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Bordetella pertussis y Bordetella parapertussis – Cultivo; Anticuerpos IgM, IgA e IgG; Diagnóstico molecular (PCR)

 

Información 22-07-2018.

 

La tosferina o pertusis es una enfermedad respiratoria aguda y altamente contagiosa causada por el cocobacilo gramnegativo Bordetella pertussis. Se caracteriza por una tos paroxística, aunque los síntomas pueden ser atípicos, y incluso fatales en bebés. La tosferina en adolescentes y adultos suele ser más leve y presenta síntomas menos graves, pero sigue siendo motivo de especial preocupación debido al riesgo asociado de contagio. Síntomas respiratorios similares, aunque generalmente más leves, pueden ser causados por otros miembros del género Bordetella: B. parapertussis, B. holmesii y B. bronchiseptica. A pesar de los programas de vacunación existentes, el número de casos de tosferina sigue en aumento en Europa y América del Norte, considerándose una enfermedad reemergente.

Las especies de Bordetella se clasifican en la familia Alcaligenaceae y comprenden 10 especies genéticamente distintas. Aunque B. pertussis se ha identificado clásicamente como el único agente responsable de la tosferina, se ha demostrado que otras especies de Bordetella infectan tanto a humanos como a animales. En humanos, B. parapertussis, B. holmesii y, en menor grado B. bronchiseptica, pueden causar enfermedades respiratorias con síntomas inespecíficos y similares a los causados ​​por B. pertussis, pero más leves. Entre estas bacterias, B. parapertussis es la más extendida y la que se ha estudiado más ampliamente. B. bronchiseptica, B. parapertussis y B. holmesii pueden infectar una amplia gama de mamíferos, incluidos los humanos, mientras B. pertussis es un patógeno específico de humanos.

Las bacterias del género Bordetella son microorganismos exigentes, muy difíciles de aislar y de cultivar de forma reproducible. Crecen lentamente en medio suplementado con sangre y en medios sintéticos que contengan factores de crecimiento apropiados, como la nicotinamida y derivados sulfurados. Son pequeños cocobacilos Gram-negativos, estrictamente aeróbicos y cuya temperatura óptima de crecimiento es de 35 a 37°C. B. pertussis puede diferenciarse de otras especies de Bordetella en función de su crecimiento y características bioquímicas. B. pertussis es una especie difícil de cultivar, inmóvil, hemolítica, catalasa y oxidasa positiva. En contraste, B. parapertussis es más fácil de cultivar, oxidasa negativo y ureasa positivo y produce un pigmento marrón en los medios con infusión de corazón, Regan-Lowe o agar Mueller-Hinton.

La tosferina es el resultado de una interacción coordinada de varios factores de virulencia de B. pertussis, que incluyen toxinas como la toxina pertussis (PT), la toxina adenilato ciclasa (AC), la toxina dermonecrótica (DNT) y la citotoxina traqueal (TCT). Otros factores que influyen en la virulencia de B. pertussis son las estructuras superficiales, como la hemaglutinina filamentosa (FHA), las fimbrias (FIM), la pertactina (PRN), el sistema de secreción de tipo III, el lipopolisacárido (LPS) y las proteínas metabólicas (BrkA, BapC y BatB). Todos estos factores de virulencia, como las toxinas y las moléculas de superficie, están bajo el control de un único locus genético: Bordetella Virulence Regulon AS (bvgAS). Los genes bvgAS controlan positivamente la expresión de varios factores de virulencia, jugando un papel fundamental en la patogenicidad de la tosferina. A pesar de que las otras especies patógenas de Bordetella expresan también un amplio número de proteínas responsables de la colonización y virulencia de las bacterias, se pueden observar diferencias importantes entre ellos. B. parapertussis no produce las proteínas fimbriales (FIM 2 y 3) ni la toxina pertussis, una importante toxina ADP-ribosilasa producida por B. pertussis. Por otro lado, B. parapertussis produce un LPS con un antígeno O, mientras que B. pertussis produce un LPS sin antígeno O debido a la presencia de elementos de secuencias de inserción (IS) en el locus LPS correspondiente.

La tosferina es una enfermedad infecciosa altamente contagiosa. B.pertussis se transmite de persona a persona a través de gotitas aerosolizadas y llega al tracto respiratorio superior. Los mecanismos de virulencia de B. pertussis consisten en una cascada de eventos iniciados por la adherencia de bacterias mediante la hemaglutinina filamentosa y las fimbrias al epitelio traqueal y pulmonar como un paso primario esencial. Una vez que tiene lugar la adherencia, las células de B. pertussis se multiplican localmente, resisten los mecanismos de defensa del hospedador (como el aclaramiento mucociliar, los péptidos antimicrobianos y las células inflamatorias) y causan daño local a las vías respiratorias superiores e inferiores con manifestaciones sistémicas. La gravedad de los síntomas depende de varios factores, incluida la edad del paciente, la intensidad de la respuesta inmune y el grado de diseminación sistémica. Los síntomas clínicos de la tosferina debido a B. pertussis incluyen cuatro fases: un período de incubación que dura 1 semana, un segundo con síntomas atípicos (fase catarral) que también dura 1 semana, una fase de 3 a 6 semanas donde aparece la tos paroxística típica (una serie de 5 a 30 toses durante una sola espiración) que aumenta por la noche y se asocia con frecuencia con linfocitosis y vómitos y, finalmente, la fase convaleciente que dura de 3 a 12 semanas. La tosferina debida a B. parapertussis no es clínicamente distinguible de la enfermedad debida a B. pertussis, pero tiene una duración más corta.

La presentación clínica de la tosferina en adolescentes y adultos previamente inmunizados o infectados es atípica y a menudo asintomática, siendo el síntoma principal la tos persistente. La infección es más grave en los bebés que son demasiado pequeños para vacunarse o que aún no están completamente vacunados. En los bebés, las bacterias descienden del tracto respiratorio superior al inferior y, a través de un mecanismo poco claro, producen bronquitis necrosante, daño alveolar difuso, hemorragia intraalveolar, edema fibrinoso, infiltrados alveolares ricos en macrófagos, linfangiectasia, bronconeumonía neutrofílica y trombos de fibrina. En casos más graves, estos eventos patológicos pueden conducir a hipertensión pulmonar, insuficiencia respiratoria e incluso a la muerte. La hipertensión pulmonar se desarrolla como un efecto indirecto de la PT a través de la inducción de linfocitosis (hiperleucocitosis), en la que el recuento total de glóbulos blancos puede exceder de 1 × 105 células/mm3. Estos recuentos de glóbulos blancos extremadamente altos producen agregaciones de linfocitos en la vasculatura pulmonar que dan como resultado un aumento de la resistencia vascular pulmonar. La hiperleucocitosis se correlaciona directamente con la gravedad de la enfermedad y con el riesgo de desarrollar pertussis fulminante, una combinación de neumonía de rápida evolución, hipertensión pulmonar intensa, insuficiencia cardiopulmonar y afectación neurológica que es más común en bebés menores de 1 año y en el 80% de los casos lleva a la muerte.

La tosferina es una enfermedad prevenible por vacunación. Sin embargo, a pesar de las campañas de vacunación masiva llevadas a cabo a nivel mundial desde hace más de 50 años, la tosferina sigue siendo endémica en todo el mundo, su incidencia está aumentando en los países desarrollados y sigue siendo un problema de importancia clínica. Las vacunas actuales contra la tosferina incluyen vacunas de células enteras y vacunas acelulares (en combinación con toxoides diftérico y tetánico). Sin embargo, las vacunas contra la tosferina no proporcionan protección cruzada contra estas especies de Bordetella relacionadas. Varios estudios demuestran que ninguna de las vacunas disponibles brinda protección contra B. parapertussis. La falta de protección cruzada se atribuyó principalmente a la presencia del antígeno O en la superficie de B. parapertussis, que bloquea el acceso de anticuerpos a los antígenos de la vacuna comunes a ambas especies. Los estudios epidemiológicos revelaron que las infecciones por B. parapertussis son globalmente más frecuentes de lo esperado, siendo responsable de un número significativo de casos, principalmente en las poblaciones vacunadas.

El diagnóstico de la tosferina puede ser especialmente difícil en niños menores de 1 año de edad durante la temporada invernal, cuando circulan otros patógenos. De acuerdo con los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), si se sospecha un caso de tosferina que coincide con los síntomas clínicos, debe ser confirmado por pruebas de laboratorio específicas. La mayor sensibilidad se obtiene al combinar cultivo, reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y pruebas serológicas. Además, la diferenciación de B. pertussis de otras especies es un aspecto importante para el tratamiento de la infección y la evaluación de la eficacia de las vacunas. El aislamiento de B. pertussis es el patrón de referencia (Gold standard) para el diagnóstico de tosferina. El éxito del cultivo depende en gran medida de la recogida de muestras y técnicas de laboratorio adecuadas, la edad y el estado inmunitario del paciente. El éxito del cultivo es elevado con lactantes no vacunados, pero bajo en pacientes mayores, inmunizados y parcialmente tratados. Como el cultivo es difícil y carece de sensibilidad, el diagnóstico de la tosferina implica el uso de técnicas moleculares (PCRl), mucho más sensible que el cultivo bacteriano. Los segmentos de secuencias de inserción (IS) se usan a menudo como dianas de la PCR, particularmente IS481 e IS1001 para la detección de B. pertussis y B. parapertussis respectivamente. Los IS están presentes en numerosas copias en los genomas bacterianos, por lo que aumentan la sensibilidad de la técnica, pero no son específicos de una especie. IS481 se encuentra en B. pertussis, B. holmesii y algunos B. bronchiseptica, mientras IS1001 se encuentra en B. parapertussis y algunos B. bronchiseptica. En el IVAMI, se realiza una PCR triple mediante la amplificación de estas dos secuencias IS, y de la región promotora de la toxina pertussis, específica de B. pertussis. Por último, la serología generalmente se usa para confirmar la infección retrospectiva con B. pertussis o B. parapertussis en adolescentes o adultos que tosen durante más de 3 semanas. Para el diagnóstico de B. pertussis se recomiendan técnicas de ELISA que cuantifiquen los niveles de anticuerpos frente a la toxina pertussis. La serología tiene algunas limitaciones ya que no puede distinguir entre las respuestas inmunológicas inducidas por la vacuna y la infección, sintomática o asintomática.

 

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