Francisella tularensis es un patógenas especies de Gram-negativo cocobacilo , un aeróbico bacteria . [1] No forma esporas, no es móvil, [2] y es el agente causante de la tularemia , cuya forma neumónica suele ser letal sin tratamiento. Es una bacteria intracelular facultativa, fastidiosa,que requiere cisteína para su crecimiento. [3] Debido a su baja dosis infecciosa, la facilidad de propagación por aerosol y su alta virulencia , F. tularensis está clasificada como un agente selecto de nivel 1por el gobierno de los Estados Unidos, junto con otros agentes potenciales de bioterrorismo como Yersinia pestis , Bacillus anthracis y el virus del Ébola . Cuando se encuentra en la naturaleza, Francisella tularensis puede sobrevivir durante varias semanas a bajas temperaturas en los cadáveres de animales, el suelo y el agua. En el laboratorio, F. tularensis aparece como pequeños bastoncillos (0,2 por 0,2 µm) y se cultiva mejor a 35–37 ° C. [4]
Francisella tularensis | |
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Bacteria Francisella tularensis (azul) que infecta a un macrófago (amarillo) | |
clasificación cientifica | |
Dominio: | |
Filo: | |
Clase: | |
Pedido: | |
Familia: | Francisellaceae |
Género: | |
Especies: | F. tularensis |
Nombre binomial | |
Francisella tularensis (McCoy y Chapin 1912) Dorofe'ev 1947 |
Historia
Esta especie fue descubierta en ardillas terrestres en el condado de Tulare, California , en 1911; La bacteria tularense pronto fue aislada por George Walter McCoy (1876-1952) del Laboratorio de peste de EE. UU. En San Francisco y se informó en 1912. En 1922, Edward Francis (1872-1957), un médico e investigador médico de Ohio, descubrió que la bacteria tularense fue el agente causante de la tularemia , luego de estudiar varios casos con síntomas de la enfermedad. Más tarde, se la conoció como Francisella tularensis , en honor al descubrimiento de Francis. [5] [6] [7]
La enfermedad también fue descrita en la región de Fukushima en Japón por Hachiro Ohara en la década de 1920, donde se asoció con la caza de conejos. [8] En 1938, el bacteriólogo soviético Vladimir Dorofeev (1911-1988) y su equipo recrearon el ciclo infeccioso del patógeno en humanos, y su equipo fue el primero en crear medidas de protección. En 1947, Dorofeev aisló de forma independiente el patógeno que Francis descubrió en 1922; por lo tanto, se conoce comúnmente como Francisella dorofeev en los países de la ex Unión Soviética.
Clasificación
Se reconocen tres subespecies ( biovariedades ) de F. tularensis (a partir de 2020): [8]
- F. t. tularensis (o tipo A), que se encuentra predominantemente en América del Norte , es la más virulenta de las cuatro subespecies conocidas y está asociada con infecciones pulmonares letales. Esto incluye la cepa de laboratorio primaria de tipo A, SCHUS4.
- F. t. holarctica (también conocida como biovariedad F. t. palearctica o tipo B) se encuentra predominantemente en Europa y Asia , pero rara vez conduce a una enfermedad mortal. Una cepa de vacuna viva atenuada de la subespecie F. t. holarctica ha sido descrita, aunque todavía no está completamente autorizada por la Administración de Alimentos y Medicamentos como vacuna. Esta subespecie carece de la actividad citrulina ureidasa y la capacidad de producir ácido a partir de la glucosa de la biovariedad F. t. palearctica .
- F. t. mediasiatica , se encuentra principalmente en Asia central ; Actualmente se sabe poco sobre esta subespecie o su capacidad para infectar a los seres humanos.
Además, F. novicida [9] a veces se ha clasificado previamente como F. t. novicida . Se caracterizó como una Francisella relativamente no virulenta ; sólo dos casos de tularemia en América del Norte se han atribuido al microorganismo, y estos fueron sólo en individuos gravemente inmunodeprimidos .
Patogénesis
F. tularensis se ha informado en invertebrados, incluidos insectos y garrapatas , aves , anfibios , reptiles , [ cita requerida ] peces [ cita requerida ] y mamíferos, incluidos los seres humanos. [8] La infección humana es a menudo causada por vectores , en particular garrapatas, pero también mosquitos , tábanos y tábanos . El contacto directo con animales o cadáveres infectados es otra fuente. [8] Los huéspedes reservorios importantes incluyen lagomorfos (por ejemplo, conejos), roedores , [8] aves galliformes y ciervos . [ cita requerida ] La infección a través de fómites (objetos) también es importante. [8] No se ha demostrado la transmisión de persona a persona. [ cita requerida ]
F. tularensis puede sobrevivir durante semanas fuera de un huésped mamífero [ cita requerida ] y se ha encontrado en el agua, [8] pastizales y pajares . Los aerosoles que contienen las bacterias pueden generarse al molestar los cadáveres debido al corte de maleza o césped; como resultado, la tularemia se ha denominado "enfermedad de las cortadoras de césped". Los estudios epidemiológicos han demostrado una correlación positiva entre las ocupaciones que involucran las actividades mencionadas y la infección por F. tularensis . [ cita requerida ]
La infección humana por F. tularensis puede ocurrir por varias vías. Los portales de entrada son a través de la sangre y el sistema respiratorio. El más común ocurre por contacto con la piel, dando lugar a una forma ulceroglandular de la enfermedad. Inhalación de bacterias, [8] particularmente biovariedad F. t. tularensis , [ cita requerida ] conduce a la tularemia neumónica potencialmente letal . Si bien las formas pulmonares y ulceroglandulares de tularemia son más frecuentes, se han descrito otras vías de inoculación que incluyen la infección orofaríngea por consumo de alimentos o agua contaminados y la infección conjuntival debida a la inoculación en el ojo. [8]
Ciclo vital
F. tularensis es una bacteria intracelular facultativa que es capaz de infectar a la mayoría de los tipos de células, pero principalmente a los macrófagos del organismo huésped. [ cita requerida ] La entrada en el macrófago ocurre por fagocitosis y la bacteria es secuestrada del interior de la célula infectada por un fagosoma . [ cita requerida ] F. tularensis luego sale de este fagosoma en el citosol y prolifera rápidamente. Finalmente, la célula infectada sufre apoptosis y las bacterias de la progenie se liberan en un solo evento de "explosión" [10] para iniciar nuevas rondas de infección.
Factores virulentos
Los mecanismos de virulencia de F. tularensis no se han caracterizado bien. Al igual que otras bacterias intracelulares que se desprenden de los compartimentos fagosómicos para replicarse en el citosol, las cepas de F. tularensis producen diferentes agentes hemolíticos, que pueden facilitar la degradación del fagosoma. [11] Se identificó una actividad de hemolisina , denominada NlyA, con reactividad inmunológica al anticuerpo anti-HlyA de Escherichia coli , en la biovariedad F. t. novicida . [12] Se ha encontrado que la fosfatasa ácida AcpA en otras bacterias actúa como hemolisina, mientras que en Francisella , su papel como factor de virulencia está bajo un intenso debate.
F. tularensis contiene un sistema de secreción de tipo VI (T6SS), también presente en algunas otras bacterias patógenas. [13] También contiene una serie de proteínas del casete de unión a ATP (ABC) que pueden estar relacionadas con la secreción de factores de virulencia. [14] F. tularensis usa pili tipo IV para unirse al exterior de una célula huésped y así fagocitarse. Las cepas mutantes que carecen de pili muestran una patogenicidad gravemente atenuada.
La expresión de una proteína de 23 kD conocida como IglC es necesaria para la ruptura del fagosoma de F. tularensis y la replicación intracelular; en su ausencia, las células mutantes de F. tularensis mueren y son degradadas por los macrófagos. Esta proteína se encuentra en una isla de patogenicidad putativa regulada por el factor de transcripción MglA.
F. tularensis , in vitro , regula a la baja la respuesta inmune de las células infectadas, una táctica utilizada por un número significativo de organismos patógenos para asegurar que su replicación (aunque sea brevemente) no se vea obstaculizada por el sistema inmune del huésped al bloquear las señales de advertencia de las células infectadas. Esta modulación a la baja de la respuesta inmune requiere la proteína IglC, aunque nuevamente las contribuciones de IglC y otros genes no están claras. Existen varios otros genes de virulencia putativos, pero aún no se han caracterizado por su función en la patogenicidad de F. tularensis .
Genética
Como muchas otras bacterias, F. tularensis experimenta una replicación asexual . Las bacterias se dividen en dos células hijas , cada una de las cuales contiene información genética idéntica. La variación genética puede introducirse por mutación o transferencia horizontal de genes .
El genoma de F. t. tularensis se ha secuenciado la cepa SCHU4 . [15] Los estudios resultantes de la secuenciación sugieren que varias regiones codificadoras de genes en el genoma de F. tularensis están interrumpidas por mutaciones, lo que crea bloqueos en una serie de vías metabólicas y sintéticas necesarias para la supervivencia. Esto indica que F. tularensis ha evolucionado para depender del organismo huésped para obtener ciertos nutrientes y otros procesos que normalmente se ocupan de estos genes alterados.
El genoma de F. tularensis contiene elementos inusuales similares a transposones que se asemejan a sus homólogos que normalmente se encuentran en organismos eucariotas.
Filogenética
Gran parte de la diversidad genética mundial conocida de F. t. holarctica está presente en Suecia . [16] Esto sugiere que esta subespecie se originó en Escandinavia y se extendió desde allí al resto de Eurosiberia.
Usar como arma biológica
Cuando terminó el programa de guerra biológica de Estados Unidos en 1969, F. tularensis era una de las siete armas biológicas estandarizadas que había desarrollado como parte de la cooperación germano-estadounidense en las décadas de 1920 y 1930. [17]
Diagnóstico, tratamiento y prevención
- Diagnóstico
Los médicos diagnostican la infección por F. tularensis en función de los síntomas y el historial del paciente, las imágenes y los estudios de laboratorio.
- Tratamiento
La tularemia se trata con antibióticos, como aminoglucósidos, tetraciclinas o fluoroquinolonas. Se sugirieron unas 15 proteínas que podrían facilitar el diseño de medicamentos y vacunas. [18]
- Prevención
Las medidas preventivas incluyen evitar las picaduras de garrapatas, moscas y mosquitos; asegurarse de que toda la caza esté bien cocida; abstenerse de beber agua sin tratar; usar repelentes de insectos; si trabaja con cultivos de F. tularensis, en el laboratorio, asegúrese de usar una bata, guantes impermeables, máscara y protección para los ojos; y al vestirse, asegúrese de usar guantes impermeables. Además, hay disponible una vacuna viva atenuada para las personas que tienen un alto riesgo de exposición, como el personal de laboratorio. [19]
Genómica
- Proyectos de Francisella Genome (de Genomes OnLine Database )
- Análisis comparativo de los genomas de Francisella (en el sistema IMG del DOE )
Ver también
- Francisella ARN pequeño
Referencias
- ^ "Francisella tularensis" (PDF) . health.ny.gov . Wadsworth Center: Departamento de Salud del Estado de Nueva York . Consultado el 12 de mayo de 2015 .
- ^ "Tularemia (Francisella tularensis)" (PDF) . michigan.gov . Departamento de Salud Comunitaria de Michigan . Consultado el 12 de mayo de 2015 .
- ^ Ryan KJ; Ray CG, eds. (2004). Sherris Medical Microbiology (4ª ed.). McGraw Hill. págs. 488–90. ISBN 0-8385-8529-9.
- ^ "Francisella tularensis - microbewiki" .
- ^ A. Tärnvik1 y L. Berglund, Tularaemia . Eur Respir J 2003; 21: 361–373.
- ^ McCoy GW, Chapin CW. Bacteria tularense, la causa de una enfermedad parecida a la plaga de los roedores. Bula de salud pública de 1912; 53: 17-23.
- ^ Jeanette Barry, contribuciones notables a la investigación médica por científicos del servicio de salud pública . Instituto Nacional de Salud, Publicación del Servicio de Salud Pública No. 752, 1960, pág. 36.
- ↑ a b c d e f g h i Sam R. Telford III, Heidi K. Goethert (2020). "Ecología de Francisella tularensis ", Revisión anual de entomología 65: 351–372 doi : 10.1146 / annurev-ento-011019-025134
- ^ Sjöstedt AB. "Género I. Francisella Dorofe'ev 1947, 176AL". Manual de Bergey de bacteriología sistemática . 2 (The Proteobacteria), part B (The Gammaproteobacteria) (2ª ed.). Nueva York: Springer. págs. 200–210.
- ^ Carruthers, Jonathan; Lythe, Grant; López-García, Martín; Gillard, Joseph; Leyes, Thomas R .; Lukaszewski, Roman; Molina-París, Carmen (01/06/2020). "Dinámica estocástica de la infección y replicación de Francisella tularensis" . PLOS Biología Computacional . 16 (6): e1007752. doi : 10.1371 / journal.pcbi.1007752 . ISSN 1553-7358 .
- ^ http://iai.asm.org/cgi/reprint/76/8/3690
- ^ Wiley Interscience [ enlace muerto ]
- ^ Spidlova, Petra; Stulik, Jiri (2017). "El sistema de secreción de Francisella tularensis tipo VI alcanza la mayoría de edad" . Virulencia . 8 (6): 628–631. doi : 10.1080 / 21505594.2016.1278336 . ISSN 2150-5594 . PMC 5626347 . PMID 28060573 .
- ^ Atkins H, Dassa E, Walker N, Griffin K, Harland D, Taylor R, Duffield M, Titball R (2006). "La identificación y evaluación de los sistemas de casete de unión de ATP en la bacteria intracelular Francisella tularensis ". Res Microbiol . 157 (6): 593–604. doi : 10.1016 / j.resmic.2005.12.004 . PMID 16503121 .
- ^ Larsson P, Oyston P, Chain P y col. (2005). "La secuencia completa del genoma de Francisella tularensis , el agente causante de la tularemia" . Nat Genet . 37 (2): 153–9. doi : 10.1038 / ng1499 . PMID 15640799 .
- ^ Karlsson E, Svensson K, Lindgren P, Byström M, Sjödin A, Forsman M, Johansson A (2012) El patrón filogeográfico de Francisella tularensis en Suecia indica un origen escandinavo de la tularemia eurosiberiana. Environ Microbiol doi: 10.1111 / 1462-2920.12052
- ^ Croddy, Eric C. y Hart, C. Perez-Armendariz J., Guerra química y biológica , ( Google Books ), Springer, 2002, págs. 30-31, ( ISBN 0387950761 ), consultado el 24 de octubre de 2008.
- ^ Francisella tularensis:Identificación in silico de objetivos de fármacos y vacunas mediante análisis de vías metabólicas J Harati, J Fallah La sexta conferencia sobre bioinformática
- ^ http://publichealth.lacounty.gov/acd/procs/b73/B73Part4.pdf
enlaces externos
- Información sobre Francisella tularensis del CDC / Centro Nacional de Enfermedades Infecciosas:
- BioHealthBase Centro de recursos bioinformáticos El Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID) respalda una base de datos pública que describe la genética molecular de F. tularensis . El sitio web describe los genes, las proteínas y las características celulares del patógeno.
- Tipo de cepa de Francisella tularensis en Bac Dive - la base de metadatos de diversidad bacteriana