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¿Qué es Staphylococcus epidermidis ?
Staphylococcus epidermidis es una bacteria grampositiva perteneciente al género Staphylococcus y es la especie más frecuentemente aislada del epitelio humano.
- Los estafilococos se conocen como cocos grampositivos agrupados, inmóviles, no formadores de esporas facultativamente anaeróbicos que se clasifican en dos grupos principales, coagulasa positiva y coagulasa negativa.
- S. epidermidis pertenece al grupo de estafilococos coagulasa negativos (CoNS), que se diferencia de los estafilococos coagulasa positivos como S. aureus por carecer de la enzima coagulasa.
- Coloniza las axilas, la cabeza y las fosas nasales predominantemente y se supone que brinda protección contra las duras condiciones que podrían estar presentes en esos hábitats.
- Esta bacteria fue distinguida de S. aureus en 1884 por Friedrich Julius Rosenbach, inicialmente nombrándola S. albus . Más tarde fue rebautizado por Evans en 1916.
- S. epidermidis es en su mayoría no patógeno, pero puede causar infecciones en pacientes con un sistema inmunológico comprometido. Por tanto, la mayoría de estas infecciones se adquieren en el hospital.
- Es parte de la flora normal humana ya que reside sobre la epidermis de la piel.
Clasificación de Staphylococcus epidermidis
La clasificación de las especies del género Staphylococcus se basa en varios factores como las propiedades químicas de la pared celular, especialmente la composición de aminoácidos y la secuencia de los puentes interpeptídicos de la composición de peptidoglicano y ácido teicoico. Además, otras propiedades bioquímicas de los estafilococos son útiles para la diferenciación de especies, incluida la producción de ácido láctico cuando se cultivan en condiciones anaeróbicas.
La siguiente es la clasificación taxonómica de S. epidermidis basada en varias características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas;
Dominio: Bacterias
Filo: Firmicutes
Clase: Bacilos
Orden: Bacillales
Familia: Staphylococcaceae
Género: Staphylococcus
Especie: S. epidermidis
Hábitat de Staphylococcus epidermidis
- S. epidermidis es la especie de Staphylococcus coagulasa negativa predominante que se encuentra en el material de origen humano. Los humanos son el único huésped natural de este organismo.
- El hábitat fisiológico de S. epidermidis es la piel y las membranas mucosas de humanos y animales. El nombre ‘epidermidis’ indica el hábitat del organismo.
- S. epidermidis es la especie estafilocócica residente más familiar en la piel humana en términos de tamaño de población.
- Es un habitante omnipresente de la piel humana y las membranas mucosas que forma parte de la flora normal de la piel en los seres humanos, que se encuentra predominantemente en las fosas nasales y las áreas sudorosas del cuerpo como las axilas y la espalda.
- También es el residente principal del cuero cabelludo, en diferentes áreas de la cara, la ingle y las piernas.
- Las poblaciones más grandes de estafilococos cutáneos (104-106 UFC / cm2) se encuentran en regiones de la piel de mamíferos provistas de un gran número de unidades pilosebáceas y glándulas sudoríparas y en la piel y membranas mucosas que rodean las aberturas a la superficie corporal.
- Aún no se conoce el papel fisiológico exacto de la bacteria como flora normal; sin embargo, se supone que puede estar involucrado en el metabolismo de lípidos de la piel y que puede servir como barrera primaria contra patógenos microbianos invasores.
- Además, estos también se consideran responsables del olor corporal causado por diversas secreciones.
Morfología de Staphylococcus epidermidis
- S. epidermidis es una bacteria Gram-positiva que parece esférica con un diámetro promedio de 0.5 a 1.5 µm en microscopía óptica. Las células de cultivos antiguos (> 48 h) son a menudo gram-variables a casi gramnegativas.
- Las células se dividen en más de un plano para formar grupos irregulares y agregados de pares, tétradas y cadenas cortas.
- Las células de S. epidermis se consideran deficientes o defectuosas en la pared celular (forma L), razón por la cual estos organismos no toman la cepa Gram, son osmóticamente sensibles y no se cultivan fácilmente en los medios de aislamiento habituales.
- La membrana celular es una típica bicapa de lípido-proteína, compuesta principalmente de fosfolípidos y proteínas. Los fosfolípidos, glicolípidos, menaquinonas y carotenoides constituyen los principales componentes lipídicos de la membrana.
- Se sabe que algunos miembros del grupo de S. epidermidis expresan ciertas proteínas de la membrana celular reguladas por hierro que se expresan bajo limitación de hierro.
- Además, en algunos miembros de esta especie se ha detectado una proteína de la pared celular de 42 kDa que se une a la transferrina humana, la principal proteína que se une al hierro en el suero.
- La pared celular está formada por peptidoglicano y ácido teicoico, donde el peptidoglicano es el principal polímero estructural de la pared y juega un papel vital en el mantenimiento de la forma esférica de la célula.
- También se han observado pocas proteínas asociadas a la pared en S. epidermidis , algunas de las cuales son proteínas de unión a fibronectina.
Características culturales de Staphylococcus epidermidis
- Los estafilococos producen colonias distintivas en una variedad de medios de agar comerciales, selectivos y no selectivos.
- Los medios selectivos comúnmente utilizados incluyen agar manitol-sal, agar lipasa-sal-manitol, agar alcohol feniletílico, agar Columbia colistina-ácido nalidíxico (CNA) y agar Baird-Parker base complementado con enriquecimiento de telurito de yema de huevo.
- Las colonias de la misma cepa generalmente exhiben características similares de tamaño, consistencia, borde, perfil, brillo y pigmento, pero algunas cepas pueden producir dos o más morfotipos.
- Especialmente con S. epidermidis , se considera que la expresión variable del gen que codifica PIA causa la variación en las morfologías entre la misma cepa.
- Las siguientes son las morfologías de colonias de S. epidermidis en diferentes medios de agar:
1. Agar nutritivo (NA)
- Se observan colonias circulares de S. epidermidis de color crema a blanco en NA. Las colonias son en su mayoría de 1 mm de diámetro con un margen completo.
- Las colonias tienen una elevación elevada y un centro denso con bordes transparentes.
2. Manitol Salt Agar (MSA)
- Se forman pequeñas colonias de color rosa a rojo en MSA. El medio permanece rojo ya que la bacteria no puede fermentar el manitol.
- Este medio es un medio selectivo para S. aureus y se usa comúnmente para distinguir S. aureus de S. epidermidis .
3. Agar de soja tríptico (TSA)
- En agar de soja tríptico, S. epidermidis produce colonias cohesivas elevadas de color blanco del tamaño de 1-2 mm de diámetro.
- También se sabe que algunas cepas de S. epidermidis producen un pigmento violeta, rosado o pardusco sutil.
4. Congo Red Agar (CRA)
- En la CRA se observan colonias de color rosa pálido a rojo y opacas con una textura rugosa y un pezón central.
Características bioquímicas de Staphylococcus epidermidis
Las características bioquímicas de S. epidermidis se pueden tabular de la siguiente manera:
SN | Características bioquímicas | S. epidermidis |
1. | Cápsula | La mayoría de las cepas están encapsuladas. |
2. | Forma | Cocci |
3. | Catalasa | Positivo (+) |
4. | Oxidasa | Negativo (-) |
5. | Citrato | Negativo (-) |
6. | Rojo de metilo (MR) | Negativo (-) |
7. | Voges Proskauer (VR) | Negativo (-) |
8. | Ureasa | Positivo (+) |
9. | Coagulasa | Negativo (-) |
10. | Gas | Positivo (+) |
11. | H2S | Positivo (+) |
12. | Hemólisis | Negativo (-) |
13. | Motilidad | Negativo (-) |
14. | Reducción de nitratos | Positivo (+) |
15. | Hidrólisis de gelatina | Negativo (-) |
dieciséis. | Producción de pigmentos | Negativo (-) |
Prueba de fermentación
SN | Sustrato | S. epidermidis |
1. | Manitol | Positivo (+) |
2. | Glucosa | El lactato positivo (+) es el principal producto final del metabolismo anaeróbico de la glucosa. |
3. | Fructosa | Positivo (+) |
4. | Galactosa | Variable |
5. | Lactosa | Positivo (+) |
6. | Maltosa | Positivo (+) |
7. | Manosa | Positivo (+) |
8. | Rafinosa | Negativo (-) |
9. | Ribosa | Variable |
10. | Sacarosa | Positivo (+) |
11. | Almidón | Negativo (-) |
12. | Trehalosa | Negativo (-) |
13. | Xilosa | Negativo (-) |
14. | Salicina | Negativo (-) |
15. | Glicerol | Negativo (-) |
dieciséis. | DNasa | Negativo (-) |
17. | Dulcitol | Negativo (-) |
18. | Celobiosa | Negativo (-) |
19. | Ramnosa | Negativo (-) |
20. | Arabinosa | Negativo (-) |
21. | Inulina | Negativo (-) |
Reacciones enzimáticas
SN | Enzimas | S. epidermidis |
1. | Hialuronidasa | Variable |
2. | Acetoína | Positivo (+) |
3. | Fosfatasa alcalina | Positivo (+) |
4. | Ornitina descarboxilasa | Variable |
5. | Triptófano desaminasa | Negativo (-) |
6. | Arginina deshidrolasa | Negativo (-) |
- Además, los miembros del grupo de especies de S. epidermidis tienen numerosos requerimientos de aminoácidos. Requieren arginina, isoleucina-valina y prolina.
- También se han determinado los requisitos de vitaminas en algunos miembros de S. epidermidis, ya que requieren ácido nicotínico, tiamina, biotina y ácido pantoténico.
Factores de virulencia de Staphylococcus epidermidis
Aunque S. epidermidis no ha evolucionado para causar enfermedades, ahora se asocia con frecuencia con diversas infecciones nosocomiales. El organismo también cuenta con varios mecanismos para evitar ser ingerido y asesinado por el sistema inmunológico del huésped. Algunos de estos mecanismos y productos que protegen al organismo de las defensas inmunitarias del huésped durante las infecciones son:
1. Formación de biopelículas
- La formación de biopelículas es el factor de virulencia más importante de S. epidermidis para causar diversas infecciones adquiridas. Apoya la colonización, la evasión inmunológica y la resistencia a los antibióticos del organismo.
- Las biopelículas son agregados multicelulares de microorganismos encerrados en la matriz extracelular producidos por el organismo o derivados del medio ambiente.
- La formación de una biopelícula proporciona una ventaja al organismo, ya que puede adaptarse mejor a los factores ambientales y tiene una mayor resistencia a las condiciones hostiles.
- La formación de biopelículas se logra a través de dos pasos, el primero es la unión inicial de las bacterias, seguida de la agregación y maduración posteriores en estructuras multicelulares.
- S. epidermidis tiene proteínas de superficie como AtlE, que es una adhesina / autolisina bifuncional, y la proteína Bap / Bhp que contribuye a la adhesión de bacterias a superficies bióticas y abióticas.
- Además, S. epidermidis también tiene varias proteínas de superficie llamadas MSCRAMM (componentes de la superficie microbiana que reconocen las moléculas de la matriz adhesiva) con la capacidad de interactuar con las proteínas de la matriz y apoyar la colonización.
- El MSCRAMM más importante de S. epidermidis es SdrG (Fbe), una proteína de unión a fibrinógeno que es necesaria y suficiente para promover la adhesión de S. epidermidis al fibrinógeno en las superficies de la piel.
- Después de la adhesión inicial, las biopelículas se desarrollan a través de la agregación intercelular mediada por muchas macromoléculas de superficie diferentes, como un homopolímero de poli-N-acetilglucosamina (PNAG), también llamado PIA (adhesina intercelular de polisacárido).
2. Exopolímeros protectores
- S. epidermidis produce exopolímeros, a saber, ácido poli-γ-glutámico (PGA) y PNAG / PIA, que protegen de importantes mecanismos de defensa innata del huésped.
- También se ha descubierto que este exopolisacárido protege a S. epidermidis de la muerte de los neutrófilos, la deposición del complemento y las inmunoglobulinas.
3. Patrones moleculares asociados a patógenos
- Además, también se ha descubierto que varias moléculas adicionales que son específicas de S. epidermidis estimulan la defensa innata del huésped y, por lo tanto, actúan como patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP).
- Se informa que el PNAG / PIA estimula el receptor 2 tipo Toll, que representa un ejemplo interesante de la interacción del escondite entre el patógeno y el huésped, ya que una sustancia que S. epidermidis usa para la evasión inmune desencadenaría mecanismos de defensa innatos del huésped.
Patogenia de Staphylococcus epidermidis
Se ha encontrado que las infecciones causadas por S. epidermidis causan infecciones invasivas en grupos seleccionados de pacientes, que incluyen neonatos prematuros, individuos inmunodeprimidos y pacientes con dispositivos médicos permanentes. La patogenia de la infección causada por S. epidermidis se puede explicar de la siguiente manera:
1. Adhesión / Apego / Colonización
- Como microorganismo comensal, S. epidermidis conserva la capacidad de adherirse específicamente a las proteínas del huésped en la piel.
- En una herida quirúrgica, la bacteria utiliza estos mecanismos de adhesión para adherirse a los tejidos más profundos y al dispositivo implantado.
- La adhesión inicial de las bacterias a las superficies de los implantes está mediada por interacciones no específicas por adhesinas específicas como el ADN extracelular de autolisina.
- En el contexto de los dispositivos médicos, la superficie del dispositivo se recubre con proteínas plasmáticas derivadas del huésped, proteínas de la matriz extracelular y productos de coagulación (plaquetas y trombina) inmediatamente después de la siguiente adhesión.
- La adhesión inicial es seguida luego por una adhesión irreversible que es provocada por SdrG (Fbe), una proteína de unión al fibrinógeno que promueve la unión de S. epidermidis al fibrinógeno en las superficies de la piel.
- En el caso de los dispositivos médicos, el ácido teicoico de la pared mejora la adhesión inicial de S. epidermidis a los dispositivos médicos al unirse a la fibronectina adsorbida.
2. Formación de biopelículas
- La adhesión inicial de las bacterias a las superficies bióticas y abióticas es el primer paso de la formación de biopelículas, el factor de virulencia más importante del organismo.
- La acumulación y maduración de la biopelícula de S. epidermidis se produce a través de varios mecanismos.
- La adhesina intercelular de polisacárido (PIA o poli-N-acetilglucosamina (PNAG)) es responsable de la formación de biopelículas en la mayoría de los aislados de S. epidermidis .
- En otros, sin embargo, la formación de biopelículas es provocada por factores proteináceos, como la proteína asociada a la acumulación (Aap).
- Las biopelículas juegan un papel en la evasión inmunológica, principalmente al proporcionar una barrera a las células inmunes.
- Además, PIA contribuye a la evasión del sistema inmunológico innato al promover la generación del fragmento del complemento C5a, inhibir la muerte de los fagocitos y los neutrófilos y reducir la actividad de los AMP.
- Las células bacterianas dentro de la biopelícula están incrustadas en una matriz de exopolisacáridos que permite la protección de la población bacteriana contra los mecanismos de defensa del huésped y los agentes antimicrobianos.
3. Dispersión
- Una vez que se forman las biopelículas, las bacterias presentes en las biopelículas tienden a dispersarse hacia nuevos sitios de infecciones secundarias.
- La estructura característica de las biopelículas maduras con formas y canales similares a hongos depende de la producción de factores disruptivos célula-célula, que en S. epidermidis son modulinas solubles en fenol (PSM).
- Estas moléculas similares a los tensioactivos presumiblemente funcionan al disminuir la adhesión no covalente entre las células, lo que provoca la diseminación de la infección asociada a la biopelícula, las células o los grupos de células pueden desprenderse de una biopelícula para llegar a sitios de infección secundaria.
- Los síntomas clínicos que resultan de las infecciones relacionadas con la biopelícula se deben principalmente a la respuesta inmune del huésped a los antígenos liberados por la biopelícula.
- Sin embargo, la respuesta inmune del huésped podría causar más daño a los tejidos circundantes en lugar de eliminar la biopelícula.
Manifestaciones clínicas de Staphylococcus epidermidis
- S. epidermidis se asocia principalmente con infecciones nosocomiales que se asocian principalmente con dispositivos de implantes médicos permanentes como catéteres.
- Esta bacteria está asociada con más del 22% de las infecciones del torrente sanguíneo de los catéteres intravenosos centrales.
- Además, este microorganismo puede desempeñar un papel importante en las infecciones de la derivación, la articulación protésica, el injerto vascular y el sitio quirúrgico.
- La queratitis ocular y la endoftalmitis por lentes de contacto contaminados, infecciones del catéter urinario, bacteriemia, mediastinitis y otras infecciones se asocian con S. epidermidis.
- Las infecciones por S. epidermidis rara vez son letales, pero contribuyen significativamente a la morbilidad y los costos de la atención médica.
- Otras infecciones incluyen neumonía, abscesos profundos, osteomielitis, endocarditis, flebitis, mastitis y meningitis, y a menudo se asocian con pacientes hospitalizados más que con individuos sanos de la comunidad.
Diagnóstico de laboratorio de Staphylococcus epidermidis
Como ocurre con la mayoría de las infecciones bacterianas, la recolección de muestras clínicas es el primer paso del diagnóstico de laboratorio. En el caso de S. epidermidis , deben recolectarse muestras clínicas como costras, aspirados articulares y pus aspirado de sitios profundos. El diagnóstico de enfermedad en el caso de infecciones por S. epidermidis se relaciona principalmente con la identificación del organismo. Algunos de los métodos de identificación se dan a continuación:
1. Observación microscópica y pruebas bioquímicas
- El examen microscópico directo de estas muestras puede proporcionar un informe presuntivo rápido de cocos grampositivos que se asemejan a estafilococos.
- La observación directa va seguida del aislamiento del organismo a partir de muestras clínicas primarias en medios de cultivo selectivos como agar tríptico de soja suplementado con sangre de carnero al 5%, tras un período de incubación de 18-24 h en el aire a 35-37 ° C.
- La identificación inicial se puede realizar observando las colonias en los medios de cultivo. A continuación, las colonias aisladas pueden someterse a diversas pruebas bioquímicas.
- Dependiendo de la observación microscópica, la morfología de la colonia y las pruebas bioquímicas, se puede detectar S. epidermidis .
2. Kits de identificación rápida
- Se pueden encontrar varios kits de identificación rápida y sistemas automatizados que son capaces de identificar la mayoría de las especies y subespecies en unas pocas horas a un día con una precisión del 70 al 90 por ciento.
- Estos kits se basan en varios factores como la susceptibilidad a los antibióticos, la producción de enzimas, las reacciones inmunológicas y el análisis de ácidos grasos celulares.
3. Métodos moleculares
- Los métodos moleculares suelen incluir pruebas que ayudan en la identificación del organismo a nivel molecular.
- Uno de los métodos moleculares más importantes es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que ayuda en la amplificación y detección del ADN bacteriano.
- Además, también se puede realizar la secuenciación de ADN para determinar la secuencia de ADN de las bacterias que luego se puede utilizar para su identificación.
- Otro método de diagnóstico esencial y exitoso es el análisis de ARN ribosómico mediante la aplicación de métodos de polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP).
Tratamiento de Staphylococcus epidermidis
- Debido a que la mayoría de las infecciones por S. epidermidis están asociadas con dispositivos de implantes médicos, la extracción de estos dispositivos es el primer modo de tratamiento.
- Otras infecciones in vitro se tratan mediante la administración de antibióticos que incluyen cefalosporinas como cefazolina, nafcilina u oxacilina.
- Para infecciones graves o cepas resistentes a los antibióticos, la vancomicina es el fármaco de elección contra estas infecciones.
- A pesar del tratamiento con antibióticos y la eliminación de los factores de infección relacionados, las infecciones de implantes médicos son extremadamente resistentes a los agentes antimicrobianos.
- Se están adoptando nuevos enfoques para encontrar un nuevo conjunto de antimicrobianos dirigidos a diferentes moléculas. Se identifican posibles dianas, como las enzimas involucradas en una función esencial, y luego se desarrollan métodos de cribado para identificar inhibidores de la molécula diana específica.
- También se están estudiando otras formas de tratamientos que involucran el suero hiperinmune de donantes humanos o anticuerpos monoclonales humanizados dirigidos hacia los componentes de la superficie.
Prevención de Staphylococcus epidermidis
La resistencia inherente de las biopelículas bacterianas a los agentes antimicrobianos, junto con el número cada vez mayor de cepas resistentes a los antibióticos, representa la necesidad de estrategias preventivas eficaces. Las siguientes son algunas estrategias preventivas que se pueden seguir para evitar tales infecciones:
- Puede emplearse el recubrimiento de biomateriales o el uso en apósitos en los sitios de salida para prevenir dispositivos médicos relacionados con infecciones.
- La limpieza regular y el vendaje de las heridas también pueden funcionar para prevenir las infecciones por estafilococos hasta cierto punto.
- También se puede aplicar el uso de técnicas asépticas para evitar la contaminación bacteriana del sitio de inserción y los conectores del catéter durante las inserciones.
Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.