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Clostridios

Las especies de Clostridia comprenden un grupo de bacilos gram-positivos, anaerobios obligados, formadores de esporas. Las principales especies patógenas incluyen Clostridium perfringens (C. perfringens), que se asocia con gangrena gaseosa; Clostridioides difficile, que se asocia con colitis pseudomembranosa; C. tetani, que causa el tétanos; y C. botulinum, que causa el botulismo. Clostridium perfringens (C. perfringens), Clostridioides difficile, C. tetani, y C. botulinum tienen una invasividad de amplio espectro y manifestaciones clínicas que se resumen a continuación. Tenga en cuenta que Clostridium difficile ha sido reclasificado como Clostridioides difficile. Sin embargo, es probable que los exámenes no tengan el género actualizado durante varios años.

Última actualización: 14 Abr, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Clasificación

Diagrama de flujo de microbiología clasificación de bacterias grampositivas

Bacterias gram-positivas:
La mayoría de las bacterias se pueden clasificar de acuerdo con un procedimiento de laboratorio llamado tinción de Gram.
Las bacterias con paredes celulares que tienen una capa gruesa de peptidoglicano retienen la tinción cristal violeta utilizada en la tinción de Gram, pero no se ven afectadas por la contratinción de safranina. Estas bacterias aparecen como azul púrpura en la tinción, lo que indica que son gram-positivas. Las bacterias pueden clasificarse además según su morfología (filamentos ramificados, bacilos y cocos en grupos o cadenas) y su capacidad para crecer en presencia de oxígeno (aeróbicos versus anaeróbicos). Los cocos también pueden identificarse con mayor profundidad. Los estafilococos pueden reducirse en función de la presencia de la enzima coagulasa y de su sensibilidad al antibiótico novobiocina. Los estreptococos se cultivan en agar sangre y se clasifican según la forma de hemólisis que emplean (α, β o γ). Los estreptococos se reducen aún más en función de su respuesta a la prueba de pirrolidonil-β-naftilamida, su sensibilidad a antimicrobianos específicos (optoquina y bacitracina) y su capacidad para crecer en medios de cloruro de sodio (NaCl).

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Características Generales

Características básicas de las especies de Clostridium

  • Bacilos gram-positivos
  • Organismos formadores de esporas
  • Anaerobios obligados
  • Hábitat:
    • Suelo, agua dulce, sedimentos marinos
    • Tracto intestinal de humanos y animales
    • Flora cérvico-vaginal
    • Las esporas pueden estar en el aire.
  • Patogénesis:
    • La infección puede ser exógena (del exterior) o endógena.
    • Causan enfermedad por exotoxinas o producción de enterotoxinas
Dibujos animados de clostridios

Dibujo que muestra la estructura general de la bacteria gram-positiva Clostridia

Imagen por Lecturio.

Especies patógenas

  • C. perfringens (20%–40% de todos los aislamientos)
  • Clostridioides difficile
  • C. tetani
  • C. botulinum
Tabla: Comparación y contraste de especies de Clostridia
C. botulinum Clostridioides difficile C.perfringens C. tetani
Hábitat
  • Tierra
  • Sedimentos marinos
  • Flora intestinal
  • Tierra
  • Flora intestinal
  • Tierra
  • Flora intestinal
Virulencia
  • Toxina botulínica
  • Enterotoxina A
  • Toxina B
  • Toxina alfa
  • Enterotoxina
  • Toxina tetánica (tetanoespasmina)
Transmisión Ingestión de:
  • Esporas
  • Toxina preformada
A través de esporas:
  • Infección nosocomial (mal lavado de manos)
  • Flora intestinal oportunista
A través de esporas:
  • Heridas traumáticas
  • Ingestión de alimentos
A través de esporas:
  • Heridas traumáticas
  • Contaminación del cordón umbilical durante el parto
Presentación clínica
  • Parálisis flácida
  • Botulismo
  • Lactantes: síndrome del bebé flácido
  • Diarrea nosocomial
  • Colitis pseudomembranosa
  • Intoxicación alimentaria
  • Celulitis localizada
  • Mionecrosis por Clostridium
  • Parálisis espástica
  • Trismo
  • Risa sardónica
  • Opistótonos
  • Tétanos neonatal

Videos relevantes

Clostridium botulinum

Epidemiología

  • Botulismo transmitido por alimentos:
    • En Estados Unidos, es más común en los nativos de Alaska (a través de la ingestión de pescado añejo)
    • La tasa nacional general es de 0,0068 por 100 000
  • Botulismo infantil:
    • Ingestión de esporas:
      • De miel cruda
      • Del polvo ambiental
    • La incidencia más alta se presenta en Utah, Pensilvania y California
  • Botulismo por heridas: en usuarios de drogas inyectables

Transmisión

  • Los adultos ingieren la toxina preformada de los alimentos:
    • Asociado con un enlatado inadecuado
    • A veces de bebidas fermentadas (e.g., alcohol ilegal)
  • Los bebés ingieren las esporas: luego se produce la toxina in vivo
  • Botulismo por heridas:
    • Contaminación de heridas con esporas
    • Germinación y producción de toxinas in vivo

Patogénesis

  • El botulismo es una enfermedad neuroparalítica potencialmente mortal.
  • Neurotoxina botulínica:
    • Proteasa que escinde las proteínas solubles del receptor de la proteína de unión del factor sensible a la N-etilmaleimida
    • Inhibe la liberación de acetilcolina (ACh) estimulante
    • Provoca depleción de ACh en las uniones neuromusculares
    • Provoca parálisis flácida
Mecanismo fisiopatológico causado por clostridium botulinum

Mecanismo fisiopatológico causado por Clostridium botulinum
La introducción del patógeno con su toxina provoca hiperexcitación, ya que parte de la toxina impide que la placa motora terminal libere sus neurotransmisores en la sinapsis

Imagen por Lecturio.

Presentación clínica

Adultos:

  • Síntomas prodrómicos:
    • Náuseas/vómitos
    • Dolor abdominal
    • Diarrea
    • Boca seca
    • Dolor de garganta
  • Síntomas iniciales:
    • Diplopía
    • Ptosis
    • Disfagia
  • Parálisis flácida descendente
  • La gravedad puede variar.

Lactantes (síndrome del bebé flácido):

  • Hipotonía
  • Dificultades para la alimentación
  • Llanto débil
  • Babeo
  • Irritabilidad
Pmc3223485 eplasty11e47 fig5

Lactante de seis semanas con botulismo
Marcada pérdida de tono muscular, especialmente en la región de la cabeza y el cuello

Imagen: “PMC3223485_eplasty11e47_fig5” por Chopra K, Conde-Green A, Folstein MK, Knepp EK, Christy MR and Singh DP. Licencia: CC BY 2.0.

Identificación

  • Identificación de toxinas a partir de:
    • Suero
    • Heces
    • Vómito
    • Comida
  • Prueba de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA, por sus siglas en inglés)
  • Bioensayo en ratón
  • Reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés) cuantitativa: detecta genes de toxinas en el organismo

Videos relevantes

Clostridium (Clostridioides) difficile

Epidemiología

  • Causa más común de colitis inducida por antibióticos (especialmente asociada con clindamicina)
  • Prevalencia:
    • En adultos sanos: 3%
    • En adultos hospitalizados/institucionalizados: 8%–10%
  • Las nuevas exposiciones tienen más probabilidades de resultar en una enfermedad sintomática

Transmisión

  • Transmisión fecal-oral de esporas
  • Esporas transmitidas de persona a persona (mal lavado de manos)

Patogénesis

  • Produce 2 potentes exotoxinas
  • Inactiva las enzimas homólogas de Ras (Rho) guanosina trifosfato (GTP):
    • Enterotoxina A:
      • Se dirige a las enzimas del borde en cepillo
      • Altera la secreción de líquidos
      • Causa diarrea acuosa
    • Toxina B (10 veces más potente):
      • Despolimeriza la actina
      • Altera el citoesqueleto de los enterocitos
      • Causa colitis pseudomembranosa
  • Ácido dipicolínico en el núcleo de la espora: altamente resistente al calor y a los productos químicos

Presentación clínica

Colitis pseudomembranosa:

  • Dolor abdominal
  • Diarrea acuosa profusa (ocasionalmente puede ser sanguinolenta)
  • Leucocitosis
  • Asociada con el uso reciente de antibióticos
Colitis pseudomembranosa

Muestra patológica que muestra colitis pseudomembranosa

Imagen: “Pseudomembranous colitis” por el patólogo de turno. Licencia: Dominio Público

Identificación

  • Detección de antígenos tóxicos en heces
  • PCR para el ácido desoxirribonucleico (ADN) de Clostridioides difficile

Clostridium perfringens

Epidemiología

  • Intoxicación alimentaria:
    • 2da causa más común de enfermedades transmitidas por alimentos
    • Se estiman 1 millón de casos cada año en Estados Unidos
  • Infecciones de tejidos blandos:
    • 30%–80% de las heridas abiertas están contaminadas con especies de Clostridium.
    • 80% de los casos de gangrena gaseosa traumática
    • Generalmente, la gangrena gaseosa espontánea es causada por otra especie: C. septicum.

Transmisión

  • Esporas en la tierra: contaminación de heridas
  • Esporas en carnes recalentadas: intoxicación alimentaria

Patogénesis

Mionecrosis (gangrena gaseosa):

  • Toxina alfa:
    • Toxina hemolítica; esencial para las manifestaciones de la enfermedad y la mortalidad
    • Tiene actividad de fosfolipasa C y esfingomielinasa
    • Degrada los tejidos y las membranas celulares
    • Provoca trombosis de vasos pequeños e isquemia tisular
    • La isquemia crea un entorno anaeróbico → mayor propagación de C. perfringens
    • También deprime el gasto cardíaco y contribuye al shock sistémico
  • Toxina theta (perfringolisina O):
    • Citolisina formadora de poros
    • Citotóxica para las células vasculares e inmunitarias
    • No es esencial para la mortalidad

Intoxicación alimentaria:

  • Causada por cepas tipo A
  • Las esporas sobreviven a las temperaturas de cocción y se propagan en alimentos almacenados incorrectamente.
  • Enterotoxina:
    • Interrumpe el transporte de iones en el íleon
    • Provoca diarrea acuosa

Presentación clínica

  • Enfermedad transmitida por alimentos:
    • Diarrea acuosa de inicio insidioso con cólicos abdominales
    • Los vómitos y la fiebre son poco comunes.
    • 12–24 horas después del consumo de alimentos
    • Autolimitada, se resuelve en 1–3 días
  • Mionecrosis:
    • Dolor severo
    • Crepitación tisular (por formación de gas)
    • Edema, ampollas y bullas
    • Decoloración violácea de la piel
    • Fiebre, cambios del estado mental
Gangrena gaseosa

Gangrena gaseosa de la pierna derecha y la pelvis

Imagen: “Gas gangrene” de Engelbert Schröpfer, Stephan Rauthe and Thomas Meyer. Licencia: CC BY 2.0.

Identificación

  • Tinción de Gram y cultivo de los tejidos/líquido de la ampolla
  • Hemocultivos
  • Coprocultivos para la enfermedad transmitida por alimentos
  • Características distintivas de crecimiento:
    • Agar yema de huevo: forma una zona turbia
    • Catalasa negativa
    • Oxidasa negativa
    • Zona de doble hemólisis en agar sangre
    • Inmóvil
    • Encapsulado

Clostridium tetani

Epidemiología

  • Causa tétanos: un trastorno del sistema nervioso
  • Muy raro en países ricos en recursos debido a la vacunación generalizada
  • Sigue siendo endémica en países de recursos limitados

Transmisión

  • A través de esporas
  • Asociado con heridas punzantes en la piel:
    • Clavos oxidados
    • Alambre de púas
    • Trabajadores de construcción
  • No crecerá en tejidos sanos
  • Factores predisponentes:
    • Isquemia localizada
    • Tejido desvitalizado
    • Cuerpo extraño
    • Coinfección con otras bacterias

Patogénesis

  • Periodo promedio de incubación: 8 días
  • Transporte retrógrado de toxina al sistema nervioso central (SNC)
  • Toxina tetánica o tetanoespasmina (toxina A/B):
    • Proteasa que escinde la proteína soluble del receptor de la proteína de unión del factor sensible a la N-etilmaleimida
    • Bloquea la exocitosis de neurotransmisores inhibitorios (ácido gamma-aminobutírico (GABA, por sus siglas en inglés) y glicina) de las células de Renshaw en la médula espinal
    • Provoca la acumulación de ACh
    • Provoca parálisis espástica
Mecanismo fisiopatológico causado por clostridium tetani

Mecanismo fisiopatológico causado por Clostridium tetani
La tetanoespasmina bloquea la unión de los neurotransmisores (GABA/glicina) a sus receptores en la membrana postsináptica; por lo tanto, a la neurotransmisión inhibitoria

Imagen por Lecturio.

Presentación clínica

  • Generalizada:
    • Parálisis espástica
    • Risa sardónica
    • Trismo
    • Opistótono
  • Local:
    • Solo 1 extremidad o parte del cuerpo involucrada
    • A menudo progresa a ser generalizada
  • Cefálica:
    • Compromiso predominante de los pares craneales
    • Puede progresar a ser generalizada
  • Neonatal:
    • Resulta de la contaminación del cordón umbilical en el momento del parto
    • Rara en los países desarrollados
Risus sardonicus en paciente con tétanos generalizado

Risa sardónica en un paciente con tétanos generalizado

Imagen: “PMC4946959_cureus-0008-000000000644-i01” por Zunga PM, Tarfarosh SF, Farooq O, Dar IH, Rashid S y Yaseen U. Licencia: CC BY 3.0.

Identificación

  • Crece en pH neutro o alcalino
  • En diferentes medios anaerobios:
    • Tioglicolato
    • Hidrolizado de caseína
    • Agar sangre

Prevención

  • Vacuna toxoide
  • Para heridas limpias, administre la vacuna:
    • Si < 3 dosis previas
    • Si última dosis hace > 10 años
  • Para heridas contaminadas:
    • Administre la vacuna si la última dosis fue hace > 5 años.
    • Administre inmunoglobulina antitetánica humana si < 3 dosis de vacuna toxoide.

Referencias

  1. Brooke I. (1988). Clostridium species (Clostridium perfringens, C. butyricum, C. clostridioforme, C. innocuum, C. ramosum, C. septicum, C. sordellii, C. tertium). http://antimicrobe.org/b90.asp
  2. Knapp, S. (2020). Clostridium botulinumhttps://biologydictionary.net/clostridium-botulinum/ 
  3. Lamont J.T., Kelly C.P., Bakken J.S. (2020). Clostridioides (formerly Clostridiumdifficile infection in adults: Clinical manifestations and diagnosis. UpToDate. Retrieved December 25, 2020, from https://www.uptodate.com/contents/clostridioides-formerly-clostridium-difficile-infection-in-adults-clinical-manifestations-and-diagnosis?search=clostridium%20difficile&source=search_result&selectedTitle=2~150&usage_type=default&display_rank=2 
  4. LaRocque R., & Harris J.B. (2019). Causes of acute infectious diarrhea and other foodborne illnesses in resource-rich settings. UpToDate. Retrieved December 23, 2020, from https://www.uptodate.com/contents/causes-of-acute-infectious-diarrhea-and-other-foodborne-illnesses-in-resource-rich-settings?search=clostridium%20perfringens&source=search_result&selectedTitle=2~40&usage_type=default&display_rank=2
  5. Pegram P.S., & Stone S.M. (2020). Botulism. UpToDate. Retrieved December 25, 2020, from https://www.uptodate.com/contents/botulism?search=botulism&source=search_result&selectedTitle=1~68&usage_type=default&display_rank=1
  6. Sexton D.J., & Thwaites L. (2020). Tetanus. UpToDate. Retrieved December 25, 2020, from https://www.uptodate.com/contents/tetanus?search=tetanus&source=search_result&selectedTitle=1~150&usage_type=default&display_rank=1#H16
  7. Stevens D.L, & Bryant A. (2020). Clostridial myonecrosis. UpToDate. Retrieved December 23, 2020, from https://www.uptodate.com/contents/clostridial-myonecrosis?search=clostridium%20perfringens&source=search_result&selectedTitle=1~40&usage_type=default&display_rank=1

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