Yersinia pestis

Qué es Yersinia pestis

Yersinia pestis es un cocobacilo gramnegativo de pequeño tamaño, ovalado, no esporulado, perteneciente al orden Enterobacterales. Es inmóvil, anaerobio facultativo y patógeno primario, lo que significa que es virulento en el ser humano sin requerir condiciones de inmunosupresión previa. Una característica histológica clásica es su tinción bipolar, especialmente visible con colorantes como Wright, Giemsa o Wayson: los polos del bacilo se tiñen intensamente mientras la zona central queda más clara, lo que confiere a la bacteria un aspecto descrito tradicionalmente como "imperdible cerrado".

El nombre conjuga el apellido del bacteriólogo franco-suizo Alexandre Yersin (1863-1943) y el adjetivo latino pestis, que designaba ya en la Antigüedad las grandes calamidades sanitarias. La especie fue aislada por primera vez en 1894, durante el brote epidémico de Hong Kong, en una pequeña cabaña improvisada como laboratorio cerca del hospital donde se acumulaban los cadáveres. Yersin extrajo material de los bubones de varios fallecidos, observó al microscopio los "bastoncitos rechonchos con extremidades redondeadas" y comunicó el hallazgo a la Academia de Ciencias francesa el mismo año. Casi en paralelo, el bacteriólogo japonés Kitasato Shibasaburō había llegado a Hong Kong con un equipo más numeroso y descrito el mismo microorganismo unos días antes en The Lancet, lo que originó la conocida controversia Yersin-Kitasato sobre la prioridad del descubrimiento. Hoy se les atribuye conjuntamente, aunque la denominación oficial conserve solo el nombre de Yersin.

La nomenclatura de la especie ha cambiado varias veces. Yersin la denominó inicialmente Pasteurella pestis, en homenaje a su maestro Louis Pasteur. Antes había recibido los nombres provisionales de Bacterium pestis (hasta 1900) y Bacillus pestis (hasta 1923). En 1944, el microbiólogo neerlandés Van Loghem propuso un género nuevo, Yersinia, separándolo de Pasteurella. El cambio definitivo a Yersinia pestis se adoptó oficialmente en 1970, y el género fue formalmente aceptado en la nomenclatura internacional en 1980.

Características microbiológicas y de cultivo

Como otras especies del género, Y. pestis es catalasa positiva, oxidasa negativa y nitrato reductasa positiva. Fermenta glucosa sin producción de gas y manifiesta un metabolismo lento en comparación con otros bacilos gramnegativos: las colonias en agar sangre o MacConkey requieren 48 horas o más para alcanzar tamaño visible, frente a las 24 horas habituales en Escherichia coli u otras enterobacterias. Esta lentitud de crecimiento es uno de los rasgos diagnósticos diferenciales más útiles en el laboratorio.

Una particularidad relevante es la temperatura óptima de crecimiento: a 28 °C presenta su expresión génica más activa, mientras que a 37 °C —la temperatura del mamífero hospedador— modifica el patrón de expresión para activar factores de virulencia específicos. Esta regulación dependiente de la temperatura permite a la bacteria adaptarse alternadamente al intestino de la pulga vector y al tejido del mamífero infectado. Y. pestis tampoco crece bien en condiciones de pH ácido extremo y requiere medios enriquecidos con sangre o hemina para crecimiento óptimo, lo que refleja su alta dependencia del hierro del hospedador.

Factores de virulencia

La virulencia extraordinaria de Y. pestis se sustenta en un arsenal molecular complejo, codificado en parte por el cromosoma bacteriano y en parte por tres plásmidos específicos: pCD1 (también llamado pYV en otras yersinias), pMT1 y pPCP1. Estos dos últimos plásmidos son exclusivos de Y. pestis y constituyen una de las diferencias genómicas más importantes frente a Y. pseudotuberculosis, su especie ancestral.

El plásmido pCD1 codifica el sistema de secreción de tipo III (T3SS), una estructura proteica con forma de aguja hueca que la bacteria utiliza para inyectar directamente en el interior de las células del hospedador un conjunto de proteínas efectoras denominadas Yops (de Yersinia outer proteins). Las Yops bloquean la fagocitosis, inhiben la respuesta inflamatoria y favorecen la supervivencia intracelular de la bacteria. El pMT1 codifica el antígeno capsular F1, una proteína superficial que se expresa solo a 37 °C y que protege a la bacteria de la fagocitosis por neutrófilos. El pPCP1 codifica la proteasa Pla, un activador del plasminógeno que degrada los coágulos de fibrina y facilita la diseminación de la bacteria por los tejidos.

Otros factores relevantes incluyen la yersiniabactina, un sideróforo de alta afinidad que captura el hierro del hospedador, esencial para la multiplicación bacteriana en los tejidos. La adhesina Ail, codificada cromosómicamente, media la unión de la bacteria a las células epiteliales y le confiere resistencia frente al sistema del complemento. El lipopolisacárido tetracilado (en lugar del hexacilado habitual en enterobacterias) es reconocido débilmente por los receptores TLR4 del hospedador, lo que reduce la activación de la respuesta inmunitaria innata.

Evolución filogenética desde Yersinia pseudotuberculosis

Una de las aportaciones más relevantes de la microbiología molecular de las últimas décadas ha sido demostrar que Y. pestis es un clon evolutivamente reciente derivado de Yersinia pseudotuberculosis. Los análisis genómicos comparativos muestran que ambas especies comparten aproximadamente el 98% de identidad en su ADN. La divergencia evolutiva se estima entre 1.500 y 20.000 años atrás, aunque los estudios más recientes sitúan el origen en torno a 5.000-7.000 años, coincidiendo con la expansión del Neolítico en Eurasia.

La transición de Y. pseudotuberculosis —un patógeno entérico transmitido por vía alimentaria— a Y. pestis —un patógeno sistémico transmitido por pulgas— implicó varios cambios genómicos críticos: la adquisición de los plásmidos pMT1 y pPCP1, la inactivación o pérdida de genes implicados en la supervivencia intestinal y la modificación de elementos relacionados con el reconocimiento por el sistema inmunitario. Este modelo evolutivo, propuesto inicialmente por Achtman y colaboradores en 1999, está confirmado por múltiples estudios genómicos posteriores y constituye uno de los ejemplos mejor documentados de emergencia rápida de un patógeno altamente virulento a partir de una especie ancestral relativamente benigna.

Los tres biovares clásicos y las pandemias históricas

En 1951, el microbiólogo belga Robert Devignat propuso una clasificación de Y. pestis en tres biovares —Antiqua, Medievalis y Orientalis— basada en dos pruebas bioquímicas: la capacidad de fermentar glicerol y la de reducir nitratos. Esta clasificación es relevante porque Devignat asoció cada biovar con una de las tres pandemias históricas de peste, según la distribución geográfica de los aislados modernos.

El biovar Antiqua, presente en África central y oriental y en Asia central, se ha asociado con la primera pandemia o "plaga de Justiniano" (siglos VI-VIII). El biovar Medievalis, distribuido en la zona del mar Caspio y Asia central, se vinculó con la segunda pandemia, que incluye la peste negra medieval (siglo XIV). El biovar Orientalis, hoy el más ampliamente distribuido (Asia oriental, África, América), corresponde a la tercera pandemia iniciada en China en 1855. Los estudios moleculares posteriores sobre ADN antiguo extraído de pulpa dental de fosas medievales han matizado este esquema: los aislados recuperados de las víctimas de la peste negra parecen pertenecer en realidad a cepas más cercanas al biovar Orientalis que al Medievalis, lo que ha llevado a revisar el modelo original de Devignat.

Una cuarta categoría, denominada biovar Microtus, se ha propuesto para describir aislados encontrados en ciertos roedores del género Microtus que carecen de capacidad para fermentar arabinosa. Su virulencia para el ser humano parece ser muy baja o nula, lo que abre interesantes preguntas sobre la patogenicidad diferencial del bacilo según el reservorio animal.

Reservorio, vector y transmisión

Y. pestis circula en la naturaleza mediante un ciclo enzoótico que involucra principalmente reservorios de roedores silvestres y sus pulgas. Más de 200 especies de roedores pueden actuar como reservorios, con grados variables de resistencia a la infección. Las especies más resistentes mantienen bacteriemias prolongadas sin morir, lo que las convierte en hospedadores permanentes del bacilo. Las especies más susceptibles —ratas comensales y otros roedores domésticos— mueren rápidamente, lo que dispara la búsqueda de nuevos hospedadores por parte de las pulgas y favorece la transmisión accidental al ser humano.

La pulga de la rata oriental, Xenopsylla cheopis, es el vector clásico más eficiente, aunque más de 30 especies de pulgas pueden transmitir la bacteria. La pulga adquiere Y. pestis al alimentarse de la sangre de un mamífero bacteriémico. En el intestino medio de la pulga, las bacterias forman un agregado biofilm que bloquea parcialmente el proventrículo y obstaculiza la deglución de sangre. Cuando la pulga intenta alimentarse de un nuevo hospedador, regurgita el contenido bloqueado y, con él, una carga elevada de Y. pestis en la herida de la picadura. Este mecanismo de "pulga bloqueada", descrito por A. W. Bacot en 1914, explica la eficiencia inusual de la transmisión vectorial.

Diferenciación con otras especies del género

Y. pestis se distingue de Y. pseudotuberculosis y Y. enterocolitica por varios rasgos. Es la única especie inmóvil del género: las otras dos presentan movilidad flagelar a 22-25 °C, aunque la pierden a 37 °C. Es también la única que carece de capacidad para fermentar la ramnosa y la única que no es ureasa positiva. Su crecimiento es notablemente más lento que el de las otras especies.

Genómicamente, Y. pestis se diferencia por la posesión de los plásmidos pMT1 y pPCP1, ausentes en las otras especies. Y. pseudotuberculosis conserva el plásmido pCD1 (que codifica el T3SS), compartido con Y. pestis, pero carece de los otros dos. Y. enterocolitica también posee un equivalente del pCD1 (denominado pYV) con T3SS funcional, pero con un repertorio de Yops parcialmente distinto.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre Yersinia pestis?

Del apellido del bacteriólogo Alexandre Yersin, que aisló el bacilo en 1894 en Hong Kong, y del adjetivo latino pestis, que designaba en la Antigüedad las grandes calamidades epidémicas. Yersin denominó inicialmente al microorganismo Pasteurella pestis, en homenaje a su maestro Louis Pasteur. La reclasificación en el nuevo género Yersinia fue propuesta por Van Loghem en 1944, y la denominación definitiva Yersinia pestis se adoptó oficialmente en 1970.

¿Es lo mismo Yersinia pestis que la peste?

No exactamente. Yersinia pestis es el microorganismo bacteriano que causa la peste. La peste es la enfermedad que provoca, con sus tres formas clínicas principales (bubónica, septicémica y neumónica). La distinción es relevante porque la bacteria puede estar presente en pulgas o roedores sin que haya enfermedad humana activa.

¿Qué relación tiene Yersinia pestis con Yersinia pseudotuberculosis?

Son especies muy próximas filogenéticamente. Los estudios genómicos han demostrado que Y. pestis derivó de Y. pseudotuberculosis hace unos miles de años, mediante la adquisición de los plásmidos pMT1 y pPCP1 y la pérdida o inactivación selectiva de varios genes implicados en la supervivencia intestinal. A pesar de compartir aproximadamente el 98% de identidad en su ADN, las dos especies presentan patogenias clínicas y vías de transmisión radicalmente distintas.

¿Por qué se considera Yersinia pestis un agente potencial de bioterrorismo?

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de Estados Unidos (CDC) clasifican Y. pestis como agente de bioterrorismo de Categoría A, junto con el bacilo del ántrax, el virus de la viruela y otros pocos microorganismos. Esta clasificación se basa en su alta letalidad sin tratamiento precoz, su capacidad de transmisión interhumana en la forma neumónica, la posibilidad técnica de aerosolización y el potencial de generar alarma social desproporcionada por su carga histórica.

¿Por qué Yersinia pestis presenta tinción bipolar?

La tinción bipolar característica —el aspecto de "imperdible cerrado" en el microscopio— se debe a la distribución desigual del material nuclear y los gránulos citoplasmáticos en los polos de la bacteria, junto con la composición particular de su pared celular. Esta característica no es exclusiva de Y. pestis (otras especies del género y géneros próximos como Pasteurella también la muestran), pero resulta especialmente útil en el diagnóstico microscópico rápido cuando se sospecha peste.

Referencias

1. Manual MSD. Peste y otras infecciones por Yersinia. Versión para profesionales.
2. Demeure C, et al. The Natural and Clinical History of Plague: From the Ancient Pandemics to Modern Insights. Microorganisms (PMC/NIH).
3. Achtman M, et al. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis. PNAS.
4. Drancourt M, et al. Genotyping, Orientalis-like Yersinia pestis, and plague pandemics. Emerging Infectious Diseases (CDC).