Good Mood

Introducción

los estafilococos coagulasa negativos (CoNS) son un grupo heterogéneo de especies estafilocócicas clasificadas clínicamente por la ausencia de la enzima coagulasa. Esto los distingue de Staphylococcus aureus y de algunas especies coagulasa-positivas clínicamente menos importantes., Hoy en día, las CoNS son las bacterias más comúnmente aisladas en cultivos clínicos y han surgido como patógenos nosocomiales principales. Los factores de riesgo para la infección CoNS incluyen la presencia de implantes médicos residentes, como catéteres intravasculares, o inmunosupresión debido al tratamiento del cáncer o VIH/SIDA. El tratamiento de las infecciones CoNS se complica por la aparición de cepas resistentes a los antibióticos (como particularmente MRSE, S. epidermidis resistente a la meticilina) (Rogers et al., 2009).,

los contras son una parte integral de la flora normal en la piel humana y las membranas mucosas, y colonizan preferentemente las áreas húmedas (Grice et al., 2009). S. epidermidis, la especie de CoNS más común recuperada de cultivos clínicos, coloniza la axila, ingle, narinas anteriores, conjuntiva, redes de dedos y área perineal (Kloos y Musselwhite, 1975). Aunque por lo general son colonizadores inocuos o incluso beneficiosos, una vez que la barrera epitelial del huésped está comprometida, los contras como S. epidermidis pueden causar infecciones graves., De hecho, las infecciones CoNS representan la mayoría de las sepsis bacterianas y las infecciones relacionadas con cuerpos extraños, siendo S. epidermidis la especie más significativa en ese sentido (Rogers et al., 2009).

la respuesta inmune del huésped A S. epidermidis, el mecanismo de tolerancia inmune y los beneficios inmunes que los comensales de S. epidermidis pueden proporcionar, están empezando a desenredarse. Esta revisión proporcionará las últimas investigaciones sobre la respuesta del huésped A S. epidermidis como comensales y como bacterias oportunistas en el contexto de biopelículas e infecciones sépticas.,

La respuesta inmune del huésped a S. epidermidis como comensal

cada vez hay más evidencia de que la microbiota de la piel en general tiene un impacto importante en el sistema inmune (Belkaid y Tamoutounour, 2016). A pesar de que los CoNS se encuentran entre los colonizadores cutáneos más importantes, los estudios específicos sobre la respuesta inmune del huésped a la colonización y establecimiento de los CoNS han sido limitados. Los que están disponibles se han centrado en la respuesta inmune a la colonización de la piel por la especie prototípica CoNS S. epidermidis y los beneficios que dicha colonización proporciona al huésped.,

por ejemplo, el grupo Gallo ha descrito funciones potencialmente beneficiosas de S. epidermidis como comensal de piel. A saber, Lai et al. reportaron que el ácido lipoteichoico (LTA) de S. epidermidis a través de un mecanismo que involucra TLR (toll-like receptor) 2 reduce la inflamación de la piel (Lai et al., 2009). Los mismos autores también informaron más tarde que S., la epidermidis (pero no otras bacterias) produce una sustancia no más caracterizada de menos de 10 kD que activa TLR2, y por lo tanto induce la producción de péptidos antimicrobianos, lo que aumentó la capacidad de los LISADOS celulares para inhibir el crecimiento de estreptococos del grupo A y S. aureus (lai et al., 2010) (gráfico 1A). Mientras que estos resultados subrayan una función beneficiosa de S., epidermidis en la piel, con respecto al factor estimulante, tienen que ser vistos a la luz del hecho de que la activación frecuentemente reportada de TLR2 por LTA ha sido cuestionada: la purificación de LTA es extremadamente difícil y a menudo contiene contaminantes lipopéptidos estimulantes de TLR2, incluso en preparaciones comerciales (Hashimoto et al., 2006). Por lo tanto, estos hallazgos ciertamente requieren una evaluación adicional utilizando mutantes isogénicos de S. epidermidis para verificar la naturaleza del factor estimulante.

Scharschmidt et al. mostró que la colonización con S. epidermidis desencadenó una respuesta local, así como sistémica, de células T CD4+ específicas, como lo demuestra el enriquecimiento de células T CD4 + específicas tanto en los ganglios linfáticos que drenan la piel como en el bazo (Scharschmidt et al., 2015). Este grupo diseñó la S., epidermidis skin isolate, cepa Tü3298, para expresar el antígeno peptídico 2w (Epi-2w) vinculado a una proteína fluorescente. Para lograr la colonización, aplicaron 108-109 UFC de la cepa EPI-2W de ingeniería a la piel dorsal de ratones C57BL/6 cada 3 días para un total de tres aplicaciones. Usando este modelo, los autores ilustraron que la expansión de células T reguladoras específicamente CD4+ (Treg) juega un papel crítico en la tolerancia inmune a S. epidermidis., Dicha tolerancia, sin embargo, requirió colonización bacteriana temprana durante la etapa neonatal, ya que la colonización en ratones adultos no estableció tolerancia (figura 1B). El trabajo de Scharschmidt et al. es especialmente interesante, ya que proporciona la justificación científica para la modulación de la microbiota de la piel en el período neonatal como una opción terapéutica para tratar las enfermedades inflamatorias de la piel, y en particular, para la dermatitis atópica (EA).

la piel de los pacientes con EA a menudo es colonizada por S. aureus (Higaki et al., 1999). Varios estudios muestran que S., la epidermidis es el segundo microbio más común aislado de lesiones cutáneas afectadas por la EA(Hon et al., 2005, 2012, 2016). Si bien esto no implica directamente a S. epidermidis en la patogénesis de la EA, debido a su abundancia normal y frecuente en la piel, en el más reciente de esos estudios, Hon et al. se examinaron aislados bacterianos de 100 pacientes con EA y se encontró que S. epidermidis está presente en las lesiones cutáneas más gravemente afectadas por la EA (Hon et al., 2016). Por lo tanto, la relación antagónica sugerida previamente entre S. epidermidis y S. aureus (Cogen et al., 2010; Iwase et al.,, 2010), no se tradujo en menos enfermedades en su estudio. Más bien, los resultados sugirieron que la colonización por S. epidermidis está asociada con una enfermedad de EA más severa. Ciertamente, se requieren más estudios para evaluar el papel de S. epidermidis en la patogénesis de la EA y la naturaleza de la relación entre S. aureus y S. epidermidis en las lesiones de la EA.

Naik et al. demostró que la colonización de S. epidermidis en ratones adultos induce una respuesta de células T específicas de la piel (Naik et al., 2015). En este estudio, el grupo aplicó ~5 ml de 107-109 UFC por ml de S., epidermidis a través de toda la superficie de la piel del ratón cada dos días para un total de cuatro aplicaciones, un procedimiento por el cual informaron para obtener colonización estable. Sin embargo, las células T inducidas en este estudio fueron células T IL-17A+ CD8+ en lugar de células T CD4+, como en Scharschmidt et al. estudio (Scharschmidt et al., 2015). Los autores mostraron que estas células T IL-17A+ CD8 + proporcionan inmunidad a la infección cutánea por C. albicans (figura 1C); sin embargo, no examinaron si esto también proporciona inmunidad a otros patógenos, en particular S. aureus (Naik et al., 2015).,

tanto el Scharschmidt et al. y Naik et al. los estudios examinaron la respuesta inmune del huésped a la colonización por S. epidermidis, sin embargo, sus hallazgos son bastante diferentes. Estas diferencias pueden atribuirse a los matices en la configuración de los modelos de ratón o posiblemente también a las cepas específicas de S. epidermidis utilizadas. A pesar de las diferencias en los resultados, colectivamente, los dos estudios mostraron que la colonización con S. epidermidis induce una respuesta adaptativa de células T en ratones. No está claro, sin embargo, si tal firma inmune a la colonización de S. epidermidis también se observa en humanos.,

inmunidad frente a S. epidermidis en infecciones asociadas a biopelículas

se han realizado muy pocos estudios para evaluar la respuesta inmune a las infecciones asociadas a biopelículas de CoNS, especialmente en comparación con S. aureus. La mayoría de esos estudios se han centrado en S. epidermidis. CoNS las infecciones asociadas a biofilm a menudo ocurren en pacientes con implantes médicos, siendo S. epidermidis la especie más probable de ser recuperada (Rogers et al., 2009)., Las biopelículas son aglomeraciones complejas y espacialmente diversas de células bacterianas encerradas dentro de una matriz extracelular amorfa de producción propia compuesta de ADN extracelular, proteínas y polisacáridos (Otto, 2008). Las infecciones asociadas a biopelículas son extremadamente resistentes al tratamiento antibiótico por varias razones, entre ellas la reducción del metabolismo y la obstaculización de la penetración a través de la matriz extracelular (Mah y O’Toole, 2001). En consecuencia, el tratamiento a menudo requiere la extirpación quirúrgica del dispositivo o tejido infectado., Solo en los EE.UU., aproximadamente 2 2 mil millones se gastan anualmente para el tratamiento y manejo de infecciones relacionadas con implantes ortopédicos (Darouiche, 2004; Parvizi et al., 2010).

en general, la respuesta inmune del huésped a una infección asociada con biopelícula de S. epidermidis no es protectora o suficiente para eliminar la infección. Por lo tanto, la mayoría de las infecciones asociadas a la biopelícula de S. epidermidis son crónicas. La mayoría de los estudios realizados sobre el tema hasta ahora son estudios in vitro que han comparado bacterias planctónicas con bacterias cultivadas con biopelículas. Los resultados de varios estudios sugieren que S., las biopelículas de la epidermidis inducen atenuación en la función fagocítica y producción de citocinas antiinflamatorias en comparación con sus contrapartes planctónicas (Figura 2). Se han reportado hallazgos contradictorios sobre los efectos de las biopelículas de S. epidermidis sobre la actividad fagocítica. Dos estudios informaron que la adherencia y la fagocitosis por neutrófilos humanos y macrófagos primarios derivados de monocitos humanos mejoraron significativamente cuando se estimularon con bacterias cultivadas con biopelículas (Heinzelmann et al., 1997; Spiliopoulou et al.,, 2012), mientras que otros informaron que el biofilm exopolisacárido, polisacárido adhesina intercelular (PIA) (Mack et al., 1996) juega un papel esencial en la atenuación de la capacidad fagocítica de los macrófagos peritoneales murinos (Shiau y Wu, 1998), j774a.1 macrófagos murinos (Schommer et al., 2011), y PMNs humanos. Hay consenso en la literatura, sin embargo, con respecto a los efectos del biofilm de S. epidermidis en la matanza fagocítica. Matanza por macrófagos humanos (Spiliopoulou et al., 2012) y PMNs (Vuong et al., 2004; Kristian et al.,, 2008), así como la muerte mediada por anticuerpos por leucocitos (Cerca et al., 2006) se atenúan fuertemente en presencia de bacterias cultivadas con biofilm.

El papel del complemento en los Contras las infecciones asociadas a biofilms es bastante claro. Mientras S., las cepas productoras de biopelículas de epidermidis provocan una respuesta más fuerte en la activación y liberación de los componentes del complemento que sus contrapartes isogénicas PIA-negativas y, por lo tanto, biofilm-negativas (Kristian et al., 2008; Fredheim et al., 2011), tal liberación de complemento no se tradujo en una mayor matanza fagocítica. Las biopelículas PIA-positivas de S. epidermidis desencadenaron la liberación de C3a, pero protegieron a S. epidermidis de la opsonización de C3b e IgG y la muerte mediada por PMN (Kristian et al., 2008)., En particular, mientras que algunos autores intentaron atribuir efectos específicos a la PIA, en lugar de la formación de biopelículas, destruyendo mecánicamente los agregados (Vuong et al., 2004), en ninguno de estos estudios se puede hacer una distinción clara entre los efectos de las aglomeraciones de biofilm y un efecto directo del exopolisacárido PIA. En cuanto a las propiedades pro-inflamatorias de la PIA (Kristian et al., 2008; Fredheim et al., 2011; Ferreirinha et al.,, 2016), el hecho de que la PIA es una sustancia difícil de purificar y los mutantes isogénicos negativos de PIA tienen propiedades de superficie celular claramente diferentes, hace que sea difícil atribuir los efectos observados directamente a la molécula de PIA.

se ha informado que las cepas cultivadas con biopelícula de S. epidermidis provocan la producción de citoquinas antiinflamatorias en lugar de proinflamatorias (Spiliopoulou et al., 2012). En el estudio respectivo, los macrófagos primarios derivados de monocitos humanos estimulados con S viva., la epidermidis de biopelículas de 24 horas produjo niveles más bajos de citoquinas proinflamatorias (IL-1beta, IFN-gamma, IL-12) y niveles elevados de la citoquina antiinflamatoria IL-13 que las células planctónicas cultivadas durante 2 horas. obviamente, en esa comparación, otros factores, como los factores proinflamatorios regulados por detección de quórum, como las modulinas solubles en fenol (PSMs) (Cheung et al., 2014) discutido a continuación, puede hacerse responsable de las diferencias observadas en lugar de la formación de biopelículas en sí., Sin embargo, al comparar las cepas biofilm-positivas con las cepas isogénicas biofilm-negativas (PIA-negativas, Embp, o AAP-negativas), Schommer et al. también se observó una respuesta inflamatoria reducida en los macrófagos 774A.1 con una activación reducida de NF-kappaB y una producción reducida de IL-1beta (Schommer et al., 2011).

poco se sabe acerca de cómo el sistema inmune adaptativo responde a las infecciones asociadas a biofilm, en parte, porque es difícil establecer modelos de infección de biofilm de S. epidermidis a largo plazo. Vuong et al. han desarrollado un modelo de infección murina relacionada con el catéter con una S., epidermidis cepa bioluminiscente llamada se Xen43, con la que fueron capaces de monitorear en tiempo real la progresión de la infección asociada a S. epidermidis biofilm (Vuong et al., 2008). Comparando la susceptibilidad de Nu / Nu (con deficiencia de células T) y CBSCBG-MM (con deficiencia de células T/B) a la infección asociada a biopelícula de S. epidermidis con ratones inmunocompetentes de tipo salvaje Balb/c, los autores encontraron que, en particular, los ratones Nu/Nu eran más susceptibles a la infección, lo que indica un papel importante de la inmunidad mediada por células T contra la infección asociada a biopelícula de S. epidermidis.

inmunidad frente a S., epidermidis durante la Sepsis

la presencia de contras en la sangre (bacteremia), a menudo originada por la dispersión de bacterias de biopelículas en dispositivos médicos residentes, puede causar sepsis aguda (Figura 2). La bacteriemia de CoNS se asocia con costos de salud, morbilidad y mortalidad significativos (Bearman y Wenzel, 2005). Los neonatos inmunocomprometidos y prematuros son los más vulnerables a la sepsis CoNS, siendo S. epidermidis la especie CoNS más prevalente involucrada (Cheung y Otto, 2010).

en contraste con las infecciones asociadas a biopelículas de S. epidermidis, que son crónicas, S., la sepsis epidermidis es aguda por naturaleza. Por lo tanto, la respuesta inmune del huésped a la sepsis de S. epidermidis, que tiene lugar en gran parte en el torrente sanguíneo, es bastante diferente de la que contra las infecciones asociadas al biofilm de S. epidermidis que residen en el tejido. Debido a que los neonatos tienen una mayor susceptibilidad a la sepsis de S. epidermidis, la mayoría de los estudios sobre el tema se refirieron a la sepsis neonatal de S. epidermidis. Por lo tanto, la siguiente discusión se centrará en la inmunidad neonatal en respuesta a la sepsis de S. epidermidis.,

Un elemento importante en la respuesta inmune innata son las células inmunes innatas, entre las cuales los neutrófilos dominan en número. Los neutrófilos reconocen los microbios invasores a través de un repertorio de receptores del huésped (ver más abajo), los ingieren y los eliminan dentro del fagosoma por especies reactivas de oxígeno y proteínas antimicrobianas liberadas durante un proceso llamado degranulación (Malech et al., 2014). Además, los neutrófilos LISADOS pueden formar trampas extracelulares de neutrófilos (redes) para unir y matar a los microbios invasores (Brinkmann et al., 2004).,

varios receptores de reconocimiento de patrones (PRRs), que reconocen y se unen a productos microbianos conservados (PAMPs, Patrones moleculares asociados a patógenos) y desempeñan un papel esencial en la activación de la respuesta inmune innata, han demostrado ser críticos en la inmunidad del huésped contra la sepsis de S. epidermidis. La TLR2 demostró ser crítica para el aclaramiento de S. epidermidis en un modelo de sepsis de ratón (Strunk et al., 2010). En neonatos humanos, hay un aumento en la expresión de TLR2 en el curso de la sepsis de S. epidermidis (Viemann et al.,, 2005), sin embargo, se informó que un sistema inmune estimulado por TLR era menos competente para obtener respuestas múltiples de citoquinas en neonatos en comparación con los adultos (Kollmann et al., 2009). S. epidermidis Pia (Stevens et al., 2009), PSMs (Hajjar et al. De 2001), y el ácido lipoteicoico (LTA) (Xia et al., 2016) han sido reclamados como efectores de TLR2. Sin embargo, los estudios con PIA y PSMs no se verificaron con mutantes isogénicos; y en cuanto a LTA, ha habido evidencia reciente que indica que los lipopéptidos estafilocócicos en lugar de LTA son los agentes inmunoestimulantes reales (Hashimoto et al., 2006)., Además, en S. aureus se demostró que las PSM no son agonistas directos de TLR2, sino que conducen a la liberación de lipopéptidos de la superficie celular y, por lo tanto, tienen un efecto secundario, estimulador de TLR2 (Hanzelmann et al., 2016), un efecto probablemente también presente en S. epidermidis.

basado en el hecho de que el receptor 2 del péptido formilo (FPR2) reconoce PSMs (Kretschmer et al., 2010), este receptor quimioatractante acoplado a proteína G es otro receptor del huésped potencialmente importante en la respuesta contra S. epidermidis. Como se muestra en S., la activación de aureus, PSM-FPR2 induce quimiotaxis, exocitosis de gránulos y liberación de interleucina – 8 (IL-8) de PMNs (Wang et al., 2007; Kretschmer et al., 2010). Los estudios sobre los efectos de las PSMs de CoNS en la respuesta inmune solo se han realizado con PSMs puras de S. epidermidis (Cheung et al., 2010), y hasta ahora se han visto obstaculizados por la multitud de loci genéticos psm en S. epidermidis y la dificultad general para producir mutantes de deleción isogénica en CoNS. Sin embargo, un estudio reciente atribuyó un papel crucial al PSM-mec de S altamente producido y codificado por elementos genéticos móviles., epidermidis en inflamación y evasión inmune, usando mutantes isogénicos psm-mec (Qin et al., 2017).

el complemento también juega un papel importante en la inmunidad contra la sepsis de S. epidermidis. Las deficiencias en el factor del complemento C3 e IgG se asocian con un mayor riesgo de sepsis neonatal asociada a contras (Lassiter et al., 1991). Además, en un estudio que utilizó un modelo ex vivo de sepsis de sangre completa, S. epidermidis indujo una activación del complemento significativamente menor en neonatal en comparación con la sangre adulta (Granslo et al., 2013)., Este hallazgo sugiere que existe una deficiencia maduracional en el sistema del complemento neonatal, lo que, en parte, puede explicar por qué los neonatos son más susceptibles a infecciones sépticas por S. epidermidis que los adultos. Además, este estudio destaca la importancia del sistema complemento en la defensa del huésped contra la sepsis por S. epidermidis.

Al igual que el complemento, los neutrófilos de los neonatos prematuros presentan deficiencia maduracional. Muestran una explosión oxidativa deteriorada en comparación con los aislados de recién nacidos a término cuando se estimulan con S. epidermidis (Björkqvist et al., 2004)., Esto, en parte, también puede explicar el aumento de la susceptibilidad en neonatos prematuros a la sepsis por S. epidermidis. Curiosamente, los monocitos, otro componente celular en la respuesta inmune innata, no son esenciales para la defensa del huésped contra la sepsis neonatal de S. epidermidis, ya que tanto los monocitos humanos neonatales como los adultos mostraron una capacidad fagocítica e intracelular similar (Strunk et al., 2007). En conjunto, esto indica que los neutrófilos juegan un papel particularmente importante en la respuesta inmune durante la sepsis de S. epidermidis.,

si bien hay numerosos estudios dedicados a comprender el papel de la respuesta inmune innata durante la sepsis de S. epidermidis, la investigación sobre el papel de la respuesta inmune adaptativa en las infecciones sépticas de S. epidermidis sigue siendo limitada. Como estas infecciones son agudas en la naturaleza, es poco probable que la respuesta inmune adaptativa juega un papel significativo. En consecuencia, la transferencia intravenosa de inmunoglobulina de donantes con títulos altos de anticuerpos a S. epidermidis o S. aureus no logró proteger de la sepsis en recién nacidos prematuros (Bloom et al., 2005; DeJonge et al., 2007).,

conclusiones

las infecciones CoNS y, en particular, S. epidermidis suponen una carga médica y económica significativa para la salud pública. Además, con la aparición de la resistencia a los antibióticos, las opciones de tratamiento son cada vez más limitadas. Sin embargo, la eliminación de la bacteria S. epidermidis parece inapropiada, ya que son una parte integral de la microbiota beneficiosa en la piel y las membranas mucosas.

el papel beneficioso de S., la colonización de la epidermidis en la prevención del crecimiento excesivo de patógenos en la piel, basado en los resultados en ratones, se ha atribuido a la estimulación de la respuesta inmune. Sin embargo, con el modelo de piel de ratón que apenas refleja la situación en la piel humana, sigue siendo poco entendido si los hallazgos son transferibles a los seres humanos. Además, queda por investigar si existe una posible interacción bacteriana directa entre S. epidermidis y patógenos en la piel.

La respuesta inmune a S. epidermidis durante la infección posiblemente es aún menos bien entendida., En la infección crónica asociada a biopelículas es difícil distinguir entre los efectos de la aglomeración de cizallamiento y los mediados por componentes específicos de la superficie celular. Durante la sepsis, la naturaleza y el papel de las citocinas proinflamatorias y las vías inflamatorias en respuesta a S. epidermidis siguen estando igualmente mal definidas. La aclaración de estos mecanismos también proporcionará más información sobre la pregunta por qué los neonatos son particularmente susceptibles a la infección por S. epidermidis. Avances en las herramientas de biología molecular para S., la epidermidis y los contras en general serán de gran ayuda en estos esfuerzos y especialmente ayudarán a diferenciar entre efectos directos y secundarios. Claramente, una comprensión más profunda de la respuesta inmune del huésped a estas infecciones será crítica para el desarrollo de vacunas de S. epidermidis y terapias nuevas.

contribuciones del autor

TN y MO escribieron el manuscrito. MP y TN prepararon cifras.,

Declaración de conflicto de intereses

los autores declaran que la investigación se realizó en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran ser interpretadas como un potencial conflicto de intereses.

agradecimientos

Este estudio fue apoyado por el programa de investigación Intramural del Instituto Nacional de alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID), Institutos Nacionales de salud de los Estados Unidos (NIH), número de proyecto Zia AI001080.