citotoxina K (CytK). [21] Los genes nhe / hbl / cytK se encuentran en el cromosoma de la bacteria. La transcripción de estos genes está controlada por PlcR . Estos genes también se encuentran en B. thuringiensis y B. anthracis relacionados taxonómicamente . Todas estas enterotoxinas se producen en el intestino delgado del huésped, impidiendo así la digestión por las enzimas endógenas del huésped. Las toxinas Hbl y Nhe son toxinas formadoras de poros estrechamente relacionadas con ClyA de E. coli . Las proteínas exhiben una conformación conocida como " barril beta " que puede insertarse en las membranas celulares debido a un exterior hidrofóbico , creando así poros con interiores hidrofílicos . El efecto es la pérdida del potencial de la membrana celular y, finalmente, la muerte celular. CytK es una proteína formadora de poros más relacionada con otras hemolisinas. [ cita requerida ]
Anteriormente se pensaba que el momento de la producción de la toxina era posiblemente responsable de los dos cursos diferentes de la enfermedad, pero de hecho el síndrome emético es causado por una toxina, la cereulida , que se encuentra solo en las cepas eméticas y no forma parte de la "caja de herramientas estándar". de B. cereus . La cereulida es un polipéptido cíclico que contiene tres repeticiones de cuatro aminoácidos: D- oxi- Leu - D - Ala - L- oxi- Val - L - Val (similar a la valinomicina producida por Streptomyces griseus ) producida por síntesis de péptidos no ribosómicos . Se cree que la cereulida se une a los receptores de serotonina 5-hidroxitriptamina 3 (5-HT3) , activándolos y dando lugar a una mayor estimulación del nervio vago aferente . [22] Dos grupos de investigación demostraron de forma independiente que está codificado en múltiples plásmidos : pCERE01 [23] o pBCE4810. [24] El plásmido pBCE4810 comparte homología con el plásmido pXO1 de virulencia de B. anthracis , que codifica la toxina del ántrax . Los aislados periodontales de B. cereus también poseen plásmidos distintos de tipo pXO1. Como la mayoría de los péptidos cíclicos que contienen aminoácidos no proteogénicos, la cereulida es resistente al calor, la proteólisis y las condiciones ácidas. [25]
También se sabe que B. cereus causa infecciones cutáneas crónicas difíciles de erradicar, aunque es menos agresivo que la fascitis necrosante . B. cereus también puede causar queratitis . [26]
En 2019 se publicó un estudio de caso de una infección del torrente sanguíneo relacionada con el catéter de B. cereus en un hombre de 91 años que previamente estaba siendo tratado con hemodiálisis a través de PermCath para una enfermedad renal en etapa terminal . [27] Presentó escalofríos, taquipnea y fiebre alta, el recuento de glóbulos blancos y la proteína C reactiva de alta sensibilidad (PCR) estaban significativamente elevados, y la tomografía computarizada reveló un aneurisma de la aorta torácica . Fue tratado con éxito por el aneurisma con vancomicina intravenosa , fluoroquinolonas orales y eliminación de PermCath.
Eliminación de esporas
Mientras que las células vegetativas de B. cereus mueren durante la cocción normal, las esporas son más resistentes. Las esporas viables en los alimentos pueden convertirse en células vegetativas en los intestinos y producir una variedad de enterotoxinas diarreicas, por lo que es deseable la eliminación de las esporas. En calor húmedo, las esporas requieren más de 5 minutos a 121 ° C (250 ° F) en el lugar más frío para ser destruidas. En calor seco, 120 ° C (248 ° F) en un esterilizador durante 1 hora funciona para el arroz, por ejemplo. [28]
Diagnóstico
En el caso de una enfermedad transmitida por los alimentos , el diagnóstico de B. cereus puede confirmarse mediante el aislamiento de más de 100.000 organismos de B. cereus por gramo de alimentos con implicación epidemiológica, pero estas pruebas a menudo no se realizan porque la enfermedad es relativamente inofensiva y, por lo general, propia. -limitante. [29]
Identificación
Para el aislamiento y enumeración de B. cereus , existen dos métodos estandarizados por la Organización Internacional de Normalización (ISO): ISO 7931 e ISO 21871. Debido a la capacidad de B. cereus para producir lecitinasa y su incapacidad para fermentar manitol , existen algunos medios selectivos adecuados para su aislamiento e identificación como manitol-yema de huevo-polimixina (MYP) y agar polimixina-piruvato-yema de huevo-manitol-azul de bromotimol (PEMBA). Las colonias de B. cereus en el PAI tienen un fondo rojo violeta y están rodeadas por una zona de precipitado de yema de huevo. [30]
A continuación se muestra una lista de técnicas diferenciales y resultados que pueden ayudar a identificar B. cereus de otras bacterias y especies de Bacillus . [31]
- Crecimiento anaeróbico : positivo
- Test de Voges Proskauer : positivo
- Ácido producido a partir de
- D -glucosa: Positivo
- L -arabinosa: negativo
- D -xilosa: negativo
- D- manitol: negativo
- Hidrólisis de almidón : Positivo
- Reducción de nitratos : positiva
- Degradación de la tirosina : Positiva
- Crecimiento en
- por encima de 50 ° C: negativo
- Uso de citrato : positivo
El Laboratorio Central de Salud Pública del Reino Unido analiza la motilidad, la hemólisis, el crecimiento de rizoides, la susceptibilidad a los fagos γ y la fermentación de glucosa a base de sal de amonio, pero no manitol, arabinosa ni xilosa. [30]
Pronóstico
La mayoría de los pacientes eméticos se recuperan en un plazo de 6 a 24 horas, [19] pero, en algunos casos, la toxina puede ser mortal por insuficiencia hepática fulminante . [32] [33] [34] [35] [36] En 2014, 23 recién nacidos en el Reino Unido que recibieron nutrición parenteral total contaminada con B. cereus desarrollaron septicemia , y tres de los bebés murieron más tarde como resultado de una infección. [37] [38]
Bacteriófago
Las bacterias del grupo B. cereus están infectadas por bacteriófagos pertenecientes a la familia Tectiviridae . Esta familia incluye fagos sin cola que tienen una membrana lipídica o vesícula debajo de la capa de proteína icosaédrica y que están formados por cantidades aproximadamente iguales de proteínas codificadas por virus y lípidos derivados de la membrana plasmática de la célula huésped . Tras la infección, la membrana lipídica se convierte en una estructura similar a una cola que se utiliza en la entrega del genoma. El genoma está compuesto de aproximadamente 15 kilobases , ADN bicatenario lineal (dsDNA) con secuencias de repetición terminal invertidas largas (100 pares de bases). GIL01 , Bam35 , GIL16 , AP50 y Wip1 son ejemplos de tectivirus templados que infectan al grupo B. cereus . [39]
Historia
Las colonias de B. cereus se aislaron originalmente de una placa de agar que se dejó expuesta al aire en un establo de vacas. [40] En la década de 2010, el examen de las cartas de advertencia emitidas por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. Enviadas a las instalaciones de fabricación de productos farmacéuticos que abordan la contaminación microbiana de las instalaciones reveló que el contaminante más común era B. cereus . [41]
Se han descubierto varias enzimas nuevas en B. cereus , como AlkC y AlkD , ambas implicadas en la reparación del ADN . [42]
Ver también
- Bacillus cereus biovar anthracis
Referencias
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enlaces externos
- Genomas de Bacillus cereus e información relacionada en PATRIC , un Centro de Recursos de Bioinformática financiado por NIAID
- Tipo de cepa de Bacillus cereus en Bac Dive - la base de metadatos de diversidad bacteriana