Resumen
Clostridium tetani es un habitante cosmopolita de suelos y sedimentos marinos, y a veces también se aisla del intestino de animales. Este agente es un bacilo Gram positivo, esporulado, anaerobio, y produce la tetanospasmina, una neurotoxina muy potente, responsable del cuadro clínico conocido como tétanos. La bacteria es aislada del suelo de virtualmente cualquier lugar, con una frecuencia usualmente mayor del 30%, tal como también se ha descrito en Costa Rica.
C. tetani, como otras especies del género Clostridium, exhibe el fenómeno de "swarming", el cual consiste en modificaciones morfológicas y fisiológicas, que conducen a células hiper-flageladas, gigantes, que se mueven activamente sobre medios de cultivo sólidos, formando una película de crecimiento. En Costa Rica, para el periodo de 1916 a 1970 hubo entre 365 y 200 casos mortales anualmente. Luego, las muertes por tétanos decrecieron a menos de 20 anuales, para el periodo de 1970 a 1980. Desde 1980 ha habido únicamente entre 3 y 0 casos por año. Hubo dos campañas intensas de vacunación, contra el tétanos; la primera en 1951 usando el DPT y la segunda en 1971 con el toxoide tetánico, que correspondió a la reducción abrupta del número de casos. Sin embargo, si el número de muertes se ajusta por tasa/100 000 habitantes, resulta una curva con una tendencia negativa, que fue más evidente a partir de 1926. Por esta razón, se deduce que otros factores además de la vacunación son responsables de tal reducción, como son la educación, desarrollo en saneamiento, principalmente durante el parto y aumento en el número de servicios de salud, entre otros. (Rev Cost Cienc Med 2000(3-4):191-202)
Palabras clave ]]>
Clostridium tetani, tétanos, aislamiento en el suelo, mortalidad.Abstract
Clostridium tetani is a cosmopolitan and normal inhabitant of the soil and marine sediments, and it is often isolated from intestines of animals. This agent is a spore forming, anaerobic, Gram positive bacilli, that produce the tetanospasmine, a potent neurotoxin responsible of the clinical entity, know as tetanus. The bacteria is isolated from soil samples at virtually any location, with a frequency usually higher than 30%, as described for Costa Rica.
C. tetani, as other species of the genus Clostridium, exhibits the swarming phenomenon, which consists in a morphological and physiological modification, that conduces to hyper-flagellated, giant cells that actively move on solid culture medium, forming a growth film. In Costa Rica, for the period from 1916 to 1970 there were between 365 to 200 annual mortal cases. Then, fatal cases decreased to less than 20 from 1970 to 1980. Since 1980 there were lesss than three fatal cases by year. The sharp reduction of the number of cases was the effect of the two intense vaccination campaigns against tetanus; the first in 1951 (DPT) and the second in 1971 using a toxoid vaccine. However if the figures are adjusted by death rates /100 000 persons, the resulted negative slope of the curve showed a progressive reduction tendency that was more evident from 1926. We propose that comunitary education, sanitation development, improved health services at deliver time, proper management of skin injuries, among other factors are related to the mortality reduction by tetanus.
Key words
Clostridium tetani, tetanus, soil isolation, mortality rates.
Introducción
El género Clostridium está integrado por más de 100 especies, cuyas características más relevantes son: se trata de bacilos Gram positivos, anaerobios, esporulados, habitantes normales de suelo y sedimentos marinos; además, algunas especies se encuentran en el intestino de animales, incluyendo humanos. Unas 20 especies son toxigénicas y se asocian con patología (1). Según las manifestaciones clínicas, los cuadros relacionados con clostridios pueden agruparse en: a) neurointoxicaciones, que incluyen el tétanos y el botulismo. b) gangrenas o mionecrosis, relacionadas con un numeroso grupo de especies productoras de toxinas necróticas, entre las que sobresale C. perfringens por su alta incidencia. c) colitis pseudomembranosa asociada con C. difficile y d) diarrea asociada con las enterotoxinas de C. perfringens (2, 3).
Para el tétanos existe una vacuna efectiva, cuyo uso se ha promulgado desde la segunda mitad del siglo XX; por lo tanto, los casos de esta enfermedad y especialmente en recién nacidos (tétanos neonatorum), representan fallas en el sistema de salud, principalmente en el campo de la vacunación; por lo que constituye un problema importante en países en desarrollo. En Costa Rica, hasta 1976, el tétanos ocupó el puesto número 10 en la lista de las principales causas de muerte general y el séptimo en mortalidad infantil (4). A partir de mediados de la década de 1980 se llegó a menos de 5 casos anuales o bien ha habido años en que no se presentaron muertes por esta enfermedad. El principal objetivo de este trabajo es crear conciencia sobre la amenaza latente que representa el tétanos, tomando en cuenta los resultados obtenidos de diversos estudios que señalan la alta frecuencia de cepas toxigénicas de Clostridium tetanien nuestro suelo (5, 6). ]]>
Clostridium tetani y el fenómeno de "swarming"Las esporas de C. tetani son de mayor diámetro que la célula vegetativa, por lo cual esta toma el aspecto de palillo de tambor, es Gram positivo; aunque, en cultivos viejos puede decolorarse fácilmente y aparecer teñido como Gram negativo. A diferencia de otras especies del género, C. tetani, es considerado un anaerobio estricto, que requiere una atmósfera compuesta por un 85% de nitrógeno, un 10% de hidrógeno y un 5% de CO2. Se puede aislar en agar sangre, incubado a 35° C a un mínimo de 24 horas, donde aparece como un organismo beta hemolítico (2, 3).
Cuando la bacteria se cultiva en un medio líquido se obtienen bacilos de 0,5 a 1,7 m m de ancho por unas 10 m m de largo. Pero, si ese caldo se inocula en un medio sólido, como agar sangre o agar tripticasa soya, cuya concentración de agar es de aproximadamente el 1,5%, la bacteria expresa el fenómeno de "swarming". Este se caracteriza por la formación de una película homogénea, lisa y muy tenue de crecimiento, que en 24 a 48 horas puede cubrir totalmente una placa de Petri de 9 cm de diámetro, cuando el inóculo se depositó en el centro. Una tinción de Gram de esa película muestra bacterias filamentosas de más de 100 m m de largo, y la tinción de flagelos muestra que esas bacterias presentan miles de flagelos (7). Por lo menos diez especies más del género presentan este fenómeno (8); sin embargo, morfológicamente las películas de crecimiento son diferentes y en algunos casos, los bacilos hiperflagelados son cortos (9).
Posiblemente la especie que muestra este fenómeno con más intensidad es C. tetani; la cual se comporta como inerte ante una serie de pruebas bioquímicas, incluyendo utilización de carbohidratos; por lo que obtiene su energía de la utilización de aminoácidos, liberando productos volátiles de olor desagradable, lo que caracteriza el cultivo de muchos agentes anaerobios (2).
La codificación de la tetanospasmina reside en un plásmido, lo que explica la existencia de cepas toxigénicas y no toxigénicas. La toxina se pone de manifiesto en el laboratorio mediante pruebas biológicas con ratones, lo que incluye verificación mediante pruebas de neutralización en las cuales los ratones sobreviven cuando son inoculados con el extracto de prueba, previamente neutralizado con la antitoxina. Por ello, la investigación de este agente, implica el sacrificio de una importante cantidad de ratones; por esto, hemos propuesto una prueba inmunoenzimática, que aún utilizada como prueba de tamizaje, reduce drásticamente el uso de ratones para estos propósitos (10).
Mecanismo de acción de la tetanospasmina
Las neurotoxinas de clostridios están consideradas como las sustancias tóxicas más letales, especialmente las botulínicas, cuya dosis letal es de 0,006 picogramos (1). Por ejemplo, éstas son de 15 000 a 100 000 veces más tóxicas que el sarin, el organofosforado utilizado por los terroristas en el tren subterráneo de Tokio en 1992 (11). Tal letalidad le brinda un potencial importante como arma biológica; en ese sentido, la comisión investigadora del desarme en Irak encontró cabezas de misiles adaptados para alojar 11 200 litros de toxina botulínica (12).
Las neurotoxinas botulínicas y tetanospasmina, guardan una alta similitud en su estructura primaria; con un peso molecular de 150 000 daltons. Las toxinas botulínicas son secretadas como sustancias activas, en tanto que, la tetanospasmina requiere una hidrólisis y reducción de los grupos disulfuro para activarse (13). El efecto de estas toxinas sobre el sistema nervioso central es antagónico; pues la primera bloquea la contracción muscular, mientras que la tetanospasmina induce una contracción muscular irreversible (14, 15). La activación de esta última toxina se relaciona con su separación en dos unidades, una pesada y otra liviana, que originalmente están unidas por un puente de disulfuro. La unidad pesada es responsable de la adsorción a la neurona, lo que ocurre por unión y escisión de la sinaptobrevina, una proteína de las vesículas sinápticas que actúa como receptor (16). Luego la unidad liviana, actúa como una cinc-metaloproteasa y se internaliza por endocitosis (17, 18) viajando vía retrógrada por los axones en la médula espinal hasta inhibir la liberación de neurotransmisores como glicina, ácido g -amino butírico (GABA) y noradrenalina, en sinapsis no colinérgicas (14, 15, 17). Esas sustancias son inhibidores de la neurotransmisión, por lo tanto, su ausencia lleva a la parálisis espástica. Además, y al menos en estudios experimentales en el molusco Aplysia californica, también actúa sobre las sinápsis colinérgicas, aunque el efecto es unas 100 veces más leve que en las no colinérgicas (18). El resultado final es una contracción espasmódica o tetánica que caracteriza el cuadro clínico de tétanos.
Manifestaciones clínicas
Hipócrates fue el primero que describió los síntomas del tétanos en un marinero caracterizándolos como hipercontracción de músculos esqueléticos (13, 19). El tétanos es una toxemia aguda que puede tener una mortalidad muy elevada dependiendo del tiempo de evolución del cuadro o la capacidad de soporte vital del centro de atención médica (20, 21). La enfermedad puede afectar a personas de cualquier edad. La vía de entrada del microorganismo suele ser una herida, y en el caso de neonatos el sitio de entrada es el cordón umbilical (20). El periodo de incubación es variable dependiendo de la dosis y sitio de la herida; pero generalmente es de 1 a 2 semanas. La exotoxina tetánica es producida por la bacteria en el ambiente anaeróbico de los tejidos necróticos de las heridas, se fija característicamente a las membranas presinápticas de las uniones neuromusculares, siendo transportada retrógradamente por la médula espinal hasta el sistema nervioso central, acumulándose en las astas anteriores de la materia gris (13, 20, 21). Los casos de tétanos se pueden clasificar por la historia clínica y por los signos y síntomas en: casos leves, moderados y graves (21). En los casos leves, el enfermo solo presenta rigidez muscular, que puede ser localizada en una región anatómica. En los casos de intensidad moderada, la enfermedad se inicia manifestando espasmos tónicos de músculos esqueléticos, seguidos de contracciones paroxísticas. La rigidez muscular se presenta primero en los músculos masticadores y del cuello (trismo), y se producen arrugas en la frente y comisura labial que se transforman en una mueca conocida como risa sardónica. El enfermo mantiene en la cama característicamente una "posición de firme". los espamos aparecen espontáneamente o por estímulos leves y se dificulta la deglución. Luego el compromiso se generaliza y empeora afectando músculos respiratorios, alterando la ventilación y la expulsión de secreciones traqueobronquiales. Los músculos del cuello y la espalda entran en espasmo severo produciendo la característica posición arqueada del paciente conocida como opistótonos (22). La rigidez se hace generalizada. Las contracciones se hacen cada vez más frecuentes, prolongadas, dolorosas y tan severas que pueden producir fracturas (21). El compromiso respiratorio puede producir asfixia y muerte por lo que es necesario la asistencia ventilatoria y el relajamiento muscular farmacológico. Existe también una hiperactividad del sistema nervioso simpático produdiendo diaforesis intensa, vasoconstricción periférica con hiperpiraxia, hipertensión arterial y taquicardia sinusal. ]]>
El tétano es una enfermedad usualmente autolimitada; pero de gran mortalidad, especialmente en los extremos de la vida: neonatos y ancianos (20, 23-25). El tratamiento profiláctico incluye la correcta aplicación de los esquemas de inmunización, la higiene y limpieza quirúrgica de las heridas. El tratamiento específico incluye estabilización del paciente, protección de la vía aérea, prevención de la absorción de la tetanospasmina mediante el uso de gamaglobulina humana antitetánica 3 000 a 6 000 UI por vía IM para bloquear la toxina no fijada y circulante; además, se busca la eliminación del C. tetani con antibióticos como metronidazol 500 mg c/6 horas ó 1 g c/12 horas IV por 7 a 10 días. También, el uso de bloqueadores neuromusculares como pancuronium y benzodiazepinas como relajante muscular (20-23). Además, los pacientes deben ser vacunados contra el tétanos pues la enfermedad natural no produce inmunidad (23).Tétanos en el mundo
La Organización Mundial de la Salud calculó que en 1995 murieron 2,1 millones de niños menores de 5 años debido a enfermedades prevenibles por vacunación, entre las que se encuentra el tétanos como una de las enfermedades infecciosas más letales en el periodo neonatal (26). A pesar de considerarse al tétanos neonatorum como una de las enfermedades con mayores problemas de subregistro, se calculó que en 1991 cobró 433 000 vidas, de las cuales unas 10 500 muertes ocurrieron en América Latina (27). La mortalidad por esta enfermedad se concentra en los países más pobres y en los cuales algunas prácticas relacionadas con el parto aumentan el riesgo para la infección. Entre esas prácticas se ha descrito la aplicación de sustancias no estériles al cordón umbilical, como arcilla (28) o mantequilla (29). Esta relación con los países menos desarrollados induce a que 9 de los 90 países en los cuales la enfermedad es endémica producen el 80% de los casos (28).
La prevención y la posible eliminación del tétanos neonatorum constituyen una de las metas de la OMS y su éxito se basa en aumentar la cobertura de los programas de vacunación y promover prácticas higiénicas y seguras durante el parto. Sin embargo, esos programas deben mantenerse siempre vigilados, pues el agente causal de tal enfermedad siempre estará presente; pues se trata de un habitante normal de suelos. Eso significa, que aún cuando lleguen a desaparecer los casos de tétanos, la bacteria seguirá en el ambiente; por lo tanto, el control de la enfermedad siempre dependerá de la vigencia y efectividad de esas medidas preventivas. En este punto, no deben confundirse los determinantes epidemiológicos de esta enfermedad con los de otras, especialmente padecimientos virales, como la viruela o la polio, que se han erradicado o están en la mira para ser erradicadas, pues en esos casos, la ausencia prolongada de casos hace que el agente desaparezca del ambiente. Vale la pena enfatizar que en el caso del tétanos, la bacteria es un habitante normal del suelo.
Clostridium tetani en suelos
C. tetani es un habitante normal de suelos, y como tal se informa frecuentemente su aislamiento en diferentes latitudes. En estudios realizados en Japón, Canadá, Brasil y Estados Unidos se informa de un 30 a 42% de muestras positivas (1, 30), con informes de algunos lugares de hasta el 85 % (31) y 89% (32).
En Costa Rica un estudio informó que su frecuencia era muy baja, cercana al 7% lo que correspondió a dos muestras positivas de un lote de 30 (33, 34); mientras nuestros datos señalan una frecuencia en suelos cercana al 30% de las muestras examinadas (5, 6). Tales diferencias obedecen a la metodología empleada, pues en el primer caso se trató de aislar e identificar todas las posibles especies de clostridios presentes en la muestra. En tanto, en nuestro caso la metodología se orientó solo a C. tetani, adaptando el método sugerido por Smith (35). Favoreciendo el aislamiento de las especies de clostridios presentes en el suelo que exhibían un fenómeno de "swarming" más evidente. Aquellas especies que no manifiestan esta característica no se aislaron. Ambas metodologías parten del mismo principio: eliminar las formas vegetativas y promover la germinación de las esporas mediante un tratamiento térmico y hacer un cultivo de enriquecimiento. A partir de este, en los estudios de Rodríguez et al. (33, 34) se trató de aislar todas las especies. En nuestro caso, solo se inoculó por estría una asada del cultivo enriquecido en una placa de agar sangre, lo que produjo un crecimiento masivo en el área de inoculación y una película de "swarming" de aquellas cepas capaces de alejarse del área de inoculación original. Esa película usualmente correspondió a un cultivo puro de alguna especie capaz de presentar tal fenómeno, este trabajo aumentó el número de especies conocidas que presentan el fenómeno de "swarming" y permitió detectar C. tetani con una frecuencia mayor que en los estudios de Rodríguez et al. Por ejemplo, la bacteria se identificó en el 43% de muestras de suelo recolectadas en la ciudad universitaria (5). Posteriormente simplificamos aún más la metodología para solo identificar serológicamente las cepas productoras de tetanospasmina, mediante una prueba inmunoenzimática (10), de esta forma se identificó la bacteria en el 33% de las muestras estudiadas de Puntarenas (6). Esta frecuencia relativamente alta está más acorde con los datos epidemiológicos, que muestran que en Costa Rica se presentaban unas 300 muertes anuales por tétanos en la época previa a la vacunación contra esta enfermedad (36).
Ante la pregunta: ¿Qué importancia tiene la investigación de C. tetani en suelos? Podemos argumentar que la ausencia prolongada de casos crea la falsa expectativa de que se trata de una enfermedad del pasado, que está controlada y que ya no presenta un peligro importante. Esto produce una falsa sensación de seguridad y se descuidan de los programas de vacunación, especialmente los refuerzos previstos cada diez años o bien a la aplicación del toxoide ante cualquier traumatismo contaminado con tierra. La prueba de que la bacteria sigue ahí en nuestro suelo, es un recordatorio de que no se debe descuidar la vacunación.
Historia de la inmunización contra el tétanos
La reseña histórica del tétanos descrita por Dopter y Sacquépee (37), señala que esta enfermedad era reconocida desde la época hipocrática; aunque se relación con un microorganismo fue planteada hasta 1867 por Pirogov, quien 17 años más tarde demostraba que la enfermedad podía transmitirse a animales inoculados con material humano, proveniente de lesiones dérmicas de pacientes enfermos. La bacteria fue aislada por Kitasato en 1889 y un año más tarde, junto con von Behring sentaban las bases de la inmunidad contra esta enfermedad, al demostrar que los animales eran protegidos cuando se inoculaban con la toxina modificada por tratamiento con yodo, o bien que los anticuerpos antitoxina protegían a los animales. Sin embargo, la utilización en humanos de ese conocimiento se hizo hasta la Primera Guerra Mundial, lo que llevó a una disminución de la mortalidad por esta enfermedad, pues muchos de los cuadros de tétanos evolucionaron a una forma crónica. También, en esa época se probó la profilaxia antitetánica. ]]>
Nuevamente fue durante otro conflicto bélico, esta vez la Segunda Guerra Mundial, cuando se produjo el mayor impacto en la prevención de la enfermedad; ya que en 1941, se inició la vacunación sistemática de los soldados aliados con el toxoide tetánico; el cual se venía utilizando esporádicamente desde 1933. La vacunación masiva de los soldados se reflejó en la caída de las tasas de mortalidad por tétanos en Estados Unidos, pues de 1934 a 1938 la tasa de letalidad para adultos fue de 0,53 /100 000 habitantes y en el periodo de posguerra la tasa en exsoldados fue de 0,02 /100 000, o sea hubo una reducción de 20 veces (38).Después de la Segunda Guerra Mundial la vacunación se extendió a la población general; así, de 1950 a 1960 la tasa en Estados Unidos fue de 0,3 /100 000 habitantes, que representan un promedio de 465 casos anuales (26). Otros datos señalan una reducción del 97,24% cuando se compara el número de casos presentado 1948 con el de 1997 (39).
En países desarrollados la efectividad de los esquemas de vacunación relegan el tétanos a casos esporádicos en ancianos (40- 42), mientras que en países en desarrollo sigue siendo un problema importante a cualquier edad. La prevalencia muestra una curva bimodal, debido al tétanos neonatorum y al de ancianos (43). Por esta razón, se ha sugerido que la presencia de tétanos neonatorum es indicativo de subdesarrollo, ya que es un reflejo de la deficiencia de la cobertura de los esquemas de vacunación y de un manejo inadecuado del parto.
El tétanos en Costa Rica
Marranghello (36) revisó la epidemiología del tétanos en Costa Rica, obteniendo datos de mortalidad desde 1916 a septiembre de 1983. Nosotros complementamos esa información hasta 1999 empleando los datos de la Dirección General de Estadística y Censos. El análisis de esa información muestra que de 1916 a 1970 el número de muertes anuales por tétanos osciló entre 365 y 200. A partir de 1970 disminuye bruscamente el número de casos, llegando a valores inferiores a los 50 casos en 1977, cuando aún ocupaba el décimo puesto como causa de muerte general y el séptimo como muerte neonatal (4). En 1980 se detectaron solo 11 muertes y su disminución continuó, al grado de que a partir de 1983 el número de muertes anuales por tétanos ha oscilado entre 0 y 3, con excepción de 1988 en que se detectaron 5 muertes. Sin embargo, si ajustamos estos datos a tasa de mortalidad por 100 000 habitantes, se muestra que el descenso ha sido continuo desde 1916, como se ilustra en la figura 1. En el recuadro de esa figura se muestra las tasas de 1980 a 1999, cuyo valor más alto fue el de 1980 con una tasa de 0,48 /100 000.
En la curva de la figura 1 se indica con flechas las dos campañas intensivas de vacunación. La primera, en la cual se aplicó masivamente la vacuna DPT se inició en 1951. La segunda campaña antitetánica se realizó a inicios de la década de 1970 (36) y corresponde al periodo donde se manifiesta una caída brusca del número de muertes por tétanos. La campaña intensa de vacunación de 1971 incluyó un componente educativo mediante programas radiales; como fue "Las Charlas de Don Rafael", un programa de radio de gran difusión en la zona rural (4). También, se emplearon carteles distribuidos en todo el país. Como resultado de esa campaña se hizo una vacunación masiva con 500 000 dosis de toxoide tetánico y también aumentó el uso de vacunas DT y DPT (4, 36).
El análisis de los casos fallecidos por tétanos en 1977 mostró que en el 21% de los casos, la puerta de entrada había sido la herida provocada por una aguja hipodérmica mal esterilizada, pues en esa época no era muy frecuente el uso de materiales desechables. Un dato anecdótico interesante, fue que tras la muerte por tétanos de una madre y de su producto, cuyo parto había sido atendido en una clínica privada, los obstetras del país se convirtieron en los mejores abanderados de esa campaña (4).
La curva descendente de la figura 1 indica que otros factores, a parte de las campañas intensas de vacunación, influyeron en esa declinación de las muertes por tétanos, pues la tendencia descendente parte ininterrumpidamente de 1926. Entre esos otros factores pueden citarse: A) Un mejor diagnóstico y registro de las verdaderas causas de muerte. B) Aumento en la asistencia médica. C) Disminución del número de partos domiciliarios. D) Mejoras en la educación general y en la educación sanitaria de las parteras empíricas. E) Disminución en el número de personas que no usan zapatos. F) Aumento de la escolaridad en la población general. G) Mejoría en el tratamiento de las heridas y la aplicación del toxoide tetánico a partir de 1970. H) Aumento de la mecanización en la agricultura. I) Disminución del número de dentistas empíricos. J) Mejoras en la red vial y en las comunicaciones en general. K) Aumento del número de clínicas y puestos de salud. Todos estos factores y posiblemente otros no contemplados aquí, han influido directa e indirectamente en la salud del país. Por lo tanto, no podemos achacar el descenso de las tasas de mortalidad por tétanos exclusivamente a la vacunación. Sin embargo, ésta cumple una función muy importante, pues el análisis de los casos individuales, siempre se demuestra la falta de vacunación.
Finalmente es muy importante tener en cuenta que el agente etiológico de esta enfermedad es un habitante normal del suelo y que su carácter de bacilo esporulado, le hace sumamente resistente a condiciones ambientales adversas, como la sequedad y altas temperaturas; por lo tanto, el tétanos es una enfermedad que no se podrá erradicar, ya que su agente etiológico seguirá presente en el suelo; aunque no se presenten casos, los que se deben a la presencia de individuos susceptibles con heridas contaminadas mal manejadas.
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1 Unidad de Microscopia Electrónica.
2 Facultad de Microbiología.
3 Instituto Clodomiro Picado, Universidad de Costa Rica. E-mail: hchavarr@cariari.ucr.ac.cr
* Enviar correspondencia: Unidad de Microscopía Electrónica, CP 2060, San Pedro de Montes de Oca, San José, Costa Rica. Fax: (506) 207 3182.
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