Spirochaetes: qué es, características, morfología, sistemática
¿Qué es el Spirochaetes?
Spirochaetes es un filo de bacterias gramnegativas que poseen una ultraestructura celular única. Tienen flagelos periplásmicos, que le permiten flexionarse, rotar sobre su eje longitudinal y trasladarse en medios líquidos y semisólidos.
Spirochaetes es uno de los pocos filos bacterianos cuyas características fenotípicas dan cuenta de sus relaciones filogenéticas basadas en análisis de 16S rARN.
Características del Spirochaetes
– Algunas bacterias Spirochaetes pleomorfas de vida libre, como Spirochaeta coccoides, no tienen las características ultraestructurales y etológicas del filo, pero el análisis de secuencia del gen 16S rARN las ubica dentro de la familia Spirochaetaceae.
– Son quimioorganotróficas, pueden usar carbohidratos, aminoácidos, ácidos grasos de cadena larga o alcoholes grasos de cadena larga como fuentes de carbono y energía.
– Pueden crecer en condiciones anaeróbicas, microaerofílicas, facultativamente anaeróbicas o aeróbicas.
– Algunos son de vida libre y otros tienen una asociación específica con el huésped, que pueden ser artrópodos, moluscos y mamíferos, incluyendo los humanos.
– Algunas especies son patógenas.
– Conforman un grupo filogenéticamente antiguo y bien diferenciado, más relacionado con los filos Bacteoides y Acidobacteria.
– Es un filo formado únicamente por la clase Spirochaetia y el orden Spirochaetales, que abarca cuatro familias bien delineadas: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae y Leptospiraceae.
– Tienen forma alargada y enrollada helicoidalmente (en forma de sacacorchos), con un tamaño entre 0,1 a 3 micras de diámetro y de 4 a 250 micras de longitud.
– Poseen una membrana externa formada por múltiples capas, llamada envoltura celular o vaina externa, que rodea completamente el cilindro protoplasmático.
– Las células tienen flagelos periplásmicos, que se insertan de manera interna en cada extremo del cilindro protoplasmático y se extienden a lo largo de la mayor parte de la célula, superponiéndose en la región central.
– En la familia Leptospiraceae, los flagelos periplásmicos no se superponen en las células. El cilindro protoplásmico y los flagelos están encerrados por una vaina externa que tiene algunas características análogas a la membrana externa de las bacterias gramnegativas.
Sistemática
Spirochaetaceae
– Son células helicoidales, de 0,1 a 3,0 micras de diámetro y de 3,5 a 250 micras de longitud. No tienen extremos enganchados.
– Los flagelos periplásmicos se insertan internamente en cada extremo de la célula y se extienden a lo largo de la mayor parte de su longitud superpuesta en la región central.
– El ácido diamino presente en el peptidoglicano es L-ornitina. Son anaeróbicas, facultativamente anaeróbicas o microaerófilas. Son quimioorganotróficas.
– Utilizan carbohidratos y/o aminoácidos como fuentes de carbono y energía, pero no ácidos grasos ni alcoholes grasos de cadena larga.
– Son de vida libre o en asociación con animales, insectos y humanos.
– Algunas especies son patógenas.
Brachyspiraceae
– Contiene un solo género, Brachyspira. Las bacterias son helicoidales con patrones de enrollamiento regulares. Miden entre 2 y 11 micras por 0,2 a 0,4 micras.
– Son unicelulares, pero se pueden observar pares y cadenas ocasionales de tres o más células en cultivos en crecimiento. Bajo condiciones de crecimiento desfavorables, se forman cuerpos esféricos o redondos.
– Son gramnegativas. Son anaeróbicas obligatorias o aerotolerantes.
– Los extremos de las células pueden ser romos o puntiagudos.
– Tienen una estructura típica de células espiroquetas: una vaina externa, un cilindro protoplasmático helicoidal y flagelos internos en el espacio entre ambos.
– Ttienen de 8 a 30 flagelos, dependiendo de la especie. El número de flagelos generalmente se correlaciona con el tamaño de la célula: mientras más pequeñas menos flagelos.
– Los flagelos se unen de forma interna, en números iguales en cada extremo de la celda, se envuelven alrededor del cilindro protoplásmico y sus extremos libres se superponen en el centro de las celdas.
– Crecen entre 36 y 42° C, con temperatura óptima de 37 a 39° C.
– Son quimioorganotróficas, utilizando diversos carbohidratos para el crecimiento. Poseen oxidasa para reducir el oxígeno molecular.
Brevinemataceae
– Contiene un solo género, Brevinema. Las células son helicoidales, con diámetro de 0,2 a 0,3 micras por 4 a 5 micras, mostrando una o dos vueltas helicoidales con longitudes de onda irregulares que van desde 2 a 3 micras.
– Poseen flagelos periplásmicos enfundados que le confieren movilidad (flexión, rotación y traslación). No tienen túbulos citoplasmáticos. Son microaerófilos, asociados al huésped.
Leptospiraceae
– Conformación helicoidal diestra, pueden medir de 0,1 a 0,3 micras de diámetro y de 3,5 a 20 micras de longitud.
– Las células no móviles tienen puntas enganchadas; las células móviles tienen un extremo anterior en espiral y un gancho en el extremo posterior de la célula.
– Poseen un flagelo periplásmico que se inserta internamente en cada extremo de la célula, pero que rara vez se superpone en el centro de la celda. Se encuentran a lo largo del eje helicoidal.
– El diaminoácido presente en peptidoglicano es un ácido e-diaminopimélico. Son organismos aerobios obligados o microaerofílicos. Son quimioorganotróficos.
– Utilizan los ácidos grasos de cadena larga y alcoholes grasos, como carbono y fuentes de energía.
– Son de vida libre o en asociación con huéspedes animales y humanos.
– Algunas especies son patógenas.
Patogenia
Resaltan algunas especies por su patogenia, si bien la mayoría no lo es.
Treponema pallidum (Spirochaetaceae)
Es la bacteria causante de la sífilis. Es móvil, y generalmente se adquiere por contacto sexual cercano, y penetra en el tejido del huésped a través del epitelio escamoso o columnar.
La enfermedad está caracterizada por un área de ulceración e inflamación primaria en las áreas genitales, e infección primaria. Etapas posteriores se caracterizan por erupciones maculopapulares y una posible respuesta granulomatosa con afectación del sistema nervioso central.
Otras bacterias del género pueden producir enfermedades no venéreas, como la pinta (también conocida como enfermedad azul, carate, empeines, lota, mal de pinto y tina) producida por Treponema carateum o el pian (o buba, guiñada, framboesia, frambesia trópica, polipapiloma tropicum o thymosis) producida por Treponema pallidum ssp. pertenue.
Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)
Causa la enfermedad de Lyme. Tiene un núcleo único que contiene un cromosoma lineal y plásmidos lineales. Las diferentes especies de Borrelia son transmitidas por especies particulares de garrapatas del género Ornithodoros (Argasidae) en diferentes partes del mundo.
Estas garrapatas se encuentran en áreas de sabanas secas y matorrales, particularmente cerca de madrigueras de roedores, cuevas, pilas de madera y árboles muertos, o en grietas en paredes o techos y debajo de los pisos de madera, en cualquier lugar habitado por pequeños roedores.
Las especies reservorios son vertebrados, como ratas, ratones, ardillas, perros y aves. Las garrapatas ingieren la Borrelia sp. al chupar la sangre de animales o humanos infectados.
Se alimentan por la noche, al menos durante 30 minutos antes de regresar a sus refugios. La infección ocurre por la picadura, a través de la saliva infectada o por la contaminación de las membranas mucosas con líquido coxal infectado.
Estas bacterias no se excretan en las heces de las garrapatas. Las garrapatas permanecen infectadas de por vida. Pueden transmitirse horizontalmente entre machos y hembras; o verticalmente, por hembras a su progenie.
En etapas iniciales, la enfermedad de Lyme se presenta como una lesión cutánea distintiva llamada eritema migratorio. La lesión temprana se caracteriza por un área expansiva de erupción roja, a menudo con un centro pálido (ojo de buey) en el sitio de la picadura de la garrapata.
Si no se trata, puede ocurrir una artritis erosiva similar a la artritis reumatoide y, eventualmente, encefalitis crónica progresiva y encefalomielitis. Otras bacterias del género, como B. duttonii, B. hermsii y B. dugesi, pueden causar fiebre endémica recurrente.
Leptospira spp. (Leptospiraceae)
Es el agente causante de la leptospirosis, enfermedad febril que se puede complicar en meningitis aséptica si no se trata. Los síntomas de infección incluyen fiebre, escalofríos y dolor de cabeza, con presentación ocasional de ictericia.
Los organismos pueden propagarse a través de animales, agua o tierra contaminada por la orina de perros, ratas o ganado.
Los animales pueden permanecer como vectores asintomáticos durante años, y los organismos pueden permanecer viables después de desprenderse durante semanas o meses.
La adquisición de enfermedades es más común después de fuertes lluvias o inundaciones. El período de incubación puede ser de hasta 1 mes.
Referencias
- Actor, J.K. (2012). Clinical Bacteriology. En: lsevier’s Integrated Review Immunology and Microbiology.
- Spirochaetes (2018). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: octubre 10, 2018 desde: es.wikipedia.org.
- Tilly, K, Rosa, P.A. y Stewart, P.E. (2008). Biology of Infection with Borrelia burgdorferi. Infectious Disease Clinics of North America.