El documento proporciona información sobre Bacillus anthracis, el agente causal del ántrax. Describe las características del género Bacillus y especies importantes como B. anthracis y B. cereus. Explica los factores de virulencia de B. anthracis incluyendo la cápsula y las toxinas, y las tres formas clínicas de la enfermedad en humanos: cutánea, inhalación y gastrointestinal. También cubre aspectos del cultivo, diagnóstico y transmisión del ántrax.

1. Bacillus spp Siever Morales Cauti Médico Veterinario – UNMSM Laboratorio de Microbiología

2. Género Bacillus Características generales Bacilos grampositivos esporulados Aerobios o anaerobios facultativos Ubicuos en la naturaleza Especies más importantes: B. anthracis : Carbunco B. cereus : Intoxicaciones alimentarias

3. Bacillus anthracis Grampositivo bacilo Anaerobio Facultativo 1 - 1.2µm ancho x 3 - 5µm largo Pertenece a la familia B. cereus Requiere para su crecimiento Thiamin capsula de Glutamyl-polypeptido No movil Endosporas de forma oval y central http://www.bact.wisc.edu/Bact330/lectureanthrax

4. Características No móvil Aerobio Encapsulado Forma esporas que no produce ensanchamiento de la bacteria, mide aprox. 1 u Colonias grandes, blancas grisáceas, de bordes ondulados “cabeza de medusa” Existen colonias lisas, rugosas y mucoides; la rugosa es la más virulenta.

5. - -/+ +++ Patogenicidad NO SENSIBLE SENSIBLE Penicilina - RAPIDA LENTA Hidrólisis dela gelatina - - + Cápsula PEL. TRU SED TUR. SED Copos de algodón TSB Grisáceas dentadas Rugosas irregulares Cabeza de medusa TSA + + - Hemólisis + + - Motilidad Bacillus subtillis Bacillus cereus Bacillus anthracis

6. Endospora Oxigeno necesario para la esporulación Celulas deshidratadas Altamente resistente al calor, frio, desinfectantes quimicos, periodos secos El protoplasto contiene la información para la siguiente célula vegetativa La corteza proporciona resistencia a la radiacion La pared porporciona resistencia quimica y desinfectantes http://www.gsbs.utmb.edu/microbook/ch015.htm

7. Genética 1 cromosoma 5.2 million bp Ames strain sequenced 2 plasmidos px01 184 kbp Isla de patogenicidad pX02 95.3 kbp Cápsula gib.genes.nig.ac.jp/single/ main.php?spid=Bant_AME

8. Where is Anthrax? http://www.vetmed.lsu.edu/whocc/mp_world.htm

9. Anthrax De la palabra griega anthrakos para carbón Causado por esporas Primariamente una enfermedad de: Herbivoros como ovinos, bovinos, equinos, cabras . Reservorio natural el suelo: No depende de un reservorio No puede ser cultivado de suelo, cuando no es endémico Ocurre esporadicamente en diversas zonas. Zonas de Anthrax Suelo rico en materia organica (pH < 6.0) Cambios dramáticos de clima

10. Anthrax Infección - Diseminación Puede ser difundido por corrientes, insectos, animales silvestres, aves, desechos, etc. Animales infectados por agua, alimento, o mordedura de algun insecto. El riesgo de una infección natural es de 1/100,000 Ocurre en areas endémicas, despues de un brote en ganaderia

11. Muerte súbita

12. Tres formas de Anthrax Cutaneo anthrax Piel Mas comun Las esporas entran a traves de pequeñas lesiones Inhalacion anthrax Las esporas son inhaladas Gastrointestinal (GI) anthrax Esporas por ingestion Oral, faringeal, y abdominal

13. Bacillus cereus

14. Desarrollo en agar sangre a las 24 horas Bacillus subtillis B. anthracis/B. subtillis

15. Bacillus anthracis 1769: Se describe por primera vez, la enfermedad en animales y en el hombre 1847: Se describe el Carbunclo humano en Argentina (Dr. Francisco Muñiz) 1850: Daver y Davaine observan al microscopio formas bacilares en sangre. 1865: Davaine demuestra que como agentes causales de la enfermedad. 1876: Koch efectúa el primer cultivo puro. 1878: Koch demuestra la presencia de esporos . 1880-81: Pasteur prepara la vacuna . 1910: Ascoli y Valente efectúan la prueba de termoprecipitación.

16. Bacillus anthracis El ántrax o carbunco es una enfermedad infecciosa aguda que normalmente afecta a animales como bovinos, ovinos, caprinos, camellos, y otros herbívoros , pero también puede afectar a humanos cuando se exponen a animales infectados o tejidos de animales infectados, mientras que las aves y los reptiles por su temperatura corporal son resistentes.

17. Bacillus anthracis : Factores de Virulencia

18. Factores de Virulencia Los bacilos de ántrax expresan dos factores de virulencia: Capsula. Toxina Todas las cepas de B. anthracis reportadas como virulentas son portadoras de los plásmidos PXO1 y PXO2. La falta de uno de los dos da lugar a cepas atenuadas que son las que se utilizan para la producción de vacuna.

19. PXO2 96 kb capB capC capA Gen regulador dep Cápsula Genes estructurales ácido poli D-glutámico Síntesis

20. Cápsula Acido D-glutámico, es un polipéptido de alto peso molecular Forma una cápsula, que envuelve la pared celular y contribuye con la patogenicidad permitiendo: La evasión de los mecanismos de inmunidad y defensa como la fagocitosis. Convierte en incoagulable la sangre Responsable de las reacciones inflamatorias y necróticas.

21. Antígeno Protector Factor Letal Factor de Edema PXO1 - 181 kb Toxina edematizante Muerte Toxina letal Edema en piel. Individualmente cada uno de los factores no exhiben una actividad biológica significativa, necesita la combinación de 2 o 3 para producir su efecto.

22. Toxina La toxina edematosa es una adenilciclasa dependiente de calmodulina que aumenta el nivel del AMP cíclico, perturbando la homeostasis del agua. Se piensa que es la responsable del edema masivo por alteración del metabolismo del agua que se observa en las formas cutáneas. La toxina letal es una zinc metaloproteasa que inactiva MAPKK. (la proteína kinasa-kinasa mitógeno activada) La toxina letal estimula en el macrófago la liberación de TNF alfa y de lL-1beta que son en parte responsables de la muerte súbita en los enfermos de ántrax.

23. Cápsula Glicocalix Adhesivo, Polimero externo de la pared celular pX02 plasmido De acido D-glutamico Rol importante durante el establecimiento de la enfermedad Proteje contra la fagocitosis & Lisis en estado vegetativo http://textbookofbacteriology.net/BSRP.html

24. Toxinas pX01 plásmido AB model Binding Activating Protective antigen (PA), edema factor (EF) & lethal factor (LF) Individually non-toxic PA+LF  letal actividad EF+PA  edema EF+LF  inactive PA+LF+EF  edema & necrosis  letal. http://www.rcsb.org/pdb/molecules/pdb28_1.html

25. Mechanism of Infection http://kugi.kribb.re.kr/KUGI/Pathways/BioCarta/anthraxPathway/

26. Reguladores Bicarbonato o CO 2 estimula capsula y formacion de PA LF requiere iones zinc EF requiere calmodulina , a major intracellular calcium receptor Regulador transcripcional AcpA en pX02, controla expresión de la cápsula atxA en pX01 es un regulador necesario para la transcripción de los genes de todas las toxinas.

27. Mecanismos de Esporulación

28. Tres formas clinicas de Anthrax 3 types of anthrax infection occur in humans: 1) Cutaneous 2) Inhalation 3) GI

29. Anthrax cutaneo The most common naturally occurring form of anthrax. Ulcers are usually 1-3 cm in diameter. Incubation period: Usually an immediate response up to 1 day Case fatality after 2 days of infection: Untreated (20%) With antimicrobial therapy (1%)

30. Inhalation Anthrax The infection begins with the inhalation of the anthrax spore. Spores need to be less than 5 microns (millionths of a meter) to reach the alveolus. Macrophages lyse and destroy some of the spores. Survived spores are transported to lymph nodes. At least 2,500 spores have to be inhaled to cause an infection. Inhalation Anthrax, Introduction, DRP, Armed Forces Institute of Pathology

31. Inhalation Anthrax (2) Disease immediately follows germination. Spores replicate in the lymph nodes. The two lungs are separated by a structure called the mediastinum , which contains the heart, trachea, esophagus, and blood vessels. Bacterial toxins released during replication result in mediastinal widening and pleural effusions (accumulation of fluid in the pleural space) . Inhalation Anthrax, Introduction, DRP, Armed Forces Institute of Pathology

32. Inhalation Anthrax (3) Death usually results 2-3 days after the onset of symptoms. Natural infection is extremely rare (in the US, 20 cases were reported in last century). Inhalation Anthrax is the most lethal type of Anthrax. Incubation period: 1–7 days Possibly ranging up to 42 days (depending on how many spores were inhaled). Case fatality after 2 days of infection: Untreated (97%) With antimicrobial therapy (75%)

33. Gastrointestinal Anthrax GI anthrax may follow after the consumption of contaminated, poorly cooked meat. There are 2 different forms of GI anthrax: 1) Oral-pharyngeal 2) Abdominal Abdominal anthrax is more common than the oral-pharyngeal form. http://science.howstuffworks.com/anthrax1.htm

34. Ocasiona el A ntrax llamado también carbunco bacteridiano , fiebre carbonosa, pústula maligna es primariamente una enfermedad de los herbívoros, en particular del ganado vacuno y ovino, y en menor extensión en caballos, cerdos y cabras. Los perros y otros carnívoros son relativamente inmunes a la infección espontánea.

35. Cultivo Aerobio y anaerobio facultativo 24 horas. pH 7 a 7,4 y 37°C. Colonias grandes, blancas, opacas de bordes irregulares “cabeza de medusa” Cultivos con Temp mayor de 43 produce cepas inactivas

36. Crece facilmente en agar simple No presenta hemolisis*

37. Transmisión Se propaga por suelos, alimento, agua contaminada L os suelos arenosos absorben y filtran el agua, mientras que los arcillosos, permiten que el agua refluya a la superficie, llevando consigo esporas que pueden estar en capas más profundas .

38. Micrografía electrónica que muestra las partes principales de una endospora

39. Continuación..... Se multiplican activamente en bazo, alterando el parénquima esplénico. Luego se produce una septicemia tardía y muerte del animal. Una vez muerto el animal la temperatura en el cadáver sigue subiendo hasta 44 0 45° C, durante unos 30 minutos por la fermentación del glucógeno.

40. Diagnostico del laboratorio Examen microscopico directo de la sangre mediante coloración GRAM, azul de metileno, Wright o Giemsa Hemocultivo en agar simple o TSA, agar sangre Inoculación en ratones ELISA Western Blot ensayo cromatográfico Pruebas de ácido fluorescentes. PCR

41. http:// www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/ani_anthrax.html http:// www.bt.cdc.gov/training/historyofbt/index.asp