El paciente llegó al hospital con lo que parecía una infección bacteriana común y corriente. Pero luego, las cosas se pusieron mucho más serias: el paciente desarrolló una infección "carnívora" que finalmente requirió la amputación de ambos brazos y piernas.
¿Qué causó que la infección fuera de control? Resultó que no era una infección con un solo tipo de bacteria, sino más bien una combinación de cuatro cepas diferentes de la misma especie.
Ahora, los científicos saben exactamente cómo estas cepas bacterianas trabajan juntas para diezmar los tejidos del cuerpo, como se informó en un nuevo estudio. Y los hallazgos pueden tener implicaciones para el tratamiento de estas llamadas infecciones "polimicrobianas".
En el caso reciente, el Dr. Ashok Chopra, profesor de microbiología e inmunología de la Rama Médica de la Universidad de Texas y sus colegas encontraron cuatro cepas distintas de la misma especie bacteriana, conocida como Aeromonas hydrophila, en el paciente infectado. Juntos, los microbios lanzaron un ataque más letal que cualquier cepa individual podría haber orquestado solo.
El estudio, publicado el 11 de noviembre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, sugiere que tres de las cepas bacterianas permiten que la cuarta ingrese al torrente sanguíneo y deposite desechos en los tejidos de todo el cuerpo. A. hydrophila es una causa rara de infecciones que comen carne, pero Chopra especuló que otras bacterias que comen carne, como E. coli, también puede emplear una estrategia de ataque similar. Sin embargo, se necesitaría más investigación para demostrar esto, dijo.
"Podrían diferentes toxinas ... pero pueden tener una" conversación cruzada "similar entre diferentes cepas", dijo Chopra. "Al final del día, veo que esto tiene implicaciones mucho más amplias en entornos clínicos".
Microbios múltiples
Cuando el paciente infectado ingresó en el hospital, los médicos utilizaron diagnósticos tradicionales para determinar qué patógeno era el culpable. Identificaron A. hydrophila, un microbio que se encuentra comúnmente en ambientes de agua dulce y salobre, desde lagos hasta ríos y agua potable, según el sitio de referencia clínica UpToDate. Cuando se ingiere, el germen puede causar diarrea o infectar los tejidos blandos del cuerpo. Pero cuando A. hydrophila entra en una herida abierta, puede producirse una enfermedad horrible llamada "fascitis necrotizante".
La infección rara ingresa rápidamente y mata los tejidos conectivos en todo el cuerpo, dejando a la persona afectada vulnerable a la insuficiencia orgánica y la muerte, según la Organización Nacional de Trastornos Raros. La infección por comer carne debe tratarse rápidamente con antibióticos o cirugía, como fue el caso del paciente en el nuevo estudio. Al final, solo una amputación cuádruple podría salvar al paciente de los microbios devastadores.
El diagnóstico inicial del paciente no reveló por qué la infección dio un giro tan repentino y mortal. Las pruebas de diagnóstico tradicionales identifican diferentes especies bacterianas basadas en las proteínas y toxinas que produce la bacteria, explicó Chopra, por lo que inicialmente se perdió el matiz del caso. "Pero si a nivel de ADN ... es una historia completamente diferente", dijo.
En dos estudios previos, Chopra y sus coautores aislaron muestras bacterianas del paciente y analizaron todo el material genético contenido en los microbios. El análisis reveló las cuatro cepas bacterianas distintas, denominadas NF1 a 4, que juntas causaron la infección casi mortal. Pero notablemente, cuando se opera de forma aislada, ninguna de las cuatro cepas desencadenó una infección letal en modelos de ratones. Para saber cómo interactúan los microbios para causar una infección grave, los autores modificaron el ADN de las cepas de bacterias y los modelos de ratones infectados con múltiples cepas a la vez. Al alterar el ADN de los gérmenes, los científicos podrían intercambiar el arsenal de destrucción de tejidos de cada uno y determinar qué armas hicieron que la infección mixta fuera tan letal.
Resulta que cada cepa bacteriana tiene "diferentes arsenales que afectan al huésped", dijo Chopra.
Tres de las cuatro cepas, NF2 a NF4, contienen instrucciones genéticas para producir una toxina llamada exotoxina A, o ExoA, que impide que las células infectadas formen nuevas proteínas. Por sí solas, estas tres cepas todavía descomponen el tejido muscular y obtienen acceso al torrente sanguíneo, pero el sistema inmunitario elimina rápidamente el patógeno del cuerpo.
En contraste, la última de las cuatro cepas, NF1, parece menos vulnerable al ataque inmune pero no puede inventar su propio ExoA. Cuando se trabaja solo, el microbio permanece aislado en gran medida cerca del sitio de la infección, bloqueado por paredes de tejido muscular. Aquí es donde entra en juego el trabajo en equipo bacteriano. Cuando múltiples cepas de A. hydrophila infectar el cuerpo, las cepas productoras de ExoA derriban los obstáculos musculares, permitiendo que NF1 se convierta en un alboroto "carnívoro".
Curiosamente, las otras tres cepas permanecen cerca del sitio de la infección, mientras que NF1 toma la iniciativa y aumenta a través del torrente sanguíneo. Los autores encontraron que NF1 en realidad produce una toxina única que mata no solo los tejidos del cuerpo, sino también las otras cepas de A. hydrophila; la cepa NF1 misma contiene el antídoto contra su propio veneno casero.
¿Mejores diagnósticos?
Los nuevos hallazgos pueden tener implicaciones en la búsqueda de nuevas herramientas de diagnóstico microbiano, dijo Chopra. Cuando los médicos piensan en infecciones mixtas, comúnmente piensan en infecciones causadas por dos o más especies bacterianas completamente distintas, dijo. Pero el caso actual muestra que diferentes cepas de la misma especie también pueden unirse para causar enfermedades, y cada cepa puede ser vulnerable a diferentes tratamientos con antibióticos.
"Cuando tratamos con un antibiótico dado, estamos limpiando un organismo del cuerpo", dijo en un comunicado la coautora Rita Colwell, microbióloga de la Universidad de Maryland. "Pero si hay otro organismo que participa en la infección y que también es patógeno, entonces cualquier tratamiento con antibióticos que no se dirija a ese organismo podría estar despejando el terreno para que crezca como un loco".
Aunque rara vez se usa para diagnosticar infecciones hoy en día, las herramientas genéticas podrían algún día ser útiles para caracterizar infecciones bacterianas complejas causadas por más de una cepa de bacterias, dijo Chopra.
Pero no todos están de acuerdo con esta predicción.
"¿Creo que cambiará el tratamiento clínico de la fascitis necrotizante? No necesariamente", dijo a Live Science el Dr. Amesh Adalja, médico y experto en enfermedades infecciosas de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, que no participó en el estudio.
Dado que la fascitis necrotizante actúa tan rápidamente, para cuando los médicos identifiquen cada cepa que causa la infección, puede ser "demasiado tarde para marcar la diferencia", dijo Adalja. Identificar diferentes cepas podría ayudar a guiar el tratamiento de las leves. A. hydrophila infecciones, donde una combinación particular de bacterias podría empeorar el resultado, dijo. Pero tal como está, esas cepas podrían detectarse solo con "herramientas genéticas sofisticadas" que generalmente no se encuentran en entornos clínicos.
Aún así, la investigación aclara las formas en que múltiples cepas bacterianas pueden unirse para propagarse dentro del cuerpo, causando estragos, dijo Adalja. Sería interesante investigar si las bacterias más comunes emplean las mismas estrategias para propagar la infección en el cuerpo, agregó.
