Introducción

En nuestros días, todos los seres vivos, desde microorganismos a plantas y animales son clasificados en tres grandes agrupaciones llamadas Dominios de la vida: Eucariotas (animales, plantas y diversos microorganismos), Bacteria y Archaea. Estos dos últimos, son microscópicos, unicelulares y tienen en común (a diferencia de los Eucariota) que su ADN no está limitado por una membrana nuclear (Woese, 1987). Estos tienen un papel decisivo en la disponibilidad, circulación e interacción de los elementos químicos (carbono, nitrógeno, fósforo, azufre, hidrógeno, oxígeno y otros) en los diversos compartimientos de la biosfera (los llamados ciclos biogeoquímicos); y por lo tanto en el desarrollo de la vida en el planeta y en el mantenimiento del actual ecosistema global (Bolin, et al., 1981).

En el ciclo del azufre, el sulfato (SO4-2), es tomado como nutriente y reducido a sulfuro para ser incorporado a aminoácidos y proteínas azufradas. Miembros de los Dominios Bacteria y Archaea pueden usar al sulfato como un aceptor terminal de electrones en un proceso de respiración anaeróbica llamada reducción de sulfato. Los procariotes sulfato-reductores (PRS) son microorganismos anaeróbicos que usan al sulfato como aceptor final de electrones oxidando simultáneamente compuestos orgánicos, resultado en la producción de sulfuro de hidrógeno (H2S). Los PRS afectan a numerosas industrias, particularmente la petrolera; pero también pueden ser aplicados para remover sulfato y metales pesados de corrientes de desecho (Muyzer y Stams, 2008).

No obstante, ocasionalmente, un microorganismo es identificado como un patógeno debido a que causa una enfermedad infecciosa aguda o desencadena una vía para el desarrollo de una enfermedad crónica, incluyendo algunas formas de cáncer. Las amenazas microbianas continúan emergiendo, re-emergiendo y persistiendo. Su emergencia y dispersión est  dirigida por un conjunto complejo de factores. Los de tipo genético y biológico permiten que los microorganismos se adapten y cambien. Los cambios en el ambiente físico pueden impactar en la ecología de los vectores y los reservorios animales, en la transmisibilidad de los microbios y en la exposición de los seres humanos. Se ha señalado que el comportamiento humano es quiz s el factor m s complejo en la emergencia de las enfermedades infecciosas (Smolinski etal.l, 2003).

Finegold (a) (2011), señaló el posible papel de las microbiota intestinal en varias enfermedades (enfermedad de Parkinson, esclerosis múltiple, artritis reumatoide, autismo y otras). Un creciente número de publicaciones han referido el papel de los procariotes reductores de sulfato en enfermedades de humanos, principalmente del tracto digestivo y la cavidad oral.

Procariotes reductores de sulfato (PRS) en la microbiota humana

La microflora normal intestinal juega un importante papel en la fisiología y metabolismo del hospedero animal. A través de la fermentación y la adsorción y metabolismo de los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), la microbiota está involucrada íntimamente en los procesos digestivos, permitiendo la recuperación de energía de los residuos dietéticos no absorbidos. Por lo tanto, los microorganismos intestinales juegan un papel principal en la salud y la enfermedad, y afectan a la fisiología de animales y humanos en una variedad de formas, a través, por ejemplo, del requerimiento obligado de los AGCC, el mantenimiento de la resistencia a la colonización a los patógenos microbianos, la inactivación o destrucción de sustancias mutag‚nicas, y las interacciones con el sistema inmune del hospedero (Macfarland et al., 2007).

Gibson et al. (1988), demostraron la presencia de los géneros Desulfovibrio (predominante), Desulfotomaculum, Desulfobacter, Desulfomonas y Desulfobulbus, con densidades totales que oscilaron entre 5,0 x 106 a 2,5 x 109 UFC/g peso seco; en heces de 2 poblaciones humanas. Las densidades de BSR oscilaron entre 6,0 x 106 a 6,0 x 1010 UFC/g peso seco y mostraron correlación positiva con la concentración de H2S en heces de adultos sanos (Gibson et al., 1990). Zinkevich y Beech (2000), al usar métodos moleculares y de cultivo, demostraron la ubicuidad de las BSR en muestras de mucosa del colon. Usando métodos moleculares independientes del cultivo, se estimó un total de 415 especies bacterianas en muestras de placa subgingival, incluyendo a las sulfato-reductoras Desulfovibrio fairfieldensis y Desulfobulbus elongatus (Paster et al., 2001). La presencia y actividad de bacterias sulfato reductoras del género Desulfovibrio, fue mostrada usando métodos de cultivo por Boopathy et al., (2002) en la cavidad oral humana de 9 de 17 individuos con grados variables de enfermedad periodontal. Stewart et al. (2006), usando RT-PCR demostraron que las tasas de transporte y las densidades de BSR y metanógenas fueron más altas en adultos sanos que en niños, identificando a Desulfovibrio desulfuricans, D. intestinalis y D. piger en las heces de ambos grupos.

Nava et al. (2012), señalaron que la mucosa del colon humano de individuos sanos estuvo colonizada persistentemente por microorganismos hidrogenotróficos, que exhibieron abundancia y diversidad variable, revelando mediante métodos moleculares la presencia de Desulfovibrio piger y Desulfovibrio desulfuricans.

 Los PRS como agentes patógenos

El gas hidrógeno producido durante la fermentación en el colon humano es excretado en la respiración o metabolizado por bacterias intestinales mediante la metanogénesis, la reducción de sulfato o la acetogénesis (Gibson et al., 1990). Pitcher y Cummings (1996), manifestaron que los productos de la fermentación son gases (bióxido de carbono, metano e hidrógeno), ácidos grasos de cadena corta (acético, propiónico, butírico) y biomasa, y que el butirato aporta el 70 % del requerimiento energético de las células epiteliales del colon. Arasadnamet et al. (2009), señalaron que el colon humano actúa como una c mara de fermentación y que las moléculas gaseosas emitidas tienen efectos sobre los colonocitos y sobre el estado de salud. Scanlanet et al. (2009), indicaron que la disminución en la función del colon al destoxificar y metabolizar el sulfuro de hidrógeno puede jugar un papel clave en la salud del hospedero que alberga bacterias sulfato-reductoras en su microbiota intestinal. La reducción de sulfato es la principal vía hidrogenotrófica en un 60 % de los humanos, los altos niveles de H2S inducen daño al ADN, inhiben la citocromo cáoxidasa e inhiben la oxidación del butirato (Singh y Lim, 2015).

Porschen y Chan (1977), describieron un caso en el que un paciente hombre, adulto de 67 años, ingresó al hospital por dolor epigástrico y en el pecho, las pruebas de laboratorio mostraron elevada actividad hepática, fiebre de 39 °c, náuseas y escalofrío. En el hemocultivo se aisló un microorganismo anaeróbico que fue identificado como Desulfovibrio desulfuricans. Una cepa de Desulfovibrio fue aislada de un absceso piogénico de hígado de una paciente de 82 años con una historia de 3 semanas de fiebre (Tee et al., 1996). La Scola y Raoult (1999), describieron un caso en el que una paciente de 46 años fue ingresada para exploración de una meningoencefalitis febril, mostró resultados negativos en sangre y fluido cerebro-espinal, un conteo en orina de 106 leucocitos polimorfonucleares/ml y la presencia de bacterias mótiles alargadas y de forma espiral. La bacteria fue identificada como Desulfovibrio fairfieldensis.

Del hemocultivo de una paciente de 23 años ingresada por apendicitis, se aisló e identificó mediante métodos moleculares, una bacteria sulfato-reductora, D. fairfieldensis (Loubinoux et al., 2000). Un hombre de 64 años fue ingresado al hospital con dolor de cabeza, malestar severo, fiebre, conteo de leucocitos de 8.600/ml, hematocrito de 41,9 % y plaquetas 151.000/ml; bacteremia positiva y se aisló Desulfovibrio desulfuricans (Goldstein et al., 2003). De muestras de fluido peritoneal e intra-abdominal de pacientes con apendicitis y peritonitis; se aislaron 12 cepas de sulfato-reductoras que fueron identificadas como Desulfovibrio desulfuricans, D. piger y D. fairfieldensis (Loubinoux et al., 2003). Una reducción en el número de especies de Lactobacillus y no diferencias en la densidad de BSR en muestras de heces fue observada en pacientes con colitis ulcerativa activa y en remisión (Bullock et al., 2004). Pimentel y Chan (2007), indicaron que, de las muestras de sangre de un paciente de 77 años, con una historia de coledocolitiasis, se aisló una bacteria Gram-negativo, curvada, móvil y anaeróbica; que fue identificada como Desulfovibrio fairfieldensis.

Un hombre de 69 años, fue hospitalizado sufriendo de degeneración espinocerebelar por 1 año, mostrando fiebre, diarrea, hipotensión, perturbación de la conciencia y bacteremia; se aisló de las muestras de sangre una cepa de Desulfovibrio fairfieldensis (Urata et al., 2008). Vasoo et al. (2014), describieron un caso en el cual aislaron una cepa de Desulfovibrio legalli de una infección de hemiartrosplastia de espalda en un adulto de 70 años. Koyano et al. (2015), señalaron un caso de absceso hepático y bacteremia con el aislamiento de una cepa de Desulfovibrio desulfuricans. Esta misma especie fue aislada de muestras de sangre de una paciente con sarcoma, fiebre y secreciones mucopurulentas; en un hospital en Argentina (Predari et al., 2017). Hagiya et al. (2018), determinaron que la especie Desulfovibrio desulfuricans fue el agente aislado en una infección con absceso mediastinal en un paciente de 88 años.

Se han señalado varios casos de enfermedades de la cavidad oral en los que se ha demostrado la presencia de bacterias sulfato-reductoras. Langendijket a (2001), aislaron una nueva especie de bacteria sulfato-reductora que fue nombrada como Desulfomicrobiu humorale, de placas subgingivales en lesiones periodónticas de 10 pacientes con periodontitis. Robichaux et al. (2003), determinaron que bacterias sulfato-reductoras presentes en la cavidad oral produjeron un máximo de 6,25 µmoles de sulfuro de hidrógeno a los 15 días de observación en individuos con diferentes grados de enfermedad periodontal. En pacientes sin periodontitis, las bacterias productoras de sulfuro de hidrógeno (no sulfato-reductoras) presentes en la biopelícula de la lengua, parecieron causar niveles bajos a intermedios de mal olor oral (Washio et al, 2005). Aplicando m‚todos moleculares se demostró la presencia de BSR en el 41,2 % de las muestras de placas subgingivales de pacientes con periodontitis, con las especies Desulfovibrio desulfuricans, D. vulgaris, D. piger, D. africanus, Desulfotomaculum ruminis, Desulfomicrobiu morale y Thermodesulfovibrioyellowstonii; se destacó que puede no existir un único agente causal de la enfermedad, sino que la actividad concertada de la comunidad microbiana (metanogénicos, acetógenos y sulfato-reductores) como un todo puede ser la causa (Vianna et al, 2008). Dzierzewicz et al. (2010), determinaron que las endotoxinas de Desulfovibrio desulfuricans puede tener un papel en la periodontitis al estimular la producción de las interleucinas 6 y 8 por los fibroblastos gingivales.

El autismo es un desorden complejo y probablemente abarca varis entidades diferentes, no existiendo pruebas diagnósticas específicas de modo que la enfermedad es definida por sus características (defectos cognitivos, incluyendo disminución del lenguaje hablado y/o receptivo, trastornos sociales, de comunicación y conducta, comportamientos repetitivos, inusual sensibilidad a los estímulos como el ruido, e interés restringido). Un tercio de los casos son de la forma denominada regresiva, con desarrollo normal al inicio y luego la regresión. Finegold (b) (2011), indicó que la patogénesis pude ser mediante la producción de toxinas, antígenos asociados a la enfermedad o la utilización de compuestos clave necesitados por el hospedero. Finegold et al (2012), mostraron que las penicilinas, cefalosporinas y la clindamicina alteraron la microflora intestinal favoreciendo a las sulfato-reductoras y Clostridium difficile, conduciendo a su sobre-crecimiento, la liberación de toxinas, antígenos asociados al autismo y otros factores de patogenicidad. La terapia de transferencia de microbiota mostró una mejora en los trastornos gastrointestinales y en los síntomas conductuales en casos de autismo hasta por 8 semanas de finalizado el tratamiento, sugiriendo un impacto a largo plazo de tal tratamiento (Kang et al., 2017).

Las infecciones por Desulfovibrio y otras sulfato-reductoras son probablemente subestimadas debido a su infrecuencia, lento crecimiento y laboriosa identificación. Debería sospecharse cuando se observen bacilos espirales en los cultivos anaeróbicos, y se requieran métodos moleculares para la identificación precisa a nivel de especie. Las fuentes m s comunes de la infección son la transinvasión desde el tracto gastrointestinal, los abscesos hepáticos y los renales (Hagiya et al., 2018).

Resistencia a antibióticos de los procariotes reductores de sulfato

Los ensayos realizados mediante el método Etest y difusión en agar, mostraron que una cepa de Desulfovibrio desulfuricans aislada de una muestra de sangre, fue resistente a la penicilina, ampicilina, cefalotina, cefaclor, ticarcilina, trimetroprim, sulfametoxazol-trimetoprim, gentamicina, cefotaxima y vancomicina; fue sensible al metronidazol, cloramfenicol, ciprofloxacina, imipenenm, amoxicilina-clavulanato, ticarcilina-clavulonato, azitromicina y clindamicina (McDougall et al.ï, 1997).

Mediante la prueba "Etest", Pimentel y Chan (2007), mostraron que una cepa de Desulfovibrio fairfieldensisaislada de sangre, fue resistente a la ticarcilina-clavulanato (CMI > 256 mg/l) pero sensible al metronidazol (CMI 0,002 mg/l) y ciprofloxacina (CMI 0,5 mg/l). Una cepa de la misma especie, aislada por Urata et al. (2008), mostro valores de concentración mínima inhibitoria (CMI) ante la ampicilina de 24 mg/l, amoxicilina-clavulanato 21 mg/l, ceftriaxona m s de 32 mg/l, imipenem 3 mg/l, meropenen más de 32 mg/l, clindamicina 2,5 mg/l, y metronidazol menos de 0,016 mg/l. 23 cepas de Desulfovibrio aisladas de muestras clínicas humanas fueron resistentes a la piperacilina y piperacilina-tazobactam, y altamente sensibles a sulbactam-ampicilina, meropenem, clindamicina, metronidazol y cloranfenicol con CMI de 6, 4, 0,19 y 8 µg/ml, respectivamente (Nakao et al., 2009).

Cepas de Desulfovibrio intestinalis fueron aisladas de 4 muestras vaginales, determinándose una alta resistencia a la cefoxitina, piperacilina y piperacilina-tazobactam, pero fueron susceptibles a otros antimicrobianos (Ichiiisi et a., 2010). Una cepa de Desulfovibrio legallii aislada de una infección de espalda, fue resistente a la piperacilina-tazobactam y sensible al metronidazol y carbapenemes; la resistencia a antibióticos de cepas de sulfato-reductoras, aislados en la Clínica Mayo (Rochester, Minnesota, USA) de 1997 a 2013, señaló que el 100 % de cepas de Desulfovibrio sp., fueron sensibles a la clindamicina y metronidazol; y el 95 y 100 %, respectivamente en cepas de D. desulfuricans (Vasoo et al., 2014).

Los valores de CMI de una cepa de Desulfovibrio desulfuricans aislada en un caso de bacteremia fueron de, 16 mg/ml (piperacilina-tazobactam) y menor a 0,75 mg/ml (amoxicilina-clavulonato), el tratamiento con piperacilina-tazobactam intravenosa y amoxicilina-clavulonato por vía oral fue exitoso (Koyano et al., 2015). Predari et al. (2017), indicaron que una cepa de Desulfovibrio desulfuricans fue aislada de la sangre de un paciente inmunocomprometido en un hospital de Buenos Aires, la cepa fue resistente a las cefalosporinas y sensible al metronidazol, imipenem y levofloxacina, además, destacaron que Desulfovibrio sp., ha mostrado ser resistente a los fármacos de segunda línea como las cefalosporinas, piperacilina y piperacilina/tazobactam. Un paciente de 88 años con infección del mediastino por Desulfovibrio desulfuricans respondió exitosamente al tratamiento con tazobactam/piperacilina y clindamicina, seguida por metronidazol (Hagiya et al., 2018).

  Conclusiones

Los microorganismos reductores de sulfato están presentes y activos como miembros del microbioma humano.

Debido a la elevada toxicidad del sulfuro de hidrógeno, es posible que estos organismos estén involucrados en mecanismos causantes de daños a los tejidos.

Las infecciones por Desulfovibrio sp. y otras sulfato-reductoras son probablemente subestimadas debido a su infrecuencia, lento crecimiento y laboriosa identificación.

El microbiólogo clínico debe ser capaz de reconocer la posible infección con bacterias sulfato-reductoras, aún con su baja tasa de ocurrencia.

Si existe la sospecha o esta es confirmada, debe tenerse en cuenta el perfil de resistencia a antibióticos del microorganismo.

Se necesitan nuevas investigaciones con mejores herramientas para determinar con precisión la importancia clínica de estos patógenos.

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