Morfología

S. aureus es una bacteria gram positiva, no esporulada e inmóvil, con forma de

coco, con un tamaño aproximado entre 0,5 y 1 μm de diámetro y que, al dividirse en tres planos, forma grupos de células irregulares semejantes a racimos. Éste es precisamente el motivo de su nombre, que por un lado viene derivado del griego “staphylé”, que significa racimo, y “coccus”, que significa grano, baya o uva, y por otro del latín “aureus” que significa dorado, describiendo así el color dorado de las colonias en los cultivos, es decir, “racimo de uvas doradas”, (Cervantes-García et al., 2014).

Cuando se cultiva en medios no selectivos, las colonias de S. aureus son lisas, de bordes enteros y ligeramente elevadas, con un tamaño comprendido entre 1 y 3 mm de diámetro. La principal característica, que las hace fácilmente reconocibles, es su pigmentación amarillenta/crema (Figura I.1.).

Figura I.1. Imágenes de S. aureus. A: imagen de las colonias de S. aureus en placa de PCA (Plate Count Agar), B: S. aureus al microscopio electrónico de barrido (CDC/ Janice Carr/ Deepak Mandhalapu, M.H.S.)

25 Estructuralmente se pueden distinguir varias partes en una célula de S. aureus:

• Cápsula: recibe el nombre de cápsula mucoide o “slime”, dependiendo su presencia y tamaño de diversos factores medioambientales, como por ejemplo la concentración de CO2. Se trata de una estructura formada por polisacáridos que rodea la pared celular y que oculta la superficie de la bacteria y las proteínas asociadas a dicha superficie, evitando así que sea reconocida por elementos del sistema inmune del hospedador y que sea fagocitada por granulocitos y macrófagos (Karakawa et al., 1985). Su presencia también incrementa su capacidad de adherencia y refuerza el efecto antifagocítico. Hasta ahora se conocen 11 serotipos capsulares, lo que indica una distinta composición de los polisacáridos de esta cápsula, que presentan una diferente capacidad infectiva, siendo los tipos 5 y 8 los más predominantes (75%) e importantes clínicamente (Sompolinsky

et al., 1985; Kuipers et al., 2016).

• Pared celular: es una estructura rígida que se encuentra entre la membrana celular y la cápsula, formada en un 50% por peptidoglicano y en un 30% por ácidos teicoicos, así como por proteínas de superficie. La estructura del peptidoglicano consta de cadenas de 10 a 12 glicanos, entre los que destacan el ácido N-acetilmurámico y N-acetilglucosamina, unidos mediante enlaces β-1,4 y entrecruzados por puentes peptídicos. Dicha estructura rodea toda la célula, denominándose también mureína (Dmitriev et al., 2004). La principal función del peptidoglicano es evitar la lisis de la bacteria ante cambios en la concentración de solutos en el medio externo e interno, por lo que actúa como estabilizador osmótico. Para su formación es necesaria la acción enzimática de las proteínas ligadoras de penicilina (PBP). Por otro lado, los ácidos teicoicos son polímeros de fosfato de ribitol unidos mediante enlaces fosfodiéster. Pueden encontrarse unidos a la capa de peptidoglicano o a la membrana citoplasmática desarrollando así diferentes funciones inmunógenas. Juegan un papel fundamental en la adherencia específica en superficies mucosas y presentan afinidad por la fibronectina. No se encuentran en las cepas que tienen cápsula, siendo sustituidos por los polisacáridos de ésta (Karakawa et al., 1985).

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Se sabe que ambos componentes (peptidogligano y ácidos teicoicos) actúan en sinergia causando la liberación sistémica del factor de necrosis tumoral α (TNFα) e interferón γ (IFN-γ), la inducción de la enzima óxido nítrico sintetasa (NOS), el fallo circulatorio, el síndrome de disfunción multiorgánica (SDMO) e incluso la muerte (De Kimpe et al., 1995). • Proteínas de superficie: se encuentran ancladas a la pared celular, se

producen en la fase de crecimiento exponencial y desempeñan un papel importante en la colonización de tejidos (Figura I.2) (Jan-Roblero et al., 2017). Este tipo de proteínas no solo favorecen la interacción entre el patógeno y el tejido, sino que también poseen ingeniosas estrategias para escapar de la respuesta inmune del hospedador (Navarre y Schneewind, 1999).

Varias de las proteínas de superficie, tales como el fibrinógeno, la fibronectina y el colágeno, se designan MSCRAMM (del inglés “Microbial Surface Components Recognizing Adhesive Matrix”), y contribuyen a la

Figura I.2. Estructura de una célula de S. aureus. La imagen muestra un esquema de los comonentes, principalmente proteínas, que encontramos en la superficie de la capsula (A), membrana (B) y pared celular (C) (Lowy, 1998).

27 adhesión a los componentes de la matriz extracelular del hospedador (Vazquez et al., 2011).

- Proteínas de unión al fibrinógeno: son el factor de agrupamiento y la coagulasa, ambos se unen a la protrombina convirtiéndola en una forma activa que induce la conversión de fibrinógeno en fibrina (Boden y Flock, 1989; McDevitt et al., 1997). Se conocen dos tipos de factores de agrupamiento (ClfA y ClfB) y 8 serotipos de coagulasa, determinadas por su estructura primaria (McDevitt et al., 1992). - Proteínas de unión a la fibronectina (FnBP): la actividad de adhesión

se localiza en las repeticiones del residuo D, en el extremo C-terminal de estas proteínas (Menzies, 2003). Hay dos tipos denominadas FnBA y FnBB. Cada una de las cuales posee tres copias de un motivo D de 37-38 aminoácidos, denominados D1, D2 y D3. Las repeticiones D son altamente homólogas entre FnBA y FnBB. Cada dominio D puede unirse individualmente a la fibronectina, aunque con baja afinidad, pero al disponerse en tándem conforman un dominio de unión (D1- 3) de alta afinidad (Camussone y Calvinho, 2013).

- Proteína de unión al colágeno: actúa como una adhesina mediando la unión del microorganismo a las células del cartílago del hospedador (Switalski et al., 1993). Aunque no es imprescindible para el inicio de la infección, se sabe que ayuda a mantenerla (Hienz et al., 1996). Se encuentra en la mayor parte de las infecciones de osteomielitis y artritis séptica y, con baja prevalencia en las infecciones de piel y partes blandas (Patti et al., 1994; Elasri et al., 2002).

- Proteína A: fue la primera proteína de superficie en ser identificada y aislada (Schneewind et al., 1992).Su propiedad antifagocítica se basa en su habilidad para unirse a la porción Fc de la inmunoglobulina G, evitando la ingestión por los leucocitos polimorfonucleados (PMN), la activación del complemento y, en ocasiones, reacciones de hipersensibilidad debidas a la liberación de histamina (Forsgren y Sjöquist, 1966; Forsgren, 1970). Además, interacciona con la forma soluble e inmóvil del factor de Von Willebrand, desarrollando un papel en la patogénesis de la enfermedad endovascular estafilocócica

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(Hartleib et al., 2000). También se une al receptor para TNFα, induciendo inflamación del tejido epitelial (Gómez et al., 2004); y estimula a los linfocitos B (Forsgren et al., 1976). Se cree que también tiene una función en la promoción de interacciones célula a célula y en la producción de biopelículas (Merino et al., 2009).

- Proteína de unión a la elastina (EbpS): es una proteína que se une a la elastina en sus dos formas (tropoelastina y solubilizada en los vasos sanguíneos) en una región distinta al sitio de unión para el receptor de elastina en mamíferos (Park et al., 1991). Se cree que dicha interacción promueve la colonización bacteriana y se asocia con un crecimiento en mayor densidad en medio líquido y, por lo tanto, puede regular el crecimiento celular. Su actividad se localiza en el extremo animo terminal de la proteína, dentro de los primeros 59 aminoácidos (Park et al., 1999). Al contrario que las proteínas anteriormente descritas, se produce en el interior celular, donde se secreta y se une a la pared celular mediante una sortasa (Park et al., 1996).

• Proteínas secretadas: o exotoxinas. Se producen en la fase estacionaria. - Enterotoxinas: son proteínas de bajo peso molecular, que provocan

intoxicaciones alimentarias debido a la ingesta de productos contaminados. S. aureus produce unos 11 serotipos distintos, siendo el más importante la entertoxina B, que contiene 267 aminoácidos e incluye un péptido señal en el extremo N-terminal (Balaban y Rasooly, 2000).

- Toxina del Síndrome del Shock Tóxico (TSST-1): es una proteína monomérica de bajo peso molecular, relacionada con el grupo de las enterotoxinas (Takeuchi et al., 1998). Es un superantígeno que tiene la habilidad de estimular grandes poblaciones de células T con un receptor específico, el elemento Vβ (Fueyo et al., 2005).

- α-toxina: es una toxina hemolítica que forma poros en la membrana plasmática de diferentes células, especialmente de plaquetas y monocitos periféricos (Hildebrandlg et al., 1991; Callegan et al., 1994). Se sabe que tiene propiedad hemolítica, citotóxica y dermonecrótica, y que es el principal responsable de las erosiones

29 corneales y de la iritis (inflamación de la parte anterior del ojo/iris) (O’Callaghan et al., 1997).

• Membrana citoplasmática: se trata de una única capa de unos 50 Å de grosor (Suganuma, 1964). Presenta una estructura y función típicas, ya que se compone de una bicapa lipídica formada por dos láminas de fosfolípidos, glucolípidos y proteínas, que regula la entrada y salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular (Curtis et

al., 2008,)