Enterobacter | |
---|---|
Enterobacter cloacae | |
Dades | |
Principal font d'alimentació | Heteròtrofa |
Tinció de Gram | gramnegatiu |
Mida del genoma | 4,5 - 5,5 Mb |
Taxonomia | |
Regne | Pseudomonadati |
Fílum | Pseudomonadota |
Classe | Gammaproteobacteria |
Ordre | Enterobacterales |
Família | Enterobacteriaceae |
Gènere | Enterobacter |
Tipus taxonòmic | Enterobacter cloacae |
Espècies | |
Els Enterobàcters (Enterobacteria) són un gènere de bacteris (eubacteris) gramnegatius pertanyents a la família de les Enterobacteriaceae. Aquests microorganismes tenen un metabolisme facultativament anaeròbic i estan àmpliament distribuïts a la natura. Hi ha microorganismes de vida lliure que es troben principalment al sòl, a l'aigua, en aigües residuals i a la femta, i altres microorganismes que formen part de la microbiota intestinal de molts animals i dels éssers humans.[1][2][3]
El terme entèric significa "intestinal", però no tots els Enterobàcters es troben al tracte intestinal d'animals. És a dir, la principal correlació entre els enterobacteris és el seu metabolisme, no l'hàbitat.[4]
Molts dels bacteris pertanyents a aquest gènere són patògens i causen infeccions oportunistes en hostes compromesos o immunodeprimits, generalment hospitalitzats i predominantment amb ventilació mecànica. Els Enterobàcters, causen preferentement infeccions al tracte urinari i tracte respiratori. Algunes de les espècies clínicament més importants i més estudiades d'aquest gènere són:[5][6]
Altres espècies d'Enterobàcter d'elevada importància i menor patogenicitat són:[3]
Aquest gènere pertany a un grup que s'anomena ESKAPE, el qual conté la majoria de patògens bacterians resistents. Es va descriure per primera vegada l'any 1960, i aquest membre del grup ha demostrat ser més complex a causa de l'evolució exponencial de mètodes fenotípics i genotípics. El nombre d'espècies dins el gènere Enterobàcter ha anat variant a causa dels estudis taxonòmics, però, actualment, s'hi descriuen 22 espècies pertanyents a aquest gènere. Aquestes espècies estan descrites en l'ambient i s'han descrit com a patògens oportunistes en plantes, animals i humans.[7]
Els bacteris del gènere Enterobàcter presenten una morfologia bacil·lar amb marges arrodonits, mesuren entre 0,3 i 1 µm d'ample i entre 3 i 6 µm de llargada, i no tenen tendència a agregar-se entre ells. A més, no formen espores ni presenten tinció acidoresistent. Poden presentar flagels perítrics que els proporcionen certa motilitat o ser cèl·lules immòbils. No posseeixen càpsula.[2][3][8] En ser bacteris gramnegatius, després de realitzar la tinció de Gram, es veuen de color vermell-rosat durant la seva observació microscòpica. Això és degut al fet que, com tenen una capa de peptidoglicà prima i una membrana externa addicional a la seva paret cel·lular, no es tenyeixen amb la tinció de Gram (blau-violeta), però sí que ho fan amb la safranina que se'ls hi afegeix per poder veure'ls (sinó, serien incolors).[9]
Els Enterobàcters són membres del grup de bacteris coliformes. Tanmateix, no pertanyen al grup de bacteris coliformes fecals (o també anomenats bacteris coliformes termotolerants), ja que a diferència d'altres bacteris com E. coli, no són capaços de créixer a temperatura 44,5ºC en presència de sals biliars. Els bacteris coliformes són un grup de bacteris bacil·lars gramnegatius que fermenten la lactosa amb producció de gas a 35-37ºC dins les primeres 48 hores. Aquest grup inclou altres gèneres a part dels Enterobàcters com Escherichia, Klebsiella i Citrobacter. Aquests microorganismes solen usar-se com a indicadors de contaminació fecal en aigua i aliments, preferentment E. coli. Tot i que no tots els bacteris coliformes són patògens, la majoria ho poden ser i la seva presència en aliments de consum humà suposa un risc, essent essencial el control de la qualitat i la seguretat alimentària relacionada amb les bones pràctiques higièniques.[10][11]
Alguns bacteris d'aquest gènere presenten la capacitat de comunicar-se entre ells mitjançant el mecanisme de quòrum sensing. Aquest sistema permet als bacteris coordinar l'expressió de gens en funció de la densitat poblacional. En el cas d'Enterobàcter, permet regular el comportament col·lectiu en processos com la formació de biofilms, la producció de factors de virulència i la resistència a antibiòtics. El quòrum sensing es realitza a través de l'alliberació de molècules senyalitzadores al medi extern anomenades autoinductors. Aquestes són detectades per la resta de bacteris a través dels receptors de membrana. Els enterobàcters secreten el tipus d'autoinductor més comú, l'N-acil homoserina lactona (AHL). A part de dur a terme el quòrum sensing, els Enterobàcters també interaccionen entre ells per a coordinar-se en la transmissió de gens a través de la conjugació bacteriana.[12]
Els cultius d'Enterobàcter als laboratoris es realitzen generalment en medis convencionals com l'agar sang, l'agar MacConckey o l'agar EMB/Levine (agar eosina blau de metilè) i la seva identificació es pot dur a terme a través de les proves bioquímiques habituals. Aquests microorganismes proliferen amb facilitat en medis simples, comunament amb una sola font de carboni, ja que són poc exigents nutricionalment. A més, són prou resistents a agents ambientals i tenen una elevada capacitat de variar genotípicament, cosa que els permet adaptar-se als ambients amb facilitat. Els Enterobàcters són catalasa positius i oxidasa negatius, fermenten la glucosa, donen negatiu a la prova d'indol, positiu a la prova del citrat i són ureasa variables. Per exemple, E. cloacae dona positiu a la prova de la ureasa, però E. aerogenes dona negatiu. Finalment, tenen la capacitat de reduir els nitrats (NO₃⁻) a nitrats (NO₂⁻), és a dir, donen positiu a la prova de reducció de nitrats.[1][2][8]
Les colònies en plaques de Petri típiques dels Enterobàcters poden variar segons l'espècie determinada i el tipus de medi de cultiu utilitzat. En l'agar MacConckey (medi selectiu i diferencial) es formen unes colònies arrodonides de mida mitjana i de color vermell-rosat. En l'agar sang (medi selectiu), les colònies solen ser més grans (2-3 mm), d'aspecte mucós i humit, i de color gris o blanquinós. No produeixen hemòlisi (els Enterobàcters són γ-hemolítics), és a dir, no tenen la capacitat de lisar els glòbuls vermells i no generen un halo ni canvis en el medi del voltant de les colònies a diferència dels bacteris α-hemolítics i β-hemolítics.[13][14]
També es poden usar medis cromogènics que contenen substrats per a la detecció de la β-galactosidasa, una proteïna enzimàtica present en els bacteris del gènere Enterobàcter, que permet diferenciar-los d'E. coli. El resultat d'aquests medis de cultiu ajuda a escollir les proves adients per a la identificació final. Una altra possibilitat és usar l'agar CLED.[3]
Finalment, es recomana dur a terme una anàlisi de seqüència de gens addicionals que codifiquin per proteïnes. L'anàlisi de seqüència multilocus (MLSA) basat en gens recN (recombinació i reparació de proteïnes), rpoA (subunitat α de l'ARN polimerasa) i thdF (oxidació de tiofè i furà) sembla ser una alternativa útil per tal d'obtenir una correcta assignació de les espècies. El conjunt de resultats de totes aquestes proves permet procedir a l'aïllament, detecció i identificació de les espècies de bacteris del gènere d'Enterobàcter.[15][16]
El gènere Enterobàcter és un grup molt heterogeni que es troba àmpliament distribuït a la natura. Podem trobar-los en una gran varietat d'ambients naturals tant aquàtics com terrestres.[3][17]
Algunes espècies d'aquest gènere estan presents al tracte gastrointestinal i en superfícies epitelials d'humans, així com a la microbiota intestinal d'altres animals com a comensals.[18] A més, podem aïllar-los en sòls, aigües (residuals i domèstiques), en vegetals i en animals (vertebrats i invertebrats).[19]
Tot i que no totes les espècies són responsables de malalties, també poden ser patògens importants, responsables d'infeccions oportunistes i nosocomials.[20] En humans, els Enterobàcters són el tercer patogen més comú en el tracte respiratori, el quart en ferides quirúrgiques i el cinquè en el tracte urinari i torrent sanguini.[21]
A l'intestí humà s'hi allotgen aproximadament 1014 microorganismes, d'entre els quals la família Enterobacteriaceae constitueixen menys d'un 1% de la microbiota intestinal sana, sent el gènere Enterobacter un dels menors contribuents.[22]
La patogenicitat i virulència d'Enterobàcter és poc clara a causa de la quantitat limitada d'investigacions realitzades fins ara. Tanmateix, se sap que comparteix algunes característiques amb altres enterobacteris, com ara la presència de flagels, els quals a més d'estar involucrats en la motilitat, també contribueixen en la formació de biopel·lícules, exportació de proteïnes i adhesió. A més, produeixen endotoxines.[7]
S'han trobat altres mecanismes de patogenicitat com ara el sistema de secreció de tipus III (TTSS), present en bacteris gramnegatius, o l'adquisició del plasmidi pQC, el qual conté gens de virulència i resistència, per part de E. cloacae.[7]
En E. cloacae s'ha demostrat l'adhesió i penetració a cèl·lules epitelials, provocant la inducció d'apoptosi.[23] La plasticitat genòmica d'E. Cloacae va quedar fortament evidenciada quan es va produir un brot a Holanda per part d'una soca que tenia diversos mecanismes de virulència codificats tant per gens constitutius com per elements adquirits.[24]
E. cloacae s'ha identificat com un patogen important quan es parla d'infeccions nosocomials, és a dir, aquelles que es presenten durant el procés d'assistència de salut, especialment en aquells pacients hospitalitzats.[25] E. cloacae pot formar biopel·lícules, per tant, pot adherir-se a superfícies biològiques i dispositius mèdics, afavorint la seva persistència i també dificultant l'erradicació mitjançant antibiòtics o pel propi sistema immunitari. La seva capacitat de diversificació i adaptació a diferents ambients així com la transmissió horitzontal de gens de resistència, fan que destaqui com a patogen emergent.[26]
E. cloacae és un bacteri gramnegatiu, la qual cosa significa que conté dues membranes cel·lulars. A la membrana externa, el lípid-A del lipopolisacàrid (també conegut com a endotoxina) provoca sèpsia. El lípid-A fa que hi hagi un alliberament de citocines, les quals poden provocar que les toxines vagin al teixit o al torrent sanguini.[27]
Respecte a la resistència davant antibiòtics, E. cloacae disposa de diversos mecanismes de resistència mitjançant gens reguladors locals i globals, així com la modulació de l'expressió de diferents proteïnes, incloent-hi enzims (com les β-lactamases) o transportadors de membrana, com les porines i les bombes d'eflux.[7] La capacitat que tenen els Enterobàcters de transportar plasmidis que codifiquin per una resistència a nombrosos antimicrobians, és un factor de gran rellevància relacionat amb infeccions nosocomials.[28]
En algunes espècies, com ara E. aerogenes i E. cloacae, s'han observat canvis en les porines expressades a la membrana, identificant mutacions en l'estructura d'aquestes i afectant-ne la funció. Aleshores, es produeixen canvis en la permeabilitat de la membrana que, juntament amb la presència d'enzims com β-lactamases, donen lloc a una pèrdua significativa de susceptibilitat a antibiòtics, generant un fenomen de resistència a β-lactàmics preocupant.[7]
La producció de β-lactamases és el mecanisme més important responsable de la resistència en la majoria d'Enterobàcters. Aquests enzims s'indueixen enfront β-lactàmics generant resistència a cefalosporines de tercera generació (C3G), però és més important encara la hiperproducció de AmpC per mutants desreprimits. Aquest mecanisme confereix resistència a cefalosporines de tercera generació, monobactames, carboxi i ureidopenicil·lines i també combinacions amb inhibidors com l'àcid clavulànic i sulbactama. Tant en Enterobacter com en altres tipus d'enterobacteris, s'ha observat un augment considerable de la resistència cap a β-lactàmics, aminoglucòsids, trimetoprimi-sulfametoxazol i quinolones.[29]
Hi ha certes espècies del gènere Enterobàcter que es troben en una gran varietat d'aliments. Podem trobar-ne en fruites i vegetals (siguin frescos, congelats o cuits), en llegums, espècies culinàries, aliments secs per a animals, carns i peixos, productes làctics i derivats (llet, llet en pols formatges, iogurts...), fruits secs, cereals i llavors, farina, pasta, xocolata, begudes, aigua... a més d'altres productes alimentaris d'ús quotidià. Algunes de les principals espècies que s'hi poden trobar en aliments són: E. aerogenes, E. cloacae subsp. cloacae, E. cloacae subsp. dissolvens, E. kobei, E. ludwigii, E. nimipressuralis,E. pulveris, E.radicincitans i E.helveticus entre d'altres.[3]
Enterobacter cloacae és un dels contaminants principals de productes làctics. Tot i que durant el procés de pasteurització s'elimina Enterobacter, la detecció d'aquest en productes pasteuritzats com la llet o derivats indica una contaminació posterior al procés, sigui durant l'envasament o per contacte amb equips o ingredients no estèrils. Les espècies d'Enterobàcters més comunes en productes làctics són E. cloacae, Cronobacter, E. agglomerans, E. pulveris i E. helveticus.[20]
La contaminació sol donar-se un cop finalitzada l'etapa d'assecament dels aliments en pols. Pot ser deguda a ingredients crus o aigües contaminades, que poden introduir els bacteris en els productes, per contaminació humana, o a causa de partícules presents a l'ambient.[20]
Algunes espècies, com Cronobacter i E. pulveris (present majoritàriament en la llet en pols) són resistents a la dessecació, de manera que poden sobreviure en ambients secs i en productes en pols durant llargs períodes de temps.[3][20] Cronobacter sakazakii preocupa especialment per la seva presència en aliments en pols per a infants (llet i cereals), suposant un risc per a la salut dels lactants. Pot causar malalties en nadons prematurs i nounats, podent-se aïllar com a patogen en bactirèmia, meningitis i septicèmia.[30]
Són indicadors de contaminació fecal del producte estudiat, ja que normalment es troben en el conducte intestinal dels animals. El seu recompte s'utilitza per a comprovar la qualitat sanitària dels productes carnis, que ve propiciada per les condicions higièniques i de neteja de les superfícies de treball (cintes, màquines de llescat...) en contacte directe amb el producte. La prova, però, té un valor limitat, ja que no diu específicament quins bacteris fecals es troben a la mostra. Per tal d'esbrinar els bacteris concrets cal fer proves específiques per a identificar-ne cadascun.[31]
Aquest grup es defineix com a bacteris gramnegatius de morfologia bacil·lar que fermenten la lactosa a temperatura de 35 a 37ºC i que produeixen tant àcid com gas (CO₂) en 24 hores. També són aerobis o anaerobis facultatius, oxidasa negatius, no són formadors d'espores i presenten activitat de la β-D-galactosidasa.[32]
El gènere Enterobàcter, per tant, pertany al grup d'indicadors de coliforms totals, conjuntament amb Escherichia coli, Citrobacter i Klebsiella. La prova més rellevant per a la determinació de coliforms és la hidròlisi de lactosa mitjançant l'enzim β-D-galactosidasa. Tot i això, actualment, no es recomana per a la avaluació de qualitat d'aigües, ja que molts dels membres d'aquest grup poden trobar-se de forma natural en aigües, sòls o vegetació.[32]
Trobem una gran varietat de manifestacions clíniques degudes a infeccions per Enterobacter. Les més comunes inclouen bacterièmia, infeccions en el tracte respiratori inferior (pneumònia), infeccions en el tracte urinari (UTIs), infeccions quirúrgiques i infeccions associades a dispositius intravasculars (sondes i catèters). En menor proporció, es presenten infeccions nosocomials com meningitis, sinusitis i osteomielitis.[33]
La sèpsia i el xoc sèptic són complicacions greus associades a aquestes infeccions. En el cas de la pneumònia, poden sorgir complicacions com abscessos pulmonars, vessament pleural parapneumònic o síndrome de dificultat respiratòria aguda (ARDS).[21]
La resistència a antibiòtics planteja una preocupació creixent en el tractament de les infeccions causades per Enterobacter. Les opcions terapèutiques inclouen diversos antibiòtics, entre els quals hi ha els β-lactàmics, carbapenemes, fluoroquinolones, aminoglicòsids i la combinació de sulfametoxazol/trimetoprim.[21]
En pacients no crítics, els aminoglicòsids i la fosfomicina es recomanen com a monoteràpia en funció de la sensibilitat de la soca. No obstant això, la fosfomicina no es recomana per al tractament de la pielonefritis, en cas de baixa disponibilitat oral. La tigeciclina i la colistina tampoc són recomanades en infeccions urinàries CRE a causa d'una excreció urinària reduïda.[21]
En pacients crítics, la teràpia combinada de carbapenem, juntament amb colistina o un aminoglicòsid, és una opció terapèutica adequada. Un cop el pacient mostra una millora, es pot realitzar un canvi d’antibiòtics intravenosos a orals, i finalitzar el tractament amb fluoroquinolones o sulfametoxazol/trimetoprim.[21]
El tractament de les infeccions urinàries CRE és altament complex, i requereix una àmplia variabilitat de combinacions farmacològiques. Actualment, s’estan estudiant diversos fàrmacs experimentals per fer front a la resistència persistent.[21]
En molts casos de pacients amb sobrepès o obesitat s'ha observat una alteració de la microbiota intestinal.[22]
Un estudi de l'any 2012 ha demostrat que la presència d'Enterobacter cloacae B29 a l'intestí d'una persona que patia obesitat mòrbida podria haver contribuït a la seva obesitat.[35] Es va observar que un 35% de la composició bacteriana de la microbiota intestinal del pacient era d'espècies del gènere Enterobacter. Després d'una dieta específica, la presència d'Enterobacter va desaparèixer gairebé completament.[22]
La disminució de la quantitat del bacteri en l'intestí del pacient, passant del 35% de E. cloacae B29 a nivells indetectables, es va poder relacionar amb una reducció paral·lela de les endotoxines (lipopolisacàrids) i una disminució notable del pes de la persona. A més, la mateixa soca aïllada del pacient, va provocar obesitat i resistència a la insulina en ratolins C57BL/6J sense microbiota intestinal, els quals van ser alimentats amb una dieta rica en greixos. L'estudi conclou que E. cloacae B29 podria contribuir a l'obesitat en humans mitjançant un mecanisme d'inflamació induïda per endotoxines.[35]
Enterobacter inclou una diversitat àmplia d'espècies amb gran potencial biotecnològic. Gràcies a la seva capacitat de produir compostos i l'habilitat de participar en processos de bioremediació, juguen un paper essencial en la transició a processos industrials sostenibles.[36]
Espècie | Aplicació | Productes | Exemples d'ús |
---|---|---|---|
E. aerogenes | Producció de biocombustibles i conversió de residus en biopolímers | Biohidrogen i PHA (polihidroxialcanoats) | Substitució de combustibles fòssils.
Producció de plàstics biodegradables.[37] |
E. asburiae | Fixació de nitrogen | Amoni i compostos nitrogenats | Fertilitzants naturals (agricultura sostenible).[38] |
E. cloacae | Producció d'enzims industrials | Àcid succínic i acetoïna | Síntesi de bioplàstics.
Indústria alimentària: additius alimentaris per a la millora del gust i textura.[39] |
E. hormaechei | Producció de prebiòtics | Oligosacàrids funcionals (xilooligosacàrids) | Indústria alimentària: productes probiòtics i suplements alimentaris.[40] |
E. kobei | Bioremediació | Degradació d'hidrocarburs | Tractament de sòls i aigües contaminades per petroli.[41] |
E. ludwigii i E. tabaci | Biorremediació de metalls pesants | Precipitació i acumulació de metalls | Extracció d'arseni, cadmi i mercuri en aigües contaminades.[42] |