La cápsula de neumococo: la clave para la Genética y herramienta para vacunas

autores: Ernesto García y Adela González de la Campa; adaptación: Miguel Vicente

Descubrir que el ADN contiene la herencia genética, como ya se ha contado en otro artículo de este foro, fue un descubrimiento basado en experimentos iniciados en 1928 por el inglés Griffith y finalmente probados en 1944 por el canadiense Avery. El principal actor de esos experimentos fue el germen causante de un conjunto de enfermedades bastante graves, Streptococcus pneumoniae, llamado también neumococo por ser la pulmonía (o neumonía) una de ellas. Para causar la enfermedad neumococo necesita, como ya demostró Griffith, estar recubierto de una cápsula de polisacáridos cuyo papel es proteger al microorganismo de ser fagocitado por las células del sistema inmunitario. Los anticuerpos que bloquean la cápsula nos pueden por ello proteger frente a la infección por S. pneumoniae. Pero no todos los neumococos tienen una composición idéntica de su cápsula, existen, al menos, 91 tipos distintos, por lo que diseñar una vacuna se complica.


Una víctima del neumococo. Fred Astaire, pareja artística de GingerRogers en muchas películas, falleció a los 88 años por pulmonía haceahora veintiún años (22 de junio de1987). Fotograma de La AlegreDivorciada (1934).


Las infecciones respiratorias todavía causan una de cada cuatro muertes.
Las infecciones respiratorias (principalmente neumonías) son responsables de la muerte de 4 millones de personas cada año, una cuarta parte de todas las muertes que ocurren en el mundo. En la mitad de los casos, dos millones, se trata de niños menores de 5 años. La mortalidad causada por neumococo, el patógeno predominante de estas infecciones, es mayor que la originada por cualquier otra bacteria patógena. Además de la pulmonía, neumococo causa otras infecciones invasivas graves, como la bacteriemia y la meningitis, en las que infecta zonas del cuerpo a las que normalmente no tiene acceso, así como la otitis media, especialmente en niños, ancianos y pacientes con alteraciones del sistema inmunológico.


Tres enfermedades producidas por neumococo. La pulmonía (izquierda) se produce cuando neumococo baja de las vías respiratorias superiores a los pulmones. La meningitis (centro) es una enfermedad invasiva en la que neumococo se aloja en una zona del cuerpo donde normalmente no hay bacterias. En la otitis media (derecha) neumococo pasa de las fosas nasales o la faringe al oído. Fuente: PneumoADIP.


La emergencia imparable, desde hace varias décadas, de las resistencias antimicrobianas hace que estas infecciones sean cada vez más difíciles de tratar estando ya incluido el neumococo entre los denominados “supergérmenes”. El 14% de los neumococos de origen respiratorio muestran una resistencia intermedia a la penicilina y el 22% poseen resistencia de alto nivel, aunque los valores varían notablemente de unos países a otros dependiendo, asimismo, de la edad. Así en Europa occidental un 11% de los neumococos aislados de los menores de 18 años son resistentes a penicilina con rangos de variación de entre 1-2% en los países escandinavos y más de un 39% en España.

¿Qué es un serotipo?
Frente a una infección nuestro sistema inmunitario responde, entre otras maneras, produciendo anticuerpos, unas proteínas especiales que circulan por la sangre. Los anticuerpos, al ser solubles, se obtienen en el suero y tienen la propiedad de bloquear las moléculas del invasor, con preferencia las que están en su superficie. Por eso los polisacáridos de la cápsula son muy buenas dianas para producir vacunas que protejan de la infección. Los anticuerpos son muy específicos, y basta con que existan pequeñas diferencias entre dos moléculas para que reconozcan a una pero no a la otra. La diversidad de la cápsula de neumococo se traduce en que existen diversos tipos que son reconocidos por diversos anticuerpos. A cada tipo se le llama “serotipo” y se le identifica porque es posible bloquearlo con un suero específico.

Una vacuna para cada neumococo
Hay dos tipos de vacunas: la polisacarídica 23-valente (una mezcla de polisacáridos capsulares de neumococo preparados a partir de los 23 serotipos más frecuentes) y la conjugada heptavalente (vacuna conjugada neumocócica heptavalente, en abreviatura VCN-7). La 23-valente tiene una eficacia del 60 al 70% en la prevención de la bacteriemia neumocócica del adulto, pero no sirve para niños menores de 2 años. Para estas edades se utiliza la VCN-7 que incluye los siete serotipos que causan con mayor frecuencia enfermedad neumocócica invasiva (llamada también ENI) en niños.
La vacuna VCN-7, fabricada en Estados Unidos, incluye casi el 86% de los serotipos que circulan en Estados Unidos y Canadá. Sin embargo, en Europa, la vacuna solo cubre el 71% de los serotipos frecuentes (en el caso de España, el 68%). Además, en regiones en las que la mortalidad infantil debida a neumococo es mayor, la cobertura estimada de la vacuna es aún inferior, siendo 62% en África, 60% en Latinoamérica y 38% en Asia. Hay que tener en cuenta que esas estimaciones contienen datos limitados de países con mucha población (China, India) o, incluso, sin datos (Indonesia, Nigeria). Ahora se están desarrollando nuevas vacunas para esas regiones que incluyen un mínimo de 10 serotipos y que se espera proporcionen mayor protección. Caso aparte son algunas poblaciones, como los indios americanos, para quienes la eficacia de la vacuna es solo del 50%. Otro problema importante de la vacuna VCN-7 es su elevado coste. Hay asociaciones tales como GAVI Alliance PneumoADIP que trabajan en coordinación con la Organización Mundial de la Salud y el Banco Mundial para que la vacuna llegue a los países menos desarrollados.

Pros y contras de la vacuna frente a neumococo
En los países donde se ha utilizado la VCN-7, se ha observado una disminución de las infecciones causadas por neumococos con serotipos incluidos en la vacuna. En Estados Unidos, la frecuencia de ENI causada por los neumococos de serotipos vacunales ha disminuido drásticamente, de 80 casos por cada cien mil niños menores de 5 años en 1998-99 a menos de cinco casos por cien mil en 2003.


Eficacia de la vacuna VCN-7. Los datos se refieren a la disminución de las enfermedades producidas por neumococo en niños. Datos e imagen de neumoADIP.


Pero no se ha observado cambio en la incidencia de neumonía en aborígenes australianos, y pese a la vacuna, ha aumentado la ENI producida por serotipos no vacunales, frente a los que no protege, en los nativos de Alaska. Si bien la utilización de la VCN-7 ha conseguido disminuir en los niños la frecuencia de ENI causada por los serotipos incluidos en la vacuna, las bacteriemias por neumococos de otros serotipos relacionados con los de la vacuna pero no incluidos en ella, han aumentado. Existe así el peligro de que algunos serotipos no incluidos en la vacuna reemplacen a los clásicos y se conviertan en patógenos de éxito. De hecho, en España, desde que se comercializó la VCN-7 en junio de 2001, se ha observado un descenso de los serotipos vacunales causantes de ENI tanto en niños como en adultos, junto con un aumento de los no vacunales. Se teme por ello que la eficacia de la VCN-7 disminuya en un futuro próximo si se produjese un reemplazo de los serotipos vacunales por los otros o si se originasen intercambios de los genes capsulares (y, en consecuencia, del polisacárido capsular) que permitiesen a los neumococos vacunales eludir la acción de los anticuerpos inducidos por la vacuna.
En cuanto a la resistencia a los antibióticos, todos los neumococos de serotipos incluidos en la VCN-7, menos uno, se caracterizan por ser resistentes a varios antibióticos, Se ha observado que la vacuna VCN-7, aparte de prevenir las enfermedades neumocócicas, está desempeñando en los países en donde se  ha usado, un papel importante en la disminución de la frecuencia de cepas de S. pneumoniae resistentes. Esto parece indicar que la utilización de menos antibióticos relaja la presión selectiva sobre los patógenos y contribuye a que las cepas resistentes sean sustituidas por otras sensibles.


GLOSARIO

vacuna conjugada heptavalente (o 7-valente, VCN-7): protegefrente a los los siete serotipos (4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F y 23F) que causan con mayor frecuenciaenfermedad neumocócica invasiva en niños.
vacuna 23-valente: la que protege frente a los 23 serotipos de neumococo más frecuentes (1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19F, 19A, 20, 22F, 23F, y 33).
conjugación: un tratamiento químico por el cual los polisacáridos se unen covalentemente a una proteína inmunogénica y no tóxica. En el caso de la vacuna 7-valente contra neumococo, esta proteína es el toxoide diftérico, una forma inocua de la toxina de la difteria.


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Comentarios

Me entero, tras la publicación del artículo de Ernesto y Adela, de que el 12 de junio ha fallecido, víctima de una pulmonía, Gunther S. Stent, uno de los investigadores que contribuyó en los años 50 del siglo XX, a describir la genética de los microorganismos, en especial de los bacteriofagos, virus que atacan a las bacterias.

Stent contribuyó, además, de manera decisiva a la difusión de la Biología Molecular, escribiendo un libro de lectura fácil y fascinante y muy bien ilustrado "Molecular Genetics: an introductory narrative" del que existe traducción al castellano (Ediciones Omega).

Miguel Vicente

me puede especificar cuales o que son 7 o 23-valente de serotipos

Hola Laura,

la respuesta a tu pregunta sobre los serotipos del neumococo está en el texto ya publicado. De todas formas, para que no quepa duda, se ha añadido un pequeño glosario que los autores esperan sirva para clarificar aún más la composicion de cada una de las dos vacunas que se describen. Los nombres de los serotipos tan solo sirven para clasificarlos, no tienen mayor significado en sí mismos, pero las bacterias tienen propiedades diferentes según su serotipo y es por eso una forma conveniente de clasificarlas y poder estudiar su diferente comportamiento.

Un saludo

¿Dónde puedo encontrar información sobre los genes que no funcionan correctamente en la formación de la cápsula en las formas rugosas de los neumococos de Griffith?

Gracias.

Rafael Llopis

Respuesta a Rafael:
empieza por la publicación en este enlace
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26085553
Saludos

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