Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa es una bacteria encapsulada común, gramnegativa, aeróbica-anaeróbica facultativa, con forma de bastón que puede causar enfermedades en plantas y animales, incluidos los humanos. Una especie de considerable importancia médica, P. aeruginosa es un patógeno resistente a múltiples fármacos reconocido por su ubicuidad, sus mecanismos de resistencia a los antibióticos intrínsecamente avanzados y su asociación con enfermedades graves: infecciones adquiridas en hospitales, como la neumonía asociada a ventiladores y diversos síndromes de sepsis. P. aeruginosa es capaz de inhibir selectivamente la penetración de varios antibióticos en su membrana externa y tiene una alta resistencia a varios antibióticos, según la Organización Mundial de la Salud P. aeruginosa representa una de las mayores amenazas para los humanos en términos de resistencia a los antibióticos.

El organismo se considera oportunista en la medida en que a menudo se produce una infección grave durante enfermedades o afecciones existentes , sobre todo fibrosis quística y quemaduras traumáticas. Generalmente afecta a personas inmunocomprometidas, pero también puede infectar a personas inmunocompetentes, como en la foliculitis del jacuzzi. Tratamiento de P. aeruginosa las infecciones pueden ser difíciles debido a su resistencia natural a los antibióticos. Cuando se necesitan regímenes de antibióticos más avanzados, pueden producirse efectos adversos.

Es positivo para citrato, catalasa y oxidasa. Se encuentra en el suelo, el agua, la flora de la piel y en la mayoría de los entornos creados por el hombre en todo el mundo. Prospera no sólo en atmósferas normales, sino también en atmósferas con poco oxígeno, por lo que ha colonizado muchos entornos naturales y artificiales. Utiliza una amplia gama de materia orgánica para la alimentación; en animales, su versatilidad permite al organismo infectar tejidos dañados o con inmunidad reducida. Los síntomas de tales infecciones son inflamación generalizada y sepsis. Si tales colonizaciones ocurren en órganos críticos del cuerpo, como los pulmones, el tracto urinario y los riñones, los resultados pueden ser fatales. Debido a que prospera en superficies húmedas, esta bacteria también se encuentra en equipos médicos, incluidos catéteres, causando infecciones cruzadas en hospitales y clínicas. También es capaz de descomponer hidrocarburos y se ha utilizado para descomponer bolas de alquitrán y petróleo de derrames de petróleo. P. aeruginosa no es extremadamente virulenta en comparación con otras especies importantes de bacterias patógenas como el Staphylococcus aureus y el Streptococcus pyogenes grampositivos, aunque P. aeruginosa es capaz de colonizar extensamente y puede agregarse en biopelículas duraderas.

Nomenclatura

La palabra Pseudomonas significa "falsa unidad", del griego pseudēs (griego: ψευδής, falso) y (latín: monas, del griego: μονάς, una sola unidad). La palabra raíz mon se usó temprano en la historia de la microbiología para referirse a microorganismos y gérmenes, por ejemplo, el reino Monera.

El nombre de la especie aeruginosa es una palabra latina que significa cardenillo ("óxido del cobre"), en referencia al color azul verdoso de los cultivos de laboratorio de la especie. Este pigmento azul verdoso es una combinación de dos metabolitos de P. aeruginosa, piocianina (azul) y pioverdina (verde), que imparten el color azul verdoso característico de los cultivos. Otra afirmación de 1956 es que aeruginosa puede derivarse del prefijo griego ae- que significa "viejo o anciano", y el sufijo ruginosa significa arrugado o lleno de baches.

Los nombres piocianina y pioverdina provienen del griego, con pyo-, que significa "pus", cyanin, que significa "azul" 34;, y verdine, que significa "verde". De ahí que el término "bacterias piociánicas" se refiere específicamente al "pus azul" característica de un P. aeruginosa infección. La pioverdina en ausencia de piocianina tiene un color amarillo fluorescente.

Biología

Genoma

El genoma de Pseudomonas aeruginosa consta de un cromosoma circular relativamente grande (5,5–6,8 Mb) que porta entre 5.500 y 6.000 marcos de lectura abiertos y, a veces, plásmidos de diversos tipos. tamaños dependiendo de la cepa. Comparación de 389 genomas de diferentes P. aeruginosa mostró que sólo se comparte el 17,5%. Esta parte del genoma es el P. aeruginosa genoma central.

Un estudio genómico comparativo (en 2020) analizó 494 genomas completos del género Pseudomonas, de los cuales 189 eran P. aeruginosa cepas. El estudio observó que su recuento de proteínas y contenido de GC oscilaban entre 5500 y 7352 (promedio: 6192) y entre 65,6 y 66,9% (promedio: 66,1%), respectivamente. Este análisis comparativo identificó además 1811 proteínas centrales de aeruginosa, que representan más del 30% del proteoma. El mayor porcentaje de proteínas centrales de aeruginosa en este último análisis podría atribuirse en parte al uso de genomas completos. Aunque P. aeruginosa es una especie monofilética muy bien definida, filogenómicamente y en términos de valores ANIm, es sorprendentemente diversa en términos de contenido de proteínas, revelando así un proteoma accesorio muy dinámico, de acuerdo con varios análisis. Parece que, en promedio, las cepas industriales tienen los genomas más grandes, seguidas de las cepas ambientales y luego los aislados clínicos. El mismo estudio comparativo (494 cepas de Pseudomonas, de las cuales 189 son P. aeruginosa) identificó que 41 de las 1811 cepas de P. aeruginosa las proteínas centrales estaban presentes sólo en esta especie y no en ningún otro miembro del género, y 26 (de los 41) se anotaron como hipotéticas. Además, otros 19 grupos de proteínas ortólogos están presentes en al menos 188/189 P. aeruginosa y ausente en todas las demás cepas del género.

Estructura de la población

La población de P. aeruginosa se puede clasificar en tres linajes principales, caracterizados genéticamente por las cepas modelo PAO1, PA14 y la más divergente PA7.

Mientras P. aeruginosa generalmente se considera un patógeno oportunista, varios clones generalizados parecen haberse convertido en patógenos más especializados, particularmente en pacientes con fibrosis quística, incluida la cepa epidémica de Liverpool (LES), que se encuentra principalmente en el Reino Unido, DK2 en Dinamarca. y AUST-02 en Australia (también conocido anteriormente como AES-2 y P2). También existe un clon que se encuentra frecuentemente infectando el tracto reproductivo de los caballos.

Metabolismo

P. aeruginosa es un anaerobio facultativo, ya que está bien adaptado para proliferar en condiciones de agotamiento parcial o total de oxígeno. Este organismo puede lograr un crecimiento anaeróbico con nitrato o nitrito como aceptor terminal de electrones. Cuando el oxígeno, el nitrato y el nitrito están ausentes, es capaz de fermentar la arginina y el piruvato mediante fosforilación a nivel de sustrato. La adaptación a ambientes microaeróbicos o anaeróbicos es esencial para ciertos estilos de vida de P. aeruginosa, por ejemplo, durante la infección pulmonar en la fibrosis quística y la discinesia ciliar primaria, donde capas gruesas de moco pulmonar y alginato producido por bacterias que rodean las células bacterianas mucoides pueden limitar la difusión de oxígeno. P. aeruginosa dentro del cuerpo humano puede ser asintomático hasta que las bacterias forman una biopelícula que abruma el sistema inmunológico. Estas biopelículas se encuentran en los pulmones de personas con fibrosis quística y discinesia ciliar primaria y pueden resultar fatales.

Cooperación celular

P. aeruginosa depende del hierro como fuente de nutrientes para crecer. Sin embargo, el hierro no es fácilmente accesible porque no se encuentra comúnmente en el medio ambiente. El hierro suele encontrarse en forma férrica en gran medida insoluble. Además, niveles excesivamente altos de hierro pueden ser tóxicos para el P. aeruginosa. Para superar esto y regular la ingesta adecuada de hierro, P. aeruginosa utiliza sideróforos, que son moléculas secretadas que se unen y transportan el hierro. Estos complejos hierro-sideróforo, sin embargo, no son específicos. La bacteria que produjo los sideróforos no necesariamente recibe el beneficio directo de la ingesta de hierro. Más bien, todos los miembros de la población celular tienen la misma probabilidad de acceder a los complejos hierro-sideróforo. Los miembros de la población celular que pueden producir eficientemente estos sideróforos se denominan comúnmente cooperadores; Los miembros que producen pocos o ningún sideróforo a menudo se denominan tramposos. Las investigaciones han demostrado que cuando los cooperadores y los tramposos crecen juntos, los cooperadores tienen una disminución en su aptitud física, mientras que los tramposos tienen una mayor aptitud física. La magnitud del cambio en la aptitud física aumenta al aumentar la limitación de hierro. Con una mayor aptitud física, los tramposos pueden superar a los cooperadores; esto conduce a una disminución general de la aptitud física del grupo, debido a la falta de producción suficiente de sideróforos. Estas observaciones sugieren que tener una mezcla de cooperadores y tramposos puede reducir la naturaleza virulenta de P. aeruginosa.

Enzimas

Las LigD forman una subfamilia de las ADN ligasas. Todos estos tienen un dominio LigDom/ligasa, pero muchas LigD bacterianas también tienen dominios de polimerasa/PolDoms separados y dominios de nucleasa/NucDoms. En P. aeruginosa en el caso de los dominios de nucleasa son el extremo N y los dominios de la polimerasa son el extremo C , extensiones del dominio único de ligasa central.

Patogenia

Un patógeno nosocomial oportunista de personas inmunocomprometidas, P. aeruginosa normalmente infecta las vías respiratorias, el tracto urinario, quemaduras y heridas, y también causa otras infecciones de la sangre.

Es la causa más común de infecciones de quemaduras y del oído externo (otitis externa), y es el colonizador más frecuente de dispositivos médicos (p. ej., catéteres). Pseudomonas se puede transmitir a través de equipos que se contaminan y no se limpian adecuadamente o en las manos de los trabajadores de la salud. Pseudomonas puede, en raras circunstancias, causar neumonías adquiridas en la comunidad, así como neumonías asociadas al ventilador, siendo uno de los agentes más comunes aislados en varios estudios. La piocianina es un factor de virulencia de la bacteria y se sabe que causa la muerte en C. elegans por estrés oxidativo. Sin embargo, el ácido salicílico puede inhibir la producción de piocianina. Una de cada diez infecciones adquiridas en hospitales es por Pseudomonas. Los pacientes con fibrosis quística también están predispuestos a P. aeruginosa infección de los pulmones debido a una pérdida funcional en el movimiento de iones cloruro a través de las membranas celulares como resultado de una mutación. P. aeruginosa también puede ser una causa común de "erupción en el jacuzzi" (dermatitis), causada por la falta de atención periódica y adecuada a la calidad del agua. Dado que estas bacterias prosperan en ambientes húmedos, como jacuzzis y piscinas, pueden causar sarpullido en la piel u oído de nadador. Pseudomonas también es una causa común de infección posoperatoria en pacientes sometidos a cirugía de queratotomía radial. El organismo también está asociado con la lesión cutánea ectima gangrenoso. P. aeruginosa se asocia frecuentemente con osteomielitis que involucra heridas punzantes en el pie, y se cree que es el resultado de la inoculación directa con P. aeruginosa a través del acolchado de espuma que se encuentra en las zapatillas de tenis, y los pacientes diabéticos corren un mayor riesgo.

Un análisis genómico comparativo de 494 genomas completos de Pseudomonas, incluidos 189 genomas completos de P. aeruginosa, identificaron varias proteínas que son compartidas por la gran mayoría de P. aeruginosa, pero no se observan en otros genomas de Pseudomonas analizados. Se sabe que estas proteínas centrales específicas de aeruginosa, como CntL, CntM, PlcB, Acp1, MucE, SrfA, Tse1, Tsi2, Tse3 y EsrC desempeñan un papel importante. en esta especie' patogenicidad.

Toxinas

P. aeruginosa utiliza el factor de virulencia exotoxina A para inactivar el factor de elongación 2 eucariótico mediante la ribosilación de ADP en la célula huésped, de forma muy parecida a como lo hace la toxina de la difteria. Sin el factor de elongación 2, las células eucariotas no pueden sintetizar proteínas y necrosarse. La liberación de contenidos intracelulares induce una respuesta inmunológica en pacientes inmunocompetentes. Además P. aeruginosa utiliza una exoenzima, ExoU, que degrada la membrana plasmática de las células eucariotas y provoca su lisis. Cada vez se reconoce más que el sideróforo receptor de hierro, la pioverdina, también funciona como toxina al eliminar el hierro de las mitocondrias, lo que daña este orgánulo. Dado que la pioverdina se secreta al medio ambiente, el huésped o el depredador puede detectarla fácilmente, lo que provoca la migración del huésped/depredador hacia la bacteria.

Fenazinas

Las fenazinas son pigmentos activos redox producidos por P. aeruginosa. Estos pigmentos participan en la detección de quórum, la virulencia y la adquisición de hierro. P. aeruginosa produce varios pigmentos, todos producidos por una vía biosintética: fenacina-1-carboxamida (PCA), 1-hidroxifenazina, betaína del ácido 5-metilfenazina-1-carboxílico, piocianina y aeruginosina A. Dos operones casi idénticos participan en Biosíntesis de fenazina: phzA1B1C1D1E1F1G1 y phzA2B2C2D2E2F2G2. Las enzimas codificadas por estos operones convierten el ácido corísmico en PCA. Los productos de tres genes clave, phzH, phzM y phzS luego convierten el PCA en las otras fenazinas mencionadas anteriormente. Aunque la biosíntesis de fenazina está bien estudiada, quedan dudas sobre la estructura final de la fenazina piomelanina marrón.

Cuando se inhibe la biosíntesis de piocianina, se produce una disminución de P. aeruginosa se observa patogenicidad in vitro. Esto sugiere que la piocianina es la principal responsable de la colonización inicial de P. aeruginosa in vivo.

Desencadenantes

Con niveles bajos de fosfato, P. aeruginosa se activa desde un simbionte benigno para expresar toxinas letales dentro del tracto intestinal y dañar gravemente o matar al huésped, lo que puede mitigarse proporcionando un exceso de fosfato en lugar de antibióticos.

Plantas e invertebrados

En plantas superiores, P. aeruginosa induce la pudrición blanda, por ejemplo en Arabidopsis thaliana (berro Thale) y Lactuca sativa (lechuga). También es patógeno para animales invertebrados, incluido el nematodo Caenorhabditis elegans, la mosca de la fruta Drosophila y la polilla Galleria mellonella. Las asociaciones de virulencia Los factores son los mismos para las infecciones de plantas y animales. Tanto en insectos como en plantas, P. aeruginosa depende en gran medida de la detección de quórum (QS). Su QS, a su vez, depende en gran medida de genes como la acil-homoserina-lactona sintasa y lasI.

Detección de quórum

P. aeruginosa es un patógeno oportunista con la capacidad de coordinar la expresión genética para competir contra otras especies por nutrientes o colonización. La regulación de la expresión genética puede ocurrir a través de la comunicación entre células o la detección de quórum (QS) mediante la producción de pequeñas moléculas llamadas autoinductores que se liberan al entorno externo. Estas señales, cuando alcanzan concentraciones específicas correlacionadas con densidades celulares de poblaciones específicas, activan sus respectivos reguladores, alterando así la expresión genética y coordinando el comportamiento. P. aeruginosa emplea cinco sistemas QS interconectados –las, rhl, pqs, iqs y pch – y cada uno de ellos produce moléculas de señalización únicas. Los sistemas las y rhl son responsables de la activación de numerosos genes controlados por QS, el sistema pqs participa en la señalización de quinolonas y el sistema iqs desempeña un papel importante en la comunicación intercelular. QS en P. aeruginosa está organizada de forma jerárquica. En la cima de la jerarquía de señalización está el sistema las, ya que el regulador las inicia el sistema regulador QS activando la transcripción de otros reguladores, como rhl. Entonces, el sistema las define una cascada QS jerárquica desde las regulones las hasta rhl. La detección de estas moléculas indica P. aeruginosa está creciendo como una biopelícula dentro de los pulmones de pacientes con fibrosis quística. El impacto de los sistemas QS y especialmente las sobre la patogenicidad de P. aeruginosa, sin embargo, no está claro. Los estudios han demostrado que los mutantes deficientes en lasR se asocian con resultados más graves en pacientes con fibrosis quística y se encuentran en hasta el 63% de los pacientes con fibrosis quística con infección crónica a pesar de la actividad QS alterada.

Se sabe que QS controla la expresión de una serie de factores de virulencia de manera jerárquica, incluido el pigmento piocianina. Sin embargo, aunque el sistema las inicia la regulación de la expresión genética, su ausencia no conduce a la pérdida de factores de virulencia. Recientemente, se ha demostrado que el sistema rhl controla parcialmente factores específicos de las, como las enzimas proteolíticas responsables de las actividades elastolíticas y estafilolíticas, pero de manera retardada. Entonces, las es un regulador directo e indirecto de genes controlados por QS. Otra forma de regulación genética que permite a las bacterias adaptarse rápidamente a los cambios circundantes es a través de señales ambientales. Estudios recientes han descubierto que la anaerobiosis puede afectar significativamente el circuito regulador principal de QS. Este importante vínculo entre QS y anaerobiosis tiene un impacto significativo en la producción de factores de virulencia de este organismo. Garlic bloquea experimentalmente la detección de quórum en P. aeruginosa.

Formación de biopelículas y di-GMP cíclico

Como ocurre con la mayoría de las bacterias Gram negativas, P. aeruginosa la formación de biopelículas está regulada por una sola molécula: el di-GMP cíclico. A baja concentración de di-GMP cíclico, P. aeruginosa tiene un modo de vida de natación libre. Pero cuando aumentan los niveles de di-GMP cíclico, P. aeruginosa comienza a establecer comunidades sésiles en las superficies. La concentración intracelular de di-GMP cíclico aumenta en segundos cuando P. aeruginosa toca una superficie (p.ej.: una roca, plástico, tejidos del huésped...). Esto activa la producción de pelos adhesivos, que sirven como "anclas" para estabilizar la fijación de P. aeruginosa en la superficie. En etapas posteriores, las bacterias comenzarán a adherirse irreversiblemente produciendo una matriz fuertemente adhesiva. Al mismo tiempo, el di-GMP cíclico reprime la síntesis de la maquinaria flagelar, impidiendo que P. aeruginosa de la natación. Cuando se suprimen, las biopelículas son menos adherentes y más fáciles de tratar. La matriz de biopelícula de P. aeruginosa está compuesta de ácidos nucleicos, aminoácidos, carbohidratos y varios iones. Protege mecánica y químicamente a P. aeruginosa por agresiones del sistema inmunológico y algunos compuestos tóxicos. P. aeruginosa la matriz de la biopelícula está compuesta por hasta tres tipos de polímeros de azúcar (o "exopolisacáridos") llamados PSL, PEL y alginato. Los exopolisacáridos que se producen varían según la cepa.

• La síntesis de polisacáridos operon y cíclica di-GMP forman un bucle de retroalimentación positiva. Este operón de 15 genes es responsable de las interacciones celulares y celulares necesarias para la comunicación celular.
• PEL es un exopolysaccharide cónico que enlaza el ADN extracelular en el P. aeruginosa matriz de biofilm.

Ante ciertas señales o tensiones, P. aeruginosa revierte el programa de biopelícula y se desprende. Estudios recientes han demostrado que las células dispersas de P. aeruginosa tienen niveles más bajos de di-GMP cíclico y fisiologías diferentes a las de las células planctónicas y de biopelículas, con una dinámica de población y una motilidad únicas. Se ha descubierto que estas células dispersas son muy virulentas contra los macrófagos y el C. elegans, pero muy sensible al estrés férrico, en comparación con las células planctónicas.

Biofilms y resistencia a los tratamientos

Biopelículas de P. aeruginosa puede causar infecciones oportunistas crónicas, que son un problema grave para la atención médica en las sociedades industrializadas, especialmente para pacientes inmunodeprimidos y personas mayores. A menudo no pueden tratarse eficazmente con la terapia antibiótica tradicional. Las biopelículas sirven para proteger a estas bacterias de factores ambientales adversos, incluidos los componentes del sistema inmunológico del huésped además de los antibióticos. P. aeruginosa puede causar infecciones nosocomiales y se considera un organismo modelo para el estudio de bacterias resistentes a los antibióticos. Los investigadores consideran importante aprender más sobre los mecanismos moleculares que provocan el cambio del crecimiento planctónico a un fenotipo de biopelícula y sobre el papel de QS en bacterias resistentes al tratamiento como P. aeruginosa. Esto debería contribuir a una mejor gestión clínica de los pacientes con infección crónica y debería conducir al desarrollo de nuevos fármacos.

Los científicos han estado examinando la posible base genética de P. aeruginosa resistencia a antibióticos como la tobramicina. Un locus identificado como un determinante genético importante de la resistencia en esta especie es ndvB, que codifica glucanos periplásmicos que pueden interactuar con los antibióticos y hacer que queden secuestrados en el periplasma. Estos resultados sugieren que existe una base genética detrás de la resistencia bacteriana a los antibióticos, en lugar de que la biopelícula actúe simplemente como una barrera de difusión del antibiótico.

Diagnóstico

Dependiendo de la naturaleza de la infección, se recolecta una muestra adecuada y se envía a un laboratorio de bacteriología para su identificación. Como ocurre con la mayoría de las muestras bacteriológicas, se realiza una tinción de Gram, que puede mostrar bacilos Gram negativos y/o glóbulos blancos. P. aeruginosa produce colonias con un característico aspecto "parecido a una uva" o "tortilla fresca" olor en medios bacteriológicos. En cultivos mixtos, se puede aislar como colonias claras en agar MacConkey (ya que no fermenta la lactosa), lo que dará positivo en la prueba de oxidasa. Las pruebas de confirmación incluyen la producción del pigmento azul verdoso piocianina en agar cetrimida y el crecimiento a 42 °C. A menudo se utiliza una inclinación TSI para distinguir especies de Pseudomonas no fermentadoras de patógenos entéricos en muestras fecales.

Cuando P. aeruginosa se aísla de un sitio normalmente estéril (sangre, hueso, colecciones profundas), generalmente se considera peligrosa y casi siempre requiere tratamiento. Sin embargo, P. aeruginosa se aísla frecuentemente de sitios no estériles (hisopos bucales, esputo, etc.) y, en estas circunstancias, puede representar colonización y no infección. El aislamiento de P. aeruginosa procedente de muestras no estériles debe, por lo tanto, interpretarse con cautela y debe consultarse a un microbiólogo o a un médico/farmacéutico especialista en enfermedades infecciosas antes de iniciar el tratamiento. A menudo, no se necesita ningún tratamiento.

Clasificación

Las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas de Pseudomonas aeruginosa se muestran en la siguiente tabla.

Nota: + = Positivo, - =Negativo

P. aeruginosa es una bacteria gramnegativa, aeróbica (y en ocasiones anaeróbica facultativa), con forma de bastón y motilidad unipolar. Ha sido identificado como un patógeno oportunista tanto de humanos como de plantas. P. aeruginosa es la especie tipo del género Pseudomonas.

Identificación de P. aeruginosa puede complicarse por el hecho de que los aislados individuales a menudo carecen de motilidad. La morfología de la colonia en sí también muestra varias variedades. Los dos tipos principales son grandes, lisos, con un borde plano y centro elevado y pequeños, rugosos y convexos. También se puede encontrar un tercer tipo, el mucoide. La colonia grande normalmente se puede encontrar en entornos clinales, mientras que la pequeña se encuentra en la naturaleza. El tercero, sin embargo, está presente en entornos biológicos y se ha encontrado en el tracto respiratorio y urinario. Además, las mutaciones en el gen lasR alteran drásticamente la morfología de las colonias y normalmente provocan que no se hidrolice la gelatina o se hemolice.

En determinadas condiciones, P. aeruginosa puede secretar una variedad de pigmentos, incluyendo piocianina (azul), pioverdina (amarillo y fluorescente), piorubina (rojo) y piomelanina (marrón). Estos pueden usarse para identificar el organismo.

Identificación clínica de P. aeruginosa puede incluir la identificación de la producción de piocianina y fluoresceína, así como su capacidad para crecer a 42 °C. P. aeruginosa es capaz de crecer en el diésel y los combustibles para aviones, donde se le conoce como un microorganismo que utiliza hidrocarburos y provoca corrosión microbiana. Crea esteras oscuras y gelificadas, a veces llamadas incorrectamente "algas" en la superficie. por su apariencia.

Tratamiento

Muchas P. aeruginosa son resistentes a una amplia gama de antibióticos y pueden demostrar resistencia adicional después de un tratamiento fallido. Por lo general, debería ser posible guiar el tratamiento según las sensibilidades de laboratorio, en lugar de elegir un antibiótico empíricamente. Si los antibióticos se inician empíricamente, se debe hacer todo lo posible para obtener cultivos (antes de administrar la primera dosis de antibiótico) y se debe revisar la elección del antibiótico utilizado cuando los resultados del cultivo estén disponibles.

Debido a la resistencia generalizada a muchos antibióticos comunes de primera línea, se consideró que los carbapenémicos, las polimixinas y, más recientemente, la tigeciclina eran los fármacos de elección; sin embargo, también se ha informado de resistencia a estos fármacos. A pesar de esto, todavía se utilizan en zonas donde aún no se ha informado de resistencia. Se ha recomendado el uso de inhibidores de β-lactamasa como el sulbactam en combinación con antibióticos para mejorar la acción antimicrobiana incluso en presencia de un cierto nivel de resistencia. Se ha descubierto que la terapia combinada después de rigurosas pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos es el mejor curso de acción en el tratamiento de P multirresistente. aeruginosa. Algunos antibióticos de próxima generación que, según se informa, son activos contra P. aeruginosa incluyen doripenem, ceftobiprol y ceftarolina. Sin embargo, estos requieren más ensayos clínicos para su estandarización. Por ello, la investigación para el descubrimiento de nuevos antibióticos y fármacos contra P. aeruginosa es muy necesaria. Antibióticos que pueden tener actividad contra P. aeruginosa incluyen:

• aminoglycosides (gentamicina, amikacina, tobramycina, pero no kanamicina)
• quinolones (ciprofloxacina, levofloxacina, pero no moxifloxacina)

• 

  cefalosporinas (ceftazidime, cefepime, cefoperazone, cefpirome, ceftobiprole, but not cefuroxime, cefotaxime, or ceftriaxone)
• penicilinas antipseudomonales: carboxypenicillinas (carbenicilina y ticarcillina), y ureidopenicilina (mezlocillina, azlocilina y piperacilina). P. aeruginosa es intrínsecamente resistente a todas las demás penicilinas.
• carbapenems (meropenem, imipenem, doripenem, but not ertapenem)
• polimixinas (polymyxin B y colistin)
• monobactams (aztreonam)

Dado que las fluoroquinolonas son una de las pocas clases de antibióticos ampliamente eficaces contra P. aeruginosa, en algunos hospitales su uso está severamente restringido para evitar el desarrollo de cepas resistentes. En las raras ocasiones en que la infección es superficial y limitada (por ejemplo, infecciones de oído o de uñas), se puede utilizar gentamicina o colistina tópica.

Para las infecciones de la herida pseudomonal, el ácido acético con concentraciones de 0,5% a 5% puede ser un agente bacteriostático eficaz para eliminar la bacteria de la herida. Por lo general una gasa estéril empapada con ácido acético se coloca en la herida después de irrigarse con salina normal. El vestir se haría una vez al día. Pseudomonas se elimina generalmente en el 90% de los casos después de 10 a 14 días de tratamiento.

Resistencia a los antibióticos

Una de las características más preocupantes de P. aeruginosa es su baja susceptibilidad a los antibióticos, que es atribuible a una acción concertada de bombas de eflujo de múltiples fármacos con genes de resistencia a los antibióticos codificados cromosómicamente, es decir, los genes que codifican proteínas que sirven como enzimas para descomponer los antibióticos. Ejemplos de tales genes son:

• AmpC: codifica una enzima β-lactamasa de tipo AmpC, que descompone penicilinas, cefalosporinas y carbapenems;
• PER-1: codifica una enzima β-lactamasa tipo PER-1, que descompone penicilinas y cefalosporinas;
• IMP: codifica la enzima activa-en-imipenema (IMP) carbapenemasa (metallo-β-lactamasa) que descompone los carbapenemas;
• NDM-1: codifica una enzima metallo-β-lactamasa 1 de Nueva Delhi, que descompone los carbapenems;
• OXA: codifica una enzima oxacillinasa (OCA) β-lactamasa, que descompone los carbapenems;
• AAC(6')-Ib: codifica una enzima modificadora aminoglycoside llamada aminoglycoside N6'-acetyltransferase, que altera la estructura de antibióticos aminoglycoside como la gentamicina y la tobramicina;
• Qnr: codifica una proteína Qnr, que protege el yeso de ADN y la topoisomerasa IV de los efectos de los antibióticos de quinolona (fluoroquinolona) como la ciprofloxacina.

Los genes y enzimas específicos implicados en la resistencia a los antibióticos pueden variar entre diferentes cepas. P. aeruginosa TG523 albergaba genes que se predijo que tenían actividad antibacteriana y aquellos que están implicados en la virulencia.

Otra característica que contribuye a la resistencia a los antibióticos de P. aeruginosa es la baja permeabilidad de las envolturas celulares bacterianas. Además de esta resistencia intrínseca, P. aeruginosa desarrolla fácilmente resistencia adquirida ya sea por mutación en genes codificados cromosómicamente o por la transferencia horizontal de genes de determinantes de resistencia a antibióticos. Desarrollo de resistencia a múltiples fármacos por parte de P. aeruginosa requiere varios eventos genéticos diferentes, incluida la adquisición de diferentes mutaciones y/o la transferencia horizontal de genes de resistencia a los antibióticos. La hipermutación favorece la selección de resistencia a los antibióticos impulsada por mutaciones en P. aeruginosa que producen infecciones crónicas, mientras que la agrupación de varios genes diferentes de resistencia a los antibióticos en integrones favorece la adquisición concertada de determinantes de resistencia a los antibióticos. Algunos estudios recientes han demostrado que la resistencia fenotípica asociada a la formación de biopelículas o a la aparición de variantes de colonias pequeñas puede ser importante en la respuesta de P. aeruginosa al tratamiento con antibióticos.

Se han encontrado mecanismos subyacentes de resistencia a los antibióticos que incluyen la producción de enzimas antibióticos degradando o inactivando antibióticos, proteínas de membrana externa para desalojar los antibióticos y mutaciones para cambiar objetivos antibióticos. La presencia de enzimas antibióticas degradantes como el espectro extendido β-lactamasas como PER-1, PER-2, y VEB-1, cefalosporinasas AmpC, carbapenemas como oxacillinas serinasas, metallo-b-lactamasas, carbapenemases de tipo OXA, y enzimas aminoglycoside-modificantes han sido reportadas, entre otros. P. aeruginosa también puede modificar los objetivos de la acción antibiótica: por ejemplo, la metilación de 16S rRNA para prevenir la unión aminoglicoside y la modificación del ADN, o topoisomerasa para protegerlo de la acción de los quinolones. P. aeruginosa también se ha informado de que posee sistemas de bombas de eflujo multidrogas que confieren resistencia a una serie de clases antibióticas, y la familia MexAB-OprM (nodulación de resistencia) se considera la más importante. Un factor importante que se encuentra asociado con la resistencia a los antibióticos es la disminución de las capacidades de virulencia de la cepa resistente. Tales hallazgos se han reportado en el caso de cepas resistentes a la rifampicina y colistin, en las que se ha documentado la disminución de la capacidad infecciosa, la sensibilidad quórum y la motilidad.

Las mutaciones en la ADN girasa se asocian comúnmente con la resistencia a los antibióticos en P. aeruginosa. Estas mutaciones, cuando se combinan con otras, confieren una alta resistencia sin obstaculizar la supervivencia. Además, los genes implicados en la señalización del di-GMP cíclico pueden contribuir a la resistencia. Cuando P. aeruginosa se cultiva en condiciones in vitro diseñadas para imitar los pulmones de un paciente con fibrosis quística, estos genes mutan repetidamente.

Se demostró que dos pequeños ARN, Sr0161 y ErsA, interactúan con el ARNm que codifica la porina principal OprD, responsable de la absorción de antibióticos carbapenémicos en el periplasma. Los ARNs se unen a la 5'UTR de oprD, provocando un aumento de la resistencia bacteriana al meropenem. Otro sRNA, Sr006, puede regular positivamente (postranscripcionalmente) la expresión de PagL, una enzima responsable de la desacilación del lípido A. Esto reduce la propiedad proinflamatoria del lípido A. Además, de manera similar a un El proceso encontrado en Salmonella, Sr006, la regulación de la expresión de PagL puede ayudar en la resistencia a la polimixina B.

Prevención

La profilaxis probiótica puede prevenir la colonización y retrasar la aparición de la infección por Pseudomonas en una UCI. Se está investigando la inmunoprofilaxis contra Pseudomonas. El riesgo de contraer P. aeruginosa se puede reducir evitando piscinas, jacuzzis y otros cuerpos de agua estancada; desinfectar y/o reemplazar regularmente los equipos que regularmente encuentran humedad (como equipos y soluciones para lentes de contacto); y lavarse las manos con frecuencia (lo que también protege contra muchos otros patógenos). Sin embargo, ni siquiera las mejores prácticas de higiene pueden proteger totalmente a un individuo contra P. aeruginosa, dado lo común que es P. aeruginosa está en el medio ambiente.

Terapias experimentales

Terapia con fagos contra P. aeruginosa ha sido investigada como un posible tratamiento eficaz, que puede combinarse con antibióticos, no tiene contraindicaciones y tiene efectos adversos mínimos. Los fagos se producen como líquido estéril, adecuado para ingesta, aplicaciones, etc. Terapia con fagos contra las infecciones de oído causadas por P. aeruginosa se informó en la revista Clinical Otolaryngology en agosto de 2009. A partir de 2024, la investigación sobre el tema está en curso.

Investigación

En 2013, João Xavier describió un experimento en el que P. aeruginosa, cuando se sometió a rondas repetidas de condiciones en las que necesitaba enjambrar para adquirir alimento, desarrolló la capacidad de "hiperenjambrar" a sus especies. a velocidades un 25% más rápidas que los organismos de referencia, al desarrollar múltiples flagelos, mientras que el organismo de referencia tiene un solo flagelo. Este resultado fue notable en el campo de la evolución experimental porque era altamente repetible. P. aeruginosa ha sido estudiado para su uso en biorremediación y uso en el procesamiento de polietileno en residuos sólidos municipales.

La investigación sobre la biología de sistemas de esta bacteria condujo al desarrollo de modelos metabólicos a escala genómica que permiten la simulación por computadora y la predicción de las tasas de crecimiento bacteriano en diversas condiciones, incluidas sus propiedades de virulencia.

Distribución

Análisis de riesgo de plagas

A partir de 2019, la Comunidad de África Oriental considera P. aeruginosa es una preocupación de cuarentena debido a la presencia de Phaseolus vulgaris, cepas patógenas de P. aeruginosa en Kenia para el resto del área. Un análisis de riesgo de plagas realizado por la EAC se basó en la lista del Compendio de protección de cultivos de CABI de esta bacteria, siguiendo las recomendaciones de Kaaya & Detección inicial de Darji 1989 en Kenia.

Gotas para los ojos

Una pequeña cantidad de infecciones en los Estados Unidos en 2022 y 2023 probablemente fueron causadas por gotas para los ojos mal fabricadas.