CITROBACTER

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Introducción

La  familia  Enterobacteriaceae constituye  un  grupo  grande  y  heterogéneo de bacterias gramnegativas. Reciben su nombre por la localización habitual como saprofitos en el tubo digestivo, aunque se trata de gérmenes ubicuos, encontrándose de forma universal en el suelo, el agua y la vegetación, así como formando parte de la flora intestinal normal de muchos animales además del hombre.

Citrobacter freundii

Las especies de Citrobacter, incluyendo Citrobacter freundii, son bacilos gramnegativos aerobios. Citrobacter freundii es una bacteria con forma de varilla larga, típicamente de 1 a 5 μm de longitud. La mayoría de las células de C. freundii están rodeadas por muchos flagelos que se utilizan para moverse, pero algunos no son móviles. Su hábitat incluye el medio ambiente (suelo, agua, aguas residuales), los alimentos y el tracto intestinal de los animales y los humanos. Pertenece a la familia de las enterobacterias.

Como un patógeno oportunista, C. freundii es responsable de una serie de infecciones oportunistas significativas. Se sabe que es la causa de una variedad de infecciones nosocomiales del tracto respiratorio, tracto urinario, sangre y varios otros sitios normalmente estériles en pacientes. C. freundii representa aproximadamente el 29% de todas las infecciones oportunistas. Por lo tanto, una de las razones principales por las cuales se secuencian muchas cepas y plásmidos diferentes del genoma de C. freundii es para encontrar antibióticos que puedan combatir estas infecciones oportunistas.

Sorprendentemente, este microbio infeccioso en los seres humanos desempeña un papel positivo en el medio ambiente. C. freundii es responsable de reducir el nitrato a nitrito en el medio ambiente. Esta conversión crucial es una etapa importante en el ciclo del nitrógeno. Y el reciclaje de nitrógeno es muy esencial porque la atmósfera de la tierra tiene aproximadamente un 85% de nitrógeno. Por lo tanto, debido a su importante contribución al medio ambiente es otra motivación para secuenciar el genoma de C. freundii.

El género Citrobacter fue descubierto en 1932 por Werkman y Gillen. Los cultivos de C. freundii se aislaron e identificaron en el mismo año a partir de extractos de suelo

Estructura celular y metabolismo.

La estructura celular de C. freundi es larga y tiene forma de barra generalmente de 1-5 μm de longitud. El exterior de la célula contiene muchos flagelos utilizados para la movilidad. Dado que C. freundii es una bacteria gramnegativa, contiene dos membranas (interior y exterior). El espacio periplásmico se encuentra entre las dos membranas. La membrana externa no contiene una fuente de energía; pero contiene muchas porinas incrustadas dentro que ayudan al organismo a adquirir iones importantes. A diferencia de las bacterias grampositivas, las células de C. freundii no contienen una pared celular gruesa formada por peptidoglicano.

Para el metabolismo, C. freundii tiene una capacidad asombrosa para crecer en glicerol como única fuente de carbono y energía. En este proceso, el glicerol se fermenta mediante un proceso de desmutación. Este proceso requiere dos vías. En la primera vía, el glicerol se deshidrogenó mediante un glicerol deshidrogenasa unida a NAD1 a dihidroxiacetona. La dihidroxiacetona luego se fosforila y se canaliza a la glucólisis por la dihidroxiacetona quinasa. En la segunda vía, el glicerol se deshidrata con la coenzima B12 glicerol deshidratasa dependiente para formar 3-hidroxipropionaldehído. Este producto se reduce al producto de fermentación principal 1,3-propanodiol por la 1,3-propanodiol deshidrogenasa unida a NADH, que regenera NAD1.

Las células de C. freundii también pueden metabolizar la lactosa o el citrato como fuente de carbono.

Ecología

Citrobacter freundii se encuentra comúnmente en el medio ambiente, principalmente en el suelo, el agua y las aguas residuales. Son un indicador de contaminación potencial del agua. También se encuentran en diferentes órganos de animales enfermos, incluidos mamíferos, aves, reptiles y anfibios. No se sabe que interactúen con otros organismos.

En el medio ambiente, C. freundii puede convertir nitrato o el ion amonio (que es un átomo de nitrógeno combinado con cuatro átomos de hidrógeno) en nitrito; esta reacción ocurre en el ambiente, así como en el tracto digestivo de los humanos y otros animales. Después de que convierte el nitrato en nitrito en el medio ambiente, el nitrito se convierte en nitrógeno, y este paso final completa el ciclo del nitrógeno en la atmósfera terrestre, que está compuesto por un 85% de nitrógeno. La función ecológica de este organismo no solo incluye su importante función en el ciclo del nitrógeno, ya que también puede acumular uranio (que es el material básico para la tecnología nuclear) mediante la construcción de complejos de fosfato.

Citrobacter freundii también ha sido investigado por la biodegradación del ácido tánico utilizado en las curtiembres

Patología

Como patógeno oportunista, Citrobacter freundii es a menudo la causa de infecciones oportunistas significativas, lo que significa que generalmente no causa enfermedad en huéspedes humanos sanos. Solo afectan a pacientes con un sistema inmunológico débil, lo que significa que necesitan una "oportunidad" para infectar a la persona . Por lo tanto, en pacientes con un sistema inmunitario suprimido, se sabe que las especies de Citrobacter causan una amplia variedad de infecciones nosocomiales del tracto respiratorio, el tracto urinario y la sangre. La enfermedad hepática, biliar y pancreática también son enfermedades comunes causadas por C. freundii. El tracto biliar es el sitio más común de infección por los bacilos de C. freundii.

Una enfermedad mortal con la que se ha asociado C. freundii es la meningitis neonatal. La meningitis neonatal es la inflamación de las meninges (el sistema de membranas que rodean el SNC) debido a la invasión bacteriana. La tasa de mortalidad de la meningitis por Citrobacter es inaceptablemente alta, con tasas de mortalidad de pacientes que oscilan entre el 25 y el 50%. Además, aún persisten graves problemas neurológicos en el 75% de los sobrevivientes. En esta enfermedad, Citrobacter freundii puede penetrar la barrera hematoencefálica que consiste en el epitelio del plexo coroideo y el endotelio capilar cerebral.

Respuesta inmunitaria

Cuando las bacterias, invaden el organismo, son atacadas por proteínas del sistema inmunitario llamadas proteínas del complemento. Éstas facilitan la destrucción de las bacterias a través de tres vías: la clásica, la alternativa y la vía de las lectinas.

Los primeros pasos de la vía clásica requieren la unión de anticuerpos a la superficie de las bacterias que van a ser eliminadas. Estos anticuerpos son reconocidos por un complejo proteico del complemento llamado C1, que se unirá a las regiones Fc de los anticuerpos. Una vez unido, C1 inicia una cascada de fragmentación y modificación de complejos del complemento que resulta en la unión de diversas proteínas a la superficie de las bacterias en forma de complejo de ataque a la membrana (MAC) (Figura 1), o pueden generar opsoninas que marcan a las bacterias para ser destruidas. El MAC puede insertarse en las membranas celulares de las bacterias Gram negativas, pero no las positivas. En las primeras, se producen poros que permiten la entrada de moléculas de ataque a la membrana, como lisozimas, que hace a la bacteria susceptible a la lisis por ósmosis.

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