miércoles, 11 de marzo de 2015

LA IMPORTANCIA DE LAS CEPAS DE MYCOPLASMA HYOPNEUMONIAE. Beatriz García-Morante, Joaquim Segalés y Marina Sibila. 2015

La importancia de las cepas de Mycoplasma hyopneumoniae

Su existencia puede tener grandes repercusiones sobre la eficacia de los métodos de control y prevención 


La importancia de las cepas de Mycoplasma hyopneumoniae
En este artículo se revisa el conocimiento existente referente a las distintas cepas deM. hyopneumoniae, uno de los principales patógenos implicados en la neumonía enzoótica porcina y el complejo respiratorio porcino, así como la importancia que ello puede conllevar en el desarrollo de la enfermedad y en el control de la infección a nivel de granja.

Beatriz García-Morante [1]*, Joaquim Segalés [1,2] y Marina Sibila [1]
1. Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), UAB-IRTA, Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona.
2. Departament de Sanitat i Anatomia Animals, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Bellaterra, Barcelona.
*E-mail: bea.garcia@cresa.uab.cat
Imágenes cedidas por los autores

Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyopneumoniae) es un patógeno porcino implicado en distintas enfermedades respiratorias con importantes repercusiones económicas en el sector. La infección exclusiva por M. hyopneumoniae, situación que se da en contadas ocasiones, da lugar a la micoplasmosis porcina. Sin embargo, este patógeno es más conocido por su implicación en la neumonía enzoótica (NE), enfermedad en la que participan otras bacterias comensales del tracto respiratorio superior porcino. Cuando además de la infección bacteriana existe implicación vírica, se genera el complejo respiratorio porcino (CRP). En todos los casos se trata de enfermedades que afectan típicamente las fases de transición y engorde (Straw et al., 1999; Sibila et al., 2009).
Figura 1. Visión dorsal de un pulmón de cerdo con lesiones compatibles con una infección por M. hyopneumoniae. Consolidación pulmonar afectando bilateralmente los lóbulos pulmonares craneales (lóbulo apical, medio y borde lateral craneal del diagramático).
La infección por M. hyopneumoniae puede cursar de forma subclínica o con una tos seca no productiva como principal signo clínico. La forma clínica puede afectar parámetros productivos tales como el índice de conversión o la ganancia media diaria de peso (Straw et al., 1999; Sibila et al., 2009). A nivel pulmonar, la infección por este patógeno suele dar lugar a una neumonía bronquiolo-intersticial que en asociación con otras bacterias pasa rápidamente a bronconeumonía catarral-purulenta. Como se puede apreciar en la figura 1, la visión macroscópica habitual de estas lesiones es de consolidación pulmonar cráneo ventral.
A nivel de campo, se han observado dinámicas de infección variables que pueden afectar la gravedad y la frecuencia de las lesiones pulmonares (Vicca et al., 2002). Esta variabilidad se ha atribuido a factores tales como la presencia de coinfecciones, condiciones de manejo y estabulación y, finalmente, a la existencia de distintas cepas de M. hyopneumoniae que podrían tener distinta virulencia (Vicca et al., 2002; Maeset al., 2008). El conocimiento que se tiene hoy en día de este último factor es bastante limitado.
Entender la variabilidad entre cepas de M. hyopneumoniae es importante para conocer mejor la epidemiología de la infección e intentar obtener un mayor rendimiento de las herramientas de control establecidas. A continuación se revisa el conocimiento existente referente a las distintas cepas de M. hyopneumoniae, así como el efecto y potenciales consecuencias que ello puede llegar a conllevar para el sector porcino.

Diversidad en Mycoplasma hyopneumoniae

Los micoplasmas, pertenecientes a la clase Mollicutes, se distinguen de otras bacterias por ser de pequeño tamaño y por carecer de pared celular. Debido a la ausencia de esta estructura, no son sensibles a los antibióticos que actúan bloqueando la síntesis de la pared celular, como la penicilina u otros antibióticos b-lactámicos (Razin et al., 1998). En 1965, Mare y Switzer en los Estados Unidos y Goodwin en Inglaterra aislaron M. hyopneumoniae a partir de pulmones de cerdos con neumonía. Al aislado de Mare y Switzer se le nombró cepa “11” y fue depositado en la ATCC (del inglés, American Type Culture Collection), mientras que al aislado de Goodwin se le llamó cepa “J” y fue depositado tanto en la ATCC como en la NCTC (del inglés, National Collection of Type Cultures) (Rose, 1979). La ATCC y la NCTC son colecciones de cultivos microbiológicos reconocidas internacionalmente, con su respectivo registro y certificación. Posteriormente y a partir de cerdos inoculados con un homogenizado de pulmón de un cerdo infectado con la cepa “11”, se aisló una nueva cepa llamada “232” (Minion et al., 2004). Sin embargo, se ha postulado que la cepa “11” y la cepa “J” podrían ser la misma (Calsamiglia et al., 1999). Aunque esta última cepa es mundialmente reconocida como la cepa tipo (cepa que define y es representativa de una determinada especie bacteriana) (Rose, 1979), es importante mencionar que esta cepa es actualmente no patógena y que se utiliza en muchas de las bacterinas comerciales frente a M. hyopneumoniae (Villarreal et al., 2012).
A raíz de la variabilidad observada a nivel de campo en cuanto a incidencia y gravedad de lesiones, se empezó a investigar la diversidad de cepas de M. hyopneumoniae. Mediante técnicas de genotipado (permiten diferenciar genéticamente los aislados obtenidos a partir de muestras determinadas) tales como la secuenciación y/o el tipaje molecular, hoy en día se sabe que:
  • A nivel individual: un mismo animal puede estar coinfectado simultáneamente por varias cepas de M. hyopneumoniae (Nathues et al., 2011; Vranckx et al., 2011; Charlebois et al., 2014). Además, se ha sugerido que esta infección por distintas cepas podría dar lugar a lesiones pulmonares más graves (Villareal et al., 2009; Vranckxet al., 2011). También se ha descrito que la infección con M. hyopneumoniae no impide la colonización posterior con una variante clonal de la cepa o con otra cepa de baja virulencia (Vranckx et al., 2011; Villareal et al., 2009).
  • A nivel de granja: se sabe que puede haber más de una cepa en circulación pero que, en general, el brote de NE está producido por solo una cepa (Nathues et al., 2011). Dentro de los factores de riesgo que podrían contribuir a la introducción de nuevas variantes de M. hyopneumoniae en una granja serían los sistemas de producción tradicionales (flujo continuo) y la proximidad a otras granjas (Nathues et al., 2011, Charlebois et al., 2014).
  • A nivel territorial:
se han descrito diferencias en cuanto a la variedad de cepas circulantes entre países, zonas geográficas e incluso entre granjas de un mismo país. Por el momento no se ha detectado ninguna relación entre cepa y origen geográfico (Dos Santoset al., 2015).
Para una mejor interpretación de los resultados obtenidos a partir de técnicas de genotipado, es común la construcción de dendrogramas filogenéticos (figura 2), herramienta que aporta información sobre la semejanza genética entre distintas cepas.
Figura 2. Dendrograma filogenético que muestra la semejanza entre las cepas de M. hyopneumoniae aisladas en 25 muestras de pulmón procedentes de 24 granjas españolas. Se identificaron 22 cepas distintas. El triángulo gris representa cepas que han sido identificadas en dos muestras de pulmón procedentes de distintos animales. (Fuente: Dos Santos et al., 2015. Reproducido de la revista Veterinary Microbiology, con el permiso de Elsevier)
Variabilidad de cepas de M. hyopneumoniae

Una vez demostrada la existencia a nivel del campo de distintas cepas de M. hyopneumoniae, se analizaron las diferencias existentes entre ellas (caracterización de las cepas) y aquellos factores que más podrían estar influenciando su capacidad patogénica.

Caracterización de las cepas de M. hyopneumoniae

En muchas especies, las diferencias en patogenicidad u otros aspectos biológicos entre cepas se corresponden con diferencias significativas a nivel del genoma (Pinto et al., 2009). Hoy en día, se ha secuenciado el genoma completo de las cepas “J”, “232” y otras dos cepas aisladas posteriormente a las anteriores, llamadas “7448” y “168” (Minion et al., 2004; Vasconcelos et al., 2005; Liu et al., 2011). Sin embargo, no se han identificado diferencias genéticas significativas entre la cepa J (actualmente considerada no patógena) y las cepas patógenas “232” y “7448” (Vasconcelos et al., 2005; Pinto et al., 2009).
Además de la caracterización a nivel genético, algunas cepas de M. hyopneumoniae también se han caracterizado según su virulencia. En un estudio, se aislaron distintas cepas de M. hyopneumoniae a partir de pulmones de cerdos con lesiones compatibles con NE que se clasificaron (en función del grado de las lesiones macroscópicas observadas) en alta, moderada o baja virulencia. A posteriori, mediante una inoculación experimental, se observó que solo las cepas de alta y moderada virulencia presentaban un fragmento de ADN de 5.000 pares de bases (bp) (Vicca et al., 2003). Aunque se especuló que el fragmento en cuestión se podría utilizar como marcador de virulencia, posteriormente no se pudo confirmar (Nathues et al., 2011). Además, este fragmento también fue detectado en la cepa “J”, actualmente no patógena (Calus et al., 2007). De forma similar, en otro estudio observaron que las cepas procedentes de animales con lesiones pulmonares menos graves mostraban un patrón molecular distinto al de las cepas causantes de lesiones neumónicas más graves (Charlebois et al., 2014). Aun así, la asociación directa entre heterogeneidad genética y patogenicidad es un tema que continua siendo controvertido.

Posibles factores determinantes de la virulencia en cepas de M. hyopneumoniae
Ante la posible existencia de cepas de M. hyopneumoniae con distinto grado de virulencia, varios estudios han analizado los posibles factores causantes de tales diferencias. A continuación se resumen los principales factores estudiados hasta el momento:
  • Adhesión: la infección por M. hyopneumoniaese inicia con la adhesión a los cilios del epitelio del tracto respiratorio porcino, dañándolos y causando alteración de la respuesta inmunitaria en la zona (Straw et al., 1999). Por ello, se intentó correlacionar la virulencia de la cepa con su capacidad de adhesión, con la hipótesis de que aquellas cepas más virulentas tendrían mayor capacidad para adherirse al epitelio respiratorio. Tal hipótesis no fue confirmada al no observarse diferencias en cuanto a la adhesión entre cepas de alta y baja virulencia (Meyns et al., 2007). No obstante, recientemente se ha demostrado una mayor expresión in vitro de proteínas relacionadas con la adhesión y la colonización del tracto respiratorio porcino en cepas virulentas en comparación con cepas menos virulentas (Li et al., 2009; Pinto et al., 2009). Aunque este último estudio soportaría la hipótesis anteriormente indicada, se requerirían más estudios para poder demostrarla inequívocamente.
  • Multiplicación: se ha descrito que las cepas de alta virulencia tienen mayor capacidad de multiplicación a nivel pulmonar que las cepas de baja virulencia (Woolley et al., 2012). En varios estudios, la cantidad de M. hyopneumoniae en pulmón se ha correlacionado positivamente con la gravedad de las lesiones pulmonares. Además, en una infección experimental comparativa, la cepa de alta virulencia se halló no solamente en pulmón, sino también en órganos internos tales como hígado, bazo y riñón. En cambio, la cepa de baja virulencia solo fue detectada en pulmón (Woolley et al., 2012). Aunque la diseminación sistémica de M. hyopneumoniae parece ser transitoria y no se ha asociado nunca a presencia de lesiones (Le Carrou et al., 2006; Marois et al., 2007; Woolley et al., 2012; Marchioro et al., 2014), dicho hallazgo cambiaría el paradigma de la patogenia de este microorganismo, hasta el momento considerado un patógeno exclusivamente respiratorio. Por tanto, sería necesario realizar más estudios sobre la potencial diseminación sistémica de la infección por M. hyopneumoniae.
  • Inmunogenicidad: la respuesta inmunitaria frente a M. hyopneumoniae tiene un rol importante en el desarrollo de las lesiones pulmonares y se ha observado que las cepas más virulentas inducen respuestas inmunitarias proinflamatorias locales más potentes (Woolley et al., 2012).
  • Adaptación al medio de cultivo: mientras que en las cepas de alta virulencia se ha observado una mayor expresión de proteínas relacionadas con la adhesión y la colonización, en las cepas menos virulentas predomina la expresión relacionada con el metabolismo y el crecimiento (Li et al., 2009; Pinto et al., 2009). Así pues, parece que aquellas cepas que desvían la expresión genética hacia el crecimiento y hacia una mejor adaptación a los medios de cultivo podrían estar perdiendo patogenicidad al dejar en segundo lugar la expresión de ciertos factores de virulencia. Esto concordaría con la reducción de la virulencia de ciertas cepas de
M. hyopneumoniae debido a su mantenimiento perpetuado en subcultivos. Hay que tener presente que estos estudios se han desarrollado in vitro y que la expresión proteica de M. hyopneumoniae in vivo podría ser diferente.
Las diferentes características que se han descrito experimentalmente entre cepas de M. hyopneumoniae de alta y baja virulencia se muestran resumidas en la tabla a continuación.


Consecuencias de la variabilidad en M. hyopneumoniae en el sector porcino

La existencia de distintas cepas de un patógeno puede tener grandes repercusiones para el sector porcino a nivel de eficacia de los métodos de control/prevención (vacunación y tratamiento con antibióticos) y de la sensibilidad de las técnicas de diagnóstico
.
Eficacia de las medidas de control/prevención
  • Vacunación: la variación antigénica es la habilidad de un organismo unicelular de generar subpoblaciones (cepas) que expresan diferencias en sus componentes de superficie (Citti et al., 2010). En el caso de M. hyopneumoniae, se han descrito diferencias antigénicas entre varias cepas (Calus et al., 2007). Este fenómeno podría conllevar que el repertorio de anticuerpos generados frente la cepa vacunal no reconozcan las cepas de campo circulantes en la misma extensión. A pesar de ello, en un estudio experimental se comparó la protección que ofrecía una vacuna homóloga (cepa vacunal idéntica a la inoculada) con una vacuna heteróloga (cepa vacunal distinta a la inoculada) y no se observaron diferencias en cuanto a protección entre los dos tipos de vacuna (Villarreal et al., 2012). Por otro lado, el hecho de que se haya descrito que las cepas más virulentas son aparentemente más inmunogénicas, también podría tener consecuencias en términos de vacunación. En otro estudio experimental, la eficacia de una vacuna comercial fue más elevada en animales infectados con una cepa de alta virulencia que en los infectados con una de baja virulencia (Villarreal et al., 2011). Este hecho se explica probablemente porque las cepas de alta virulencia inducen un proceso proinflamatorio (y por tanto lesiones) más grave, con más probabilidad de que la vacuna pueda prevenir parte del cuadro lesional.
  • Antibioterapia: en la literatura hay varios artículos sobre la adquisición (in vitro) de resistencias por parte de diferentes cepas de campo de M. hyopneumoniae a macrólidos, licosamidas y, especialmente, a fluoroquinolonas (Thongkamkoon et al., 2013). Sin embargo, y por el momento, no existe ningún estudio que relacione la variabilidad genética de las cepas con la predisposición a desarrollar resistencias a antimicrobianos.
Sensibilidad de las herramientas diagnósticas
En la actualidad existen varias técnicas para el diagnóstico y la monitorización de la infección por M. hyopneumoniae, siendo la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y el ensayo inmunoenzimático ligado a enzimas (ELISA) las más usadas. Sin embargo, ambas técnicas pueden dar lugar a resultados falsos negativos al no ser capaces de detectar la cepa implicada o los anticuerpos específicos generados frente a una determinada cepa. Es más, se desconoce si el grado de reacción a una técnica serológica realmente se correlaciona con el repertorio de anticuerpos que genera una cepa en concreto, dado que en general estas técnicas detectan proteínas concretas de una cepa específica.
Conclusión
Las enfermedades asociadas a la infección por M. hyopneumoniae siguen siendo un problema importante para la producción porcina mundial. Entre los posibles factores causantes de esta elevada prevalencia, está la existencia de distintas cepas de M. hyopneumoniae con distinto grado de virulencia y, quizás, distinta capacidad de mantenerse y transmitirse dentro de la población porcina. Habiéndose confirmado la existencia de una gran variedad de cepas circulantes e incluso que un cerdo puede estar infectado por más de una cepa simultáneamente, los brotes de NE parecen estar asociados a una única cepa. Sin embargo, hoy en día, la importancia de dicha variabilidad así como las implicaciones para el sector porcino están aún por determinar.
Artículo publicado en la revista Suis nº 115, marzo 2015. Entra en nuestra tienda online y escoge la modalidad de suscripción a Suis que más te guste.

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