Revisión acerca de los Agentes de Guerra Biológica

• AUTOR : Thavaselvam D, Vijayaraghavan R
• TITULO ORIGINAL : Biological Warfare Agents
• CITA : Journal of Pharmacy and BioAllied Sciences 2(3):179-188, Jul 2010
• MICRO : La imposibilidad de predecir el uso de agentes biológicos en actos terroristas ha motivado la necesidad de métodos rápidos y precisos de detección. Los conocimientos actuales acerca de estos agentes y de los recursos para su identificación serán de gran utilidad para la creación de un sistema de respuesta y planificación de alta eficacia.

Introducción

Diferentes toxinas, bacterias y virus pueden constituir un riesgo para la salud pública ante un ataque de bioterrorismo. El uso de estos agentes de guerra biológica (AGB) podría relacionarse con elevada mortalidad. La relevancia de las armas biológicas se ha incrementado en la actualidad en el contexto de la gran cantidad de episodios bélicos y de amenazas de guerra. Los factores de importancia relacionados con el uso de AGB en un acto de bioterrorismo incluyen la accesibilidad, la experiencia científica para la manipulación y la producción masiva y el traslado en la proporción necesaria para su difusión como aerosol.

Los AGB (virus, bacterias, hongos, protozoarios, toxinas) pueden asociarse con altos índices de morbimortalidad y discapacidad en gran proporción de sujetos expuestos en un lapso muy breve. Los efectos de los AGB no son inmediatos y requieren de horas a semanas para la aparición de los síntomas. Los ataques conllevan la liberación de una cantidad pequeña de material viable con capacidad de autorreplicación, para provocar un brote epidémico en un área elegida. Mientras que los virus sólo pueden reproducirse en el interior de las células del hospedero, se caracterizan por una alta tasa de multiplicación y diseminación. Las toxinas, en cambio, son metabolitos producidos por diferentes organismos que, en muy bajas concentraciones, alteran el funcionamiento celular.

Antrax

Esta enfermedad es producida por Bacillus anthracis, un germen gramnegativo anaerobio facultativo. La bacteria ingresa al organismo del hospedero a través de la piel o mediante ingestión o inhalación de aerosoles. La capacidad de formar esporas permite a B. anthracis sobrevivir en condiciones ambientales desfavorables por lapsos de hasta 40 años.

El ántrax es una afección prevalente en diferentes regiones del mundo. Los animales herbívoros se infectan durante la ingesta de pasturas contaminadas con esporas. A su vez, estos mamíferos pueden contaminar el entorno con la formación de nuevas esporas. En los seres humanos, el ántrax se presenta en tres variantes clínicas: una forma cutánea, considerada la más frecuente; la afección gastrointestinal y el ántrax respiratorio. Entre los factores de virulencia de B. anthracis se mencionan el polipéptido capsular antifagocítico y la toxina, conformada por tres proteínas (antígeno protector, factor edematizante y factor letal). Mientras que las formas espontáneas de ántrax cutáneo se resuelven por completo ante el tratamiento precoz, se ha descrito que la mortalidad por ántrax gastrointestinal o respiratorio puede ascender a 25% a 75% y 90% a 100%, respectivamente.

Entre los grupos de alto riesgo se mencionan los trabajadores que domestican animales o se desempeñan en mataderos, los veterinarios y los técnicos de laboratorio que manipulan muestras. En la etapa inicial de la infección, el ántrax puede tratarse con penicilina, tetraciclinas, ciprofloxacina o doxiciclina. La eficacia de la terapia es superior durante las primeras fases de la enfermedad. Aunque las vacunas elaboradas con esporas atenuadas se encuentran disponibles para uso veterinario, la inmunización con proteínas recombinantes se ha empleado para la profilaxis del ántrax de los seres humanos en muchos países. De todos modos, estas vacunas se asocian con la necesidad de refuerzos anuales, efectos adversos y escasa tolerabilidad.

Peste

La peste es una zoonosis producida por Yersinia pestis, una bacteria gramnegativa anaerobia facultativa. En la actualidad, el uso de antibióticos ha reducido las epidemias y los brotes de peste, aunque se describen casos en algunas áreas rurales. La infección de los seres humanos se origina a partir de la mordedura de la pulga de las ratas o por medio de la manipulación de animales infectados. En la forma natural de la infección, se describe la aparición de bubones dolorosos, secundarios a la tumefacción de los ganglios linfáticos, sucedida de la diseminación hematógena y el compromiso respiratorio. La peste neumónica es altamente contagiosa y su período de incubación es mucho más breve que el de la forma clásica de la enfermedad. Las formas no tratadas de peste se asocian con mortalidad superior al 50%.

Brucelosis

Se la considera una de las zoonosis de mayor importancia mundial. Esta enfermedad es causada por las especies del género Brucella, microorganismos gramnegativos, intracelulares facultativos que carecen de plásmidos nativos. Se trata de una infección sistémica que puede afectar distintos órganos y que se vincula con síntomas inespecíficos. Se incluye la aparición de fiebre en forma aguda y la progresión a una forma crónica de la enfermedad. La brucelosis humana es una afección multisistémica con gran cantidad de manifestaciones clínicas. Dado que el crecimiento de estos gérmenes en los medios de cultivo requiere hasta 45 días, las pruebas serológicas resultan útiles para el diagnóstico. La transmisión de la brucelosis se asocia con los hábitos alimentarios, las costumbres sociales, las condiciones climáticas, la higiene ambiental y el procesamiento de los lácteos. Se la reconoce como una de las infecciones que se adquieren con mayor frecuencia en las tareas de laboratorio, así como un importante potencial AGB.

Muermo y melioidosis

El muermo es una enfermedad de animales de carga provocada por Burkholderia mallei, un cocobacilo gramnegativo. Se han descrito numerosos casos de muermo humano adquirido en el laboratorio. En la actualidad, la enfermedad natural es poco común y los equinos representan el reservorio principal. Las manifestaciones clínicas incluyen una forma cutánea y una variante sistémica, que en ausencia de tratamiento es altamente letal en los seres humanos. No se dispone de vacunas para esta afección, aunque, de acuerdo con estudios efectuados con animales, la ciprofloxacina y la doxiciclina podrían emplearse como profilaxis.

Por otra parte, la melioidosis es causada por B. pseudomallei, un microorganismo resistente que puede sobrevivir en medios con desinfectantes y antisépticos o ante temperaturas extremas. La presencia del germen en el suelo es un factor importante para determinar la incidencia de la enfermedad. Entre los modos de transmisión se señalan la ingestión de agua contaminada, la inhalación, la inoculación a través de la piel, en tanto que la transmisión interhumana o a partir de animales infectados es frecuente. La melioidosis puede presentarse en forma asintomática, crónica, aguda o subaguda. Mientras que las variantes crónicas se asocian con osteomielitis y abscesos cutáneos o sistémicos, la enfermedad aguda se relaciona con manifestaciones cutáneas, respiratorias o sistémicas. La terapia incluye la administración parenteral de imipenem o ceftazidima por 2 a 4 semanas, sucedida de un tratamiento de mantenimiento con amoxicilina-clavulanato por vía oral o una combinación de doxiciclina y cotrimoxazol durante 3 a 6 meses.

Botulismo

Clostridium botulinum produce 7 toxinas diferentes que se asocian con distintos síndromes clínicos, como el botulismo alimentario (intoxicación), el botulismo adquirido por heridas (infección y producción de toxinas) y el botulismo por colonización intestinal. Esta toxina impide la neurotransmisión colinérgica en la unión neuromuscular, por lo cual se desencadena parálisis fláccida.

La toxina no se absorbe a través de la piel indemne, aunque puede absorberse por las mucosas, la córnea y las áreas cutáneas lesionadas. No existe transmisión interhumana. La dosis letal de la toxina botulínica es muy baja y la mayor parte de los fallecimientos se atribuye a insuficiencia respiratoria. Sin embargo, la mortalidad actual de las formas naturales de la enfermedad es del 3% a 5%, debido a la alta eficacia de las técnicas actuales de cuidados intensivos. El tratamiento específico consiste en la administración de antitoxina. En condiciones ideales, la terapia debe iniciarse dentro de las primeras 24 horas del inicio de las manifestaciones clínicas, ya que la antitoxina sólo se une con las moléculas de toxina que aún no han llegado a las terminales nerviosas. Por otra parte, la antitoxina se asocia con efectos adversos relevantes, como la hipersensibilidad, la enfermedad del suero y la anafilaxia.

Viruela

El virus de la viruela contiene ADN bicatenario y se caracteriza por una estructura compleja, que incluye un nucleoide y dos membranas lipoproteicas. Este virus es altamente contagioso y virulento, con una mortalidad cercana al 30% en sujetos no vacunados. Sólo se conservan cepas con fines científicos en los EE.UU. y la ex Unión Soviética. La infección se caracteriza por un pródromo de cefalea y fiebre, con aparición posterior de eritema vesicular. Este germen se considera una amenaza de magnitud, debido a que gran parte de la población no se encuentra inmunizada y a la alta capacidad de diseminación del virus.

Métodos de detección

La investigación para la creación de sistemas de detección de los AGB se ha orientado de manera predominante a elaborar técnicas para reconocer ácidos nucleicos. Estas estrategias son muy sensibles, pero requieren de una preparación compleja. Así, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) puede detectar más de 10 microorganismos por muestra, pero resulta limitada para identificar toxinas o estructuras sin ácidos nucleicos, como los priones.

El sistema ideal de detección debería contar con la capacidad de reconocer múltiples AGB, con la posibilidad de aplicación tanto en muestras de origen humano (sangre, orina, heces, esputo) como en elementos ambientales. Asimismo, el procedimiento de recolección, manipulación, transporte y preparación resulta esencial para la correcta identificación de los AGB. Los métodos convencionales se fundamentan en cultivos y pruebas bioquímicas que, si bien son confiables, requieren de personal capacitado para su procesamiento. La mayor parte de los laboratorios cuenta con métodos estandarizados para el aislamiento de B. anthracis, Y. pestis y las especies de los géneros Brucella y Burkholderia. En numerosos sistemas automatizados es posible llevar a cabo pruebas de diagnóstico posteriores al crecimiento en los medios de cultivo. En otro orden, las técnicas de bioluminiscencia pueden aplicarse para cuantificar la carga microbiana, ya que se basan en la interacción con la adenosina trifosfato (ATP) presente en todos los organismos vivos. Si bien se admite la desventaja de la contaminación potencial con ATP de otro origen, se trata de un sistema rentable y útil para el control cualitativo del aire en tiempo real.

Por otra parte, los métodos de detección con anticuerpos, como el enzimoinmunoensayo (ELISA), dependen de la calidad del complejo conformado por el antígeno y el anticuerpo elegidos, así como de la capacidad de la técnica. La especificidad del ELISA se asocia con un umbral mínimo de detección de 105 unidades formadoras de colonias por prueba. Sin embargo, los sistemas de ELISA de flujo lateral son rápidos y rentables, en comparación con las pruebas instrumentales convencionales, dado que emplean recursos de inmunocromatografía. Esta metodología se encuentra en desarrollo para todos los AGB, aunque aún no se dispone de recomendaciones específicas.

Mientras que en la PCR convencional el genoma se amplifica y controla mediante electroforesis, en la PCR cuantitativa este proceso se combina con la detección en tiempo real. En este método se aplica un software para controlar la progresión de la amplificación, con la posibilidad de transmitir los datos a distancia. Distintas compañías farmacéuticas han creado plataformas de PCR para la detección de AGB, pero no se dispone de resultados comparativos entre los diferentes modelos.

En relación con los sistemas con sensores, se caracterizan por el uso de transductores que convierten la identificación de la presencia de microorganismos o ácidos nucleicos en una señal analizable. Los transductores incluyen dispositivos electroquímicos, ópticos, térmicos o de alta frecuencia. Los biosensores que utilizan anticuerpos se encuentran en fase de experimentación, con la posibilidad de incluir anticuerpos monoclonales, ligandos de péptidos o aptámeros. Asimismo, la citometría de flujo podría constituir otro recurso para estos biosensores.

Conclusiones

La imposibilidad de predecir el uso de un AGB ha motivado la necesidad de métodos de detección rápidos y precisos. Los autores concluyen que los conocimientos actuales acerca de estos agentes y de los recursos para su identificación serán de gran utilidad para la creación de un sistema de respuesta y planificación de alta eficacia.

Especialidad: Bibliografía - Infectología