Vibrio.

CLASIFICACIÓN 

En el Manual de Bergey se encuentran en el volumen 1, sección 5, bacilos Gram negativos anaerobios facultativos, Vibrio se encuentra  en la familia Vibrionaceae, la cual contiene 3 géneros, Vibrio, Plesiomonas y Photobacterium. 

Son bacilos rectos o curvados, mótiles con un flagelo polar, pero en medios específicos pueden sintetizar un flagelo más en la parte lateral. Son quimiorganotótrofos capaces de fermentar D-glucosa, principalmente, y producir hidrógeno (H₂) y CO₂ como productos finales.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Nota: en las tablas siguientes no existen los + o -  absolutos, siempre habrá excepciones.

Especies representativas 

Características distintivas de las especies a tratar.

UN PROBLEMA DE SALUD PÚBLICA...

Vibrio Cholerae 

El nombre “Vibrio” se deriva del latín por que  son curvados y poseen un flagelo que parece que vibra. Vibrio cholerae produce el cólera, el cual se define como perturbación de las células epiteliales del intestino delgado, causado por una enterotoxina (“choleragen”) .

Dicha toxina esta compuesta principalmente por dos partes la “A” la cual controla la actividad biológica y  la parte “B” la cual une a la toxina con los receptores celulares(receptores GM1). Una vez que B se ha unido a la célula esta permite el paso de “A”, de naturaleza peptídica, la cual transfiere ADP-ribosa del NAD hacia la proteína regulatoria del GTP, esto lleva a la activación de adenilato ciclasa y a la sobre producción de AMP cíclico lo cual causa la hipersecreción de agua, 20 litros de fluido por día con 10⁸ vibrios por milímetro. Para combatirlo el paciente lo hace gracias a la acidez gástrica y a la inmunoglobulina A (IgA)  

Para esta especie están reconocidos dos biotipos: el clásico y El Tor. El segundo esta asociado con infecciones menos severas que el clásico, y frecuentemente produce infecciones asintomática, esto es debido a que produce menos toxina pero es capaz de colonizar mejor y ser más resistente al medio.

En general una característica distintiva es su capacidad de soportar medio ácidos pero de no ser muy exitoso en medios alcalinos(9.0 a 9.6). Además de crecer en medio TCBS (tiosulfato-citrato-sales biliares-sucrosa), el cual es específico a dicho organismo además de ser utilizado en su detección en el laboratorio. Para estudiar su distribución en sus medios naturales marinos se utiliza la técnica de inmunoflourescencia, usada principalmente cuando los métodos de cultivo han sido poco efectivos. 

Vibrio parahaemoliticus. 

Este miembro del género Vibrio es un halófilo, principalmente encontrado en agua tibia marina y también puede encontrarse en el agua donde crían los ostiones, principalmente. Algunas de sus principales características son: el crecimiento a 40°C, utiliza etanol, L-leucina y presenta un olor de putrefacción. En Japón es la principal causa de gastroenteritis, mientras que en Estados Unidos y Canadá es un problema de salud pública, por su capacidad de provocar diarrea, la cual presenta síntomas de dolor abdominal, nauseas, vómito y fiebre principalmente en niños; síntomas los cuales se presentan durante las primeras 24 horas de la ingestión de organismos, principalmente comida de mar contaminada(especialmente ostiones) , aunque dicha enfermedad esta limitada a 3 días. Este organismo también es capaz de provocar una infección en la piel cuando una herida abierta esta expuesta en agua tibia de mar.  

Para su detección en el laboratorio puede ser aislado de la heridas o sangre, usando medio selectivo tiosulfato-citrato-sales biliares-sucrosa (TCBS) agar. Aunque es sencillo inferir que si el paciente ha tenido diarrea y ha comido alimentos marinos crudos, o haber estado expuesto heridas al agua de mar, sea probable que la infección halla sido con Vibrio parahaemolyticus.. Su tratamiento por la duración tan corta de la enfermedad es prácticamente inexistente, aunque es recomendado la ingestión de mucha agua y, en casos muy severos, el uso de antibióticos como tetraciclina, ampicilina o ciprofloxina.

Este organismo, al igual que V. parahaemoliticus,  es un halófilo que vive en aguas tibias. Algunas características que lo distinguen de los demás del género es su capacidad de degradar D-galactosa, D-celobiosa, D-gluconato L-tirosina y su característica más distintiva se su capacidad de degradar lactosa, cosa que prácticamente ningún organismo de Vibrionaceae puede hacer, esa capacidad de degradar lactosa fue positiva por primera vez en la prueba de fermentación de Hollis. 

            Es patógeno en humanos, trasmitido por comida marina contaminada y por exponer una herida abierta en el agua marina, en el segundo caso una infección a nivel de piel. Los síntomas de la enfermedad son, entre la gente sana, V. vulnificus puede causar vómito, diarrea y dolor de estómago; para el caso de personas propensas inmunológicamente y personas con enfermedades crónicas puede causar infecciones en la corriente sanguínea causando, fiebre, en niños principalmente, una baja de presión sanguínea y heridas graves en la piel. Las infecciones en la corriente sanguínea son fatales en la mitad de los casos. Para el caso de las infecciones en heridas abiertas expuestas al agua marina V. vulnificus provoca que la piel se abra y se formen ulceras, y para personas propensas es más fácil que infecte las vías sanguíneas causando severas complicaciones. Se diagnóstica a partir de excreciones, heridas o cultivos de sangre, para su diagnóstico en laboratorio se hace uso de su capacidad de tolerar sal y de usar lactosa. Para su tratamiento se puede usar antibióticos como desoxiciclina o la tercera generación de cefalosporina (ceftazidimina). 

Los lugares donde puede habitar este organismo son, como ya antes fue mencionado, las aguas de mar cálidas, pueden infectar animales marinos principalmente ostiones. 

ECOLOGÍA 

Mutualismo 

Muchos peces e invertebrados marinos mantienen relaciones de mutualismo con bacterias luminescentes. Dependiendo de la especie las colonias pueden estar localizadas cerca de los ojos, abdomen o recto. Las bacterias están contenidas en un órgano especial que contiene poros externos que permiten que la bacteria entre e intercambie productos del medio marino, mientras que el pez le provee de nutrientes. 

Hay algunas especies de peces que son capaces de manipular la luz continua que, por ejemplo, Vibrio fischeri^[1] produce logrando la emisión de flashes de luz. En el caso de  Photoblepharon, el pez relámpago, tiene debajo de cada ojo un órgano especial que genera luz, ya que contiene un cultivo denso de bacterias luminosas, este es capaz de  cubrir dicho órgano  por una solapa  la cual puede abrir y cerrar a voluntad, esto lo hace con el fin de que en las aguas oscuras desoriente a los depredadores, apareciendo y desapareciendo a los ojos de los depredadores.  

Además esta asociación le permite comunicarse con otros peces, esto es debido a que en los órganos debajo de los ojos existe un tejido reflectivo cóncavo el cual le permite lanzar haces de luz al exterior.

Muchos peces e invertebrados marinos contienen poblaciones de microorganismos que los ayudan a la digestión de alimentos, Vibrio les proporciona la quitinasa, la cual degrada parcialmente la quitina consumida por dichos animales. 

EVOLUCIÓN. 

La familia Vibrionaceae fue inicialmente propuesta por Véron en 1965, propuesto para agrupar géneros compuestos por especies la mayoría oxidasa positiva y mótiles por flagelación polar. Siendo este grupo no necesariamente relacionados evolutivamente pero si separándolos de las enterobacterias (organismos oxidasa negativo y flagelación perítrica). 

Comparando fisiológicamente y genéticamente las familias Vibrionaceae y Enterobacteriaceae se estableció que dichos organismos comparten distintos atributos que tienen un nivel considerable de complejidad asociándolos con una historia evolutiva común. De los estudios más extensos están el de la aspartocinasa y la 3-desoxi-D-arabino-heptulosa-7-fosfato (DAHP) sintasa y de la regulación de enzimas relacionadas con la biosíntesis de triptofano. 

Las reacciones catalizadas por la aspartocinasa y la DAHP sintasa inician una compleja ruta metabólica que conduce a la biosíntesis de aminoácidos de la familia del aspartato y aminoácidos aromáticos. Ambas familias (Vibrionaceae y Enterobacteriaceae) tienen 3 isofuncionales aspartocinasas las cuales están relacionados con reacciones con la L-treonina, L-lisina pero no con aminoácidos de la familia del aspartato; de igual manera tienen 3 isofuncionales de la DAHP sintasa relacionados con reacciones con la L-fenilalanina, - L-tirosina o L-triptofano. 

El estudio detallado de la biosíntesis del triptofano indican que en Vibrionaceae y Enterobacteriaceae los genes relacionados  son parte de un simple operon y tienen una organización y un sitio de inicio en común. Además hay evidencia de un origen común al secuenciar el 5S del ribosoma(RNA_r), 16S del ribosoma catalogación de oligonucleotidos, hibridación de DNA y RNA_r y la comparación inmunológica de la glutamina sintasa (GS). Las pruebas con l6S del ribosoma da pruebas de la relación que existen entre Chromatium vinosum, Pseudomona aeruginosa, Acitobacter calcoaceticus y probablemente evolucionaron de las bacterias púrpuras de azufre; Junto con las pruebas antes mencionadas y la de hibridación de DNA y RNA_r Vibrionaceae y Enterobacteriaceae presentan resultados prácticamente iguales. Mientas que los estudios de GS así como los de la alcalino fosfatasa indican que Erwina  junto con Vibrio presentan una relación distante entre E. Coli y E. Proteus. 

Evolución de la bioluminiscencia 

“Reductores endógenos como ácido sulfhídrico proveen radicales libres a los sistemas durante la evolución temprana de la vida. El mejoramiento de fotosíntesis incremento los niveles de oxígeno de una manera impresionante, para esos momentos los organismos tuvieron que “desarrollar” sistemas antioxidativos. Entonces desarrollamos la hipótesis de cómo la reacción de bioluminiscencia  tuvo un rol importante en la defensa de oxígeno tóxico logrando un uso “inútil ”de oxígeno. Mientras las concentraciones de oxígeno se incrementaban, suficiente luz debió haber sido emitida de estos sistemas de detección como fotosensores primitivos, presión selectiva entonces pudo actuar sobre la producción de luz como un sistema independiente de consumo de oxígeno. Finalmente como un ejemplo de sobrevivencia de este mecanismo actualmente se presenta como la bioluminiscencia de la bacteria (por ejemplo con el mutualismo de Euprymia scolpes y Vibrio fischeri), aun discutido. Una vez que los niveles  de oxígeno alcanzaron niveles no tan altos en consumo de ese “inútil” oxígeno se volvió demasiado energético, haciendo la ruta de la bioluminiscencia imposible, y otros mecanismos debieron de haber sido desarrollados para relatar la evolución de la bioluminiscencia como un alto rango de organismos que claramente pasaron por esto.”^[2]

GENÉTICA 

 Segundo cromosoma 

“The Institute for Genomic Research”(TIGR), en Rockville en el año de 1996 se encontraba realizando una investigación sobre el mapa genético de V. cholerae encontrando que la cifra de 2.8 megabases, ya secuenciada, no podía ser reunida en un solo cromosoma, esa simple duda logró el descubrimiento de el segundo cromosoma en esa especie. Posteriormente encontrándose también en V. parahaemolitucus.

Aunque si bien no es la primera bacteria que tiene un segundo cromosoma, lo impresionante en este caso es que es la primera vez en que dicho cromosoma no viene de otra parte, lo que significa que en algún momento de su historia debió haberlo sintetizado, una evidencia es que analizando filogenéticamente el cromosoma más pequeño se segrega de la misma manera que varios plásmidos en diferentes especies. Otro dato muy interesante es la manera en que los genes están distribuidos, en el cromosoma principal se encuentra la información esencial para la replicación de DNA, su transcripción y traducción (información intrínseca), además de la patogeneicidad. Mientras que en el cromosoma secundario hay genes que transcriben para información si bien no tan importante, información de mucha utilidad, además de genes de función  desconocida, es por eso que es fácil inferir que dicho organismo podría vivir bien sin el segundo cromosoma, pero en ese caso es probable que estemos presenciando el aumento de complejidad de un procarionte, en donde cabría la pregunta de si este pudo haber sido un paso, hace millones de años, para la divergencia hacia los eucariontes. 

Genoma de Vibrio cholerae

Número total de bases: 4033460

Número de genes que codifican para proteínas: 3885

Cromosoma largo: 2961146 bases

Cromosoma pequeño: 1072314 bases

Regulación génica de la bioluminiscencia 

El comportamiento de diversos microorganismos esta regulado por algunas moléculas en el medio, moléculas que actuan como señales químicas dichas dependiendo de la densidad de la colonia, es decir, un grupo pequeño de bacterias no es capaz de formar tantas de estas moléculas como para que se considere una señal verdadera, pero cuando el cultivo es lo suficientemente denso las señales pueden provocar respuesta de otros individuos. 

Un ejemplo de ello es la biolumiscencia en Vibrio fischeri el cual en vida libre y en baja densidad poblacional no emite luz. Pero cuando la población aumenta, y con esto su densidad, la bacteria puede producir luz, es más claro si lo vemos en el órgano especializado de algunos peces. Esto provocado por la acumulación de una molécula de peso molecular bajo N-acil-L-homoserina lactona (AHL), sintetizada por las bacterias y reconocida por la población. La AHL sintetizada por V. fischeri es la N-(3-oxi)- hexanol-L-Homoserina- Lactona (OHHL). El sensor/regulador es autoregulado con un receptor de membrana LuxR, de origen protéico, en el cual se una la OHHL, esto activa la transcripción de los genes relacionados con la biolumiscencia, organizados en un operon en el genoma de cada bacteria. Este operon contienen el gen Lux1 el cual esta incolucrado en la producción de OHHL. La regulación del operon luz siempre incolucra una mayor transcripción del gen para la producción de la señal.

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