Mastitis por S. Aureus y SCN: formación del biofilm
La mastitis es una de las principales enfermedades en las explotaciones lecheras, provocando pérdidas económicas y disminución de la producción láctea (Aguilar et al., 2014). Cualquier factor físico, químico, mecánico o infeccioso (biológico) puede ocasionar una reacción inflamatoria en la glándula mamaria.
La etiología infecciosa es responsable del 80% de los casos de mastitis, en los que se produce la invasión del pezón y del tejido de la ubre por diversos microorganismos patógenos específicos. Las lesiones traumáticas representan el 20% restante, con o sin invasión secundaria de microorganismos.
Según la presentación, las mastitis pueden clasificarse como:
- Clínicas.
- Subclínicas: la inflamación no es evidente, pero detectaremos la infección de la glándula por el aumento de RCS (Recuento de Células Somáticas) y por los cambios en la composición de la leche.
A su vez, las mastitis pueden presentarse de forma aguda, subaguda o crónica. Esta patología puede iniciarse bruscamente con cambios físicoquímicos en la leche, y nos encontraremos la glándula aumentada de tamaño, caliente y endurecida; por su parte, el animal presentará fiebre, anorexia y pérdida de peso.
Los factores biológicos más frecuentes que pueden causar mastitis son los de origen bacteriano y se denominan mastitis contagiosas o mastitis ambientales según el microorganismo que las produce.
La transmisión de los microorganismos se produce normalmente de un animal a otro, y puede suceder debido a malas prácticas durante el ordeño como:
- Limpieza deficiente de los pezones.
- Falta de higiene de los ordeñadores.
- Inadecuada limpieza y desinfección de las pezoneras entre vaca y vaca (Calderón et al., 2008; Ávila, 2015).
En las mastitis ambientales intervienen coliformes como E. Coli y Klebsiella spp.: la mastitis que producen los coliformes es necrosante y endotóxica.
Staphylococcus aureus, Staphylococcus Coagulasa Negativo (SCN) y Streptococcus agalactiae son los principales agentes bacterianos involucrados en las mastisis contagiosas.
- Cuando el agente es S. aureus, la mastitis es gangrenosa con líquido sanguinolento y producción de gas, observándose fibrosis y encapsulación en la zona de infección.
- La mastitis provocada por SCN generalmente se presenta de manera subclínica, y se identifica por el aumento de células somáticas.
- Streptococcus agalactiae causa mastitis subclínica, pero puede llegar a colonizar el interior de la glándula y provocar fibrosis.
- Mycoplasma bovis es causante de mastitis contagiosa de tipo crónico (Contreras, 2011; Ávila, 2015). Mycoplasma bovis causa una mastitis de rápida presentación y con una marcada disminución de la producción láctea; en ocasiones puede llegar a presentarse como una mastitis purulenta (Ávila, 2015; Ruiz, 2011).
El género Staphylococcus spp. está formado por cocos Gram + (Imagen 1) de aproximadamente 0,5-1,5 mm de diámetro. Están agrupados normalmente en racimos, aunque pueden encontrarse cocos solos, en pares o cadenas muy cortas (Cervantes, 2014).
Son microorganismos anaerobios o aerobios facultativos, inmóviles y sin cápsula, aunque hay cepas que desarrollan una capa mucoide (Cervantes, 2014); son catalasa positivos y con un metabolismo fermentativo (DMI, 2003).
Se han descrito varios factores de virulencia asociados a la patogenia de las infecciones causadas por Staphylococcus spp. Estos factores se pueden dividir en:
Los microorganismos pertenecientes al género Staphylococcus spp. se dividen en dos grupos, según los resultados a la prueba de coagulasa:
- Coagulasa positivo: S. aureus, S. intermedius, S. hyicus.
- Coagulasa negativo (SCN) (Hermans, 2004)
Los Staphylococcus spp. producen exotoxinas responsables del síndrome de shock tóxico.
Como se observa en la Imagen 2, la mayoría de las cepas patógenas producen hemólisis α o β. En el caso de S. aureus, la mayoría de las colonias producen un pigmento dorado al crecer en un medio sólido, cuya producción se ve favorecida al incubar de 24 a 48 horas las cepas a temperatura ambiente. Se produce una β hemólisis (Vásquez, 2012).
STAPHYLOCOCCUS AUREUS
En el caso de que existan lesiones en la piel, Staphylococcus spp. colonizará el tejido en el 70% de los casos y se establacerá en la cisterna del pezón o en los conductos galactóforos. También puede invadir el tejido y producir una infección profunda y gangrena.
La mastitis causada por S. aureus supone un riesgo para la salud pública, ya que es posible encontrar cepas en leche y sus derivados. (Manjarrez et al., 2012; Aguilar et al., 2014). Además, no es un patógeno obligado de la ubre, también lo encontraremos en la piel, manos de los ordeñadores y equipos de ordeño (Calderón, 2008).
En un estudio realizado por Calderón et al., (2008), en Colombia, S. aureus se aisló en el 46,40% de las muestras de leche analizadas (1.824/3.931). De igual modo, Aguilar et al., (2014), en Jalisco (México), demostró la presencia de S. aureus en el 100% de las muestras provenientes de los tanques (36/36).
En la leche, Staphylococcus aureus forma coágulos, y también produce toxinas:
- α-toxina: es la de mayor potencial tóxico, produce vasocontricción y necrosis del tejido afectado. El resultado será una mastitis gangrenosa, más frecuente en vacas primíparas infectadas durante el último tercio de la gestación.
- β-toxina: asociada a procesos patológicos por Staphylococcus spp. y útil para el diagnóstico.
- γ-toxina.
Para prevenir el contagio por Staphylococcus aureus, se debe realizar una correcta desinfección de los pezones antes y después del ordeño de manera rutinaria.
STAPHYLOCOCCUS COAGULASA NEGATIVO (SCN)
Hasta hace poco, se consideraba a los SCN microbiota normal de la piel y mucosas (Molino et al., 2005; Mundo et al., 2008); en la actualidad se los considera patógenos menores y oportunistas (Mundo et al., 2008).
Estos microorganismos no tienen el grado de patogenicidad de S. aureus, pero son la causa de infecciones persistentes que provocan un aumento en el recuento de células somáticas (Contreras, 2011).
En los últimos años, los SCN han sido identificados con mayor frecuencia en casos de mastitis subclínica.
Los SCN que se han encontrado con mayor frecuencia en muestras de leche de vacas con mastitis son:
- S. chromogenes
- S. simulans
- S. xylosus
- S. haemolyticus
- S. epidermidis (Vanderhaeghen et al., 2014).
FORMACIÓN DEL BIOFILM
Algunas cepas de S. aureus y de SCN son capaces de producirlo (Diemond, et al., 2007).
La biopelícula o biofilm es una población bacteriana envuelta en una matriz glucoproteica con la capacidad de adherise a superficies.
La formación se inicia con bacterias libres que perciben una superficie con sustrato o tejidos vivos, y se adhieren a ella. Entonces, empiezan a producir señales químicas que coordinan la formación de la estructura, incluyendo el desarrollo de una cubierta de polisacáridos mayoritariamente, cuya principal función es crear una barrera protectora (Nazar, 2007).
Casi el 97% del contenido total del biofilm es agua. El resto estaría formado por exopolisacáridos producidos por los propios microorganismos y, en menor cantidad, otras macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos y productos de la lisis bacteriana.
La estructura es tridimensional, con microcolonias separadas por canales de agua que permiten la difusión de nutrientes y oxígeno (Lasa, 2004; Nazar, 2007).
La formación del biofilm (Imagen 3) se produce en tres fases:
- FASE 1) Adherencia a la superficie.
- FASE 2-3) Producción de exopolisacáridos para la formación de la matriz extracelular y maduración.
- FASE 4) Separación o desprendimiento del microorganismo cuando el biofilm alcanza la madurez (Lasa, 2004; Nazar, 2007; Vila et al., 2008).
La producción de la biopelícula es independiente de la especie de Staphylococcus spp., y se ha encontrado en varias especies de SCN y en S. aureus.
Los SCN o S. aureus que forman el biofilm pueden desprenderse y producir episodios de mastitis constantes que pueden llegar a ser crónicos, con las consecuentes reducciones en la producción y en la salud de las vacas.
La capacidad de adherencia de S. aureus depende de la interacción entre la bacteria, la superficie y el ambiente (Vila et al., 2008).
El biofilm está considerado como un factor de virulencia de gran importancia en el género Staphylococcus spp. (Diemond et al., 2007), y su formación asegura la permanencia de las bacterias en el tejido externo o interno de la glándula mamaria.
La adhesina polisacárida intracelular (PIA) permite la producción del biofilm en ciertas cepas de S. aureus y SCN: la bacteria se adhiere a la superficie y comienza la producción del biofilm (Vasudevan et al., 2003; Mundo et al., 2008; Castañón, 2012; Vanderhaeghen et al., 2014).
Además, el biofilm confiere a las bacterias protección ante los cambios del medio ambiente (temperatura, pH y humedad), concentra nutrientes y facilita la eliminación de desechos. La adhesión a una superficie, ya sea inerte o viva, se considera irreversible, ya que la biopelícula no se elimina con el lavado (Nazar, 2007).
Cuando los Staphylococcus spp. se encuentran recubiertos por el biofilm, la actividad de los antibióticos disminuye considerablemente. Las posibles explicaciones incluyen:
- Falta de permeabilidad: los microorganismos productores de biofilm pueden adquirir resistencia a los antibióticos a través de diferentes factores, como el impedimento físico del fármaco para llegar y actuar debido a la barrera de polisacáridos.
- Secuestro del fármaco en la malla del biofilm.
- Situación metabólica: las bacterias dentro del biofilm disminuyen su actividad metabólica, además, al ser un ambiente anaerobio, los antibióticos no son igual de eficaces (Mattar et al., 1998).
La dinámica del biofilm es suficiente para que se produzca el intercambio de material genético, como los plásmidos, pudiendo provocar cambios genéticos y aparición de genes específicos de resistencia (Nazar, 2007).
La resistencia a los antibióticos es, actualmente, un tema muy importante: se ha detectado que entre el 60-70% de las muestras obtenidas de S. aureus son resistentes a la meticilina, y la mayoría de las cepas de SCN son resistentes a los β-lactámicos (Molinos, 2005; Antunes, 2013).
Algunas cepas resistentes a varios antibióticos han mostrado la capacidad de generar grandes cantidades de biofilm, lo que indica que ésta interfiere en la acción de los fármacos y permite una selección de colonias resistentes (Diemond, 2007).
El biofilm también adquiere protagonismo cuando los microorganismos se establecen en materiales supuestamente antiadherentes, como las pezoneras (Imagen 4) y otras partes del equipo de ordeño, permitiendo así el crecimiento y la transmisión de las infecciones, que generalmente se volverán crónicas.
El biofilm no se puede eliminar a través de métodos físicos una vez formado, por lo que es importante centrarse en la prevención de su formación.
Durante el ordeño, se puede prevenir aplicando Buenas Prácticas y manteniendo el equipo en las condiciones correctas de mantenimiento, higiene y funcionamiento.
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