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Inicio Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica Las bacterias anaerobias 150años después de su descubrimiento por Pasteur
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Vol. 33. Núm. 2.
Páginas 119-128 (Febrero 2015)
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Vol. 33. Núm. 2.
Páginas 119-128 (Febrero 2015)
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DOI: 10.1016/j.eimc.2013.03.012
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Las bacterias anaerobias 150años después de su descubrimiento por Pasteur
Anaerobic bacteria 150years after their discovery by Pasteur
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José Elías García-Sáncheza,
Autor para correspondencia
joegas@usal.es

Autor para correspondencia.
, Enrique García-Sáncheza, Ángel Martín-del-Reyb, Enrique García-Merinoc
a Departamento de Medicina Preventiva, Salud Pública y Microbiología Médica, Facultad de Medicina, Universidad de Salamanca, Salamanca, España
b Departamento de Matemática Aplicada, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad de Salamanca, Ávila, España
c Departamento de Salud, Instituto de Educación Secundaria Ramón y Cajal, Valladolid, España
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Resumen

El año 2011 marcó el 150 aniversario del descubrimiento de las bacterias anaerobias por Louis Pasteur. Tras este tiempo el interés biomédico por ellas se mantiene, y Clostridium difficile es probablemente la que más interés despierta en la actualidad. En estos últimos años se han producido importantes avances en taxonomía gracias al desarrollo tecnológico e informático, particularmente en el campo de la genética; así, se han caracterizado un número importante de nuevas especies implicadas en infecciones humanas y se han reclasificado algunas ya conocidas. A nivel patogénico, algunos anaerobios de la microflora que no se habían aislado de infecciones humanas se han aislado en algún cuadro clínico, ha habido emergencia o reemergencia de algunas especies y cuadros, ciertos anaerobios se han relacionado con síndromes infecciosos establecidos, ha aumentado la virulencia de algunas cepas y se han formulado hipótesis sobre su participación en ciertas enfermedades. En cuanto al diagnóstico, la generalización del MALDI-TOF ha supuesto una reducción de tiempo y un abaratamiento en la identificación que mejora día a día según se optimizan las bases de datos. La aplicación de la PCR en tiempo real ha sido otro gran avance, y la secuenciación del ARNr16S y otros genes es ya una realidad para muchos laboratorios. Los anaerobios han ido aumentando su resistencia a los antimicrobianos, y la aparición de la resistencia a carbapenem y metronidazol y la mutirresistencia son ya una realidad. En esta última situación linezolid puede ser una buena alternativa en Bacteroides. Fidaxomicina es el único antianaerobio introducido en los últimos años, en concreto para la diarrea por C.difficile. Por último, se han desarrollado modelos matemáticos para el estudio de esta especie.

Palabras clave:
Bacterias anaerobias
Nuevas especies
Infecciones
Diagnóstico
Resistencia
Modelos matemáticos
Abstract

In 2011 we celebrated the 150th anniversary of the discovery of anaerobic bacteria by Louis Pasteur. The interest of the biomedical community on such bacteria is still maintained, and is particularly focused on Clostridium difficile. In the past few years important advances in taxonomy have been made due to the genetic, technological and computing developments. Thus, a significant number of new species related to human infections have been characterised, and some already known have been reclassified. At pathogenic level some specimens of anaerobic microflora, that had not been isolated from human infections, have been now isolated in some clinical conditions. There was emergence (or re-emergence) of some species and clinical conditions. Certain anaerobic bacteria have been associated with established infectious syndromes. The virulence of certain strains has increased, and some hypotheses on their participation in certain diseases have been given. In terms of diagnosis, the routine use of MALDI-TOF has led to a shortening of time and a cost reduction in the identification, with an improvement directly related to the improvement of data bases. The application of real-time PCR has been another major progress, and the sequencing of 16srRNA gene and others is currently a reality for several laboratories. Anaerobes have increased their resistance to antimicrobial agents, and the emergence of resistance to carbapenems and metronidazole, and multi-resistance is a current reality. In this situation, linezolid could be an effective alternative for Bacteroides. Fidaxomicin is the only anti-anaerobic agent introduced in the recent years, specifically for the diarrhoea caused by C.difficile. Moreover, some mathematical models have also been proposed in relation with this species.

Keywords:
Anaerobic bacteria
New species
Infections
Diagnosis
Resistance
Mathematical models
Texto completo
Introducción

En 2011 se cumplió el 150 aniversario de la descripción por parte de Louis Pasteur de las bacterias anaerobias. El insigne científico escribía en 1861: «…l’acomppagne, c’ést que ces animancules infusoires vivent et se multiplient à le infini sans qui’l soit nécessaire de leur fournir la plus petite quantité d’air ou d’oxygène libre»1. Por esta razón se revisan las últimas aportaciones en el campo de las infecciones por bacterias anaerobias desde las 2 últimas revisiones aparecidas en esta revista2,3.

Las bacterias anaerobias constituyen un grupo heterogéneo de microorganismos desde un punto de vista morfológico, estructural, fisiológico y genético, pues engloban cocos, bacilos y espiroquetas, grampositivos y gramnegativos, aesporulados y esporulados, móviles o inmóviles, con cápsula o sin ella… con vías evolutivas diferenciadas que tienen en común que necesitan la ausencia de oxígeno para crecer. Este gas es tóxico para dichas bacterias, aunque tienen diferente grado de sensibilidad a él, que varía según la especie o cepa, y hay bacterias anaerobias desde bastante aerotolerantes hasta muy estrictas. Este hecho determina que precisen una tecnología especial que elimine el oxígeno en todos los pasos del procedimiento diagnóstico para poder ser cultivadas. El desarrollo de sistemas adecuados de anaerobiosis en torno a 1970 determinó un auténtico revival de estos microorganismos en las décadas posteriores. En la actualidad el interés por ellos se mantiene pero ha disminuido cuantitativamente, salvo en el caso de Clostridium difficile, como se puede comprobar en una búsqueda en PubMed, probablemente debido al establecimiento de pautas profilácticas de terapia empírica eficaces, aunque su papel en las enfermedades humanas sigue siendo importante.

En los últimos años ha habido importantes avances en taxonomía, patogenia, clínica y diagnóstico y se han incrementado los problemas terapéuticos por el aumento de la resistencia y la no disponibilidad de nuevos antibióticos. También se ha empezado a investigar en el desarrollo de modelos matemáticos, como en otro tipo de infecciones.

Avances en taxonomía

La aplicación de procedimientos polifásicos, tanto genéticos —hibridación ADN-ADN y la secuenciación total y parcial del ARNr 16S y de otros genes (dnaK, hsp60 [groEL], gyrA, gyrB, recA, recN, rpoB…)— como quimiotaxonómicos —perfiles de ácidos grasos celulares, proteínas, quinonas…— o fenotípicos —morfológicos, bioquímicos, enzimáticos y cromatográficos—, ha permitido la descripción de nuevos géneros y especies relacionados con infecciones humanas y la reclasificación de especies mal situadas taxonómicamente2. La generalización del MALDI-TOF y la secuenciación del ARNr16S ha derivado en la implicación de especies que no habían sido descritas en clínica y de otras aún no caracterizadas, aunque algunas ya han recibido nombre, como Anaerococcus provenciensis, Anaerococcus pacaensis, Prevotella conceptionensis, Casaltella massiliensis, Fenollara massiliensis o Levyella massiliensis4.

Nuevos géneros con especies anaerobias implicadas en infecciones humanas

El género Alloprevotella está relacionado pero es distinto (del griego allos, diferente) de Prevotella. Comprende bacilos gramnegativos inmóviles moderada o débilmente sacarolíticos que son sensibles a la bilis, licuan la gelatina, no hidrolizan la urea y no reducen los nitratos. Sus productos finales del metabolismo son ácido acético y ácido succínico5.

El género Flavonifractor (2010) debe su nombre a su capacidad de destruir los flavonoides. Comprende bacilos gramvariables, esporulados o no, móviles o inmóviles y asacarolíticos, aunque pueden fermentar débilmente la glucosa, la fructosa y la ribosa. Vancomicina muestra una actividad moderada y son sensibles a teicoplanina. Es un clostridial no clasificado que pertenece al grupo iv de Clostridium6.

El género Gordonibacter (2009), propuesto en honor de JeffreyI. Gordon, integra cocobacilos grampositivos, móviles y no esporulados anaerobios estrictos. Definido por secuenciación del ARNr16S y quimiotaxonomía. Está situado en la familia Coriobacteriaceae7.

El género Murdochiella (2010), cuya denominación procede de DavidA. Murdoch, un investigador en cocos anaerobios, incluye cocos grampositivos, inmóviles, anaerobios obligados. Produce indol y no catalasa, ureasa o gelatinasa. No reduce los nitratos, no fermenta los hidratos de carbono ni hidroliza la esculina, y es sensible a la bilis. Pertenece a la familia Peptostreptococcaceae y al grupo xiii de Clostridium8.

El género Negativicoccus (2010) tiene un nombre descriptivo que refleja que engloba cocos gramnegativos; pertenece a la familia Veillonellaceae9.

El género Paraeggerthella (2009) está muy próximo al género Eggerthella —lo que justifica su nombre—, del que se ha separado por estudios de quimiotaxonomía. Tiene ácidos grasos y quinonas diferentes. Comprende bacilos grampositivos. Es uno de los miembros de la familia Coriobacteriaceae7.

El género Phocaeicola (2009), cuya denominación deriva de Phocaea (ciudad de Foça, en la actualidad en Turquía) y de cola (habitante), incluye cocobacilos gramnegativos, no esporulados, móviles por flagelos lofotricos. Este hecho lo diferencia entre otros de los miembros de Bacteroides, Prevotella, Dysgonomonas, Porphyromonas, Parabacteroides y Tannerella. No pigmentado. Catalasa y oxidasa positivo. Sensible a la bilis y asacarolítico. Aún no ha sido asignado a una familia dentro del orden Bacteroidales10.

El género Pseudoflavonifractor (2010) está relacionado con Flavonifractor, de aquí su nombre (falso Flavonifractor). Es un clostridial no clasificado que pertenece al grupo iv de Clostridium. Incluye bacilos gramnegativos, inmóviles y no esporulados6.

El género Robinsoniella (2009) —en reconocimiento a IsadoreM. Robinson por sus aportaciones a la microbiología de los cerdos— incorpora bacilos cortos u ovoides esporulados, aislados o en parejas, cuyos productos finales del metabolismo son los ácidos acético y succínico, pero no el butírico. Es un clostridial no clasificado que pertenece al grupo XIVa de Clostridium11.

Nuevas especies anaerobias

Dentro de los cocos grampositivos anaerobios se han descrito Gemella asaccharolytica, Murdochiella asaccharolytica, Peptoniphilus coxii, P. duerdenii, P. koenoeneniae y P. tyrrelliae, todas implicadas en infecciones humanas.

Gemella asaccharolytica (2010) recibe su denominación específica en razón de su incapacidad de fermentar azúcares. Sus miembros son cocos gramvariables, de alrededor de 0,5μm de diámetro, exigentes y de crecimiento lento. A los 5días de incubación da lugar a la aparición de colonias pequeñas, lisas, convexas, circulares, enteras, semitranslúcidas, de 0,4 a 0,5mm de diámetro y alfa-hemolíticas. Especie sacarolítica que produce indol, catalasa y oxidasa, no ureasa, no reduce los nitratos y es capnófila. Aunque inicialmente es anaerobia en los subcultivos, se hace aerotolerante. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S. La descripción se realizó con 3aislamientos de heridas. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU42746312.

Murdochiella asaccharolytica (2010) también debe su nombre específico a su incapacidad de fermentar azúcares. Comprende cocos grampositivos pequeños, de 0,5 a 0,6μm de diámetro, que se agrupan en parejas y cadenas cortas. A los 5días de incubación da lugar a la aparición de colonias de 2-3mm grises, planas o planoconvexas, circulares, enteras, opacas. Asacarolítica, produce indol pero no catalasa y ureasa. No reduce los nitratos y es anaerobia estricta. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S. La descripción se realizó con 2cepas aisladas de heridas. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU4831538.

Peptoniphilus coxii (2012) recibe su designación específica para honrar a Mike Cox, «anaerobista» americano. Incluye cocos grampositivos pequeños (≤0,7μm). A los 5días de incubación da lugar a la aparición de colonias circulares, enteras, opacas y de 1 a 2mm de diámetro. Asacarolítica, no produce indol, catalasa y ureasa y no reduce los nitratos. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S. La descripción se realizó con 7cepas aisladas de diferentes muestras clínicas obtenidas de absceso de flanco, quiste de espalda, piernas, fluido endometrial y biopsia amigdalar. Todas fueron sensibles a penicilina, metronidazol y linezolid y resistentes a doxiciclina. Dos cepas fueron resistentes a clindamicina y moxifloxacino. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la GU93883613.

Peptoniphilus duerdenii (2011) se llama así para honrar al «anaerobista» británico Brian Duerden. Incluye cocos grampositivos de ≥0,7μm de diámetro. A los 5días de incubación da lugar a la aparición de colonias de 1-2mm grises, planas o planoconvexas, circulares, enteras, opacas. Asacarolítica, produce indol pero no catalasa y ureasa y no reduce los nitratos. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S y por quimiotaxonomía por su composición en ácidos grasos de cadena larga. Se ha descrito estudiando una cepa aislada en un absceso vaginal. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU52629014.

Peptoniphilus koenoeneniae (2011) debe su nombre específico a la «anaerobista» finesa Eija Könönen. Incluye cocos grampositivos de ≥0,7μm de diámetro. A los5 días de incubación da lugar a la aparición de colonias de 1-2mm grises, convexas, circulares, enteras, opacas. Asacarolítica, produce indol pero no catalasa y ureasa y no reduce los nitratos. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S y por quimiotaxonomía por su composición en ácidos grasos de cadena larga. Se ha descrito estudiando una cepa aislada en un absceso glúteo. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU52629114.

Peptoniphilus tyrrelliae (2012) recibe su epíteto por KerinL. Tyrrell, un «anaerobista» americano. Contiene cocos pequeños (≤0,7μm) de crecimiento lento y asacarolíticos. A los 5días de incubación da lugar a la aparición de colonias circulares, enteras, opacas y de 1 a 2mm de diámetro. Produce indol y catalasa, no ureasa y no reduce los nitratos. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S. La descripción se realizó con 4cepas aisladas de diferentes muestras clínicas, incluidas herida quirúrgica isquémica, pierna y absceso perirrectal. Todas fueron sensibles a penicilina, doxiciclina, metronidazol y linezolid y resistentes a moxifloxacino. Una cepa fue resistente a clindamicina. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la GU93883513.

Entre los bacilos grampositivos anaerobios no esporulados se han comunicado Actinomyces timonensis, Gordonibacter pamelaeae, Paraeggerthella hongkongensis y Scardovia wiggsiae, todas recuperadas de infecciones humanas.

Actinomyces timonensis (2010) debe su denominación al Hôpital de la Timone (Marsella), donde fue aislada. Bacilo (1,0-3,2X0,3-0,5μm) grampositivo recto. A las 48h da colonias puntiformes en agar sangre. Fermentativa, no produce catalasa y oxidasa. Crece en microaerofilia y con 5% de CO2. Se ha caracterizado genéticamente por secuenciación del ARNr16S, fenotípicamente y por proteómica (MALDI-TOF MS). La descripción se realizó con una cepa aislada de una sacroileítis. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU48433415.

Gordonibacter pamelaeae es la única especie del género, descrita en 2009 y denominada así en honor de la bioquímica Pamela Lee Oxley. Es un cocobacilo grampositivo móvil por flagelos subpolares. Da lugar a colonias pequeñas, blanquecinas y translúcidas7. En agar sangre a los 2días de incubación son grises, no hemolíticas y de 0,5mm16. Es asacarolítica, catalasa positiva y no reduce los nitratos. La descripción se realizó a partir de una cepa aislada del colon de un paciente con enfermedad de Crohn basándose en la secuenciación del ARNr16S y quimiotaxonomía7. Ulteriormente se ha recuperado de una bacteriemia y el aislado mostró CMI bajas para penicilina (0,5mg/l)16. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la AM8860597.

Paraeggerthella hongkongensis (2009) es inmóvil y anteriormente estaba incluida en el género Eggerthella, como E.hongkongensis, pero a partir de los datos obtenidos en los estudios de quimiotaxonomía se ha trasferido a Paraeggerthella7. Se ha aislado de bacteriemias17.

Scardovia wiggsiae (2010) debe su nombre específico a la «anaerobista» Lois S. Wiggs. Los miembros de esta especie son bacilos (0,6-0,7×1,6-4μm) grampositivos, inmóviles, pleomórficos (rectos, ligeramente curvos ya veces con forma de maza) que aparecen aislados en parejas o cadenas cortas, con alguna ramificación y aspecto difteroide. De crecimiento lento, tras 7días de incubación da lugar a colonias de 0,4 a 1,2mm de diámetro, pleomórficas, circulares, irregulares o con aspecto molar, enteras u onduladas, grises, blanquecinas o crema, convexas y opacas. Es sacarolítica. No produce indol, ureasa o catalasa y no reduce los nitratos. Sus productos finales del metabolismo son ácido acético y ácido láctico. La descripción se realizó genéticamente y por quimiotaxonomía de 6cepas, una clínica se había aislado de una infección de brazo de un usuario de drogas parenterales. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la AY278626 y la de hsp60 la GU301684. El contenido de G+C del ADN es de 55mol%18.

Las especies de bacilos grampositivos anaerobios esporulados de interés clínico ya no se sitúan con exclusividad en el género Clostridium, sino también en los géneros Flavonifractor y Robinsoniella.

Robinsoniella peoriensis (2009) recibe su nombre de la ciudad de Peoria, en Illinois, donde se descubrió. Este bacilo grampositivo corto posee esporas subterminales que no deforman el soma y es inmóvil. Tras 2días de incubación en anaerobiosis produce colonias de 0,5-1,5mm no hemolíticas. Sacarolítica, no produce indol y ureasa y no reduce los nitratos. Sus productos finales del metabolismo son principalmente ácido acético y ácido succínico. La descripción se realizó genéticamente, bioquímicamente (quimiotaxonomía) y fenotípicamente utilizando 6cepas, 5 obtenidas de estiércol porcino y una de clínica que se había aislada de una herida de talón11. Ulteriormente se ha aislado de un hematoma muscular19, bacteriemias20-22, infección intraabdominal, infección de partes blandas21 e infección de dispositivo ortopédico23. Se ha comunicado que es sensible a cefoxitina, clindamicina, amoxicilina-ácido clavulánico, piperacilina-tazobactam, imipenem, metronidazol y vancomicina y variable a penicilina19,20,23. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la AY278626 y la de hsp60 la GU301684. El contenido de G+C del ADN es de 55mol%11.

Únicamente se han caracterizado 4nuevas especies dentro de los bacilos gramnegativos anaerobios: Leptotrichiahongkongensis, Parabacteroides gordonii, Phocaeicola abscessus y Porphyromonas bennonis, y se han reclasificado 3: Bacteroides ureolyticus, Bacteroides capillosus y Prevotella tannerae.

Alloprevotella tannerae (2010) es la nueva denominación de Prevotella tannerae, que genéticamente difiere del género Prevotella5. Es una bacteria implicada en infecciones endodónticas24.

Campylobacter ureolyticus (2010) es la nueva denominación de Bacteroides ureolyticus; por sus características no encaja en el género Bacteroides y sí en el Campylobacter25.

Leptotrichia hongkongensis (Leptotrichia sp. HKU24) (2010), cuyo nombre específico deriva de la ciudad en que se aisló, es un bacilo gramvariable recto e inmóvil. Exigente, no crece en cultivo primario en placa. Tras subcultivos en BACTEC Plus Anaerobic/F lo hace en medios enriquecidos lentamente, en 96h, en anaerobiosis y aerobiosis con 5% de CO2. Muy inactivo, es asacarolítico y no produce catalasa o ureasa. Sensible a penicilina, amoxicilina-ácido clavulánico, imipenem y vancomicina, resistente a metronidazol y levofloxacino. La descripción se realizó genéticamente utilizando una cepa aislada de un hemocultivo de una paciente con carcinoma de mama metastásico26. Ulteriormente se ha aislado de un paciente con mieloma que recibía quimioterapia27. Forma parte de la flora oral. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU91951526.

Phocaeicola abscessus (2009) debe su denominación específica a que fue aislado de un absceso. La mayoría de sus componentes son cocobacilares (0,3-0,6×0,4-0,9μm) y solo un pequeño porcentaje bacilares (1,7-0,4×1,2-6,5μm). Móviles por flagelos lofotricos. Exigente (necesita agar chocolate) y de crecimiento lento (al menos 5días). Tras 7días de incubación da lugar en agar chocolate a colonias de 1mm, blancas, enteras, circulares, regulares, lisas, brillantes y convexas. Asacarolítico y sensible a la bilis. No produce indol, ureasa, catalasa u oxidasa, y no reduce los nitratos. Su espectro proteico ha sido determinado por MALDI-TOF MS. Caracterizada por una cepa aislada de un absceso cerebral. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU69417610.

Parabacteroides gordonii (2009) debe su denominación específica a JeffreyL. Gordon, un biólogo americano. Bacilo (0,8-1,7×2,5μm) gramnegativo, inmóvil, de crecimiento rápido, a las 48h de incubación las colonias son de 1 a 2mm de diámetro, grises o blanco grisáceas, circulares, enteras, ligeramente convexas y lisas. No produce indol y ureasa, ni digiere la gelatina o hidroliza la esculina. Esta última prueba lo diferencia de otras especies de Parabacteroides. No reduce los nitratos. Sacarolítico y resistente a la bilis. De la glucosa produce ácido acético y pequeñas cantidades de ácido succínico. Las 3cepas empleadas para su descripción se aislaron de hemocultivos. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es para MS-1T la AB470343. El contenido de G+C del ADN es de 44,6mol%28.

Porphyromonas bennonis (2009) debe su nombre específico a Yoshimi Benno, un «anaerobista» japonés. Bacilo (0,7-1×0,8-6μm) gramnegativo, inmóvil, de crecimiento rápido, a las 48h de incubación las colonias son pequeñas, circulares, enteras, convexas y ligeramente β-hemolíticas. A los 10días se pigmentan ligeramente pero no dan fluorescencia roja a la luz UV. Asacarolítica, es sensible a la bilis y licua la gelatina. No produce indol y ureasa o hidroliza la esculina y no reduce los nitratos. Produce ácidos acético y succínico como principales productos del metabolismo de la glucosa. Se ha caracterizado por secuenciación del ARNr16S y por los ácidos grasos celulares. Las 14cepas empleadas para su descripción se aislaron de infecciones mixtas de piel y partes blandas no orales, principalmente de abscesos de la zona glútea y de la ingle, por lo que se presupone forma parte de la flora intestinal. El 15% (2) de las cepas produjeron β-lactamasas. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la EU414673. Su contenido de G+C del ADN es de 58mol%29.

Pseudoflavonifractor capillosus (2010) es el nuevo nombre de Bacteroides capillosus, que genéticamente es un clostridial6.

Dentro de los cocos gramnegativos anaerobios solo se ha descrito una especie.

Negativicoccus succinicivorans, según indica su denominación, es un coco gramnegativo que consume ácido succínico. Incluye cocos (0,4μm) gramnegativos, inmóviles, no esporulados y de crecimiento rápido; a las 48h de incubación produce colonias de 0,5mm circulares, convexas y translúcidas. Anaerobio y microaerófilo, asacarolítico, muy inactivo9. Utilizando discos diagnósticos para anaerobios es resistente a vancomicina, colistina y metronidazol y sensible a kanamicina y bilis30. Produce ácido acético y propiónico y trazas de 2-hidroxivalérico. El succinato sódico estimula su crecimiento. Se ha caracterizado por secuenciación del ARNr16S y de dnaK. Es parte de la microbiota cutánea y se ha aislado en infecciones de partes blandas9 y en una bacteriemia, cuya cepa fue sensible a penicilina y resistente a clindamicina y metronidazol30. La secuencia del ARNr16S depositada en GenBank es la FJ715930 y la de dnaK FJ7159319.

Novedades en patogenia y en clínica

Las bacterias anaerobias participan en la génesis de multitud de cuadros clínicos específicos e inespecíficos. Los específicos suelen ser consecuencia de las toxinas producidas por algunas especies de Clostridium. Los inespecíficos pueden localizarse en casi cualquier localización corporal, pero especialmente en las zonas donde forman parte de la microbiota normal, que son su origen. Estas infecciones suelen ser de origen endógeno, piogénicas, polimicrobianas y mixtas. Su aislamiento en cultivo puro refuerza su patogenicidad. Las especies que más se recuperan en clínica son Bacteroides fragilis y Bacteroides thetaiotaomicron, especialmente en las infecciones infradiafragmáticas, porque forman parte de la flora colorrectal, y son además las más resistentes a los antibióticos. Esto ha sido una constante al menos en los últimos 40años.

De una forma amplia se pueden considerar como novedades en la patogenicidad la implicación de anaerobios inicialmente descritos como parte de la microflora en cuadros clínicos, la emergencia o reemergencia de algunas especies y cuadros, la implicación de algunas bacterias en cuadros establecidos y el aumento de virulencia de algunas cepas.

Se ha comunicado por primera vez el aislamiento en una bacteriemia en cultivo puro de Bacteroides pyogenes tras una mordedura de gato31, de Gordonibacter pamelaeae en un paciente con un carcinoma rectosigmoideo diseminado16 y de Parabacteroides goldsteinii en infección intraabdominal32. Bacteroides caccae y Bacteroides stercoris han sido cultivados y detectados por PCR en tiempo real, y por este método también Parabacteroides merdae en infecciones de heridas33; Clostridium chauvoei, un patógeno importante en veterinaria, en una enterocolitis del neutropénico34, y Clostridium disporicum en bacteriemia35 e infección intraabdominal36.

Leptotrichia spp. parece ser un patógeno emergente en la producción de bacteriemias en pacientes neutropénicos que reciben altas dosis de quimioterapia, en particular en casos de mieloma múltiple tratados con quimioterapia citotóxica para trasplante autólogo de células madre hematopoyéticas. Los pacientes presentan fiebre con mucositis y/o enteritis27.

Las infecciones por Fusobacterium necrophorum, que fueron muy frecuentes en la era preantibiótica, aun siendo infrecuentes han vuelto a crecer a escala mundial en las últimas 2décadas, particularmente el síndrome de Lemierre37-40, hecho que también se ha señalado en España41. Este incremento parece que está relacionado con la disminución del uso de las penicilinas37. De las 2subespecies, está implicada sobre todo F. necrophorum spp. funduliforme. A diferencia de otros anaerobios no esporulados, la infección se estima que es de origen exógeno37. El síndrome de Lemierre es un cuadro específico y generalmente de etiología monomicrobiana. Tras una amigdalitis aparece un absceso periamigdalino y una tromboflebitis séptica de la vena yugular interna con bacteriemia que puede metastatizar en diferentes localizaciones, particularmente en el pulmón. Es una urgencia terapéutica que a veces se asocia con una mononucleosis. F. necrophorum también puede causar amigdalitis recurrentes o persistentes37-40.

Existe controversia sobre la frecuencia de la bacteriemia por anaerobios, pues solo existen 2estudios que cubren un periodo temporal amplio y que ofrecen resultados contrapuestos. Lassmann et al.42, analizando un periodo de 12 años (1993-1994 a 2004), han comunicado que en la Clínica Mayo ha incrementado su frecuencia en las últimas 2décadas, aumento que han relacionado particularmente con pacientes con enfermedades subyacentes complejas. Por el contrario, Fenner et al.43, tras analizar un periodo de 10 años (1997-2006) en el Hospital Universitario de Basilea han encontrado que la frecuencia ha disminuido. Lazarovitch et al.44 también han constatado una disminución de la bacteriemia por anaerobios con un incremento de los bacteroides de 1998 a 2007 en el Assaf Harofeh Medical Center de Israel. En estos estudios se resalta el creciente papel de los cocos grampositivos y el de los bacteroides. En España se ha comunicado una incidencia de 0,89casos/1.000ingresos hospitalarios. El origen abdominal, la edad avanzada y la presencia de comorbilidad son los factores predictivos de este estudio45. Tanto si la bacteriemia está creciendo como si no lo hace, el hecho es que su prevalencia es muy baja, por lo que es útil disponer de modelos clínicos predictivos para orientar su diagnóstico. El desarrollado por Ruiz-Giardin et al.46,47 considera el origen abdominal y cutáneo (OR: 14,85), el origen desconocido (OR: 3,46), la hipotensión (OR: 1,99), la ausencia de manipulaciones vasculares (OR: 2,62) y la edad >60 años (OR: 3,21). Aunque muchas publicaciones, generalmente antiguas, han comunicado la ausencia de relación entre la mortalidad y un tratamiento antibiótico antianaerobio adecuado46, otras sí han hallado correlación48 y encuentran que la cirugía adecuada mejora el pronóstico49,50, con lo que sigue siendo un tema abierto.

Se ha formulado una hipótesis en la que las bacterias anaerobias intestinales pueden ser un factor en la aparición del autismo51, entre ellas los clostridios, productores del ácido 3-(3-hidroxifenil)-3-hidroxipropiónico que se encuentra en altas concentraciones en la orina de niños con este cuadro52, y especies de Desulfovibrio53,54, más comunes que en la población normal. Se ha comunicado respuesta en niños autistas tratados con vancomicina55, así como en un caso de un brote agudo de esquizofrenia que tenía niveles elevados de ácido 3-(3-hidroxifenil)-3-hidroxipropiónico en su orina52. Su papel, si es que lo desempeña, entraría dentro del marco de las modificaciones de la microbiota, como ocurre en otros procesos en los que han sido implicados los anaerobios, como la vaginosis bacteriana, la diarrea por C.difficile o las periodontitis del adulto.

Las bacterias del dorso de la lengua que producen compuestos volátiles sulfurados se han implicado en la etiología de la halitosis oral. Las de los sujetos sanos no siempre coinciden con la de los que padecen halitosis, y en estos se encuentran especialmente, entre las identificables, Atopobium parvulum, Dialister, Eubacterium surci y Solobacterium moorei56. De todas ellas, S.moorei ha ido cobrando importancia como agente de esta condición en los últimos años, pues se detecta o cultiva en todos los casos de halitosis y no en sanos57,58.

Desde que en 1984 se sugirió el posible papel de B.fragilis enterotoxigénico como agente productor de diarrea en corderos recién nacidos59, diversos estudios lo han relacionado con la producción de diarrea aguda en niños y adultos60. Los resultados de investigaciones recientes no han demostrado diferencias significativas en la detección de genes de enterotoxina (fragilisina) en muestras fecales procedentes de pacientes con diarrea y sujetos sanos, por lo que se precisan estudios adicionales para determinar su verdadero papel en humanos tanto en la diarrea como en otros cuadros que afectan al colon. Hay 3tipos de toxina que controlan la producción de la toxina; son los bft, de los que hay 3isotipos, siendo el 1 el más prevalente61,62.

La forma iatrogénica es un nuevo tipo de botulismo que se une a los ya conocidos: la intoxicación alimentaria, de heridas, del lactante, intestinal del adulto y por inhalación63. Se produce por la utilización de la toxina botulínica con fines terapéuticos64 o estéticos65, tanto con la toxina A (OnabotulinumtoxinA [Botox®], AbobotulinumtoxinA [Dysport®])64 como con la B (RimabotulinumtoxinB [Myobloc®])66.

Con relación a C.difficile, el principal problema clínico es la aparición y la diseminación del biotipo 027 (C.difficile B1/NAP1/027/toxinotipo iii), de alta agresividad y potencialidad epidémica. Esta cepa produce más toxinas A y B, por deleción del gen regulador, y una toxina binaria67. Aunque el biotipo 027 se ha diseminado por América y Europa, aún no se ha comunicado en España68, donde sin embargo han aumentado las tasas de infección hospitalaria69 y comunitaria68, y probablemente lo harían más si se aplicaran procedimientos diagnósticos más sensibles68, así como la mortalidad70. Otros problemas relacionados con la infección por C.difficile son su impacto en la comunidad, donde suele afectar a pacientes más jóvenes y producir cuadros menos leves71, y en niños72. Aunque un metaanálisis ha mostrado evidencias de la asociación de la diarrea asociada a C.difficile y el uso de inhibidores de la bomba de protones73, un estudio poblacional en el que se ajustaron la edad y las comorbilidades no demostró que el uso de inhibidores de la secreción ácida se asociara con una mayor propensión a padecer cuadros más graves por C.difficile ni más complicaciones, fracasos de tratamiento o recurrencias74.

La cromatografía líquida-espectrometría de masas ha sido utilizada para el análisis de proteínas que puedan estar implicadas en la virulencia de las bacterias involucradas en la infecciones endodónticas, procesos de etiología mixta donde los anaerobios juegan un importante papel75.

Progresos en el diagnóstico

El diagnóstico bacteriológico directo tradicional de la mayoría de las infecciones por bacterias anaerobias sigue un esquema muy parecido, en gran parte coincidente, al de las producidas por aerobios y facultativos. Su condición de anaerobios, sus exigencias nutricionales, la velocidad de crecimiento y su naturaleza mixta condicionan sus etapas. La recogida de la muestra es esencial, debe ser representativa y evitarse cuando se toma la contaminación por la microbiota normal. Se debe enviar rápidamente al laboratorio empleando procedimientos que eliminen su exposición al oxígeno. Su procesamiento debe ser rápido, y en los laboratorios que dispongan de cámara de anaerobios, en esta. Se procederá a la siembra en medios enriquecidos (son esenciales), selectivos (infecciones mixtas), diferenciales (permiten un diagnóstico presuntivo rápido) y de enriquecimiento, y a la realización de extensiones para tinción de Gram. Si no se dispone de cámara de anaerobios, los medios sembrados se introducen en jarras de anaerobiosis. Al cabo de 48h, en algunos casos antes, hay crecimiento de clostridios, bacteroides, algunas prevotelas…, pero la mayoría de las especies requieren mucho más tiempo para crecer o para manifestar alguna propiedad como la pigmentación negra de Porphyromonas spp. y algunas especies de Prevotella. Cada tipo de colonia se siembra en placas de un medio enriquecido que se incuban en aerobiosis, microaerofilia y anaerobiosis para determinar la tolerancia al oxígeno. Las bacterias que resultan ser anaerobias se identifican y se puede determinar su sensibilidad a los antimicrobianos. La identificación es lenta y no siempre posible por los métodos tradicionales, tanto por la inactividad bioquímica de muchas especies como por la dificultad y lentitud de crecimiento; por ello se ha desarrollado un sistema de identificación presuntiva utilizando discos con antimicrobianos y bilis. Los procedimientos bioquímicos tradicionales y la cromatografía gas líquida habitualmente no se emplean. Se suelen utilizar sistemas comerciales en los que se valoran las propiedades bioquímicas (API 20A, Minitek) o enzimáticas (Rapid ID 32A, Vitek 2 ANC, RapID™ ANA II, BBL Crystal Anaerobe ID Kit, API ZYM®). Estos últimos son mejores, pero no satisfactorios, pues identifican a nivel de especie o género entre el 60-80% de los aislados y en demasiadas ocasiones la caracterización es incorrecta76,77. Muchas especies fenotípicamente similares quedan sin identificar. En algunas bacterias el proceso diagnóstico es distinto, como es el caso de Clostridium botulinum, en el que fundamentalmente se busca toxina en distintas muestras, y el de C.difficile productor de diarrea, donde se investiga su presencia, sus toxinas y/o sus componentes en heces.

Con relación a las muestras, existe disparidad de criterios sobre la necesidad o no de realizar hemocultivos para anaerobios. La incidencia de la bacteriemia por estos microorganismos es baja46, la eficacia del tratamiento antibiótico es controvertida48 y en muchas ocasiones el espectro de la terapia empírica utilizada cubre a los anaerobios78. Hay razones que justifican su empleo selectivo, como una sospecha clínica elevada, pacientes con inmunodepresión grave y origen desconocido de la bacteriemia79 o generalizado basándose en razones básicamente microbiológicas —en el frasco de anaerobios crecen más rápidamente los anaerobios facultativos, y algunos solo en él— y terapéuticas en razón del incremento de la resistencia de los anaerobios80, y si se piensa que el pronóstico mejora con una terapia empírica adecuada48.

La determinación de la sensibilidad a los antimicrobianos se realiza en general por dilución en agar o E-test. En algunas especies de fácil crecimiento, como es el caso de las que actualmente conforman el género Bacteroides, se realiza por microdilución. El incremento de resistencia en algunas bacterias anaerobias de crecimiento rápido aconseja disponer de métodos sencillos, y por ello se está reevaluando el método de difusión utilizando discos; los resultados obtenidos con Bacteroides spp., F.necrophorum y C.difficile son prometedores81.

Dentro de la identificación ha habido avances importantes. La regla de oro es la secuenciación genómica, que cada vez es más sencilla y asequible, aunque lenta. Se emplea como referencia, en especial la secuenciación del ARNr16S, para para la taxonomía, para validar otros procedimientos82, para la identificación correcta de aislados «raros» y bacterias con propiedades fenotípicas similares34,83, y como rutina en ciertos procedimientos, como los hemocultivos84,85. Su generalización se facilitará con la utilización automatizada de bases de datos86.

Se han desarrollado chips de ADN (Oligonucleotide Array) que permiten la identificación sobre colonia de un número importante de bacterias anaerobias —las más importantes en clínica— en unas 8h, utilizando amplificación de las regiones ITS e hibridación87.

La introducción de la proteómica ha supuesto un importante paso hacia delante88. En la actualidad es el procedimiento ideal en la rutina de laboratorio, pues es barato, muy rápido, evade la dificultad y la lentitud de crecimiento de estas bacterias y es sustancialmente más fiable que la identificación bioquímica. Su principal inconveniente es el número, aún limitado, de especies —y en menor medida de géneros— que se incluyen en sus bases de datos82, situación que mejora día a día. Su utilidad ha sido probada en estudios generales82 y de grupos bacterianos específicos: cocos grampositivos89, Bacteroides spp.90, los 2grupos genéticos de Bacteroides fragilis (el cfiA-negativo y el cfiA-positivo)91, Prevotella spp.92, Clostridium spp. —donde ha demostrado que es capaz de diferenciar especies muy próximas genéticamente, como C.septicum y C.chauvoei93—, y los ribotipos 001, 027 y 126/078 de C.difficile94. Todos los estudios resaltan la necesidad de mejorar las bases de datos. Los resultados obtenidos con los 2sistemas comerciales (Bruker MS y Shimadzu MS) son similares95, y los obtenidos por extensión directa de la colonia no son, en cuanto a significación estadística, peores que los que siguen a una extracción96.

Un paso más adelante es la detección genómica de las bacterias anaerobias directamente en muestras clínicas, lo que permite no solo acortar el tiempo del diagnóstico sino también detectar elementos no viables o no cultivables. Se ha utilizado PCR, secuenciación y chips de ADN. Una PCR ha demostrado ser más sensible que el cultivo en el diagnóstico de infecciones de prótesis articulares por Finegoldia magna97 y una PCR cuantitativa en tiempo real en la detección de bacteroides en heridas33. La secuenciación de ARNr16S con cromatografía ha demostrado su utilidad en la identificación de bacterias en infecciones mixtas98, así como los chips de ADN87.

La necesidad de mejores pruebas para el diagnóstico de la diarrea asociada a C.difficile68 se ha resuelto con la introducción de la detección de la glutamato deshidrogenasa y, en especial, de la amplificación del ADN99.

El problema de la resistencia

La resistencia de las bacterias anaerobias a los antimicrobianos es creciente y puede ocasionar problemas terapéuticos de difícil abordaje. La situación es variable geográficamente y afecta de forma diferente a los distintos microorganismos que presentan este tipo de metabolismo.

Las especies de Bacteroides y Parabacteroides que formaban el «grupo fragilis» son las más problemáticas. El incremento de resistencia de los componentes de estos géneros se comprueba nítidamente en estudios recientes que han analizado numerosas cepas pertenecientes a diversos periodos de tiempo, como los multicéntricos realizados en Europa100 y en Estados Unidos101,102 o los realizados en algunos hospitales españoles103,104.

El porcentaje de cepas resistentes a cefoxitina, ampicilina-sulbactam, amoxicilina-ácido clavulánico, clindamicina y moxifloxacino hace que estos fármacos no deban ser utilizados en terapia empírica. La piperacilina con tazobactam y los carbapenem siguen manteniendo muy buena actividad, y la resistencia a los últimos también es creciente. La actividad de tigeciclina es inferior a la de carbapenem101-104. La resistencia a metronidazol sigue siendo inexistente o puntual101-105.

En España se ha comunicado la existencia de cepas resistentes tanto a carbapenem103,104,106 como a metronidazol104. La resistencia a los carbapenem se ha asociado a una carbapenemasa codificada por los genes cfiA activados por segmentos de inserción (IS) situados aguas arriba, pero se han descrito cepas que no presentan IS o genes cfiA, y en este caso se ha señalado que en la resistencia intervendrían alteraciones en la permeabilidad, en las porinas105 o bombas de expulsión107. La resistencia a metronidazol puede deberse a una nitroimidazol reductasa codificada por los genes nim, cromosómicos o plasmídicos, a una reducción de la captación, a la actividad de la nitrorreductasa y de la piruvato-ferredoxin oxidorreductasa, al aumento de la actividad de lactato deshidrogenasa o a mutaciones que alteran la utilización de hidratos de carbono que afectan al potencial redox105.

La existencia de cepas de Bacteroides spp. multirresistentes es un hecho desde hace años y su impacto en un futuro está por determinar. En Europa, desde 1995 se han comunicado 7: 5B.fragilis, un B.vulgatus y un P.distasonis, aislados de sangre (una), sangre y exudados purulentos (3) y abscesos y heridas (3). Al menos 5pacientes fallecieron108. En Estados Unidos también se han aislado cepas multirresistentes, un B.fragilis de sangre109 y otro de herida y sangre110. La multirresistencia se debe a la suma de mecanismos de resistencia codificados tanto por el cromosoma como por elementos móviles111.

Por todo lo expuesto, la realización de pruebas de sensibilidad a los aislamientos de Bacteroides y Parabacteroides, especialmente si proceden de sangre donde la resistencia es mayor112, debe ser obligatoria, sobre todo teniendo en cuenta que, a diferencia de las de otros anaerobios, son sencillas de realizar. En la misma línea está la conveniencia de realizar estudios multicéntricos sistemáticos de sensibilidad de estas bacterias.

Los datos de sensibilidad de otras bacterias anaerobias son relativamente escasos, especialmente los relacionados con la evolución de la resistencia. Por un lado, su importancia clínica suele ser menor, y por otro, muchas de ellas son difíciles de cultivar y las dificultades de realizar estudios de sensibilidad pueden ser importantes. Se ha constatado un incremento de resistencia a clindamicina y amoxicilina-ácido clavulánico en Fusobacterium spp. y Prevotella spp., y a clindamicina en cocos anaerobios112. La resistencia y sensibilidad disminuida a metronidazol en Fusobacterium spp., Prevotella spp. y Porphyromonas spp. es un hecho113, y su importancia local requiere la realización de estudios sistemáticos de sensibilidad. Finegoldia magna también presenta resistencia a penicilina y clindamicina114.

Terapéutica

Los antimicrobianos y la cirugía, si hay una infección localizada —que es lo más común—, siguen siendo los fundamentos del tratamiento de las infecciones por bacterias anaerobias. Los avances técnicos han permitido, en el caso de infecciones cerradas, el drenaje guiado por imagen o a través de endoscopia.

La terapia antimicrobiana empírica debe cubrir bacterias anaerobias y aerobias, dada la naturaleza habitualmente mixta de la infección, por lo que carbapenem, piperacilina-tazobactam y metronidazol asociado a antimicrobianos con actividad frente a aerobios son las mejores opciones en el momento actual, y tigeciclina, una alternativa. El metronidazol sigue siendo el fármaco de elección para los anaerobios que no presentan resistencia natural115. En los casos de multirresistencia las pruebas de sensibilidad determinan el fármaco de elección, y linezolid ha mostrado ser una buena alternativa solo o asociado104,108-110.

La investigación de nuevos antimicrobianos con buena actividad frente a bacterias anaerobias es muy limitada, y parece que no es un objetivo prioritario para la industria116. Ranbezolid, una oxazolidinona en desarrollo preclínico, ha mostrado buena actividad frente a especies de anaerobios, incluido B.fragilis, frente al que es bactericida; es un inhibidor potente de la síntesis proteica con actividad sobre la síntesis de la pared celular117. El único antimicrobiano nuevo introducido es fidaxomicina, que se ha mostrado tan eficaz como vancomicina en la diarrea asociada a C.difficile pero con menos recurrencias118. Fidaxomicina produce menos alteración de la microflora intestinal que vancomicina119 e inhibe in vitro la producción de toxina de C.difficile120.

En los casos de recurrencia en la diarrea asociada a C.difficile el trasplante de heces se ha mostrado eficaz, pero la posibilidad de trasmitir infecciones del donante y la aceptación han limitado su uso. Recientemente se ha comunicado el éxito, en 2pacientes, de la aplicación de un sustituto fecal sintético realizado con una mezcla de 33bacterias cultivadas de un donante sano; el cuadro revirtió a los 2-3días y los pacientes se mantenían asintomáticos a los 6meses y mantenían el 25% de las secuencias del ARNr del sustituto fecal en sus heces121.

Modelos matemáticos para las infecciones por bacterias anaerobias

Son herramientas que permiten predecir el comportamiento de una enfermedad infecciosa, de manera que a partir de ellas se pueden establecer y simular estrategias de control. Se han desarrollado para C.difficile, y para su realización es fundamental partir de supuestos válidos122.

Ya en 1997 Starr et al.122 estudiaron el impacto producido en los procesos diarreicos por C.difficile cuando se introducía y posteriormente se retiraba el tratamiento con un único antibiótico usando un modelo matemático compartimental basado en ecuaciones diferenciales. En este modelo el proceso de colonización e infección se relacionó con el número reproductivo básico, mientras que el tránsito entre el estado susceptible y el resistente dependía del número de pacientes susceptibles. El estudio concluyó que el riesgo de contraer la diarrea es el mismo en cada día de la administración de la terapia antimicrobiana, que crece exponencialmente a medida que disminuye el periodo de tiempo comprendido entre la finalización de la terapia antimicrobiana y el alta médica123.

Ulteriormente el mismo grupo124 mejoró el modelo anterior y propuso uno estocástico discreto basado en cadenas de Markov —los modelos discretos simulan mejor la propagación de las enfermedades infecciosas cuando el número de individuos es pequeño—. Con él concluyeron que el reservorio ambiental por sí solo no da lugar a un brote, que solo se produce si hay un número suficiente de pacientes colonizados.

Más recientemente, Lanzas et al.125 han desarrollado 2modelos compartimentales: uno determinista basado en el uso de un sistema de ecuaciones diferenciales, y otro de naturaleza estocástica basado en el uso de cadenas de Markov. Se trata de un trabajo más matemático que los anteriores; por tanto, se estudian las principales propiedades matemáticas del modelo (estabilidad) y se calcula de manera explícita el número reproductivo básico. Los resultados obtenidos reflejan, por un lado, que los distintos tipos de pacientes colonizados considerados (protegidos contra C.difficile, no protegidos contra C.difficile e infectados) tienen la misma influencia en la propagación de la bacteria. La sola presencia de esos pacientes no garantiza el proceso epidémico. Por otro lado, la admisión de nuevos pacientes colonizados juega un papel clave en la propagación de la epidemia. Otro parámetro fundamental es el coeficiente de transmisión para los colonizados asintomáticos.

Grima et al.126 han propuesto un modelo compartimental basado en un sistema de ecuaciones diferenciales que no es más que la adaptación de otro propuesto previamente para el caso de enterococos resistentes a vancomicina. Se relacionan ambas infecciones llegándose a la conclusión de que el tratamiento no antibiótico de los pacientes hospitalizados con diarrea asociada a C.difficile puede reducir significativamente la incidencia de Enterococcus resistente a vancomicina.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no existe ningún conflicto de intereses.

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