Serratia es un género de bacterias Gram-negativas , facultativamente anaerobias , en forma de barra bacterias de la familia Yersiniaceae . [5] Según la Lista de nombres procarióticos con nomenclatura permanente (LPSN), actualmente hay 19 especies de Serratia que se publican de manera creíble con nombres precisos a partir de 2020: S. aquatilis, S. entomophila, S. ficaria, S. fonticola , S. grimesii, S. liquefaciens, S. marcescens, S. microhaemolytica, S. myotis, S. nematodiphila, S. odoriferae, S. oryzae, S. plymuthica, S. proteamaculans, S. quinivorans corrig, S. rubidaea, S. symbiotica, S. ureilytica, S. vespertilionis . [6]Por lo general, miden entre 1 y 5 μm de longitud, no producen esporas [7] y se pueden encontrar en el agua, el suelo, las plantas y los animales. [8] Algunos miembros de este género producen un pigmento rojo característico , prodigiosina , y se pueden distinguir de otros miembros del orden Enterobacterales por su producción única de tres enzimas: DNasa ( nucA ), lipasa y gelatinasa ( serralisina ). [5] Se pensaba que Serratia era una bacteria ambiental inofensiva hasta que se descubrió que la especie más común del género, S. marcescens , es un patógeno oportunista de muchos animales, incluidos los humanos. [5] En los seres humanos, S. marcescens se asocia principalmente con infecciones nosocomiales o adquiridas en el hospital , pero también puede causar infecciones del tracto urinario, neumonía y endocarditis. [9] S. marcescens se encuentra con frecuencia en duchas, inodoros y alrededor de baldosas mojadas como una biopelícula de rosado a rojo, pero solo causa enfermedad en individuos inmunodeprimidos. Aparte de S. marcescens, se ha demostrado que algunas cepas raras de las especies de Serratia S. plymuthica, S. liquefaciens, S. rubidaea y S. odoriferae causan infecciones como osteomielitis y endocarditis. [10]
Serratia | |
---|---|
Serratia marcescens , una especie típica, en agar XLD . [4] | |
clasificación cientifica | |
Dominio: | Bacterias |
Filo: | Proteobacterias |
Clase: | Gammaproteobacteria |
Pedido: | Enterobacterales |
Familia: | Yersiniaceae |
Género: | Serratia Bizio 1823 [1] [2] |
Especies | |
S. aquatilis [3] |
Habitat
Varias cepas de Serratia ocupan una gama ecléctica de hábitats: suelo, agua, plantas, insectos y otros. [11]
Agua
Actualmente, se han encontrado cuatro especies de Serratia en agua de mar: S. marcescens, S. liquefaciens, S. plymuthica y S. marinorubra. S. marcescens es la más abundante y comprende aproximadamente la mitad de todas las cepas encontradas. [12] S. aquatilis es una nueva especie de Serratia que se encuentra en el agua potable. [13]
Plantas
Los tipos de plantas con mayor prevalencia de Serratia son vegetales, hongos, musgos, pastos y material vegetal en descomposición. [14] Serratia se ha encontrado constantemente en higos y cocos. S. marcescens y S. ficaria se encuentran a menudo en los higos Calimyrna. También se han identificado varias especies relacionadas con Serratia en los higos de Smyrna y sus avispas de los higos. Solo se ha identificado una especie de Serratia, S. marinorubra, en cocos de varias regiones del mundo, incluidas California, Francia y Brasil. Ambos S. marcescens y ciertas cepas de Enterobacter también se identificaron en rizosferas de palmas de coco. [15]
Insectos
Serratia se encuentra en más de 70 especies de insectos sanos, muertos y enfermos. Estos incluyen grillos, saltamontes, abejas, pulgones y moscas de la fruta. [11] La mayoría de ellos residen en insectos como flora bacteriana y algunos forman relaciones simbióticas mutualistas con sus anfitriones. Por ejemplo, en los pulgones, las cepas de S. symbiotica desempeñan un papel nutricional clave al proporcionar al huésped vitaminas y aminoácidos. [dieciséis]
Aislamiento, identificación y metabolismo
Aislamiento
S. marcescens es la especie más caracterizada de este género. Durante el verano en Padura, Italia, la gente del pueblo descubrió que su plato de polenta se ponía rojo. Al principio, la gente creyó que este incidente fue causado por el diablo. Un farmacéutico llamado Bartolomeo Bizzo fue designado para investigar el extraño fenómeno. [17] Después de varios experimentos, Bizzo presentó sus resultados. S. marcescens fue documentado por primera vez como putrefacción de color rojo de la polenta por Bartolomeo Bizio en Padua. [17] La bacteria fue nombrada más tarde en honor al físico italiano Serafino Serrati . [17] En 1945, se diseñó un experimento para establecer la patogenicidad de S. marcescens. El capitán Tom Paine del ejército de los Estados Unidos llevó a cabo un experimento en Camp Detrick, MD. En este experimento, expuso a cuatro personas a la bacteria en un espacio cerrado. [17] Los individuos pronto desarrollaron síntomas como dolores corporales, malestar, producción de esputo verde. Algunas de las personas desarrollaron fiebre y escalofríos, mientras que otras aún tenían fiebre después de 24 horas. [17] Se realizaron varios otros experimentos a lo largo de los [17] años 50, 60 y 70 para probar la patogenicidad de S. marcescens, pero no fue hasta la década de 1970 que se confirmó que S. marcescens era un patógeno humano.
S. liquefaciens es la segunda especie mejor caracterizada después de S. marcescens. S. liquefaciens fue clasificado por primera vez como Aerobacter liquefaciens en el género Enterobacter por Grimes y Hennerty. [17] La primera documentación de S. liquefaciens fue en 1971. Se recuperaron más de 20 aislamientos de S. liquefaciens de diferentes especímenes, como urinarios y respiratorios. De los aislamientos, se cree que 6 de ellos causan infección en humanos. [17] Desde los años 70 hasta los 80, esta especie fue la causa de varios brotes hospitalarios. Sin embargo, el brote más conocido ocurrió en Colorado en un centro de hemodiálisis . Durante este brote, hubo 10 infecciones del torrente sanguíneo por S. liquefaciens . [17]
S. ficaria es otra especie que puede ser dañina para los humanos. S. ficaria es parte de la comunidad de la higuera. En 1979, S. ficaria se aisló por primera vez de un paciente que tenía una infección respiratoria. [17] El organismo se aisló del esputo de la paciente después de consumir un higo. [17] Los organismos continuaron aislándose de varios humanos a lo largo de los años. La última infección documentada causada por S. ficaria fue en Grecia. Un hombre sano fue mordido por un perro, la mordedura del perro se convirtió en un absceso. Esta fue la primera infección que se presentó en un individuo sano. La especie S. fonticola se encontró por primera vez en especímenes humanos en 1985. [17] Se sabe que causa infecciones tisulares después de un traumatismo en el área. [18] La primera infección reportada causada por la especie S. fonticola fue en 1989. El organismo causó un absceso en una pierna en una mujer en Francia. En 1991, S. fonticola fue la causa de una infección en la mano en otra mujer francesa. [17] S. fonticola se ha recuperado de varios otros pacientes a lo largo de los años.
No hay muchos informes de que S. quinivoran cause infección en humanos. Un hombre sin hogar en Francia fue ingresado en el hospital con un absceso en la boca. El hombre desarrolló neumonía y problemas respiratorios. S. quinivoran se recuperó de una muestra y luego se identificó como la causa de su falla orgánica y muerte. [17] S. rubidaea, S. odorifera y S. plymuthica son otras especies de Serratia que son patógenos humanos. Sin embargo, no todas las especies de Serratia son patógenos humanos. S. entomophia y S. proteamaculans son patógenos de insectos y plantas.
Identificación
Se han aislado especies de Serratia en una variedad de entornos, incluidos el suelo, el agua, las plantas, los animales e incluso el aire. Se pueden utilizar varios métodos para estudiar la epidemiología de S. marcescens. Las estrategias de enriquecimiento habituales implican el uso de medios que contienen sustancias antibióticas y antifúngicas. Un medio caprilato-tallo parece ser muy preferido para el crecimiento selectivo del género Serratia , ya que puede usar ácido caprílico como fuente de carbono.
La tipificación serológica y diferentes tipos de reacción en cadena de la polimerasa se pueden utilizar para identificar Serratia . También se pueden usar biotipificación, tipificación de bacteriocina, tipificación de fagos, análisis de plásmidos y ribotipificación. La mayoría de las cepas de S. marcescens aparecen rojas en agar inclinados con tripticasa de soja cuando se cultivan a alrededor de 25 ° C. S. marcescens y S. liquefaciens pueden confundirse fácilmente en el laboratorio cuando se utiliza el sistema de índice de perfil analítico . Ambos pueden oxidar la arabinosa , pero solo S. liquefaciens puede fermentar la arabinosa en agua de peptona . La virulencia de las cepas de Serratia también puede identificarse por las fimbrias de tipo 4, pequeñas proyecciones similares a pelos. [19]
Contenido del genoma
No se ha documentado el tamaño medio del genoma de la mayoría de las especies de Serratia , excepto el de S. marcescens, que es de 3,57 * 10 9 Daltons. El rango de contenido de G + C de cada especie es el siguiente: S. marcescens 57,5 - 60,4%, S. liquefaciens 52,6-54,4%, S. plymuthica 53,3-56,3%, S. marinorubra 53,5-58,5%. El genoma de S. macescens tiene el mayor contenido de G + C entre todas las enterobacterias. [20]
Enzimas y biopelículas
Serratia secreta una gran cantidad de factores de virulencia que incluyen prodigiosina, biotensioactivos, ADNasa, lipasa, proteasa, gelatinasa, hemolisina, quitinasa, cloroperoxidasa y fosfatasa alcalina. La prodigiosina, un pigmento de crecimiento, se utiliza a menudo como marcador de identificación fenotípica de las especies de Serratia debido a su coloración roja. [21] Se han aislado biosurfactantes de Serratia marcescens, Serratia rubidaea y Serratia surfactantfaciens para su gama de aplicaciones, que incluyen emulsificación, superficie, antiincrustante, antitumoral y actividad antimicrobiana. [22] [23] Las endonucleasas, como la ADNasa, pueden ayudar en la actividad de eliminación, lo que les permite explotar el medio ambiente y maximizar la disponibilidad de nutrientes. [24] Se han aislado cepas que producen lipasa termoestable, [25] proteasa alcalina y gelatinasa [26] de cepas que causan úlceras corneales relacionadas con lentes de contacto en humanos. Debido a su corta vida media y su tendencia a permanecer unida a las células durante la secreción, la hemolisina apenas se ha identificado en Serratia. Sin embargo, algunos estudios que emplean técnicas de detección más precisas han evidenciado actividad hemolítica en casi todas las cepas de Serratia . [27] Las quitinasas vegetales se utilizan como mecanismos de defensa contra patógenos vegetales con los que Serratia comparte su hábitat vegetal. [28] [29] La cloroperoxidasa permite la hidrólisis de enlaces fosfodiéster [30] mientras que las fosfatasas alcalinas están involucradas en los procesos de señalización celular.
Metabolismo
Serratia utiliza una enzima metabólica ADP glucosa pirofosforilasa con propiedades cinéticas distintas de las que se encuentran en las Enterobacteriaceae en el sentido de que no es muy activada por el bifosfato de fructosa. La ADP glucosa pirofosforilasa de cepas de S. marcescens demostró una actividad óptima en tampón a pH 7,5 y 8,0, respectivamente. Se activa en gran medida por intermedios de la glucólisis como fosfoenolpiruvato, 3-fosfoglicerato, fructosa-6-fosfato y 2-fosfoglicerato. [31]
Patología
La mayoría de las especies de Serratia no son patógenas, pero las patógenas suelen causar infección en individuos inmunodeprimidos. [32] S. marcescens es la principal especie patógena, que infecta a animales y plantas, pero otras especies de las que se ha informado que infectan a individuos incluyen Serratia plymuthica, Serratia liquefaciens, Serratia rubidaea, Serratia odorifera y Serratia fonticola .
Patógeno humano oportunista
Se cree que S. marcescens se transmite por transmisión de mano a mano por personas no infectadas a través de transmisión de mano a mano, equipo hospitalario, personal hospitalario. [33] En el hospital, las especies de Serratia tienden a colonizar los tractos respiratorio y urinario, en lugar del tracto gastrointestinal , en los adultos. La infección por Serratia es responsable de aproximadamente el 2% de las infecciones nosocomiales del torrente sanguíneo, el tracto respiratorio inferior, el tracto urinario, las heridas quirúrgicas y la piel y los tejidos blandos y otras dolencias que comúnmente son causadas por otras bacterias. [10] Se han producido brotes de meningitis por S. marcescens , infecciones de heridas y artritis en salas de pediatría.
Se han notificado casos de artritis por Serratia en pacientes ambulatorios que recibieron inyecciones intraarticulares. [34]
Patógeno no humano oportunista
Ha habido casos de infecciones de animales no humanos por Serratia . En un estudio se encontró un caso de infección no nosocomial en animales, después de que se descubrió que S. marcescens estaba correlacionado con los primeros abortos de búfalos y vacas. El patógeno se aisló en cultivo después de que los investigadores observaron un flujo vaginal rojizo de las vacas y también se descubrió que el patógeno estaba en el semen de un toro, todos los cuales eran de la misma cepa. [35]
Patógeno de plantas oportunista
S. marcescens y S. Proteamaculans se consideran patógenos vegetales oportunistas. S. marcescens causa la enfermedad de la vid amarilla de las cucurbitáceas (CYVD). [36] La CYVD se detectó por primera vez en calabazas y calabazas. CYVD infecta el tejido del floema en las plantas y causa marchitamiento, coloración amarillenta, decoloración del floema, declive de la planta y eventualmente la muerte. [36] La CYVD afecta principalmente a la calabaza, melón, sandía, etc. Se han realizado estudios que han demostrado que esta enfermedad es transmitida por insectos. [36] S. proteamaculans es la única otra especie conocida por causar daño a las plantas. S. proteamaculans está asociado con la enfermedad de las manchas foliares. La enfermedad de las manchas foliares generalmente es causada por un hongo, pero también puede ser causada por bacterias (por ejemplo, S. proteamaculans ). La enfermedad de las manchas foliares aparece como manchas marrones u oscuras en las hojas y puede dañar permanentemente las plantas. Los tamaños y colores de estos puntos pueden variar.
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