Formadores de biofilme de Staphylococcus aureus: sua importância na mastite
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Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4408 ISSN: 2595-573X Formadores de biofilme de Staphylococcus aureus: sua importância na mastite ovina Staphylococcus aureus biofilm formators: its importance in ovine mastitis DOI: 10.34188/bjaerv4n3-125 Recebimento dos originais: 04/03/2021 Aceitação para publicação: 30/06/2021 Gerardo Mancera Cuadros Doctorado en Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales por la Universidad Autónoma del Estado de México. Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Salud Animal. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad Autónoma del Estado de México. México. Campus UAEM “El Rosedal”. San Cayetano de Morelos, Municipio de Toluca, México. E-mail: germancu_09@hotmail.com Jorge Pablo Acosta Dibarrat Doctorado en Ciencias: Área Bacteriología y Patología por la Universidad Nacional Autónoma de México. Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Salud Animal. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad Autónoma del Estado de México. México. Campus UAEM “El Rosedal”. San Cayetano de Morelos, Municipio de Toluca, México. E-mail: jpacostad@uaemex.mx Benjamín Valladares Carranza Doctorado en Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales por la Universidad Autónoma del Estado de México. Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Salud Animal. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad Autónoma del Estado de México. México. Campus UAEM “El Rosedal”. San Cayetano de Morelos, Municipio de Toluca, México. E-mail: benvac2004@yahoo.com.mx Carlos Bedolla Cedeño Maestría en Educación en Ciencias Naturales por el Instituto Michoacano de Ciencias de la Educación. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Calle Santiago Tapia No. 403. Col. Centro. Morelia. Michoacán. México. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Km 9.5 Carretera Morelia-Zinapecuaro. La Palma. Municipio de Tarímbaro, Michoacán. México. E-mail de correspondencia: bedollajl@yahoo.com.mx Valente Velázquez Ordoñez Doctorado en Ciencias Veterinarias por la Universidad Nacional Autónoma de México. Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Salud Animal. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad Autónoma del Estado de México. México. Campus UAEM “El Rosedal”. San Cayetano de Morelos, Municipio de Toluca, México. E-mail: vvo@uaemex.mx RESUMO A mastite é a principal doença que afeta as ovelhas produtoras de leite, embora também seja uma doença recorrente em rebanhos produtores de crias para abastecimento de carne em todo o mundo. Embora existam diferentes patógenos que causam infecção e inflamação da glândula mamária; O Staphylococcus aureus é reconhecido como o principal agente causador da mastite clínica em Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4409 ISSN: 2595-573X rebanhos leiteiros, porém também atua concomitantemente com as diferentes espécies de estafilococos coagulase negativos na apresentação da mastite subclínica em ovelhas produtoras de carne. O Staphylococcus aureus contém em sua estrutura genética vários fatores de virulência que desempenham um papel muito importante na patogênese da mastite; um deles é a formação de biofilme que contribui para sua sobrevivência e aderência nas células epiteliais e é de grande importância na disseminação da bactéria no interior de uma glândula mamária afetada. No presente trabalho, uma revisão das infecções causadas por Staphylococcus aureus em ovinos, estafilococos causadores de mastite, fatores de virulência de Staphylococcus aureus, formação de biofilme em cepas de Staphylococcus aureus, sua importância na mastite subclínica e clínica em ovinos e importância na produção de leite de ovelha e resistência a antibióticos devido ao Staphylococcus aureus formador de biofilme. Palavras-chave: Staphylococcus aureus, biofilme, importância, mastite, ovelha ABSTRACT Mastitis is the main disease that affects milk producing ewes, although it is also a recurrent disease in herds producing young for meat supply worldwide. Although there are different pathogens that cause infection and inflammation of the mammary gland; Staphylococcus aureus is recognized as the main causative agent of clinical mastitis in dairy herds, however, it also acts concomitantly with the different species of coagulase negative staphylococci in the presentation of subclinical mastitis in meat producing ewes. Staphylococcus aureus contains within its genetic structure various virulence factors that play a very important role in the pathogenesis of mastitis; one of them is the formation of biofilm which contributes to its survival and adherence in epithelial cells and is of great importance in the spread of the bacteria within an affected mammary gland. In the present work, a review of the infections caused by Staphylococcus aureus in sheep, staphylococci causing mastitis, virulence factors of Staphylococcus aureus, biofilm formation in Staphylococcus aureus strains, its importance in subclinical and clinical mastitis in the sheep and importance in sheep's milk production and antibiotic resistance due to biofilm-forming Staphylococcus aureus. Keywords: Staphylococcus aureus, biofilm, importance, mastitis, sheep 1 INTRODUCCIÓN La mastitis es considerada el problema de salud más importante y común en los rebaños ovinos productores de leche y de crías para engorda; en las ovejas, al igual que en otras especies esta enfermedad es multifactorial, sin embargo, la mastitis bacteriana es la más común convirtiéndose en un problema económicamente significativo, especialmente en los sistemas de producción de tipo lechero (Gelasakis et al., 2015). Así mismo es considerada una causa predominante de disminución del bienestar animal en las granjas de ovejas, repercutiendo en la disminución de la producción de leche; Otras pérdidas adicionales asociadas con la mastitis son los costos del tratamiento y el sacrificio de las ovejas debido al daño permanente de la ubre que en casos muy graves las ovejas pueden llegar a desarrollar gangrena en la glándula mamaria (GM) y la oveja puede morir (Vasileiou et al., 2018a). Para el control de la mastitis, hay una gran variedad de enfoques incluyendo el manejo correcto en la sala de ordeño durante y después de la ordeña o la Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4410 ISSN: 2595-573X administración de antibióticos al final de un período de lactancia puede ser aplicado; También se puede implementar la vacunación (Petridis y Fthenakis, 2014). Por tanto, la mastitis tiene un impacto importante tanto en la economía como en el bienestar animal en la producción ovina, en consecuencia, el control de las infecciones intramamarias (IMI) es uno de los retos más importantes para los productores de leche de ovejas (Mork et al., 2007). Aunque se ha reportado que una amplia gama de microorganismos que pueden causar mastitis en las ovejas, los brotes de mastitis infecciosa en los pequeños rumiantes generalmente son causados por bacterias Gram-positivas, siendo los estafilococos coagulasa negativos (SCN), Staphylococcus aureus (S. aureus) y Streptococcus sp. los de mayor importancia; aunque la mayoría de los casos reportados son atribuidos S. aureus, varios informes indican que los SNC son la causa más común de mastitis subclínica en ovejas lecheras, mientras que a S. aureus se le asocia frecuentemente con los ovinos productores de carne (Hariharan et al., 2004). Con respecto a los microorganismos asociados con la mastitis clínica, se ha encontrado que S. aureus es el patógeno más comúnmente aislado de las infecciones tanto en ovejas productoras de carne, como en ovejas lecheras. Sin embargo, también existen otros géneros bacterianos responsables de infecciones de la GM estos son Mannheimia haemolytica, Escherichia coli y Streptococcus sp. los cuales se han reportado como causantes de mastitis en menor medida. Por lo que el S. aureus es considerado el género bacteriano que con mayor frecuencia se aísla y al cual se asocian la mayoría de brotes de la enfermedad, atribuyéndosele los casos de mastitis clínica y subclínica (Marogna et al., 2010; Gelasakis et al., 2015). Múltiples factores de virulencia han sido atribuidos a S. aureus mismos que juegan un papel muy importante en la patogenia de la mastitis. La formación de biopelículas por S. aureus contribuye a su supervivencia ante los mecanismos de defensa del hospedero, también contribuye a la adhesión a las células epiteliales de la GM y a la diseminación en la ubre y en el rebaño durante el ordeño (Vasileiou et al., 2019). El objetivo de la presente revisión es dar a conocer la importancia que la producción de biofilm por S. aureus tiene en la mastitis de ovejas, su repercusión en la salud de la glándula mamaria y producción de leche en ovejas lecheras. 2 INFECCIONES CAUSADAS POR STAPHYLOCOCCUS AUREUS OVEJAS El S. aureus es un microorganismo que se encuentra ampliamente distribuido en el cuerpo de las ovejas sanas, aunque también han sido implicados en diferentes trastornos cuya importancia puede variar debido a su gravedad; entre los más reconocidos y de mayor frecuencia son el impétigo o la formación de abscesos, algunos de presentación esporádica como las infecciones vaginales y Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4411 ISSN: 2595-573X abortos, mientras que algunos autores han reportado la presentación de infecciones más severas como son la osteomielitis y rinosinusitis pero de manera experimental, sin embargo la principal fuente de aislamiento de este agente patógeno ha sido la ubre de las ovejas con IMI o mastitis. En general, la aparición y el resultado de las infecciones por S. aureus dependen de la combinación de los factores de virulencia de la bacteria invasora y de la capacidad del sistema inmune del hospedero para defenderse ante la infección (Murray et al., 2008). También se ha reportado que la protección del hospedero contra la infección por las diferentes subespecies de estafilococos depende en gran medida de la integridad de la piel y las membranas mucosas, que forman una barrera importante contra la entrada de estos microorganismos al organismo de la oveja, así mismo se ha reportado que el éxito del sistema inmune al defender al organismos depende del número y la funcionalidad de los leucocitos, ya que estas células de defensa son importantes para fagocitar y destruir las bacterias invasoras. Además, algunos trabajos recientes también han reportado el papel que juegan los anticuerpos contra Staphylococcus sp., que parecen eliminar a diferentes cepas de esta bacteria de manera más efectiva (Vasileiou et al., 2019). 3 STAPHYLOCOCCUS CAUSANTES DE MASTITIS La glándula mamaria está expuesta a diferentes factores que pueden producir inflamación en el tejido glandular durante el periodo de lactancia o aun en el periodo seco; estos factores pueden ser: factores químicos, físicos y microbiológicos; siendo estos últimos los más importantes y que con mayor frecuencia afectan a la GM. Los microrganismos que comúnmente son aislados de la GM de las ovejas con mastitis son bacterias Gram-positivas entre las que se destacan los SCN (principalmente Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus chromogenes, Staphylococcus simulans y Staphylococcus xylosus), sin embargo, el S. aureus es considerado el de mayor importancia y al cual se le atribuye el mayor impacto en la producción de leche de ovejas (Mørk et al., 2007). Los casos de mastitis causados por S. aureus suelen ser graves, con signos clínicos sistémicos, presencia de inflamación severa y dolor agudo de la urbe. Las glándulas mamarias afectadas sufren con frecuencia daño parcial o completo y no reanudan su función normal, convirtiéndose en un factor crítico para la ovinocultura por la disminución del crecimiento de los corderos y la baja producción de leche (Moroni et al., 2007). En los rebaños de ovejas lecheras, las infecciones mamarias por S. aureus tienen un evidente significado económico, debido a la reducción de la producción de leche, la disminución de la calidad de la leche y el rechazo de la leche como consecuencia de la administración de antibióticos. Las infecciones mamarias también son importantes en los rebaños de producción de carne, ya que se ha demostrado que la reducción de la producción de leche de las ovejas conduce a un inadecuado crecimiento de sus corderos. Otros Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4412 ISSN: 2595-573X costos asociados con la enfermedad incluyen el mantenimiento de los animales de reemplazo y los gastos correspondientes por la asistencia veterinaria. Así mismo la mastitis también es de gran preocupación para el bienestar de los rebaños (Selvaggi et al., 2017) 4 FACTORES DE VIRULENCIA DE STAPHYLOCOCCUS AUREUS El Staphylococcus aureus presenta una amplia gama de factores de virulencia, que influyen en la presentación y severidad de la IIM que se desarrolla en las especies lecheras al facilitar la colonización y evadir la respuesta inmune de los animales (Camussone y Calvinho, 2013). La patogenicidad de las infecciones por S. aureus se fundamenta en los factores de virulencia de la bacteria que le permiten sobrevivir, desarrollar la enfermedad en el hospedador y causar daños importantes a su organismo. Los S. aureus portan dentro de su cromosoma una gran variedad de factores de virulencia que potencializan los efectos de la bacteria en el organismo hospedero, siendo capaces de adherirse al tejido blanco, evitar, vencer e invadir el sistema inmunológico y liberar toxinas o enzimas dañinas para el hospedero. Los factores de virulencia de S. aureus, participan en la colonización de la GM, mediante la adhesión a los tejidos, actividad metabólica durante la replicación del microrganismo, evasión de la respuesta inmune del hospedero; con base a estas características, los factores virulencia se han clasificado en tres grupos: Grupo I) los involucrados en la adherencia a la célula hospedera o matriz extracelular, como las proteínas de unión a fibrinógeno, fibronectina, colágeno y coagulasa (Lacey et al., 2017; Madani et al 2017). Grupo II) aquellos que están involucrados en la evasión de los mecanismos de defensas del hospedero, como las enterotoxinas estafilocócicas; la TSST-1, la leucocidina de Panton-Valentine (PVL), proteína A, lipasas, polisacáridos capsulares y la formación de biofilm (Ko et al., 2011; Tel et al., 2012; Kobayashi and De Leo 2013; Kiedrowski et al., 2014; Eisenbeis et al., 2017). Grupo III) los involucrados en la invasión de la célula hospedera y penetración de los tejidos, como la toxina α, hemolisinas β, γ y δ (Kiedrowski et al., 2014; Spaan et al., 2017). En la adherencia del S. aureus a los tejidos actúan varias proteínas principalmente durante la fase inicial de la infección, cuya función es facilitar la unión de este agente a la superficie de la célula huésped, simultáneamente se realiza la evasión de la respuesta inmune de hospedero. Por ejemplo, los polisacáridos capsulares, localizados en la pared celular bacteriana, inhiben la fagocitosis por los neutrófilos, mientras que algunas sustancias como los ácidos teicoicos le ayudan a la bacteria a adherirse a la superficie de la mucosa. Entre estos componentes de la superficie bacteriana que reconocen las moléculas de la matriz adhesiva se incluyen; al fibrinógeno, fibronectina y colágenos. También se ha reportado que la proteína A del S. aureus (SpA), se une a la fibronectina, mientras la proteína B se une a la fibronectina (FnbpA y FnbpB), así mismo la Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4413 ISSN: 2595-573X proteína que se une al colágeno y las proteínas del factor de aglutinación A y B desempeñan un papel crucial en la virulencia de estos microorganismos (Palmqvist et al., 2002; Heying et al., 2007). La producción de Slime por las cepas S. aureus contribuye a la formación de biofilm por esta bacteria y juega un papel muy importante en la patogénesis de la infección especialmente en la mastitis especialmente en la etapa inicial de la infección cuando la bacteria se adhiere a las células epiteliales de la GM, además se ha reportado que la proteína clumping factor A, tiene un rol crucial en la invasión inicial y en la evasión de la respuesta inmune del hospedero (Schönborn et al., 2017; Stutz et al., 2011) Los factores de virulencia secretados durante la fase tardía de la infección y por lo general tienen un papel distinto en la patogenicidad, Según su actividad principal, se clasifican en cuatro categorías: 1.- superantígenos, 2.- toxinas citolíticas, 3.- exoenzimas, 4.- diferentes proteínas. Por ejemplo, los superantígenos; toxina-1 del síndrome de shock toxico (TSST-1) y las enterotoxinas son las más abundantes y por lo general causan condiciones clínicas de mayor gravedad. Mientras que las toxinas citolíticas (α-hemolisina, β-hemolisina, γ-hemolisina y las toxinas de la familia de las leucocidinas), formar poros en la pared de la célula hospedera, provocando la pérdida osmótica del contenido celular, provocando la lisis de la célula; su acción proporciona los nutrientes necesarios para un mayor crecimiento de las bacterias. Las enzimas extracelulares son producidas por la mayoría de los aislados de estafilococos y tienen como objetivo inactivar los mecanismos antimicrobianos del hospedero, lo que permite la diseminación bacteriana. Estas exoenzimas incluyen varias lipasas, nucleasas y proteasas (hialuronidasa, serina, cisteína, estafiloquinasa). Finalmente, se ha reportado que (Otto, 2013). La síntesis de los factores de virulencia se produce durante las dos fases de crecimiento de la bacteria. En la fase inicial, los factores asociados a la pared celular facilitan la unión tisular y la evasión del sistema de defensa, permitiendo que la bacteria se acumulen y posiblemente, se dé la formación de biofilm, pero en la fase tardía, la bacteria secreta un gran número de exoproteínas como; las proteinasas, hemolisinas y superantígenos, al mismo tiempo, los factores asociados a la pared celular se regulan el crecimiento, lo que conduce a la formación de biofilm y a la diseminación bacteriana dentro de la GM (Novick, 2003). La producción de los diversos factores de virulencia de las bacterias está controlada por diversos mecanismos, siguiendo la estrategia general de adhesión, invasión y proliferación microbiana. La función de los sistemas de regulación es en respuesta a la densidad de células (replicación bacteriana) y factores ambientales como: la disponibilidad de nutrientes, pH, temperatura, tensión de oxígeno (Wang and Muir, 2016). Durante la infección las bacterias producen ciertos determinantes genéticos en una secuencia estrechamente coordinada por los sistemas reguladores globales. Actualmente se conocen dos Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4414 ISSN: 2595-573X grandes familias de genes reguladores globales en S. aureus: los sistemas reguladores de dos componentes (TCRS), de los cuales el más conocido es el sistema de genes reguladores accesorios (agr), y la familia de proteínas homólogas Staphylococcal accessory regulatory tipo A (SarA). Los SarA promueve la síntesis de las proteínas de unión a fibrinógeno y fibronectina, α, β y δ-toxinas y cápsula, mientras que reprime la de las proteínas de unión a colágeno, proteína A y proteasas uniéndose directamente a los promotores de los genes diana, o indirectamente, por su efecto sobre otros reguladores. La expresión tanto de factores de virulencia como de mecanismos reguladores está controlada por genes de virulencia específicos (Novick, 2003; Cheung et al., 2004). 5 FORMACIÓN DE BIOFILM EN CEPAS DE STAPHYLOCOCCUS AUREUS La patogenicidad de S. aureus es un proceso complejo. que involucra una variedad diversa de componentes extracelulares y celulares que se expresan coordinadamente durante las etapas de la infección. La expresión en cascada de diversos factores de virulencia se da en respuesta a señales ambientales durante las infecciones, es decir, la expresión de adhesinas de manera temprana durante la colonización y producción de toxinas al final de la infección para facilitar el tejido propagación a otros tejidos, insinúa la existencia de reguladores genéticos en los que un solo regulador realiza la expresión de varios genes de forma controlada (Chueng et al., 2004). Durante el desarrollo de IMI, por S. aureus la adhesión al epitelio de la GM juega un papel muy importante, el cual involucra una gran cantidad de proteínas de superficie llamadas “Componentes Microbianos de Superficie que Reconocen Moléculas de Matriz Adhesiva” (MSCRAMM), mismas que el microorganismo utiliza para interactuar con moléculas del hospedero como el colágeno, la fibronectina y el fibrinógeno. La capacidad del S. aureus colonizar e infectar diferentes partes del organismo de los animales está relacionada presencia de una gran variedad de factores de virulencia, entre estos factores se atribuye una responsabilidad muy importante a las proteínas de adhesión y a la formación de biofilm en superficies naturales o inertes (Tam y Torres, 2019; Achek et al., 2020), existen reportes que informan que el S. aureus por puede producir una biofilm lo que le facilita la adhesión inicial al epitelio del organismo y al de la GM (Otto, 2008), También contribuye con la disminución de la concentración de antibióticos dentro de la colonia, promueve la multiplicación de la bacteria y mejora su supervivencia durante su invasión al tejido blanco. Hoy en día se sabe que el componente principal de la matriz del biofilm producido por S. aureus es el polisacárido de superficie denominado poli-N-acetil β -1,6 glucosamina (PNAG), sintetizado por proteínas codificadas por el operón de adhesión intercelular ica; entre estos los genes ica A e ica D tienen un papel importante en la producción de biopelículas. La producción de slime por S. aureus es la parte inicial que contribuye a la formación de biofilm por esta bacteria y juega Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4415 ISSN: 2595-573X un papel importante en la patogenia de las infecciones y particularmente en la etapa temprana de la infección en la GM o mastitis, principalmente cuando las bacterias se adhieren a las células epiteliales mamarias (Schönborn et al., 2017). Los genes icaA, icaB, icaC, icaD son responsables de la producción de los polisacáridos de adhesión intercelular codificados por icaADBC y de diversos tipos de slime químicamente independiente de ica (Azara et al., 2017). En reportes más específicos sobre estos genes se ha determinado que el producto génico icaA es una proteína de transmembrana que requiere la presencia del producto génico icaD para una llevar a cabo su acción óptima. Mientras que el gen icaC codifica un producto que contribuye a la formulación de la cadena del polisacárido poli-N- acetil β -1,6 glucosamina producidos por la combinación de los genes icaC e icaAD; también se considera que este producto está implicado en la translocación del polisacárido en la superficie celular. La proteína codificada por icaB es considerada la responsable del proceso de evasión del sistema inmunológico de la bacteria durante el proceso de fagocitosis (Cerca et al., 2007, Stutz et al., 2011). Así mismo se considera que el gen bap también codifica una proteína de superficie importante, denominada "proteína asociada al biofilm"; que más allá de su contribución a la unión bacteriana inicial, sin embargo, se ha demostrado que esta proteína es capaz de inducir la producción de slime para la adhesión intercelular del polisacárido poli-N-acetilglucosamina de manera independiente, especialmente en superficies inertes (Latasa et al., 2006). Finalmente, el gen eno codifica una proteína de superficie de unión al slime (Carneiro et al., 2004). Se ha demostrado que la producción de biofilm se produce durante las fases de replicación de la bacteria. En la fase de invasión, los factores asociados a la pared celular facilitan la unión al epitelio glandular, así como la evasión del sistema inmune del hospedero, permitiendo que el S. aureus se acumulen y formen el biofilm. Mientras que, en la fase de replicación las bacterias secretan un gran número de proteínas y al mismo tiempo los factores asociados a la pared bacteriana van disminuyendo, provocando que la formación del biofilm mejore y se dé la diseminación bacteriana dentro de tejido mamario (Novick, 2003). La producción de biofilm está controlada por diversos mecanismos, que permiten estratégicamente la adhesión, invasión y proliferación microbiana. La función de estos sistemas de regulación se da como respuesta a la densidad de las células bacterianas y a factores ambientales con lo cual se aseguran las condiciones adecuadas para la supervivencia bacteriana (Wang y Muir, 2016). 6 IMPORTANCIA EN LA MASTITIS SUBCLÍNICA Y CLÍNICA EN OVEJAS La mastitis producida por S. aureus en ovejas se estudió por primera vez dos siglos atrás por el francés Edmund Nocard, quien considero a la enfermedad como una plaga de los rebaños de Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4416 ISSN: 2595-573X producción de leche para elaborar quesos; afirmando que no era raro ver a una décima parte de las ovejas afectadas y las que se recuperan, inevitablemente perdían su producción de leche. Además de que todos los tratamientos dados no tenían éxito (Vasileiou et al., 2019) La mastitis es una enfermedad más importante en los rebaños de ovejas. Los casos clínicos suelen ser graves; con signos sistémicos presentes y condición de dolor. Las glándulas clínicamente afectadas sufren mucho daño tisular y nunca recuperan su producción de leche cotidiana. Otras perdidas se dan por el sacrificio de ovejas productoras de leche y la pérdida de peso en los corderos, además de los costos del tratamiento La producción de leche reducida conduce a una disminución del crecimiento de los corderos. La mastitis clínica en ovejas se ha atribuido principalmente a infección intramamaria (IMI) por S. aureus y en menor medida a patógenos ambientales. Algunos reportes indican que el aislamiento de esta bacteria se da hasta en el 70% de los casos en animales con mastitis clínica de rebaños de producción lechera (Mork et al., 2007). También se ha reportado que el riesgo de incidencia puede alcanzar hasta 7% de las ovejas en lactancia. Mientras que, en los rebaños de producción de carne, se ha reportado que esta bacteria es menos frecuente, pero siguen siendo responsables de hasta el 40% de los casos de la IIM (Arsenault et al., 2008). Se ha considerado que la mastitis subclínica es más común que la enfermedad clínica. Los criterios empleados para la definición de mastitis subclínica son importantes para determinar su prevalencia; en algunos estudios de campo en los que se utilizaron criterios estrictos de evaluación la prevalencia de mastitis subclínica fue del 26%, mientras que en otros se encontró que la prevalencia puede llegar al 40%, aunque se ha cuestionado la precisión de la detección de casos (Vasileiou et al., 2018b). Sin embargo, se han dado informes de aparición epidémica de mastitis subclínica en rebaños en los que la prevalencia de la enfermedad es del 94%, con todos los casos causados por bacterias del género Staphylococcus sp. (Fthenakis et al., 2004). Existe claro consenso en que las especies de SCN son los principales agentes etiológicos de la mastitis subclínica y pueden constituir hasta el 70% de los aislamientos bacterianos de casos de esta enfermedad (Gelasakis et al., 2015). Siendo las especies de SCN que más frecuentemente se aíslan en casos de mastitis subclínica fueron S. chromogenes, S. epidermidis, S. simulans y S. xylosus. Sin embargo, el S. aureus sigue siendo un importante agente patógeno en la presentación de mastitis subclínica esto debido a la expresión de factores de virulencia como lo es la formación de biofilm, el cual puede contribuir a la persistencia de la infección en el epitelio de la GM y como contaminante de los utensilios, instalaciones y maquinaria de ordeña, esta premisa ha sido demostrada ya que hay reportes de que el S. aureus también se ha aislado como agente causante de mastitis subclínica, pero con menos frecuencia que en los casos de enfermedad clínica; aunque se Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4417 ISSN: 2595-573X ha informado que de forma esporádica este microorganismo puede representarse hasta en el 40% de los aislamientos de casos de mastitis subclínica (Vasileiou et al., 2018 b). La importancia que la presentación de mastitis clínica y subclínica asociada a S. aureus tiene está relacionada directamente con la reducción de la producción y la calidad de la leche en las ovejas, así mismo se ha reportado con la reducción de la producción de leche por la oveja durante el primer mes de lactancia influye directamente en el crecimiento de los corderos antes del destete, aumentando la mortalidad de estos por inanición en los rebaños de ovejas productoras de carne (Vasileiou et al., 2019). Fthenakis et al., 2004, por su parte reportaron que en ovejas con mastitis subclínica inducida experimentalmente por estafilococos, el peso de los corderos fue significativamente menor a los 52 días de edad en comparación con las ovejas del grupo control y que el consumo de alimento solido por estos corderos fue mayor. Aunque no se encontró asociación entre el crecimiento de los corderos y el grado de mastitis subclínica, cuando los corderos tenían acceso a alimento suplementario. 7 IMPORTANCIA EN LA PRODUCCIÓN DE LECHE DE OVEJAS El S. aureus es reconocido por producir diversas enfermedades en los animales y en el hombre estos atributos del microorganismo son relacionados a su capacidad para expresar factores de virulencia que le permitan la invasión y supervivencia en el órgano blanco (Otto 2008). Uno de los factores de virulencia que el S. aureus tiene la capacidad de producir es el biofilm, el cual facilita la adhesión inicial de la bacteria al epitelio, disminuye la concentración de antibióticos dentro de la colonia, promueve la multiplicación y mejora la supervivencia de las bacterias invasoras. En las ovejas la mastitis es la enfermedad más comúnmente asociada a este microorganismo. Los casos clínicos de la enfermedad suelen ser graves; donde la GM afectada sufren daño parcial o completo de forma irreversible evitando que la ubre realice su función normal: por lo que la producción de leche se ve afectada significativamente o definitivamente, incluso se dan casos en los que la afección por este microorganismo en la ubre es tan grave que se tiene que sacrificar a las ovejas infectadas (Mork et al., 2007). La mayoría de los productores de leche ovina dependen directamente de su producción y de la elaboración de quesos, por lo tanto, la salud de la ubre es un factor crítico y, en consecuencia, el control de las infecciones intramamarias (IMI) es de la mayor importancia para los productores de leche (Marogna et al., 2010; Gelasakis et al., 2015). También se ha reportado que el desarrollo e implementación de programas de control de mastitis producida por S. aureus en rebaños de ovinos productores de leche y productores de carne, se dificulta cuando existe contaminación del rebaño por cepas de S. aureus productoras de biofilm, ya que contribuye con resistencia a los antimicrobianos y a la severidad de la infección, lo que puede Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4418 ISSN: 2595-573X a aumentar los costos de producción por la disminución de la producción de leche y desecho y sacrificio de animales infectados; por lo que se debe realizar una evaluación minuciosa entre las pérdidas económicas atribuidas a la mastitis tanto clínica como subclínica por agente de importancia epidémica como los S. aureus formadores de biofilm; así mismo el conocimiento de los factores de riesgo asociados a los agentes etiológicos presentes en la explotación es muy importante para realización de medidas de control específicas y eficaces. Por tanto, la mastitis producida por S. aureus tiene un impacto importante tanto en la economía del productor, como en el bienestar animal en la producción leche ovina (Vasileiou et al., 2019; Arsenault et al., 2008). 8 RESISTENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS POR STAPHYLOCOCCUS AUREUS FORMADORES DE BIOFILM Un atributo importante de la mayoría de las especies de estafilococos (incluido S. aureus) es su amplia capacidad para desarrollar con bastante rapidez resistencia a los agentes antimicrobianos. Hoy en día los estafilococos resistentes a múltiples fármacos se recuperan comúnmente de muestras clínicas del hombre y los animales (Mediavilla et al., 2012). La tolerancia o resistencia a los antibióticos se relaciona directamente con la expresión genética de cada aislamiento de manera individual ya que pueden desarrollar mutaciones y reordenamientos específicos dentro de su genoma o también por la adquisición de genes de resistencia. Existen un amplio espectro de variantes genéticas en los microorganismos, aunado a esto la subadministración de los antibióticos contribuyen significativamente a la formación de resistencia. La mayoría de los genes de resistencia del material genético en los estafilococos se encuentran en áreas altamente mutables como son las islas genómicas, plásmidos, entre otros, que promueven la aparición de mutaciones que conducen a la resistencia a los antibióticos (Foster, 2017).). También se ha reportado que durante las coinfecciones, se puede tener lugar la transferencia genética, ya que los componentes de resistencia esenciales pueden transferirse fácilmente de forma horizontal. Finalmente, también se ha encontrado que se puede dar la transferencia genética de genes específicos de resistencia entre bacterias pertenecientes a diferentes géneros y especies bacterianas, inclusos entre fagos y bacterias (Haaber et al., 2017). En general, los mecanismos de resistencia a los antibióticos desarrollados por diferentes cepas de S. aureus son: modulaciones en la permeabilidad de la pared celular, inactivación enzimática del agente antimicrobiano, modificación de la diana del antibiótico y activación del flujo bacteriano relevante bombas. Dependiendo de la cepa específica, pueden estar involucrados uno o más de estos mecanismos de resistencia. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4419 ISSN: 2595-573X Unos de los mecanismos más importantes y de gran relevancia durante los últimos tiempos en cuanto a la resistencia a los antibióticos se refiere es la formación de biofilm, La importancia de las infecciones por S. aureus productores de biofilms radica en que no son eliminadas fácilmente debido a que son más resistentes a los antibióticos que las cepas que no forman biofilm. En diferentes pruebas de susceptibilidad con modelos de biofilms in vitro han mostrado la sobrevivencia de estas después de tratamiento con antimicrobianos muy por encima de las concentraciones inhibitoria mínima utilizada para las bacterias suspendidas en un cultivo (Penesyan et al., 2015). También se ha reportado que las bacterias productoras de biofilm tienen una tasa de mutación mucho mayor de hasta 100 veces mayor que las células planctónicas, lo que conduce a un desarrollo más rápido de mutantes resistente a los antibióticos. Por otra parte, la proximidad de los organismos microbianos dentro del biofilm y la abundancia de eDNA (DNA exógeno) facilitan la transferencia horizontal de genes y la adquisición y propagación de determinantes de resistencia. De hecho, se ha demostrado que las bacterias productoras de biofilms pueden constituir focos específicos de la adaptación y la evolución genética, que conduce a la selección de subpoblaciones con una mayor capacidad para adquirir resistencia a los antibióticos y a partir de eDNA dentro de las colonias (Loera et al., 2012). Hoy en día se sabe que las cepas de S. aureus productoras de biofilms producen resistencia a los antibióticos por mecanismos convencionales e inusuales, ya que los biofilms otorgan a las bacterias que los producen ventajas micro-medio ambientales significativas que les confiere mayor protección frente a los antimicrobianos (Caldas, 2015). Por ello es de gran importancia el conocer el estatus de infección por S. aureus formadores o no formadores de biofilm en rebaños ovinos para llevar a cabo un mejor control y así combatirlo de manera exitosa. 9 CONCLUSIONES La mastitis es la enfermedad de mayor importancia en la producción de leche y corderos para la engorda, debido a los efectos que produce en la glándula mamaria y como consecuencia en la salud del rebaño. La mastitis provocada por S. aureus formadores de biofilm en ovejas productoras de leche es un tema de mucha importancia debido al impacto en la producción y en el bienestar animal, así como en el incremento en los costos de producción por el fracaso el el tratamiento de esta y por el desecho temprano y mortalidad de las ovejas en producción, así como el retraso en el crecimiento y la mortandad de los corderos durante la lactación. Por si mismo la infección por S. aureus representa un gran desafío dentro de los rebaños productores de leche, aunado a esto la contaminación del rebaño por cepas productoras de biofilm acrecentar el riesgo de resistencia a los tratamientos y las pérdidas económicas para los productores. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 4420 ISSN: 2595-573X por ellos es preciso continuar con los estudios que proporcionen instrumentos que permitan combatir a las bacterias formadoras de biofilm en sus diferentes etapas; seguir trabajando para lograr descifrar como se da la expresión génica de estas bacterias, que son sin duda un importante factor de riesgo y de esta forma poder prevenir el proceso infeccioso en la glándula mamaria. En la práctica clínica es conveniente tener en cuenta que estas bacterias pueden colonizar instalaciones, equipos de ordeño, tanques de almacenamiento e incluso las manos del ordeñador convirtiéndolas en bacterias de importancia en salud pública. AGRADECIMIENTOS Al Consejo mexiquense se ciencia y tecnología (COMECYT) por el apoyo “Cátedras COMECYT- 2021”, otorgado para la realización del proyecto de investigación “Caracterización de los genotipos capsulares cap 5 y 8 de Stahylococcus aureus en aislamientos obtenidos de vacas lecheras y ovejas, asociados a la colonización de la glándula mamaria y el desarrollo de la mastitis subclínica”. Folio de aprobación: CAT2021-0077. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, Curitiba, v.4, n.3, p. 4408-4423 jul./set. 2021.
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