Microbiología de la fibrosis quística

 

AUTORES

1. Olga Algara Robles. FEA Microbiología y Parasitología. Servicio de Microbiología. Hospital de Alcañiz. Teruel. España.
2. Laura Franco Fobe. FEA Microbiología y Parasitología. Servicio de Microbiología. Hospital de Barbastro. Huesca. España.
3. Violeta Frutos Millán. FEA Microbiología y Parasitología. Servicio de Microbiología. Hospital de Alcañiz. Teruel. España.
4. Sara Sanz Sanz. FEA Microbiología y Parasitología. Servicio de Microbiología. Hospital Universitario San Jorge. Huesca. España.
5. Natalia Burillo Navarrete. FEA Microbiología y Parasitología. Servicio de Microbiología. Hospital Obispo Polanco. Teruel. España.
6. Víctor Viñeta Valdelvira. FIR Microbiología y Parasitología. Servicio de Microbiología. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza. España.

 

RESUMEN

La fibrosis quística (FQ) es una enfermedad autosómica recesiva causada por una mutación genética en el cromosoma 7 que codifica una proteína reguladora de la conductancia transmembrana. Se caracteriza principalmente por el desarrollo de enfermedad pulmonar obstructiva crónica, trastornos digestivos y hepáticos. Debido al mal funcionamiento del sistema respiratorio, el tracto respiratorio de los pacientes con FQ suele estar colonizado por microorganismos, por lo que frecuentemente sufren infecciones respiratorias. Es por ello que periódicamente se estudian estos pacientes, así como sus muestras respiratorias para conocer la evolución de la flora respiratoria.

El Servicio de Microbiología de un Hospital de referencia de la comunidad autónoma de Aragón estudia muestras respiratorias de pacientes atendidos en consultas hospitalarias de adultos y pediatría de FQ para monitorizar su flora respiratoria, así como su evolución clínica a lo largo de los años. Este estudio retrospectivo incluyó a 226 pacientes con FQ durante 10 años (enero 2011-diciembre 2020), con 0 a 60 años. Las muestras fueron esputos en pacientes adultos e hisopos nasofaríngeos en pacientes pediátricos. El cultivo microbiológico se realizó según el Procedimiento de la Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología.

PALABRAS CLAVE

Fibrosis quística, colonización, infección respiratoria.

ABSTRACT

Cystic fibrosis (CF) is an autosomal recessive disease caused by a genetic mutation on chromosome 7 that encodes a transmembrane conductance regulator protein. It is characterized by the development of chronic obstructive pulmonary disease, digestive and liver disorders. Due to poor respiratory function, the respiratory tract of CF patients is often colonized by microorganisms, leading them to frequently respiratory infections. Therefore, these patients, along with their respiratory samples, are periodically examined to determine the evolution of their respiratory flora.

The Microbiology Department of a referral hospital in Aragon (Spain) studies respiratory samples from adults and pediatric patients to monitor their respiratory flora and clinical evolution over time. This retrospective study included 226 CF patients over a 10-year period (January 2011–December 2020), aged 0–60 years. The samples were sputum in adult patients and nasopharyngeal swabs in pediatric patients. Microbiological culture was performed according to the Procedure of the Spanish Society of Infectious Diseases and Microbiology.

KEY WORDS

Cystic fibrosis, colonization, respiratory infection.

INTRODUCCIÓN

La fibrosis quística (FQ) es una enfermedad genética de herencia autosómica recesiva causada por mutaciones en un gen (llamado gen de FQ) situado en el brazo largo del cromosoma 7. Este gen codifica para una proteína de 1480 aminoácidos llamada CFTR (reguladora de la conducción transmembrana de la fibrosis quística), cuya función es la de formar parte en un canal de cloro regulador del transporte iónico a través de la membrana apical de las células epiteliales y se expresa en células de órganos exocrinos^1,2.

La FQ provoca cambios histológicos en los órganos que expresan el gen CFTR y que incluyen pulmones, páncreas, hígado y sistema reproductor². Las alteraciones más importantes se producen en vías aéreas donde se observa una inflamación endobronquial persistente responsable del deterioro de la función respiratoria que se observa en estos pacientes desde el nacimiento^1,2.

En condiciones normales, el gen CFTR se transcribe a ARNm y posteriormente se codifica la proteína CFTR. La proteína es glicosilada en el aparato de Golgi y transportada e incorporada a la membrana celular. La alteración aparece cuando los dos genes FQ del paciente presentan mutaciones que hacen que la proteína bien no exista, o tenga alterada su funcionalidad. Se han descrito hasta 2000 mutaciones que pueden dar lugar a proteínas anómalas, divididas en seis clases. Los diferentes tipos de mutaciones que se han descrito son^1,2:

• Mutaciones de clase I: dan lugar a una delección y modificación del codón de parada, lo que lleva a un defecto en la síntesis proteica y no hay canal de cloro.
• Mutaciones de clase II: causan proteínas inmaduras con un plegamiento anormal que se degradan fácilmente y no se integran en la superficie celular.
• Mutaciones de clase III: producen cambios en la secuencia de aminoácidos, que dan como resultante una proteína defectuosa insensible a los estímulos que la hacen funcionar.
• Mutaciones de clase IV: dan lugar a una producción de proteína defectuosa con una reducida conductancia al cloro.
• Mutaciones de clase V: Existe un defecto en la transcripción, que provoca una disminución de la cantidad de proteína funcional en la membrana celular.
• Mutaciones de clase VI: alteran la estabilidad de CFTR una vez se ha anclado a la membrana.

 

De manera general, se acepta que las mutaciones de los tipos I al III causan los fenotipos más graves de la enfermedad al no producir CFTR funcional en la membrana plasmática o producirlo en cantidades mínimas, dando lugar a manifestaciones más graves como íleo meconial, enfermedad respiratoria grave, diabetes relacionada con la FQ (DRFQ) y enfermedad hepática. Las mutaciones de los tipos IV, V y VI se asocian a fenotipos más leves y a suficiencia pancreática, al estar presente una cantidad residual de CFTR funcional en la membrana plasmática. De hecho, la presencia de una de estas mutaciones en uno de los dos alelos del CFTR se asocia a un mejor estatus nutricional y a una enfermedad pulmonar menos grave^3,4.

Sin embargo y a pesar de estas generalidades, es muy difícil relacionar el genotipo de los pacientes con sus manifestaciones clínicas (fenotipo), ya que incluso pacientes que porten las mismas mutaciones pueden presentar importantes variaciones en su sintomatología y en la gravedad de la enfermedad. Esto se debe a modificaciones genéticas (sexo, raza, etnia), estatus socioeconómico, estado nutricional y exposición ambiental (como el humo de tabaco). Se ha descrito que pacientes que tienen las mismas variantes de CFTR, presentan diferencias sustanciales en la gravedad de la enfermedad pulmonar, explicado en más del 50% por variación genética no-CFTR^1,4.

La mutación más prevalente en Europa causante de más del 70% de los alelos mutados en FQ es DelF508, encuadrable en la clase II antes descrita, que consiste en la delección del codón que codifica fenilalanina en la posición 508 y supone la delección del canal de cloro⁵.

Su incidencia estimada varía de 1 entre 3.000 a 1 entre 8.000 nacidos vivos con una distribución heterogénea en función de la zona geográfica ¹. En población caucásica su incidencia es de 1/3500 recién nacidos vivos y la frecuencia de portadores de 1 por cada 30, tratándose de la enfermedad genética más prevalente en niños caucásicos^2,5.

Mecanismo patológico broncopulmonar.

La secreción que recubre el árbol respiratorio procede del epitelio bronquial y de la actividad de las glándulas submucosas. En esta secreción pueden distinguirse dos capas: una más fluida, con un espesor similar al de los cilios de las células ciliadas del epitelio que, al ser tan fluida, permite a los cilios moverse libremente, y otra capa más viscosa que la cubre. El movimiento de los cilios hace progresar la secreción hacia los grandes bronquios, ayudando a eliminar las partículas y bacterias retenidas en la capa viscosa. De esta forma, se consigue limpiar el árbol respiratorio de partículas de polvo, bacterias y otras sustancias extrañas⁵. Para que este mecanismo sea efectivo, la secreción debe tener una composición equilibrada de mucopolisacáridos y componentes acuosos¹.

En condiciones normales de funcionamiento, a través del canal CFTR situado en la membrana apical de las células epiteliales saldría Cl^– a la luz bronquial, arrastrando agua en su salida. Este gradiente de iones Cl^– en el interior de la célula epitelial se produce por la acción conjunta de diversas bombas y canales situados en la membrana basal cuya función es la de introducir en contra de gradiente y a través de gasto energético iones Cl^– en el interior celular. De esta manera se consigue que las secreciones que cubre la luz del árbol bronquial sean fluidas e hidratadas^3,5.

En la fibrosis quística los canales CFTR o están ausentes o no responden a los estímulos hormonales fisiológicos, y el flujo de Cl^– queda bloqueado y con ello también se reduce el flujo de agua hacia el exterior. Paralelamente, aumenta la reabsorción de Na⁺ a través de la membrana apical, lo que hace que aumente pasivamente la reabsorción de agua^1,3,5. El resultado final es que la secreción se deshidrata volviéndose más densa y viscosa, por lo que el movimiento de los cilios está limitado. Este hecho impide el correcto deslizamiento del moco a través del árbol traqueobronquial. Esto conlleva a un estancamiento del moco, dando como resultado la obstrucción de los bronquios y llevando a infecciones respiratorias^1,5.

Esta misma situación se da en otros tejidos exocrinos y órganos como los conductos excretores de las glándulas sudoríparas, el páncreas, el hígado o los conductos deferentes¹.

Por otra parte, es aún, si cabe, más trascendente el hecho de que las células secretoras de estos enfermos sean incapaces de responder frente a los estímulos producidos por los agentes extraños, que a través del sistema betaadrenégico estimularían la secreción serosa en individuos normales. Todo esto conduce a que estos pacientes tengan una importante predisposición para la colonización por diversas especies bacterianas que, a su vez, mediante la secreción de diversas sustancias, colaborarán en la alteración del moco, haciéndolo aún más denso y viscoso^5,6.

Otro factor patogénico añadido es la respuesta inflamatoria exagerada, causada por la propia infección y por la alteración presente en el epitelio bronquial, y que se manifiesta principalmente por un intenso infiltrado¹, los cuales mediante la secreción de proteasas dañarían aún más el tejido bronquial. Además, el acúmulo de ADN, liberado principalmente por la lisis de los neutrófilos, incrementa la densidad y viscosidad de las secreciones^1,5.

Manifestaciones extrarespiratorias.

Intestinales^1,7:

La CFTR se localiza en el intestino en la parte apical de las células de la cripta, donde se encuentra un transportador de cloro. En los pacientes con FQ, la impermeabilidad al cloro conduce a una deshidratación de la capa de moco que recubre la luz intestinal. En intestino delgado, recto, apéndice y colon las criptas se encuentran dilatadas por tapones de mucina y las células productoras de moco aparecen distendidas por mucina. Esto contribuye a anomalías en el transporte y disminución de la secreción y actividad enzimática y de las hormonas gastrointestinales.

Además, existen alteraciones en la absorción y excreción de los ácidos grasos esenciales, que podrían ser la causa también de trastornos intestinales, secundarios al déficit de prostaglandinas, leucotrienos y otros metabolitos. Por otra parte, la malabsorción de sales biliares en íleon terminal contribuye a la existencia de un metabolismo anómalo de sales biliares en pacientes con FQ.

En la FQ existe una inflamación intestinal permanente. En diversos estudios se han descrito un aumento de las proteínas inflamatorias (albúmina, IgG, IgM, eosinófilos, neutrófilos, interleuquina-8) en los lavados del jugo intestinal, así como un aumento del infiltrado de células mononucleares en la lámina propia de la mucosa duodenal y una expresión aumentada de e interleuquina-2 y 2-R y receptores de la transferrina.

La hipersecreción gástrica, la alteración de la motilidad intestinal, el componente anómalo del moco que recubre los enterocitos y las múltiples medicaciones (enzimas pancreáticas, inhibidores de la bomba de protones, ácido ursodeoxicólico y antibioterapia sistémica), además de la existencia de un sobre desarrollo bacteriano, pueden conducir a una inflamación crónica, que junto a un aumento de la permeabilidad intestinal y a una respuesta disminuida de los mecanismos de reparación de la mucosa, explicarían las alteraciones intestinales y el dolor que presentan estos pacientes.

La existencia de un sobrecrecimiento bacteriano en el intestino delgado conlleva a una inflamación intestinal, aumento de la permeabilidad intestinal, de conjugación de las sales biliares y malabsorción de nutrientes. Se recomienda la terapia con probióticos por su capacidad inmunomoduladora y antiinflamatoria. Como control de la permeabilidad intestinal y de la microbiota, se ha descrito una reducción de las exacerbaciones respiratorias, lo que sugiere una relación entre la inflamación intestinal y la pulmonar⁸.

Pancreáticas: insuficiencia pancreática exocrina (IPE)⁷

La alteración del transporte de iones da como resultado la producción de secreciones anormalmente espesas y viscosas, lo que provoca la obstrucción de sus canales y posteriormente trastoca su funcionalismo normal.

En el páncreas, CFTR se expresa en la membrana apical de las células ductales proximales, donde los canales de Cl y Cl/HCO₃ funcionan en paralelo. El HCO₃ es liberado a la luz produciendo una secreción alcalina que hidrata y solubiliza las secreciones acinares ácidas ricas en enzimas pancreáticas. En pacientes afectados de FQ este proceso se altera y las secreciones espesas obstruyen los conductos y conducen a una progresiva destrucción del órgano.

Este medio ácido y espeso favorece la precipitación de proteínas, formando tapones que obstruyen los conductos. Debido a esta obstrucción ductal se produce una autolisis de las células acinares y una sustitución progresiva del parénquima pancreático por tejido fibroso, lo que da lugar a la IPE.

Los enzimas agregados por los acinis tienen la función de degradar los macronutrientes, pero al progresar la insuficiencia la actividad de la lipasa disminuye más rápidamente que la de la amilasa y la proteasa, ya que no solo se ve disminuido el principal aporte de esta enzima al proceso, sino que el medio ácido resultante de una disminución de la secreción de bicarbonato hace que no se active y disminuya su actividad. Como resultado se genera una azotorrea y esteatorrea por malabsorción proteica y grasa, incrementando los requerimientos energéticos como mecanismo compensatorio.

El cuadro clínico se relaciona con el grado de afectación pancreático, siendo más grave cuanto mayor es la alteración de la glándula. El compromiso pancreático se inicia en el útero, comenzando a formarse entonces quistes y fibrosis progresiva. En torno al 60% de los recién nacidos presenta IPE y ésta aumenta progresivamente con la edad, alcanzando al 85-90% de los pacientes después de los 8-10 años^1,7.

La IPE se manifiesta cuando la capacidad funcional del páncreas está por debajo del 10-15% y condiciona una malabsorción de grasa con pérdida de nutrientes y riesgo de sufrir déficit de vitaminas liposolubles y de oligoelementos. A parte de la estatorrea con deposiciones abundantes, pálidas, fétidas y aceitosas, otras manifestaciones de la afectación pancreática son distensión abdominal, hipocrecimiento y desnutrición.

Hepáticas: afectación hepática asociada a FQ (EHAFQ)^1,7

La lesión característica consiste en obstrucción de los canalículos biliares por material amorfo eosinófilo, acompañado de grados variables de proliferación canalicular, infiltrado inflamatorio y fibrosis localizada en los espacios periportales. Esta lesión se le denomina fibrosis biliar focal (FBF). Las lesiones en algunos enfermos confluyen originando una cirrosis multilobulillar.

La afectación hepática es muy frecuente en series necrópsicas; sin embargo, el desarrollo de cirrosis multilobulillar ocurre en un 5-7% de los enfermos. La hepatopatía cursa en la mayoría de los casos con ausencia de síntomas clínicos, incluso en ocasiones con pruebas bioquímicas de función hepáticas normales (3-6%). Después de las complicaciones respiratorias, la afectación hepática es la segunda causa de muerte, lo cual acontece en el 2,3% de todas las causas de mortalidad en la FQ.

La EHAFQ es una complicación que se inicia en la infancia, alcanza un pico máximo de incidencia en la adolescencia, decrece con la edad y raramente aparece después de los 18 años.

Algunas de las manifestaciones de esta EHAFQ son hepatomegalia, esplenomegalia o signos de hipertensión portal, alteraciones de los enzimas hepáticos, colelitiasis, o alteraciones de la estructura hepática.

No se conoce por qué solo algunos enfermos desarrollan la enfermedad hepática y otros con el mismo genotipo no la presentan. Tampoco se ha observado ninguna mutación específica del gen CFTR que se asocie a enfermedad hepática. Las manifestaciones hepatobiliares se producen, casi exclusivamente, en los enfermos con mutaciones graves, de clase I-III, que afectan a la síntesis, procesamiento o regulación de CFTR, y cursan con insuficiencia pancreática; pero no hay ninguna relación clara de fenotipo EHAFQ con mutaciones específicas de CFTR.

Microbiología de la FQ

En la FQ se suelen utilizar indistintamente los términos “colonización” e “infección” cuando se hace referencia a la presencia de los microorganismos en la mucosa respiratoria. En general, un estado de “infección” suele indicar un efecto patogénico derivado de la invasión de un tejido, situación que es excepcional para los microorganismos en la FQ, incluido Pseudomonas aeruginosa. Por el contrario, la colonización se produce por el sobrecrecimiento de microorganismos sobre una superficie mucosa (crecimiento epimucoso) y la patogénesis se desencadena de manera pasiva por liberación de exoproductos y el efecto inflamatorio local. Por ello, en FQ se ha acuñado el término de “colonización patogénica” que define un estado de colonización con efectos patogénicos¹.

Evolución temporal:

La infección pulmonar crónica en pacientes con FQ se asocia con un número limitado de microorganismos que siguen un patrón característico en función de la edad. El análisis de este patrón y la evolución temporal de la colonización en estos pacientes y el transversal en grupos de la misma edad ha permitido el concepto de cronoinfección por el que los pacientes sufrirían infecciones o colonizaciones siguiendo una secuencia más o menos establecida dependiente de la edad. En los estadios iniciales los patógenos que se aíslan son diferentes a los que se aíslan en los periodos finales^1,6.

Durante las primeras etapas de la vida, las infecciones víricas propias de la infancia (que también se dan en el individuo no afecto de FQ) desencadenan un estímulo sobre el sistema fagocítico, favoreciendo la descamación del epitelio y la atracción de neutrófilos, lo que favorece la colonización bacteriana recurrente y el estado local de inflamación crónica. Algunos de los agentes implicados en esta temprana etapa de vida son algunos virus como Adenovirus, Rhinovirus o Coronavirus y bacterias como Mycoplasma pneumoniae y Chlamydophila pneumoniae. Con ello se favorece la respuesta inflamatoria presente en el tracto respiratorio que puede evidenciarse incluso antes de que se aíslen los patógenos clásicos y característicos de la FQ^1,5,6.

Con posterioridad y aún en la primera década de la vida, es frecuente el aislamiento de Streptococcus pneumoniae y Haemophilus influenzae, que serán rápidamente relegados a un segundo plano y sustituidos por Staphylococcus aureus, iniciando el proceso de colonización crónica característico de los pacientes afectos de FQ. Se ha podido comprobar que la presencia de S. pneumoniae no es más frecuente en niños con FQ que sin ella, aunque presentan unos perfiles de resistencia mayor en el primer caso^1,5,6.

Conforme avanza la edad del paciente y la progresión de la enfermedad, decrece la colonización por S. aureus y aumenta el aislamiento de P. aeruginosa, que se incrementa de forma gradual hasta convertirse en el patógeno más frecuente en la edad adulta, llegando a colonizar a más del 80% de los pacientes^1,5,6.

Como consecuencia del tratamiento antimicrobiano repetido en los pacientes adultos y el deterioro de la función pulmonar se favorece el desplazamiento de los patógenos bacterianos habituales y se aíslan con mayor frecuencia bacilos Gram negativos no fermentadores como Stenotrophomonas maltophilia, Achromobacter spp. y Burkholderia cepacia. Otros gérmenes poco habituales que comienzan a aparecer en pacientes adultos son micobacterias no tuberculosas, levaduras y hongos filamentosos como diversas especies del género Aspergillus o Scedosporium/Lomentospora^1,5,6.

Por último, está constatado que el patrón de colonización bronquial raramente es monomicrobiano y hasta en el 70% de los pacientes pueden coexistir diferentes patógenos^1,6.

Se puede apreciar la evolución de los diferentes microorganismos a lo lardo de la vida de los pacientes afectos de FQ en la figura 1 (Anexo1).

El análisis del microbioma está cambiando nuestra manera de valorar las infecciones crónicas en pacientes con FQ. Hemos aprendido que otros microorganismos además de los expuestos anteriormente pueden desempeñar un papel importante en la enfermedad pulmonar de la FQ. Los gérmenes que normalmente se cree que pertenecen a la microflora normal de la orofaringe, Prevotella, Veillonella y el grupo Streptococcus anginosus, se encuentran en el tracto respiratorio de los pacientes con FQ. Estos agentes podrían ser importantes en la regulación, tanto a la alza como a la baja, de genes de virulencia en agentes patógenos como P. aeruginosa^5,8.

Otra observación que ha surgido como resultado de los estudios del microbioma es que las comunidades microbianas son notablemente estables, incluso ante tandas repetidas de terapia antimicrobiana. Además, a medida que se establece la infección crónica por P. aeruginosa, la diversidad de la comunidad microbiana disminuye. Es esto el resultado de que P. aeruginosa sea el principal depredador en el microbioma de las vías respiratorias de la FQ, eliminando a los competidores y adaptándose mediante la regulación a la baja de los genes de virulencia para permitir la supervivencia a largo plazo de su huésped humano^5,8.

Principales microorganismos implicados en la colonización patológica broncopulmonar:

Pseudomonas aeruginosa

P. aeruginosa es un bacilo Gram negativo aerobio y móvil, positivo para las pruebas de la catalasa y citocromo oxidasa. Presenta una elevada versatilidad metabólica y se encuentra ampliamente distribuido en ambientes acuáticos, en el suelo y en diversas superficies, donde tiene un modo de vida saprófito. Puede ser a su vez un importante patógeno nosocomial capaz de producir una gran variedad de infecciones, principalmente en individuos inmunocomprometidos o sometidos a procesos invasivos⁹.

Se trata, con diferencia, del microorganismo que más frecuentemente coloniza las vías aéreas de los pacientes con FQ. Aproximadamente el 60% de los pacientes están crónicamente colonizados por este germen. La prevalencia de colonización por P. aeruginosa aumenta con la edad, llegando al 80% en pacientes mayores de 18 años, aunque hasta el 30% de los pacientes con FQ desarrollan ya la colonización durante los primeros años de vida. La presencia de P. aeruginosa se relaciona claramente con una mayor morbilidad y mortalidad en el paciente con FQ; se ha evidenciado un progresivo deterioro de la función pulmonar, una disminución de la supervivencia y se ha comprobado que su adquisición en edades tempranas influye negativamente en el pronóstico de la enfermedad. También se han observado valores significativamente más bajos de FEV1, menor percentil de peso y aumento del número de hospitalizaciones^1,5,6.

La colonización por este microorganismo se inicia de manera intermitente mediante la adquisición de distintas cepas o clones de origen medioambiental. Estas cepas son generalmente móviles, tienen un fenotipo normal no mucoso y expresan numerosos factores de virulencia. Eventualmente, una de estas cepas experimenta un proceso adaptativo que da como resultado un cambio fenotípico hacia formas más persistentes, lo que le permite establecerse crónicamente en la vía aérea inferior. Estas cepas adaptadas son generalmente inmóviles, expresan pocos factores de virulencia y presentan con frecuencia un fenotipo mucoso, debido este último a la hiperproducción de alginato como consecuencia de la inactivación del gen mucA. Se han descrito además otras adaptaciones fenotípicas relacionadas con la persistencia de P. aeruginosa en el pulmón del paciente con FQ, como la hipermutación o la formación de variantes rugosas de colonia pequeña (rSCV, rough Small Colony Variants). Ambas estrategias se han asociado además con una mayor capacidad de adquisición de resistencias a los antibióticos e, incluso, con una peor evolución clínica del paciente^5,6,10.

A parte de los clones mucosos o rSCV de P. aeruginosa, los cuales presentan un perfil tanto de resistencias a antibióticos como a la propia respuesta inmune del paciente, existen cepas hipermutadoras que surgen por mutaciones espontáneas tras la presión antibiótica sometida durante el continuo tratamiento de estos pacientes. Estos clones se caracterizan por presentar una frecuencia de mutación espontánea de hasta 1000 veces mayor de lo normal. Entre el 30% y el 60% de los pacientes con FQ están colonizados por estas cepas hipermutadoras^5,6,10.

Staphylococcus aureus

S. aureus es un coco Gram positivo inmóvil, catalasa positivo y anaerobio facultativo. Puede comportarse como comensal, colonizando piel y mucosas de seres humanos y otros mamíferos; aunque también es un importante patógeno comunitario y nosocomial capaz de producir una amplia variedad de infecciones en pacientes sanos e inmunodeprimidos⁹.

Antes de la era antimicrobiana, pocos niños con FQ sobrevivían más allá de los 2 años. Los niños fallecían principalmente por falta de crecimiento, junto con neumonía bacteriana. El organismo que se aislaba en los pulmones en las autopsias de estos niños era casi siempre S. aureus. Con el advenimiento de la terapia antimicrobiana antiestafilocócica, la mortalidad causada por este germen disminuyó sustancialmente, pero sigue siendo el patógeno de FQ predominante desde el nacimiento hasta la adolescencia. Después de P.aeruginosa, es uno de los principales patógenos implicados en la infección broncopulmonar. Alcanza su incidencia más alta (más del 60%) entre los 6 y los 10 años de vida^6,8.

La persistencia de este germen en el tracto respiratorio depende fundamentalmente de su capacidad de adhesión al epitelio respiratorio y de evadir la respuesta inmunitaria tras la colonización. A diferencia de pacientes sin patología FQ, en la que S. aureus está implicado en procesos de neumonía aguda y empiema, puede llegar a persistir en las vías respiratorias sin producir alteraciones aparentes^6,8.

Se ha sugerido que S. aureus causa una lesión inicial con escasa repercusión funcional que predispondría a la colonización posterior por P.aeruginosa. Existe cierta controversia en torno al tratamiento indiscriminado ya que un tratamiento prolongado podría llevar a la sustitución de S. aureus por P. aeruginosa y por tanto a adelantar el proceso evolutivo de la infección crónica y el deterioro pulmonar^1,6,8.

En la población pediátrica con FQ se ha demostrado que los pacientes colonizados por S. aureus presentan mayor grado de inflamación pulmonar que los no infectados. En estos pacientes también se ha demostrado un descenso más rápido de la función pulmonar y un índice de masa corporal menor. En adultos, sin embargo, no se ha demostrado con claridad el impacto de S. aureus en la evolución de la enfermedad, salvo en el caso de las infecciones por SARM^5,8.

Se ha encontrado S. aureus meticilina resistente (SARM) hasta en un 25% de los pacientes con FQ. Tradicionalmente estas cepas resistentes no han supuesto un problema importante en este tipo de pacientes, pero recientemente esta situación está cambiando. La baja prevalencia de resistencia a meticilina podría deberse a que la infección está generalmente causada por una única cepa persistente a lo largo de los años, que evita la colonización posterior por otras, incluyendo los clones epidémicos de SARM frecuentes en los hospitales de todo el mundo en las últimas décadas^6,8.

Los pacientes colonizados por SARM tienen mayor riesgo de mortalidad y peor evolución clínica que los no colonizados o que los portadores de una cepa sensible, con una función pulmonar más baja y un mayor número de exacerbaciones. Además, la probabilidad de recuperar la función pulmonar basal tras una exacerbación es más baja. La repercusión negativa que tiene el SARM sobre el paciente con FQ se refleja en mayores tasas de hospitalización y de administración de antibióticos asociadas a la infección^6,8.

La mayoría de los aislamientos de SARM se pueden dividir en 2 tipos moleculares según el tipo mecA del casete cromosómico estafilocócico (SCC) y si tienen el gen de la leucocidina Panton-Valentine (PVL). Aproximadamente el 70% de los clones son SCCmecA tipo II PVL negativo y el 17% presentan PVL positiva. El otro 13% son SCCmecA tipo IV pvl negativo⁸.

El tratamiento profiláctico prolongado con cotrimoxazol se ha asociado con la selección de cepas dependientes de timidina por inactivación del gen thyA que codifica para la timidilato sintetasa. Estas cepas, además de por ser resistentes al cotrimoxazol, se caracterizan por producir colonias con morfologías anómalas, de pequeño tamaño (Small Colony Variants, SCV) que incluso muchas veces no crecen en medios convencionales pudiendo pasar desapercibidas. Estudios recientes demuestran que la coinfección con P. aeruginosa también determina la selección de variantes SCV de S. aureus. Los SCV de S. aureus, además de plantear dificultades diagnósticas, se asocian con una mayor resistencia a los antibióticos y una mayor capacidad de persistencia en las vías respiratorias de los pacientes con FQ^5,6,8.

A pesar de lo expuesto anteriormente, no existe un consenso acerca del manejo del paciente colonizados por S. aureus, tanto si se trata de cepas sensibles o resistentes a la meticilina. Por ello, existen diferentes estrategias profilácticas, de erradicación, de mantenimiento y de tratamiento de las exacerbaciones en función de cada centro individual⁵.

Haemophylus influenzae;

H. influenzae es un microorganismo con forma cocobacilar Gram negativo, no móvil y anaerobio facultativo. La mayoría de las cepas son patógenos oportunistas, pudiendo ser responsable de un amplio rango de enfermedades como meningitis bacteriana, epiglotitis, neumonía, sepsis… Pueden ser capsulados o no capsulados, siendo esta cápsula la que le permite escapar de la fagocitosis y lisis del sistema inmune del hospedador⁹.

Se le podría atribuir a este microorganismo el tercer aislamiento más frecuente en la flora respiratoria de los pacientes FQ, después de P. aeruginosa y S. aureus, aunque su frecuencia de aislamiento varía según el protocolo microbiológico aplicado a la hora de trabajar con muestras de estos pacientes. H. influenzae puede colonizar hasta el 30% de los pacientes con FQ, siendo mayor su incidencia en niños de menor edad, si bien puede aislarse en pacientes adultos^5,6,11.

No existen evidencias claras sobre su papel como factor primario en el deterioro de la función pulmonar y su efecto patogénico estaría en relación con la carga bacteriana elevada y la respuesta inflamatoria generada. Algunos autores han alertado de la posibilidad de la aceleración de la colonización por P. aeruginosa en los pacientes que presentan aislamientos repetidos de H. influenzae debido al daño epitelial local que podrían generar^6,11.

Las cepas de H. influenzae que se aíslan en los pacientes con FQ son típicamente no capsuladas, característica común con los encontrados en otras patologías respiratorias que cursan con cronicidad. Por ello la vacuna conjugada frente a H. influenzae tipo b no tendría utilidad en la prevención de la colonización en el paciente con FQ. El biotipo más frecuentemente aislado en estos pacientes es el I, que es uno de los que se asocia con una mayor virulencia^6,11.

Burkholderia spp.

El género Burkholderia spp. engloba un conjunto de especies de bacilos Gram negativos aerobios, oxidasa positivos, móviles y no fermentadores de azúcares. Existen especies saprófitas ampliamente distribuidas en el medio acuático y edáfico; otras, mantienen relaciones simbióticas mutualistas o parasitarias con vegetales. Salvo B. mallei y B. pseudomallei, que son patógenos primarios, el resto de especies del género Burkholderia pueden causar infecciones oportunistas en pacientes inmunodeprimidos o con situaciones fisiológicas especiales como pacientes con FQ^5,9.

Las especies que mayormente producen colonizaciones en pacientes con FQ se engloban dentro del complejo B. cepacia (BCC). Este complejo de especies comprende al menos 18 especies que son fenotípicamente indistinguibles, pero genotípicamente dispares. La infección pulmonar producida por estas bacterias es con frecuencia crónica, difícil de tratar con antimicrobianos debido a su multiresistencia, y se asocia en algunos pacientes con alta morbilidad y mortalidad. En ellos, B. cepacia se ha asociado con lo que se ha denominado “Síndrome Cepacia” que se caracteriza por fiebre alta, bacteriemia, bronconeumonia, deterioro pulmonar rápido y muerte en más del 62% de los pacientes. Sin embargo, otros pacientes pueden presentar infección o colonización intermitente o transitoria^5,6,9.

B. cenocepacia se ha descrito como la especie más prevalente y está asociada a peor pronóstico y a la mayoría de brotes epidémicos, seguido de B. multivorans. Ambas están estrechamente relacionadas con el Síndrome Cepacia⁵.

Otros bacilos Gram negativos no fermentadores:

No es infrecuente el aislamiento de bacilos Gram negativos no fermentadores en muestras respiratorias de pacientes con FQ. Stenotrophomonas maltophilia y Achromobacter xylosoxidans se encuentran más frecuentemente que B. cepacia complex en pacientes con FQ con enfermedad pulmonar avanzada pero generalmente son menos virulentos que las bacterias del BCC^6,8.

S. maltophilia es un bacilo Gram negativo no fermentador, oxidasa negativo y resistente a la mayoría de los antimicrobianos. En el ámbito nosocomial es un importante patógeno oportunista produciendo una gran variedad de infecciones en pacientes inmunodeprimidos y en aquellos sometidos a ventilación mecánica⁹. Hay factores que predisponen a la colonización por este microorganismo como el uso crónico de antimicrobianos orales, intravenosos o en aerosol. En la mayoría de los pacientes con FQ en los que se encuentra S. maltophilia pueden presentar una colonización transitoria y sólo un 11% están crónicamente colonizados por esta^5,6.

A. xylosoxidans es también un bacilo Gram negativo no fermentador, aeróbico, ampliamente distribuido en la naturaleza que rara vez actúa como patógeno oportunista. No hay estudios que demuestran el efecto de esta bacteria en la función pulmonar y en la mortalidad, pese a que la incidencia en colonizaciones traqueobronquiales en pacientes con FQ está aumentando^6,8.

Enterobacterias:

El aislamiento de enterobacterias en el tracto respiratorio de los pacientes con FQ es poco frecuente, siendo generalmente colonizadores transitorios. Se encuentran en baja densidad de colonización y no suelen están asociados con enfermedad grave. Su incidencia varía del 1 al 4% en los pacientes con FQ y hasta del 10% en los casos de exacerbaciones agudas. Se aíslan con mayor frecuencia en niños de 0 a 5 años generalmente antes de que se produzca una colonización crónica por P. aeruginosa^3,6.

Dentro de las enterobacterias, Escherichia coli es la que se aísla con mayor frecuencia seguido de Klebsiella spp., Enterobacter spp., Citrobacter spp. y Proteus spp. Aunque no es muy frecuente, las enterobacterias pueden producir infecciones crónicas en los pacientes con FQ, desarrollando fenotipos altamente mucoides, similares a los de P. aeruginosa^5,6.

Mycobacterium spp:

El género Mycobacterium está formado por bacilos aerobios inmóviles y no esporulados que presentan la característica de ser ácido alcohol resistentes gracias a los ácidos micólicos que tienen en la pared bacteriana. Otra característica de este género es su elevado contenido de guanosina y citosina en su ADN. Son microorganismos ampliamente distribuidos, típicamente se encuentran en el agua y los alimentos. Algunas especies, sin embargo, son importantes patógenos para el ser humano como M. tuberculosis. Se clasifican en base a las características de crecimiento y pigmentación según la clasificación de Runyon en micobacterias de crecimiento lento, como M. tuberculosis, o micobacterias de rápido crecimiento o micobacterias no tuberculosas (MNT)⁹.

Los pacientes con FQ sufren un mayor riesgo de sufrir colonización respiratoria por micobacterias no tuberculosas (MNT), probablemente debido a la presencia de bronquiectasias y a las infecciones crónicas y recurrentes del pulmón. El contagio se produce muy raramente por contacto persona a persona, y aunque las MNT se encuentran ampliamente distribuidas, tampoco se ha podido demostrar el origen nosocomial o iatrogénico a través de los aerosoles u otras fuentes de contaminación hospitalarias^5,6.

La prevalencia de la colonización por estas bacterias ronda del 5 al 15%, y parece haber aumentado en los últimos años, siendo las especies de los complejos M. avium y M. abscessus las que se aíslan con mayor frecuencia. Este aumento probablemente esté relacionado con la mayor supervivencia de los pacientes con FQ y la mejora en los métodos de detección e identificación de las MNT. Las infecciones por MNT son muy difíciles de tratar debido a su elevada resistencia intrínseca y a la facilidad con la que desarrollan resistencia adquirida a los antimicrobianos^1,5,6.

Con respecto a la infección por M. tuberculosis, es rara en pacientes con FQ y se encuentran muy pocas referencias en la literatura por lo que es difícil conocer su incidencia^6,8.

Levaduras y hongos filamentosos:

La presencia de hongos se ha asociado con una mayor edad, menor FEV1 y el uso de antibióticos y corticoides inhalados².

En el 75-78% de los pacientes con FQ se aíslan levaduras, siendo principalmente de origen endógeno a partir de la propia flora del paciente. Candida albicans es la especie mayoritaria seguida de C. parapsilosis y C. tropicalis. Estas levaduras suelen considerarse microorganismos saprofitos sin interés clínico con un valor patológico muy dudable^1,2.

Es muy frecuente el aislamiento de diversas especies hongos filamentosos en pacientes con FQ. La prevalencia de Aspergillus en estos pacientes varía desde el 6% al 57% dependiendo de la edad (suele aparecer durante la adolescencia), el lugar de residencia (afecta más a pacientes del medio rural) o las condiciones climáticas (mayor incidencia en zonas costeras). En aproximadamente el 75% de los casos persiste en cultivos sucesivos y su aislamiento normalmente representa colonización pulmonar. La principal complicación es la aspergilosis broncopulmonar alérgica (ABPA), una hipersensibilización a los antígenos de Aspergillus con estimulación de la respuesta inmune celular y producción de anticuerpos específicos. La prevalencia es baja en menores de 6 años y es más elevada en los pacientes en peor condición clínica y con mayor colonización bacteriana. La especie mayoritaria es A. fumigatus, aunque otras especies también se han descrito en una proporción mucho menor^2,6.

Las especies del complejo Scedosporium/Lomentospora son colonizadores crónicos y patógenos emergentes en FQ. Es el segundo hongo filamentoso más común que crece en el esputo de los pacientes y se ha descrito como uno de los colonizadores crónicos de mayor importancia en las vías aéreas de pacientes con FQ. Su incidencia varía de un 3% a un 8’6% y podrían producir un síndrome parecido al ABPA. Tiene una distribución ubicua y hay dos especies que con mayor protagonismo causan infecciones en humanos (S. apiospermum y S. prolificans), siendo la primera la más común (83% de las infecciones) pero la segunda origina más mortalidad (tasas del 77%) probablemente debido a su resistencia antibiótica^2,6.

OBJETIVO

El objetivo de este trabajo es caracterizar a la población perteneciente a este hospital afectada de FQ, conocer la evolución temporal de los aislamientos microbiológicos en muestras respiratorias y compararlo a los descrito en la bibliografía.

METODOLOGÍA

El hospital de referencia para pacientes de FQ en la provincia de Aragón (España) estudia muestras respiratorias de pacientes afectos con FQ atendidos en consultas hospitalarias de adultos y consultas pediátricas para monitorizar su flora respiratoria, así como su evolución clínica a lo largo de los años.

Se realizó un estudio retrospectivo para analizar los aislamientos encontrados en muestras respiratorias de estos pacientes y compararlos a la flora descrita en la bibliografía.

Este estudio incluyó un total de 226 pacientes con FQ durante un periodo de 10 años (enero 2011-diciembre 2020), de entre 0 y 60 años. Las muestras estudiadas fueron esputos en caso de pacientes adultos e hisopos nasofaríngeos en pacientes pediátricos.

Los pacientes de FQ son citados a consulta de neumología cada mes, aproximadamente, donde se recogen muestras respiratorias para su estudio y así en la próxima visita conocer el estado del paciente. Una vez recogidas las muestras se envían al servicio de Microbiología del HUMS donde se trabajan realizándose cultivo microbiológico según el Procedimiento de la Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología. La identificación microbiana se realizó por espectrofotometría de masas MALDI-TOF (Brucker). La sensibilidad antimicrobiana se estudió a través del método de dilución en caldo estandarizado a través de paneles comerciales y la interpretación de las MIC se hizo utilizando los puntos de corte de EUCAST 2021.

Tratamiento de las muestras en el Servicio de Microbiología:

El cultivo microbiológico de las secreciones respiratorias de los pacientes con FQ debe incluir medios generales y selectivos-diferenciales para los patógenos habituales y una incubación más prolongada que la que se realiza con las muestras de otros pacientes. La inclusión de estos medios facilita la recuperación de patógenos que se encuentren en baja proporción, sobre todo en los casos en los que exista una colonización simultánea con P. aeruginosa que puede ocultar su crecimiento. Se recomienda una incubación de al menos 48 horas; las primeras 24 horas a 35-37ºC y posteriormente a 30ºC para facilitar el crecimiento de posibles bacilos Gram-negativos no fermentadores^1,6.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Estudio bacteriano:

Se aislaron un total de 4288 bacterias de 3906 muestras a lo largo de 10 años correspondientes a 226 pacientes. Se estudiaron los aislamientos de S. aureus, P. aeruginosa, Burkholderia spp., H. influenzae y otros bacilos Gram negativos.

Es significativo que, en nuestro medio, la P. aeruginosa (25,11%) no sea el principal microorganismo aislado, sino que el aislamiento que más repite es S. aureus (32.43%).

También cabe destacar que el porcentaje de aislamientos de H. influenzae en nuestro medio (2.70%) es considerablemente inferior al descrito en la bibliografía. Este hecho podría deberse a características ambientales o de la población de la zona, factores independientes a la metodología de trabajo. Aunque podría deberse también a que el procedimiento utilizado en el laboratorio no permite garantizar condiciones óptimas para cultivo de H. influenzae (medios no selectivos, condiciones de incubación poco adecuadas, sobrecrecimiento de otros microorganismos que no permiten crecer a H. influenzae…).

En nuestro hospital se trabaja según el procedimiento de la Sociedad Española de Microbiología y Enfermedades Infecciosas (SEIMC) para el manejo de muestras de pacientes con FQ⁶. En este procedimiento se realizan unas recomendaciones para el correcto aislamiento de este germen y así no hacer un infradiagnóstico, como, por ejemplo, el cultivo en medio agar Chocolate incubado en atmósfera de CO₂. En nuestra rutina de trabajo se incluyen este tipo de recomendaciones por lo que la razón por la que se aísla menos H. influenzae en nuestro medio no la atribuimos al método de trabajo.

Burkholderia spp. fue aislado en un 5,58% y el aislamiento de otros bacilos Gram negativos fue de 14,13%.

Se clasificaron los aislamientos por grupo etario de estos gérmenes para conocer la evolución de la flora respiratoria de los pacientes con FQ, recogiéndose los resultados en el gráfico del Anexo 2.

Se aprecia un claro predominio de S. aureus en las etapas iniciales, disminuyendo su incidencia a medida que los pacientes envejecen. Del total de aislamientos de este microorganismo, un 12’50% fueron SARM, presentando un mayor perfil de resistencias a otros antibióticos que aquellos S. aureus que eran sensibles a meticilina (86’50% del total de aislamientos). Solo el 1% de los aislamientos de S. aureus corresponden a SCV, presentando también mayor resistencia a diversos grupos de antibióticos que los S. aureus meticilina sensibles.

La tendencia en el caso de P. aeruginosa es la contraria, su incidencia aumenta a medida que los pacientes avanzan en edad, tal y como se describe en la bibliografía. El 79’65% de los aislados de este microorganismo fueron P.aeruginosa sensibles, mientras que un 6’25% fueron P. aeruginosa MDR y 14’10% P. aeruginosa XDR. Los aislamientos más resistentes aparecieron en pacientes de edades más avanzadas. Este hecho es entendible debido a la presión antibiótica que los microorganismos reciben tras años de tratamiento antibiótico, que selecciona mutantes más resistentes y son los que perduran en el tracto respiratorio.

Otros bacilos Gram negativos no fermentadores, aunque no muy predominantes en nuestro medio, aparecen en edades medias y adultas, favorecidos por la presión antibiótica previa. Los que se aíslan con mayor frecuencia de estos son diversas especies del género Burkholderia spp., que incluían B. cepacia, B. cenocepacia, B. mallei y B. metallica. La presencia de Achromobacter spp. En pacientes de nuestro medio no es muy habitual, no siendo representativo de la flora respiratoria de nuestros pacientes.

Como ya se ha comentado antes, la incidencia en nuestro medio de H. influenzae es significativamente inferior a la descrita en diversas series bibliográficas. En el caso de los H. influenzae BLNAR, al igual que con el resto de aislamientos de esta especie, no son muchos los que están presentes en el tracto respiratorio de nuestros pacientes, siendo solo el 3’8% de los aislamientos de H.influenzae BLNAR.

Estudio de Micobacterias:

El número de aislamientos de micobacterias en las muestras respiratorias de pacientes con FQ son un total de 120, pertenecientes a 6 pacientes. La mayoría corresponden a M. chimaera/intracellulare y M. abscesus, tal y como se describe en la literatura. Solo un aislamiento perteneció a M. tuberculosis.

Estudio de levaduras y hongos filamentosos:

Se encontraron un total de 2040 aislamientos de levaduras y hongos filamentosos correspondientes a 226 pacientes.

De 952 aislamientos de Candida spp, la principal especie aislada fue C. albicans (59’98% de los aislamientos de levaduras) seguido de C. parapsilosis (28’36%). C. glabrata y C. tropicalis (2’62% y 2’31%, respectivamente) fueron las siguientes en frecuencia de aparición. Como se ha descrito con anterioridad, el papel patológico de las levaduras en estos pacientes es bastante controvertido, aunque en diversas series bibliográficas se describe C. albicans como la levadura aislada con mayor frecuencia².

Los demás aislamientos correspondieron a hongos filamentosos, un total de 1088. El principal género aislado fue Aspergillus spp. (32’8% de los aislamientos), predominando las especies del complejo A. fumigati (30’9%). Las especies de los complejos A. terrei y A. negri se aislaron en menor proporción (7’9% y 3’6%, respectivamente). El 16’08% de los aislamientos englobaron a los géneros Scedosporium/Lomentospora (S. apiospermum el 66’3% y L. prolificans el 16’6%).

 

BIBLIOGRAFÍA

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2. Colonización fúngica en pacientes con fibrosis quística sometidos a trasplante pulmonar. Tesis doctoral. Calero Bernal, María de la Luz. Mayo 2017. Facultad de Medicina, Universidad de Sevilla
3. Cystic Fibrosis Lung Disease: an overview. Nelson. L. Turcios. Respir Care 2020;65(2):233–251.
4. De Boeck K. Cystic fibrosis in the year 2020: A disease with a new face. Acta Paediatr. 2020;109:893–899
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6. Diagnóstico microbiológico de la colonización-infección broncopulmonar en el paciente con fibrosis quística. Alarcón, T. et al. Procedimientos en Microbiología Clínica nº 28. Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica (SEIMC)
7. Manifestaciones GI: Gastrointestinal manifestations of cystic fibrosis in children. Zuloaga, N et al. Andes. Pediatr. 2021 Aug;92(4):526-533.
8. Gilligan PH. 2014. Infections in patients with cystic fibrosis: Diagnostic microbiology update. Clin Lab Med 34:197-217
9. Mandell, G, Bennett, J, Dolin, R (eds.), Principles and Practices of Infectious Diseases, 9th ed. Churchill Livingstone, Philadelphia. 2020
10. Pseudomonas aeruginosa adaptation and evolution in patients with cystic fibrosis. Rossi E et al. NAt Rev Microbiol. 2021. May;19(5):331-342
11. Genomic Diversity and Antimicrobial Resistance of Haemophilus Colonizing the Airways of Young Children with Cystic Fibrosis. Watts SC et al. Clinical Microbiology. 2021 Aug 31;e0017821.

 

Anexos

Anexo 1: Gérmenes encontrados en los pulmones de pacientes con fibrosis quística por edad. Registro de pacientes de la Fundación de Fibrosis Quística (año 2012). Tomado de Gillian et al. (2014).

Anexo 2: Evolución de los aislamientos por grupo etario encontrado en nuestra población a estudio.