Página de Biorealmología Microbiana sobre el género Staphylococcus saprophyticus
Clasificación
Taxa de orden superior
Bacterias; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae
Especies
NCBI: Taxonomía
Staphylococcus saprophyticus
Descripción e importancia
Staphylococcus saprophyticus es una especie facultativa Gram-positiva, coagulasa-negativa de Staphylococcus, que es una de las principales causas de cistitis en las mujeres y está asociada a la infección del tracto urinario (ITU) no complicada en humanos. Es el segundo patógeno más común asociado a las ITU, causando el 10-20% de todas las ITU en mujeres jóvenes sexualmente activas. Al igual que otros estafilococos, S. saprophyticus es globular y se parece a los racimos de uvas. S. saprophyticus coloniza el tracto urinario de los seres humanos y se aísla de muestras de orina. Las mujeres jóvenes son más susceptibles a la colonización en las vías urinarias y las relaciones sexuales favorecen su propagación. S. saprophyticus no está normalmente presente en el organismo. También se aísla de los cadáveres de animales muertos.
En 1962, Torres Pereira aisló por primera vez un estafilococo coagulasa-negativo con el antígeno 51 de mujeres con ITU aguda. Este antígeno se clasificó posteriormente como S. saprophyticus. Las pruebas de laboratorio para identificar el S. saprophyticus se basan en su resistencia al antibiótico Novobiocina y la ausencia de coagulasa.
Estructura del genoma
A partir de 2005, el genoma de S. saprophyticus (cepa ATCC 15305) ha sido completamente secuenciado por investigadores japoneses. S. saprophyticus contiene un cromosoma circular de 2.516.575 pb, 2.446 ORF y dos plásmidos de 38,4 y 22,9 kb de tamaño. El genoma se secuenció para comprender mejor la patogénesis del organismo. Se utilizó la secuenciación shotgun de todo el genoma, secuenciando en insertos de 1-2 kb o 10 kb. A continuación, los insertos se ensamblaron mediante los programas PHRED/PHRAP/CONSED. Los huecos se rellenaron mediante secuenciación directa por PCR, utilizando cebadores específicos en los extremos de cada hueco.
El genoma de S. saprophyticus contiene muchos elementos móviles, incluidos los cromosomas de cassette estafilocócicos (SCC), una secuencia de inserción y una isla genómica. Se cree que los SCC se han integrado en el genoma a través de un proceso de dos pasos y contienen un sistema de modificación de enzimas de restricción y una recombinasa de cromosomas de casete (Ccr). Los SCC son responsables de contribuir a la patogenicidad y la resistencia a los antibióticos en los estafilococos. La isla genómica en S. saprophyticus está asociada a la resistencia a los antibióticos estreptomicina y fosfomicina, a diferencia de las islas genómicas en otros genomas de estafilococos, que están asociadas a la patogenicidad, como en Staphylococci aureus. Estos elementos móviles permiten la transferencia lateral de genes entre otras especies bacterianas.
Los dos plásmidos llevan el gen de una acuaporina que regula la osmolaridad de la célula. Múltiples copias de los plásmidos permiten la expresión de más canales de agua.
Estructura celular y metabolismo
Staphylococcus saprophyticus es una especie de Staphylococcus coagulasa-negativa. Al igual que otros estafilococos, es Gram positivo, tiene forma globular y es un anaerobio facultativo. Dispone de abundantes sistemas de transporte para adaptarse a los constantes cambios de pH, osmolaridad y concentración de urea en la orina humana. Una de las adaptaciones es el gen expresado en los dos plásmidos. Los plásmidos contienen un gen que codifica la acuaporina Z. La cantidad de canales de agua creados está regulada por el número de copias de los plásmidos. Para regular el pH, S. saprophyticus contiene dos antiportadores Na+/H+ que mantienen la célula en homeostasis mediante la captación de protones. Las bacterias necesitan hierro para sobrevivir. S. saprophyticus carece de sideróforos, pero utiliza otros medios para adquirir hierro. Dispone de un simportador impulsado por el pH y de un simportador dependiente del sodio para transportar cationes divalentes, incluido el hierro, al interior de la célula. Estos sistemas de transporte permiten que S. saprophyticus crezca rápidamente en el tracto urinario.
S. saprophyticus contiene ureasa, que hidroliza la urea y produce un derivado del amoníaco. Así es como la célula metaboliza el nitrógeno. Se sabe que la actividad de la ureasa es un factor causante de infecciones en las ITU.
S. saprophyticus contiene una autolisina que se cree que participa en la unión de la fibronectina. También se ha descubierto que S. saprophyticus contiene un polipéptido de superficie de 160 kDa que actúa como hemaglutinina y media la unión de la fibronectina. El anticuerpo contra el polipéptido inhibe la hemaglutinación. S. saprophyticus contiene una adhesina específica que contribuye a la adhesión a las células eucariotas del tracto urinario.
Ecología
Staphylococcus saprophyticus se adhiere a las células uroepiteliales y a los eritrocitos de las ovejas provocando la hemoglutinación. S. saprophyticus es una infección oportunista y rara vez está presente en seres humanos normales con un sistema inmunitario sano. Los espermicidas y las infecciones por cándida afectan a la flora vaginal, aumentando el riesgo de infección. El estafilococo no puede sobrevivir fuera de un animal huésped.
Patología
El Staphylcoccus saprophyticus no se encuentra de forma natural en humanos sanos. Infecta a los humanos a través de las relaciones sexuales o del contacto con animales. S. saprophyticus coloniza el tracto urinario de mujeres y hombres jóvenes de todas las edades. La infección puede extenderse a las zonas rectal y vaginal. Las alteraciones de la zona genital efectuadas por los espermicidas y la infección por cándida aumentan la susceptibilidad de la infección por S. saprophyticus. Se sabe que la actividad de la ureasa es un factor causante de infecciones en las ITU. Los cálculos renales y uretales están asociados a la infección por S. saprophyticus. Las enfermedades más graves causadas por la infección son la pielonefritis, la septicemia, la nefrolitiasis y la endocarditis. Se ha descubierto que el riesgo de infección aumenta en los meses de verano y primavera, con el contacto con animales domésticos (vacas, ovejas, cerdos), y a través de la natación al aire libre.
«Los factores de virulencia de S. saprophyticus incluyen la adhesión a las células uroteliales por medio de una proteína asociada a la superficie, el ácido lipoteico; una hemaglutinina que se une a la fibronectina, una hemolisina; y la producción de baba extracelular».
Investigaciones recientes han demostrado que S. saprophyticus es una infección oportunista.
Aplicación a la biotecnología
No parece que haya usos positivos para Staphylococcus saprophyticus, ya que es un patógeno.
Investigación actual
Algunas de las investigaciones recientes sobre Staphylcoccus saprophyticus:
«Actividad bactericida urinaria de la ciprofloxacina de liberación prolongada (1.000 miligramos) frente a la levofloxacina (500 miligramos) en voluntarios sanos que reciben una única dosis oral»
Las fluoroquinolonas son el fármaco de elección para el tratamiento de las infecciones urinarias, pero su eficacia se ve afectada por el pH y el contenido de la orina. Se ha investigado con dos fármacos de empresas farmacéuticas alemanas. Se probaron un fármaco de liberación prolongada, la ciprofloxacina, y otro fármaco, la levoflaxacina. La levoflaxacina demostró ser más eficaz que la ciprofloxacina contra el S. saprophyticus. Este fue un estudio de laboratorio y no un estudio clínico. Sólo se utilizaron 12 voluntarios.
«La presencia de peptidoglicano O-acetiltransferasa en varias especies de estafilococos se correlaciona con la resistencia a la lisozima y la patogenicidad»
La capacidad de resistir los ataques de las lisozimas permite a los microbios infectar y colonizar con mayor eficacia. En este estudio, se descubrió que la acetilación O de los peptidoglicanos confiere resistencia a las lisozimas. Se descubrió que S. saprophyticus tiene acetilación de O en sus paredes celulares, pero no tanto como otros organismos más patógenos. Se ha demostrado que S. saprophyticus es una infección oportunista.
«La secuencia del genoma completo de Staphylococcus saprophyticus revela la patogénesis de la infección del tracto urinario no complicada»
Investigadores japoneses utilizaron la secuenciación de escopeta del genoma completo para secuenciar el genoma completo de Staphylococcus saprophyticus. Secuenciaron en insertos de 1-2 o 10 kb. A continuación, ensamblaron los insertos mediante los programas PHRED/PHRAP/CONSED. Los huecos se rellenaron mediante secuenciación directa por PCR, utilizando cebadores específicos en los extremos de cada hueco. Las funciones de los ORFs predichos se asignaron a partir de una búsqueda con el programa BLAST contra una base de datos de proteínas no redundante. Se realizaron diferentes ensayos de adherencia y hemoglutinación. Mediante la secuenciación de todo el genoma, los investigadores han dilucidado las adaptaciones para la supervivencia y la patenogénesis de S. saprophyticus.
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Editado por Paul Wong, estudiante de Rachel Larsen, UCSD.