EDITAR APARIENCIA
Las células de Klebsiella pneumoniae aparecen en la imagen microscópica de luz como varillas cortas con una longitud de 1-2 µm y una anchura de 0,5–0,8 µm. Están presentes de forma individual o en parejas y están rodeados por una cápsula mucosa (glicocalix). En la tinción de Gram, se tiñen de rosa a rojo, son gram negativos. Como es típico del género Klebsiella, no son activamente móviles (móviles), por lo que no tienen flagelos (flagelos). Sin embargo, la superficie celular está ocupada por fimbrias. Las colonias bacterianas cultivadas en un medio nutritivo no tienen una coloración especial, son convexas, redondas en la vista superior y bastante grandes con un diámetro de 3-4 mm, su apariencia viscosa es típica. Esto es causado por la acumulación de polisacáridos extracelulares, que junto con el agua presente forman una biopelícula.
Crecimiento y METABOLISMO
Como es habitual para los representantes de las Enterobacteriáceas, la prueba de catalasa es positiva y la prueba de oxidasa es negativa. Klebsiella pneumoniae es facultativamente anaeróbica, es decir, puede crecer con o sin oxígeno. Es capaz de utilizar el disacárido lactosa. Se puede encontrar más información en la sección Evidencia bioquímica.
Además, es uno de los microorganismos fijadores de nitrógeno, puede reducir el nitrógeno elemental molecular (N2) a amoníaco (NH3) o amonio (NH4+) y, por lo tanto, hacerlo biológicamente disponible. Esto se hace con la ayuda del complejo enzimático nitrogenasa en un entorno anóxico, ya que el complejo enzimático es inactivado por el oxígeno. Klebsiella pneumoniae es diazotrópica, por lo que puede crecer con N2 como fuente de nitrógeno para acumular sustancias específicas de las células, como los aminoácidos.
Los medios nutritivos simples son adecuados para el cultivo, por ejemplo, el agar de caseína, soja y peptona (agar CASO), las bacterias también se pueden cultivar en el agar sanguíneo Columbia. A menudo, se utilizan medios nutritivos selectivos que son adecuados para aislar y distinguir representantes de enterobacterias, por ejemplo, agar MacConkey y agar azul de eosina-metileno (EMB), los cuales contienen lactosa. Para una selección posterior, se recomienda un medio nutritivo, que como fuente de carbono (compuesto orgánico para la producción de energía) contiene solo citrato e inositol, se basa en el agar de citrato de Simmons con la adición de 1% de inositol. Klebsiella pneumoniae es mesofílica, el crecimiento óptimo se produce a una temperatura de 30-37 °C, las colonias son visibles después de la incubación durante uno o dos días. El crecimiento también se produce a 41 ° C, pero no a 5 ° C. Las cepas bacterianas aisladas de material de examen médico generalmente crecen de manera óptima a 37 ° C., sin embargo, varias reacciones de detección para la identificación avanzan mejor a una temperatura de incubación de 30 ° C.
Quimiotaxonomía
Los componentes de la célula bacteriana actúan como antígenos, en Klebsiella estos son 77 antígenos K diferentes (K se refiere a la cápsula), así como 9 antígenos somáticos. De importancia diagnóstica son los antígenos K, por examen serológico se pueden distinguir los diferentes serotipos, que, entre otras cosas. se utiliza para dilucidar las relaciones epidemiológicas. Sin embargo, también existe un método ELISA para la detección de antígenos O. La determinación también se puede llevar a cabo con la ayuda de estudios genéticos.
GENÉTICA
El contenido de CG, es decir, la proporción de las nucleobasas guanina y citosina en el ADN bacteriano, es del 57,0% mol para la cepa bacteriana DSM 30104 (de la colección de cepas DSM Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares). DSM 30104 es la cepa tipo de la subespecie Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae y por lo tanto también la especie, fue aislado de sangre humana. El genoma se secuenció completamente en 2012.
Está presente como un cromosoma bacteriano en forma de anillo y tiene un tamaño de 5.512 pares de kilobasas (kb), que es aproximadamente comparable al tamaño del genoma de Escherichia coli. Hay 5, 425 genes codificadores presentes, además, se han identificado 77 ARNt. Los genes se compararon con la Base de Datos de Genes de Resistencia a Antibióticos (ARDB, antibiotic Resistance Gene Database), fue posible identificar 15 genes que median la resistencia, u. a. para una beta-lactamasa de clase A y una bomba de eflujo. Otros diez genes codifican para productos genéticos que amplían las capacidades de β-lactamasa de la bacteria, incluido el gen llamado AMPc, que codifica para la enzima llamada AMPc-beta-lactamasa (en este caso una cefalosporinasa) y el gen llamado gloB, que codifica para una enzima llamada metalo-β-lactamasa (en este caso una carbapenemasa). Desde entonces, más de 4 lo han sido.se secuenciaron 200 genomas (basados en el cromosoma bacteriano circular) de esta especie, y también se realizaron 913 anotaciones de plásmidos (a partir de 2018).
Los plásmidos a menudo llevan la información genética para la resistencia a los antibióticos (ver más abajo) de la bacteria, los productos genéticos son enzimas que cambian una cierta estructura química de un antibiótico y, por lo tanto, previenen la acción del medicamento. En Klebsiella pneumoniae, estas son beta-lactamasas codificadas en plásmidos, como SHV-1, TEM-1, TEM-2 u otras BLEE (β-lactamasas de espectro extendido).Desde principios del siglo XXI, también se ha observado resistencia a los carbapenemós, causada por carbapenemasas (beta-lactamasa hidrolizadora de carbapenemós), a las que se hace referencia como KPC (carbapenemasas Klebsiella pneumoniae) después de la bacteria productora, varias variantes se denominan KPC-1, KPC-2 o KPC-3. La peculiaridad de los plásmidos es que se intercambian entre diferentes tipos de bacterias por transferencia horizontal de genes, y por lo tanto la resistencia a los antibióticos se «transfiere». En el artículo se describe un caso clínico de transferencia de un plásmido con el gen de resistencia blaKPC-3 de K. pneumoniae a K. aerogenes.
El estudio de la secuencia de nucleótidos de genes individuales mostró que la especie Klebsiella pneumoniae tiene una gran diversidad. Otras investigaciones genéticas, por ejemplo, una modificación del método de PCR con ADN polimórfico duplicado aleatoriamente (RAPD), confirman la aparición de tres grupos filogenéticos diferentes, que se conocen como KpI, KpII y KpIII. No son idénticas a las tres subespecies. Otras investigaciones genéticas en los últimos años, como la secuenciación del ARN ribosómico 16S (ARNr) y el análisis de secuencias de múltiples locus (MLSA) de ciertos genes, han llevado a la clasificación de los representantes del grupo KpII como Klebsiella quasigneumoniae y las cepas del grupo filogenético KpIII como Klebsiella variicola.
Patogenicidad Editar
Las tres subespecies de K. los pneumoniae se asignan al grupo de riesgo 2 por el Bioffverordnung junto con el TRBA (Reglas Técnicas para Agentes Biológicos) 466. En K. pneumoniae subsp. pneumoniae y K. pneumoniae subsp. rhinoscleromatis también contiene la observación ht, indica que la bacteria es patógena para humanos y vertebrados, pero, por regla general, no hay transmisión entre ambos grupos de huéspedes.
K. pneumoniae tiene varios factores de virulencia. La cápsula (glicocálix) protege contra la fagocitosis de los fagocitos, células del sistema inmunitario. Interfiere con el sistema de complemento involucrado en la defensa contra microorganismos al impedir su activación o la absorción de polipéptidos ya liberados, como C3b. Las adhesinas permiten que se adhiera a las células huésped. Algunas adhesinas de K. pneumoniae actúan simultáneamente como hemaglutininas y se asignan a las fimbrias (pili). Las fimbrias de tipo 1 conducen a una aglutinación visible en los eritrocitos de los conejillos de indias, se adhieren a las células epiteliales humanas del intestino o a las células epiteliales del tracto urinario. K. los aislados de pneumoniae de muestras médicas forman más fimbrias de tipo 1 que los aislados de muestras ambientales. También se producen fimbrias de tipo 3, que median la unión de las bacterias al sistema radicular de la planta, así como en los seres humanos a las células endoteliales, las células epiteliales de los alvéolos pulmonares y el tracto urinario y al colágeno tipo V. El papel de las fimbrias de tipo 3 en la infección de los seres humanos sigue siendo objeto de investigación. Se cree que son responsables de la colonización de dispositivos médicos invasivos que permanecen en el cuerpo durante mucho tiempo.
Los lipopolisacáridos (LPS) de la membrana externa actúan como antígenos, las cadenas de polisacáridos dirigidos hacia el exterior se denominan antígenos O (compare el esquema Kauffmann-White utilizado para la salmonela). K. pneumoniae posee nueve antígenos O diferentes, siendo el O1 el más abundante. Los antígenos O también interfieren con la cascada de reacción del sistema del complemento. Además, el O1 está implicado en la necrosis del tejido infectado. Los sideróforos bacterianos también son importantes para la patogenicidad. Sirven para suministrar a las células iones de hierro esenciales para el metabolismo mediante la unión de iones Fe3+. K. pneumoniae forma enterobactina (enterocelina), mientras que solo algunas cepas producen además aerobactina. En los serotipos K1 y K2, se ha encontrado un plásmido en el que se codifica la información genética de la hidroxamato aerobactina. Si estos genes se transfieren a una cepa sin plásmido con la ayuda de la transformación, las células transformadas tienen una virulencia aumentada en un factor de 100. Además, yersiniabactin, un sideróforo típico de las especies de Yersinia, está formado por algunas cepas.
Detecciones bioquímicas
K. pneumoniae está estrechamente relacionado con K. aerogenes (anteriormente incluido en el género Enterobacter) y Enterobacter cloacae. Las bacterias muestran una versatilidad pronunciada en términos de utilización de varios carbohidratos y, con pocas excepciones, tienen las mismas características bioquímicas, como las enzimas presentes y las propiedades metabólicas resultantes.
Representantes del género Klebsiella realizan fermentación de 2,3-butanodiol para la producción de energía como fermentación típica, se detecta acetoína, un producto intermedio de fermentación de 2,3-butanodiol en la prueba de Voges-Proskauer. Los representantes de los géneros relacionados Enterobacter y Klebsiella reaccionan positivamente aquí. En principio, esto también se aplica a K. pneumoniae, pero las subespecies o cepas bacterianas individuales muestran reacciones diferentes, es decir, también un resultado negativo en la prueba de VP. La cepa de tipo DSM 30104, en contraste con la descripción de la especie, es VP negativa (es decir, no produce acetoína a partir de piruvato), pero muestra un resultado positivo en la prueba de rojo metilo, que es típica de los representantes de la fermentación ácida mixta. Estas diferencias en el fenotipo fisiológico reflejan la diversidad genética de las especies de bacterias. Otras características bioquímicas tampoco están claramente definidas dentro de la especie. Por lo tanto, la prueba de indol es básicamente adecuada como característica distintiva entre K. pneumoniae (indol negativo) y Klebsiella oxytoca (indol positivo), pero también hay algunas cepas indol positivas de K. pneumoniae.
Trabajo de detección adicional
En lugar de detectar la bacteria, a menudo se limita a la determinación del serotipo o la detección de factores de virulencia individuales o genes de resistencia. Los antígenos K y O se pueden determinar de forma serológica» convencional » (conocido como serotipado en la literatura en inglés) y, desde la propagación de los métodos biológicos moleculares, también por estos, por ejemplo, con la ayuda del análisis de secuencias de múltiples locus (MLSA). En comparación con los numerosos genomas secuenciados de la especie, fue posible demostrar que el serotipo O1 casi siempre ocurre en cepas con los antígenos de cápsula K1 o K2. Los serotipos K1 y K2 se consideran hipervirulentos. Los antígenos de la cápsula también se pueden determinar mediante PCR múltiple (se detecta más de una sección del genoma) y electroforesis en gel de campo pulsado (PFGE).
La identificación mediante el método MALDI-TOF en combinación con espectrometría de masas (MS) es básicamente adecuada para detectar Klebsiella, pero no siempre es confiable en términos de distinguir géneros estrechamente relacionados, por ejemplo, con Raoultella. Los espectros de muchas especies gramnegativas pertenecientes a enterobacterias muestran un gran acuerdo (a partir de 2013), lo que dificulta la identificación. Otro estudio sistemático de bacterias cultivadas en una solución nutritiva líquida que contiene sangre mostró que, en particular, las bacterias con una cápsula no se identifican correctamente. Por otro lado, al detectar resistencia a los antibióticos, MALDI-TOF se puede usar para detectar la ausencia o la presencia reducida de proteínas en la membrana externa (en inglés: proteínas de membrana externa, OMP). Por K. pneumoniae, OmpK36 es importante aquí, una importante membrana porina a través de la cual los antibióticos β-lactámicos ingresan a la célula. En cepas resistentes, está ausente o se forma en pequeñas cantidades.
