Vibrio vulnificus és una espècie de bacteri gramnegatiu de la família de les vibrionàcies (Vibrionaceae), de morfologia bacil·lar corbada amb un flagel d'inserció polar. Es pot distingir dels altres membres del gènere Vibrio ja que pot fermentar la lactosa i és per aquest motiu que quan va ser descobert l'any 1976 va ser anomenat inicialment "Vibrio lactosa positiu". És oxidasa positiu i no forma espores.
És un bacteri halòfil (tolera fins a un 18% NaCl) amb un rang òptim de tolerància entre 1 i 1,8% de salinitat. Les condicions òptimes de temperatura per a la seva proliferació són entre 30 i 35°C, però presenta un rang de tolerància de 16 °C a 42 °C. És un bacteri que habita en aigües marines i estuaris, així com ecosistemes artificials d'aigua salobre (com les piscifactories) sempre i quan les condicions de salinitat i temperatura estiguin dins del seu rang de tolerància. Quan la temperatura és inferior a 13 °C, el bacteri entra en un estat viable però no cultivable (VBNC) en el qual roman latent, és a dir, està metabòlicament inactiu i, per tant, no forma colònies. Pot mantenir-se en aquest estat durant anys, però es pot revertir quan la temperatura augmenta i l'ambient és ric en nutrients.
En ser un bacteri anaerobi facultatiu té la capacitat de proliferar tant en condicions aeròbiques com anaeròbiques. Aquesta plasticitat fenotípica li permet adaptar-se ràpidament a canvis ambientals i colonitzar diversos nínxols.
El gènere Vibrio és de gran importància pel que fa a la seva relació amb els éssers humans ja que s'han descrit diferents espècies patògenes humanes, entre les quals destaca Vibrio cholerae. D'altra banda, Vibrio vulnificus també destaca ja que és un dels patògens que es transmet mitjançant els aliments que comporta una taxa de mortalitat més alta (pròxima al 50%).
Vibrio vulnificus causa una malaltia en humans i animals aquàtics anomenada vibriosi. En ambdós casos es pot contraure per contacte amb el bacteri o per la ingesta d'aquest. En humans es considera un patogen oportunista que infecta a través del consum de marisc (ostres) i peix cru contaminat, donant lloc a sèpsies primàries, o a través de ferides superficials de la pell durant l'estada a l'aigua marina (infeccions de ferides). En menors casos, també és capaç de causar una gastroenteritis, és a dir, una infecció del sistema digestiu que sobretot afecta l'estómac i els intestins. Les soques que es consideren patògenes estan classificades en tres biotips, i es diferencien pels gens de transferència horitzontal i tenen una evolució contínua.
Patogènia Vibrio vulnificus arriba a les ferides o mucoses (superficials o intestinals) perquè se sent químicament atret per la sang o la mucina. Un cop el patogen és dins de l'organisme, el primer que ha de fer és adherir-se ja que sinó serà eliminat pel corrent d'aigua o el peristaltisme intestinal. En cas que es trobi en les mucoses, el bacteri ha de cobrir-se de mucina i posteriorment adherir-se als receptors de mucina de les cèl·lules epitelials.
Aquest bacteri presenta múltiples mecanismes que li permeten resistir aquelles substàncies corporals amb efecte microbicida com el pH de l'estómac, els agents quelants de ferro, etc. Un exemple d'un d'aquests mecanismes bacterians és l'operó cadBA que codifica un cotransportador lisina/cadaverina (cadB) i una lisina descarboxilasa (cadA). CadA catalitza la descarboxilació de lisina a cadaverina i CO₂, procés en què es consumeixen protons citosòlics contrarestant l'àcid, mentre que CadB intercanvia la cadaverina (interna) per la lisina (externa). Hi ha altres enzims que també confereixen resistència a pH baixos, així com purines que eviten l'entrada de sals biliars. alt=(1) Inducció de l'estat viable però no cultivable (VBNC) per inanició i/o baixes temperatures i resuscitació per un augment de nutrients i/o temperatura. (2) Producció de la càpsula i el flagel. (3) Colonització de l'hoste, ja que els bacteris (mòbils o immòbils) se senten atrets per la sang/mucus dels seus hostes. A més, els bacteris poden ser absorbits per organismes filtradors i quan els humans els ingereixen, es poden infectar. (4) Septicèmia. Des de la ferida o la mucosa, el bacteri arriba al torrent sanguini i secreta toxines. (5) Alliberament del bacteri a l'aigua per part de l'animal aquàtic infectat (anguila en aquesta representació. (6) Formació de biofilms sobre superfícies i dispersió en forma de bacteris mòbils encapsulats. Adaptació de la Figura 7 de l'article: Hernández-Cabanyero, C., Sanjuán, E., Fouz, B., Pajuelo, D., Vallejos-Vidal, E., Reyes-López, F. E., & Amaro, C. (2020). The Effect of the Environmental Temperature on the Adaptation to Host in the Zoonotic Pathogen Vibrio vulnificus. Frontiers in microbiology, 11, 489. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00489 |miniatura|Representació esquemàtica del cicle de Vibrio vulnificus Quan V. vulnificus colonitza l'epiteli secreta múltiples toxines i exoenzims que li permeten proliferar usant diferents fonts de carboni presents als teixits i/o ferides. A més, també són els responsables de produir dany local.
La toxina més important és la RtxA1 i és sintetitzada a l'inici de la infecció quan el bacteri entra en contacte amb les cèl·lules eucariotes. Posteriorment, és translocada a l'interior cel·lular induint la formació d'un porus a la membrana cel·lular. Aquesta toxina, juntament amb la citolisina VVH i la proteasa VVP generen inflamació i dany tissular, que afavoreix l'entrada del bacteri al torrent sanguini i, per tant, la seva propagació i invasió d'òrgans interns.
Diversos estudis van demostrar que només algunes soques aïllades del marisc presenten virulència i, per tant, poden causar una malaltia en humans, sent aquesta infecció poc freqüent. Aquesta diferència es deu a la presència de factors de virulència, els quals permeten el desenvolupament de la infecció. Alguns exemples d'aquests factors són càpsules, sideròfors i toxines (hemolisines, col·lagenases, proteases, elastases, DNAses, mucinases, hialuronidases, fibrolisina, lipases i fosfolipases), així com també ho és la presència de ferro en l'ambient.
Factors de virulència Vibrio vulnificus presenta diversos factors de virulència que permeten la seva adhesió i invasió en els teixits de l'hoste. A més, permeten la modulació del sistema immunitari de l'hoste al seu favor, augmentant la dificultat d'eliminar-los mitjançant un tractament. Com a conseqüència, aquests factors de virulència podrien ser utilitzats pel disseny de vacunes.
Factors de superfície miniatura|Colònia opaca (esquerra) i translúcida (dreta)
Càpsula Aquest bacteri produeix una càpsula de polisacàrids que li permet evitar la fagocitosi per part dels macròfags de l'hoste i li proporciona resistència a l'opsonització mediada pel sistema del complement.
Els aïllats que tenen aquesta càpsula tenen una morfologia colonial opaca i són més virulents, en comparació amb els aïllats no encapsulats que formen una colònia translúcida i són menys virulents. Aquesta diferència es pot correlacionar amb el fet que la càpsula, a part d'oferir protecció, indueix la síntesi de citocines inflamatòries (com TNF-α) per part de l'hoste, fenomen que acaba derivant a xoc sèptic.
S'han descrit múltiples proteïnes imprescindibles per a la síntesi de la càpsula, com una epimerasa, una fosfatasa (codificada pel gen wzb), un transportador de membrana externa (codificat pel gen wza) o diverses glucosiltransferases (com la codificada pel gen wecA). Qualsevol afectació (per exemple una mutació) en algun d'aquests gens fent que no s'expressi la càpsula, comporta una disminució de la virulència. A més, l'expressió dels polisacàrids de la càpsula pot variar depenent de la fase de proliferació en la que estigui el bacteri, així com també de les condicions ambientals, sobretot temperatura.
Vibrio vulnificus té càpsules que varien en la seva composició, i els glúcids de les quals poden ser analitzats mitjançant una cromatografia de gas o una cromatografia de bescanvi aniònic d'alta resolució (HPAEC).
Lipopolisacàrid (endotoxina) Els símptomes presents en casos de sèpsia i en processos inflamatoris, que són els quadres clínics que produeix el bacteri deguts a infeccions de lesions, estan associats a l'activitat endotòxica del lipopolisacàrid (LPS).
En resposta a aquesta endotoxina es produeix una sobreproducció dels factors de necrosi tumoral (TNF), la qual condueix a la sobreestimulació de l'enzim òxic nitric sintasa. La producció d'aquests components acaba derivant a xoc sèptic, que en alguns casos pot ser letal.
No obstant, cal destacar que el LPS d'aquesta espècie no és tan virulent com altres endotoxines bacterianes.
Els biotips 1 i 2 de V. vulnificus es distingeixen bàsicament sobre la base del tipus de LPS que presenten, per tant, saber la composició d'aquests permet classificar l'espècie V. vulnificus en les seves respectives soques.
Toxines i enzims degradadors Per tal de facilitar la seva supervivència en ambients aquàtics, V. vulnificus sintetitza diversos enzims degradadors i toxines que secreta a l'exterior. Per exemple, quan aquest bacteri ha d'adherir-se als mol·luscs (possible via d'infecció per a humans), excreta quitinases, que li permeten unir-se als exoesquelets de quitina del zooplàncton, aliment dels mol·luscs. També poden presentar i excretar metal·loproteases i hemolisines per a colonitzar teixits i poder obtenir nutrients.
Aquests elements contribueixen a la invasió i la destrucció de teixits per part de V. vulnificus en hostes susceptibles. Alguns, fins i tot, poden ser tòxics pels animals i causar efectes severs en teixits cel·lulars.
Hemolisines De l'espècie V. vulnificus s'han descrit diverses proteïnes hemolítiques o citolítiques considerades factors de virulència. La més estudiada és la VVH (Vibrio vulnificus hemolysin), una citolisina que s'uneix al colesterol de la membrana cel·lular, produint-hi la formació de petits porus que provoquen la lisi cel·lular normalment dels eritròcits (hemòlisi), tot i que s'ha observat la seva activitat citolítica en altres tipus cel·lulars que contribueix a la invasió bacteriana des de l'intestí al torrent sanguini.
A més té la capacitat d'induir apoptosi, coneguda com a mort cel·lular. Això ho fa elevant la concentració de calci intracel·lular, que provoca l'alliberació el citocrom C del mitocondri. Aquest citocrom C lliure al citoplasma de la cèl·lula activa la caspasa-3 (proteïna implicada en la via de l'apoptosi), produint la degradació de la ribosa-polimerasa poli-ADP (PARP) que fragmenta el DNA.
S'ha demostrat que té la capacitat d'activar la guanilat ciclasa, que fa augmentar la concentració intracel·lular del GMP cíclic, provocant vasodilatació. Aquesta permeabilitat vascular és la causant de dany a la pell. El fet que aquesta proteïna sigui molt important per la virulència del patogen, s'ha pogut concloure a partir de la detecció d'anticossos contra aquesta en el sèrum de pacients que estaven recuperant-se d'una infecció aguda.
Les altres dues hemolisines estan codificades pels gens hlylll i trkA, però no estan ben caracteritzades encara.
Metal·loproteases Les metal·loproteases s'han pogut trobar de forma més notòria en les infeccions de la pell, com a potencial factor de virulència sobretot degut a l'activitat degradadora del col·lagen tipus IV. Causa hemorràgies, edemes i incrementa la permeabilitat vascular.
La proteasa de Vibrio vulnificus (VVP, de l'anglès Vibrio vulnificus protease) és una proteasa extracel·lular amb activitat elastolítica i col·lagenolítica, és a dir, degrada el teixit elàstic i les fibres de col·lagen. Aquesta proteasa requereix zinc per exercir la seva activitat catalítica i presenta alta homologia amb proteases d'altres espècies del gènere Vibrio, com ara Vibrio anguillarum (EmpA), Vibrio cholerae (HprC) o Vibrio proteolyticus (NprP).
Enterotoxina