Shigela

Shigella es un género de bacilos intracelulares facultativos gramnegativos que no fermentan la lactosa. La infección se propaga más comúnmente a través del contacto de persona a persona o a través de alimentos y agua contaminados. Los humanos son el único reservorio conocido. Debido a que es resistente al ácido, Shigella spp. sobrevive al tránsito por el estómago; por lo tanto, solo se necesita una pequeña cantidad del inóculo para causar la enfermedad. La shigelosis (disentería por Shigella) produce fiebre, dolor abdominal y diarrea sanguinolenta, que son efectos de las toxinas y la invasión de células epiteliales del organismo. En la mayoría de los casos, los síntomas se resuelven en unos pocos días. Sin embargo, pueden surgir complicaciones de deshidratación, síndrome urémico hemolítico, megacólon tóxico o artritis reactiva. El tratamiento consiste principalmente en reposición de líquidos y electrolitos y antibióticos.

Última actualización: 6 Abr, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Clasificación

Diagrama de flujo de clasificación de bacterias gram negativas

Bacterias gram-negativas:
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 delgada de peptidoglicano no retienen la tinción de cristal violeta utilizada en la tinción de Gram. Sin embargo, estas bacterias retienen la contratinción de safranina y, por lo tanto, se tiñen de color rojo rosado, lo que las convierte en gram negativas. Estas bacterias pueden clasificarse además según su morfología (diplococos, bastoncillos curvos, bacilos y cocobacilos) y su capacidad para crecer en presencia de oxígeno (aeróbicos frente a anaeróbicos). Las bacterias se pueden identificar de manera más estrecha cultivándolas en medios específicos (agar triple azúcar hierro) donde se pueden identificar sus enzimas (ureasa, oxidasa) y se puede probar su capacidad para fermentar lactosa.
* Se tiñe mal en la tinción de Gram
** Baston pleomórfico/cocobacilo
*** Requiere medios de transporte especiales

Imagen por Lecturio.

Características Generales

Shigella spp.

  • Características generales:
    • Estructura: bacilos
    • Tinción de Gram: gram negativo
    • Intracelular facultativo
    • Motilidad: inmóvil, no flagelado
    • Fermentación de lactosa: fermentación sin lactosa
    • Oxidasa negativa
    • Estable al ácido
    • Cultivos:
      • Sin producción de sulfuro de hidrógeno (H₂S)
      • En agar Hektoen entérico (HE): colonias verdes transparentes
  • Enfermedad asociada: shigellosis (disentería o diarrea por Shigella)

Especies clínicamente relevantes

Serogrupos definidos por antígenos O específicos:

  • S. dysenteriae (serogrupo A)
  • S. flexneri (serogrupo B)
  • S. boydii (serogrupo C)
  • S. sonnei (serogrupo D)

Epidemiología

  • Shigellosis en el mundo: 164 000 muertes al año
  • En países de ingresos bajos a medianos:
    • Shigella: la etiología más común de disentería en niños
    • Más común: S. flexneri, seguido de S. sonnei
    • S. dysenteriae: causa disentería epidémica
    • La eliminación insuficiente de aguas residuales es uno de los principales culpables.
  • En los Estados Unidos:
    • Incidencia: 4,8 casos por 100 000 habitantes
    • Los niños son más afectados
    • Más común: S. sonnei (> 75%), S. flexneri
    • Locaciones:
      • Instituciones como guarderías
      • Agua recreativa no tratada

Patogénesis

Reservorio y transmisión

  • Reservorio: tracto intestinal humano
  • Transmisión:
    • Alimentos o agua contaminados, generalmente transmisión fecal-oral
    • Contacto de persona a persona (e.g., falta de lavado de manos, transmisión sexual en hombres que tienen sexo con hombres)

Mnemotécnia

Para ayudar a recordar los modos de transmisión de Shigella, recuerde las “4 Fs” (en ingles):

  • F – Fingers (dedos)
  • F – Flies (moscas)
  • F – Food (comida)
  • F – Feces (heces)

Factores virulentos

  • Endotoxina:
    • Lipopolisacárido tóxico
    • Provoca irritación de la pared intestinal.
  • Toxina Shiga:
    • Producida por S. dysenteriae tipo 1
    • Inhibe la unión de aminoacil-tRNA al ribosoma 60S, lo que lleva al cese de la síntesis de proteínas
    • Provoca daño en la mucosa colónica, lo que lleva a descamación y disentería.
    • Otros cambios (observados en el síndrome urémico hemolítico):
      • La toxina se transloca a la circulación e induce daño endotelial, particularmente en los glomérulos.
      • El endotelio dañado provoca la agregación plaquetaria.
      • Los eritrocitos se lisan → esquistocitos/esquizocitos (eritrocitos fragmentados)
  • Enterotoxina 1 de Shigella (ShET1; S. flexneri) y enterotoxina 2 de Shigella (ShET2; 4 especies) causan secreción de líquido y diarrea acuosa subsiguiente.
  • Sistema de secreción tipo III:
    • Entrega directamente efectores de virulencia a la célula huésped.
    • Facilita la invasión bacteriana de las células epiteliales
  • Resistencia a los ácidos gástricos:
    • La Shigella puede sobrevivir al ambiente ácido del estómago durante el tránsito.
    • Por lo tanto, solo se requiere un pequeño inóculo para producir la enfermedad.

Proceso de enfermedad

  • Shigela:
    • Técnicamente inmóvil
    • Invade las células huésped (íleon y colon) por fagocitosis inducida
  • Invasión:
    • Entra a través de las células microfold (M) de las placas de Peyer intestinales (transcitosis):
      • Las células M engullen al patógeno desde la luz y luego lo transportan al subepitelio.
      • De las células M, el patógeno es absorbido por macrófagos subepiteliales (también por neutrófilos, células dendríticas).
      • Los macrófagos sufren apoptosis y el patógeno liberado invade las células epiteliales intestinales.
    • Durante la apoptosis, las citocinas liberadas reclutan leucocitos polimorfonucleares:
      • Los polimorfonucleares desestabilizan las uniones entre las células epiteliales, lo que permite que el patógeno atraviese la unión interrumpida.
      • La transmigración de polimorfonucleares es otra vía de entrada para Shigella sp., que conduce a una mayor invasión.
    • Captación en células epiteliales:
      • Una vez en el citosol epitelial, el patógeno secuestra los nucleadores de actina de la célula huésped.
      • Luego, se utilizan los filamentos de actina del huésped (cola de actina) para moverse dentro de la célula (motilidad basada en actina).
    • Formación y resolución de protuberancias:
      • La motilidad basada en actina impulsa el patógeno a la membrana y se crea una protuberancia en la membrana hacia la célula vecina.
      • La protuberancia se alarga y se resuelve como una vacuola de doble membrana.
      • El patógeno lisa la vacuola, escapa e infecta la célula adyacente (propagación de célula a célula).
    • La invasión no implica una penetración profunda; por lo tanto, no hay diseminación hematógena
    • Efectos: respuesta inflamatoria (colitis) → ulceraciones mucosas, abscesos, hemorragias y formación de una “pseudomembrana” en el área ulcerada
Invasión y propagación de célula a célula por shigella

Invasión y propagación de célula a célula por Shigella:

1. El patógeno invade y es engullido por la célula M (transcitosis).
2. El patógeno alcanza los macrófagos subepiteliales y las células dendríticas y luego induce la apoptosis de los macrófagos. Shigella sp. se libera junto con la interleucina-1 (IL-1) y otras citocinas. Luego, el patógeno es absorbido por la célula epitelial adyacente en un compartimento unido a la membrana (entrada de la célula epitelial).
3. Las interleucinas liberadas también reclutan leucocitos polimorfonucleares (PMN), que desestabilizan las uniones celulares. Esta es otra vía de entrada para el patógeno (transmigración de PMN).
4. La Shigella sp. pasa a través de las uniones estrechas interrumpidas y luego el patógeno ingresa a la célula epitelial. Una vez dentro, los nucleadores de actina de la célula huésped son secuestrados. La motilidad basada en actina (ABM, por sus siglas en inglés) impulsa al patógeno a alcanzar la membrana plasmática, donde la célula infectada entra en contacto con otra célula.
5. La protrusión celular (con Shigella) y la elongación hacia la célula adyacente facilitan la multiplicación y la diseminación intercelular. La protuberancia se resuelve como una vacuola de doble membrana. El patógeno lisa la membrana, escapa y entra en la célula adyacente. La célula adyacente se infecta y este proceso se repite en otras células.
6. A medida que muere cada célula epitelial invadida, se pierden líquidos.

Imagen por Lecturio.

Presentación Clínica

  • Shigellosis:
    • Período de incubación: 1–4 días.
    • Diarrea acuosa inicialmente, luego disentería (diarrea sanguinolenta con mucosidad)
    • Se acompaña de dolor abdominal, tenesmo y fiebre.
    • En la mayoría de los casos, la resolución se nota dentro de los 5 días.
    • En poblaciones de alto riesgo (inmunocomprometidos, ancianos y niños < 5 años), las pérdidas de líquidos y electrolitos pueden provocar deshidratación y posible muerte.
  • Otras complicaciones:
    • Síndrome hemolítico urémico:
      • Shigella es la segunda causa más común de síndrome hemolítico urémico.
      • Mediado por la toxina Shiga
      • Generalmente ocurre en niños menores de 10 años
      • Típicamente asociado con S. dysenteriae tipo 1
    • Megacolon tóxico:
      • La inflamación involucra la capa muscular lisa que resulta en parálisis y dilatación del colon.
      • Distensión y sensibilidad abdominal
    • Otras secuelas intestinales: obstrucción intestinal, perforación
    • Prolapso rectal:
      • Debido a la inflamación en el colon.
      • Afecta a niños pequeños
    • Artritis reactiva:
      • Asociado con S. flexneri
      • Dolor articular de 1–4 semanas después de la infección (oligoartritis, entesitis, dactilitis, dolor inflamatorio de espalda)
      • Hallazgos extraarticulares: conjuntivitis, uretritis, úlceras orales
    • Efectos neurológicos:
      • Convulsiones generalizadas: asociadas a fiebre y más frecuentes en niños
      • Encefalopatía
    • Reacción leucemoide:
      • Recuento de leucocitos > 50 000/mm³
      • Asociado con aumento de la mortalidad

Diagnóstico y Tratamiento

Diagnóstico

  • Tinción de Gram y cultivo: heces frescas o hisopado rectal
    • Gram negativo
    • Medios diferenciales: eosina azul de metileno o agar de MacConkey, mostrando colonias que no fermentan la lactosa
    • Medios selectivos: agar HE (colonias verdes transparentes) o agar xilosa-lisina-desoxicolato
    • Hierro de triple azúcar: inclinación alcalina, ácido en el fondo y sin H₂S
  • Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): detección de ácido desoxirribonucleico (ADN) específico de Shigella en heces
  • Estudios adicionales, especialmente en infecciones graves:
    • Hemograma completo (anemia y trombocitopenia en síndrome hemolítico urémico)
    • Panel metabólico (insuficiencia renal y anomalías electrolíticas en deshidratación o síndrome hemolítico urémico)

Tratamiento

  • Tratamiento a través de hidratación oral y reposición de electrolitos
  • En poblaciones de alto riesgo (inmunocomprometidos, desnutridos, ancianos, niños): reposición de líquidos por vía intravenosa
  • Evite los medicamentos antidiarreicos (e.g., loperamida); puede empeorar la infección
  • Antibióticos:
    • Acorta la duración de la infección.
    • Previene la propagación de la infección.
    • Opciones: ciprofloxacina, ceftriaxona, cefixima
    • Para infección resistente a antibióticos: azitromicina
    • Trimetoprim-sulfametoxazol (TMP-SMX) y ampicilina:
      • Asociado con alta resistencia en los Estados Unidos
      • Recetar si el cultivo con antibiograma muestra sensibilidad

Prevención

  • Control de moscas y eliminación adecuada de aguas residuales.
  • Medidas sanitarias (agua, alimentos y leche) y correcta higiene
  • Aislamiento de pacientes infectados
  • Detección de casos y portadores, especialmente manipuladores de alimentos y tratamiento de personas infectadas

Comparación con Salmonella

Shigella y Salmonella invaden el tracto gastrointestinal y causan diarrea.

Tabla: Shigella y Salmonella
Shigela Salmonela
Tinción de Gram/estructura Bacilos gramnegativos Bacilos gramnegativos
Fermentación de lactosa No fermentadores de lactosa No fermentadores de lactosa
Oxidasa Negativa Negativa
Producción de H2S No Si
Motilidad No Sí (con flagelos)
Factores virulentos Endotoxina, toxina Shiga Endotoxina, antígeno capsular Vi
Reservorio Humanos Humanos (S. typhi), animales
Dosis para producir la enfermedad Inóculo pequeño (estable en ácido) Gran dosis (inactivado por ácidos)
Propagación de infecciones De célula a célula (sin diseminación hematógena) Puede diseminarse hematógenamente

Diagnóstico Diferencial

  • Otras colitis infecciosas: se presentan con fiebre y diarrea de inicio agudo. Otros patógenos entéricos causantes incluyen Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli (O157:H7), Yersinia y Clostridioides difficile. Estas infecciones se pueden confirmar en base a cultivos de heces y PCR. El curso puede ser autolimitado o puede requerir tratamiento con antibióticos.
  • Colitis ulcerosa (CU): un tipo de enfermedad inflamatoria intestinal caracterizada por la inflamación del colon. La enfermedad comúnmente involucra el recto y la inflamación puede extenderse continuamente a través del colon. La presentación incluye diarrea sanguinolenta, dolor abdominal y tenesmo. El diagnóstico se establece mediante endoscopia con biopsia. Los hallazgos incluyen friabilidad difusa y erosiones con hemorragia.
  • Enfermedad de Crohn: una afección crónica y recurrente que causa inflamación transmural parcheada que puede afectar cualquier parte del tracto gastrointestinal. El íleon terminal y el colon suelen verse afectados. La enfermedad generalmente se presenta con diarrea intermitente crónica (con o sin sangre) y dolor abdominal tipo cólico. Pueden ocurrir manifestaciones extraintestinales. El diagnóstico se establece con base en la endoscopia y la biopsia.
  • Enfermedad celíaca: una enfermedad asociada con anticuerpos IgA anti-transglutaminasa tisular. Los síntomas incluyen dolor abdominal y diarrea después del consumo de gluten. El diagnóstico se confirma con base en una biopsia intestinal que demuestra atrofia de las vellosidades, hiperplasia de las criptas e inflamación de la mucosa.

Referencias

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  7. Sansonetti P.J. et al. (Eds.). Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20e. McGraw-Hill.
  8. Weddle, E., Agaisse, H. (2018) Principles of intracellular bacterial pathogen spread from cell to cell. Retrieved 3 Jan 2021 from https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007380

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