Càpsules, lipopolisacàrids (LPS), patogenicitat i immunogenicitat.

1. INTRODUCCIÓ.

Els bacteris presenten varis mecanismes per tal de causar virulència o activar el sistema immunitari del hoste, les principals estructures involucrades en la patogenicitat i immunogenicitat del bacteri són la càpsula bacteriana i els lipopolisacàrids (LPS).

2. CONCEPTES BÀSICS.

Patogenicitat: És la capacitat que té un microorganisme de produir una infecció a l’hoste.

Virulència: grau de patogenicitat d’un serotipus o d’una soca bacteriana.

Serotipus: tipus de microorganisme infecciós classificat segons els antígens que presenten a la seva superfície cel·lular.

Immunogenicitat: Capacitat d’un antigen per induir una resposta immunitària.

Xoc sèptic: Patologia severa causada per una infecció que s'estén sense control per tot el cos a través del torrent circulatori el qual causa un col·lapse cardiocirculatori provocat per la presència de toxines provinents dels bacteris (LPS).

3. FUNCIÓ DE LA CÀPSULA BACTERIANA I DELS LIPOPOLISACÀRIDS.

                                     Figura 1. Estructura de les parts d'un bacteri gramnegatiu.

3.1 LA CÀPSULA.

3.1.1.DESCRIPCIÓ DE LA CÀPSULA.

Tal i com es veu a la figura [1] la càpsula bacteriana és una xarxa de polímers que cobreix la superfície del bacteri. Rep el nom de càpsula quan els polisacàrids que la formen estan disposats de forma uniforme al voltant del cos bacterià, També podem trobar-la formant trabècules, és a dir una capa mucosa per sobre de la paret cel·lular del bacteri, en aquest cas, parlem de glicocàlix o làmina viscosa la qual se li associa una funció de fixació de l'aigua evitant així la dessecació de la cèl·lula. La càpsula també pot estar formada per polipèptids (només trobades en el gènere bacillus).

Els antígens capsulars són útils en la identificació i classificació de diferents bacteris, per exemple: Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis, etc.

3.1.2.FUNCIONS.

La càpsula constitueix l’antígen K també anomenat Vi , aquest correspon al polisacàrid capsular que envolta la paret cel·lular i emmascara a l’antigen O ( el qual es veurà en l’apartat dels LPS) inhibint la seva aglutinació així doncs, protegeix els antígens O dels anticossos produïts per l’hoste, per aquest motiu té un gran interès en la producció de vacunes.

Els grups O-acetil de l'antigen Vi també tenen una gran importància en la resposta immunitària i el seu pes molecular intervé tant en la immunogenicitat del bacteri com en l'activitat protectora contra algunes infeccions, com per exemple el de Salmonella typhi.

Altres funcions de la càpsula que tenen importància pel bacteri són:

-protecció en el bacteri evitant la dessecació, i protegint-lo davant dels agents antimicrobians com per exemple contra les cèl·lules fagocítiques del hoste. 

-Millora la difusió dels nutrients cap a la cèl·lula ja que els polisacàrids extracel·lulars aniònics actuen com una resina d'intercanvi. 

-Adhesió del bacteri en superfícies, que es classifiquen segons si són inertes o vives:

• En superfícies inertes:  el bacteri s'adhereix en el substrat a través de la càpsula, la qual suposa un  augment a la superfície del bacteri el que es tradueix en un augment en la capacitat de absorció de nutrients, seguidament el bacteri es multiplica i forma una microcolònia, en la qual els confereix més protecció envers els agents antimicrobians. Es formen consorcis amb altres espècie de microorganismes ja que hi ha una aliança metabòlica entre elles, per la qual es produeix una degradació concertada de substrats insolubles.

•  En superfícies vives: és a dir en teixits d'organismes superiors. Trobem adhesió en sistemes no patòlogics i en sistemes patològics. En els sistemes no patològics les càpsules poden actuar com a adhesines (molècules per l'adhesió) ja que la microbiota dels epitelis dels animals superiors està englobada en glicocàlix, estan els bacteris adherides a la superfície tissular. pel que fa els sistemes patològics, la càpsula és un dels factors de virulència, i de la qual en depèn l'inici de moltes infeccions.

 - Els antígens capsulars són útils en la identificació i classificació de diferents bacteris, per exemple: Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis, etc.

3.1.3.VISUALITZACIÓ EN EL LABORATORI.

Per tal de visualitzar les càpsules bacterianes en el laboratori [2] ho podem fer a través del microscopi òptic mitjançant una tinció amb tinta xina  o amb microscopi electrònic en el qual es requereix estabilitzar el bacteri amb anticossos anticapsulars o lectines i seguidament tenyir la mostra amb una ferritina catiònica.

            Figura 2. càpsules observades amb un microscopi òptic mitjançant una tinció amb tinta xina.

3.2. ELS LIPOPOLISÀCARIDS (LPS).

3.2.1.DESCRIPCIÓ DELS LPS.

Els LPS o endotoxina són el major component de la membrana externa del bacteris gram negatiu. Intervenen en el transport de molècules hidrofòbiques cap al interior de la cèl·lula bacteriana i són un factor molt important per la interacció entre l’hoste i el bacteri ja que pot contribuir a l’adhesió del bacteri a les superfícies i li confereix resistència davant de diverses substàncies tòxiques. El LPS és termostable i presenta resistència a l'esterilització per autoclau.

3.2.2. ESTRUCTURA

Els LPS estan constituïts per tres dominis diferents tal i com es pot veure a la figura [3].

1) Lípid A: és una regió hidrofòbica que es troba ancorada a la membrana plasmàtica.És l’estructura més fixa dels LPS

2) Core o nucli oligosacàrid: es pot dividir en dos regions, una interna i una altra externa. La part interna inclou alguns sucres únics que són característics de l'LPS, i la part externa està compost per hexoses, principalment glucosa, galactosa i N-acettil-glucosamina.

3) Polisacàrid O: és el domini hidrofílic i immunodominant dels LPS, va des de el nucli fins l’exterior de la superfície bacteriana. Segons la seva allargada podem classificar el LPS en dos tipus: el LPS llis quan la cadena és molt llarga i en cas contrari se l’anomena LPS rugós.

figura 3. estructura de l'envolta bacteriana on es poden distingir les diferents regions del LPS.

3.2.3.FUNCIONS:

El lípid A és la part endotòxica del bacteri ja que és el que provoca la resposta del sistema immunitari de l'hoste el qual causa un xoc sèptic en aquest. Això és degut a la interacció del lípid A amb les cèl·lules receptores immunitàries la qual produeix l'activació cel·lular amb la alliberació de quinases, que poden provocar la modulació de les citoquines, receptors de les citoquines, molècules d'adhesió, proteïnes de fase aguda i factor tissular o enzim sintasa (NO). Tots aquests factors indueixen la resposta inflamatòria que pot tornar-se incontrolada (xoc sèptic).

El core o nucli oligosacàrid és la part que uneix la part lipídica i la part glicosídica del LPS.

El polisacàrid O és la part reconeguda pels anticossos, presenta molta variabilitat, i aquest fet dificulta el seu reconeixement per part del sistema immunitari del hoste per tant confereix resistència en el bacteri.

3.2.4.IDENTIFICACIÓ:

les diferents regions del LPS serveixen per la identificació de diferents espècies ja que tant com el lípid A com el polisacàrid O varien segons les espècies de microorganismes.

El lípid A produeix una gran varietat d'antígens, els quals s'utilitzen per la classificació dels diferents bacteris, com per exemple el gènere del les enterobacteris, el qual presenten l'antigen O. Igual succeeix amb el polisacàrid O el qual també per la seva variabilitat és útil per la classificació serològica dels bacteris. en contra la regió core es manté igual per tots els microorganismes.

CONCLUSIÓ

Tant la càpsula com els LPS són dos estructures que han adquirit un gran interès científic. Pel que fa la càpsula, la seva capacitat antigènica fa possible l'ús d'aquesta estructura per la producció de diferents vacunes, les quals estimulen la formació d'anticossos específics; com per exemple la vacuna anti neumocócicam, anti Haemophilus  influenzae de tipus b i l'anti meningocócica A,B i C.

El core dels LPS també s'utilitza per la producció de vacunes ja que és una part invariable dels bacteris i no presenta toxicitat.

BIBLIOGRAFIA.

• Jennings HJ. Polysaccharide vaccines against diseasecaused by Haemophilus influenzae, group B Streptococcusand Salmonella typhi. Carboh in Europe. 1998; 21:17-23.

•  WHO. Requirements for Vi polysaccharide typhoid vaccine(Requirements for Biological Substances No. 48). WHOTech Rep Series 1994; 840:14-33.

•  Szu SC, Bystrickly S, Hinojosa-Ahumada M, Egan W,Robbins JB. Synthesis and some immunological propertiesof an O-acetylpectin [poly (1-4)-α-D-GalpA]-protein conjugate as a vaccine for typhoid fever. InfectImmun. 1994;62:5545-5549.

•  Szu SC, Zon G, Schneerson R, Robbins JB. Ultrasonicirradiation of bacterial polysaccharides. Characterization ofthe polymerized products and some applications of theprocess. Carboh Res. 1986;152:7-20.

•     Reyes, Rosa. Mecanismos involucrados en la variabilidad del antígeno O de bacterias gram negatives. 52. Abril-juny 2009. 12 de març del 2013.

•  Campos Rojas, Norman. El lipopolisácarido bacteriano: una potente endotoxina con múltiples actividades biologicas. 12 de març del 2013, des de http://www.binasss.sa.cr/revistas/rccm/v16n3/art8.pdf.

•  Iáñez Enrique.Estructuras superficiales. recuperat el 4 de març del 2013  http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/04capsula.htm. 

•  Pírez M, Mota M. Morfología y estructura bacteriana. 15-04-2013http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/MorfologiayEstructuraBacteriana.pdf.