La shigel·la de la disenteria (Shigella dysenteriae) és una espècie de bacteri gramnegatiu de la família de les enterobacteriàcies (Enterobacteriaceae), amb forma de bacil.
El nom del gènere Shigella prové del científic japonès Kiyoshi Shiga (1871-1957), que va descobrir-lo el 1897; per aquest motiu també es pot trobar amb el nom de bacil de Shiga.
Les shigel·les són bacteris anaerobis facultatius no mòbils i no formadors d'espores. Són molt properes filogenèticament al gènere Escherichia, fins al punt que a vegades es consideren sinònims.
L'habilitat de multiplicar-se i envair cèl·lules epitelials i enteròcits converteix aquesta espècie en una molt patògena per als éssers humans, essent així el principal causant de la shigel·losi (disenteria bacil·lar). El serotip que causa brots d'aquesta malaltia amb més freqüència és S. dysenteriae serotip 1, ja que és el productor principal de l'enterotoxina Shiga.
Història Shigella dysenteriae va ser descrita per primer cop per André Chantemesse i Georges-Fernand Widal el 1888 a França, a partir de mostres extretes de cadàvers de soldats morts a Indoxina (actual Vietnam). Tot i que van aconseguir cultivar el bacteri, la descripció que en van fer era poc acurada i poc consistent i no van rebre el reconeixement de la comunitat científica. Uns anys més tard el japonès Kiyoshi Shiga, qui va estudiar a l'Institut de Malalties Infeccioses de Tòquio, va publicar els resultats d'un treball en què va aïllar el bacteri a partir de mostres de femtes de persones afectades de disenteria i el va anomenar Bacillus dysenteriae.
Shiga va estudiar mostres de femtes de 34 pacients afectats de disenteria aguda i dues mostres de paret intestinal de dos pacients morts per la infecció, i va trobar que, en 34 de les 36 mostres, hi havia un bacil similar al tifoide que era gramnegatiu, fermentador de dextrosa, indol negatiu i no formava àcids a partir del mannitol. Un cop aïllat, el va inocular a gossos i gats, però sense obtenir grans resultats. Finalment, Shiga es va auto-inocular subcutàniament una mostra del cultiu morta que li va permetre, deu dies després, obtenir una mostra de sèrum capaç d'aglutinar el bacil. Uns anys més tard va desenvolupar la primera vacuna contra el bacil, la qual provenia de cèl·lules inactivades per calor, que va ser injectada a milers de ciutadans japonesos, tot i que anys més tard ell mateix va posar en dubte la seva pròpia vacuna ja que es va veure que les campanyes d'higiene pública eren més eficaces i segures.
Classificació Shigella dysenteriae és una espècie del gènere Shigella. En algunes publicacions es pot trobar com a Bacillus dysenteriae, Shigella shigae, Eberthella dysenteriae o Escherichia disenteriae; però són noms que no estan validats pel Codi Internacional de Nomenclatura de Procariotes (ICNB, de l'anglès International Code of Nomenclature of Prokaryotes). Dins d'aquesta espècie s'han descrit els següents serotips:
Shigella dysenteriae 1: és el serotip més rellevant, ja que és el principal productor de la toxina Shiga. Shigella dysenteriae 2a Shigella dysenteriae 3 Shigella dysenteriae 4
Algunes de les soques més importants aïllades de S. dysenteriae són:
Shigella dysenteriae ASM193299v2 (genoma de referència) Shigella dysenteriae 155-74 Shigella dysenteriae 1617 Shigella dysenteriae 225-75 Shigella dysenteriae 5514-56 Shigella dysenteriae CDC 74-1112 Shigella dysenteriae M131649 Shigella dysenteriae S6554 Shigella dysenteriae Sd197 Shigella dysenteriae SD1D Shigella dysenteriae WRSd3 Shigella dysenteriae WRSd5
Patogènia Via d'infecció La principal via d'infecció o contaminació per totes les shigel·les és la via feco-oral. A mesura que aquest microorganisme avança per l'intestí prim, els primers símptomes comencen a aparèixer (principalment diarrees, a causa de la producció d'enterotoxines i/o citotoxines).
Les diverses especies de Shigella, S. dysenteriae inclosa, presenten diversos factors de virulència (genètics, bioquímics, estructurals, etc.) que els permeten colonitzar l'epiteli del còlon. Aquests factors de virulència es troben codificats en plasmidis, els quals es mantenen bastant conservats en totes les espècies de Shigella. El factors de virulència s'expressen en major mesura en les condicions de l'intestí (presència de sals biliars, osmolaritat alta intestinal, per tal de dur a terme una infecció efectiva.
La caracterització de la interacció d'aquests determinants virulents de Shigella spp. amb els components cel·lulars de l'hoste, té com a objectiu augmentar el potencial neutralitzador d'anticossos que reconeixen aquests factors proteics. Tot i això, encara suposa un tema pendent de recerca.
Factors de virulència miniatura|Estructura 3D de la subunitat A de la proteïna Shiga (Stx) en S. dysenteriae.Les diferents espècies de Shigella. més virulentes (S. dysenteriae, S. flexneri, S. sonnei i S. boydii, en ordre decreixent) tenen un ampli ventall de factors de virulència. El genoma de la soca S. dysenteriae Sd197 va ser el primer de l'espècie en ser seqüenciat, i aquest fet va permetre estudiar els plasmidis que presenten (pSD1_197 i pSD197_Spa) i que codifiquen tots els factors de virulència que acaben causant la shigel·losi. Els més importants són:
Proteïnes Shiga Com s'ha comentat anteriorment, l'únic serotip de Shigella dysenteriae que expressa la proteïna Shiga (Stx) és el serotip 1. Aquesta proteïna és una citotoxina molt potent capaç d'inhibir la síntesi de proteïnes en les cèl·lules susceptibles de mamífers. Hi ha molt poca recerca sobre el seu paper en la diarrea causada per les shigel·les (tot i l'elevat nombre d'enterotoxines que aquestes generen). És molt semblant a la proteïna ricina produïda per Ricinus communis; ja que, entre d'altres característiques, ambdues interaccionen amb l'ARN 28S de la subunitat 60S del ribosoma cel·lular i inhibeixen el procés de traducció proteica. miniatura|Estructura 3D de la subunitat B de la proteïna Shiga (Stx) en S. dysenteriae.Els gens que codifiquen la proteïna Stx són propis del genoma de pròfags lambdoides (fags lambda), els quals es troben a la regió d'inserció d'aquest tipus de virus. En altres bacteris productors de toxines Shiga (per exemple el grup Stx-productor d'Escherichia coli -STEC-, el qual inclou el serotip O157:H7 i altres E. coli enterohemorràgiques), aquests gens estan controlats per l'activació del provirus en estat lisogènic, ja que en formar-se les partícules víriques, produeixen les proteïnes Stx. En canvi, s'ha vist que els gens del pròfag lambda en S. dysenteriae són defectius (és a dir, no generen partícules víriques funcionals), pel que es creu que les toxines Shiga estan sota el control dels gens cromosòmics bacterians i no del pròfag.
Altres Proteïnes Ipa miniatura|Estructura del LPS: lípid A (color negre), nucli de glúcids (blau), polisacàrid O (vermell) i diversos grups fosfat (verd).La gran majoria de proteïnes Ipa (anomenades així per les seves sigles en anglès: Invasion Plasmid Antigen) provoquen l'endocitosi de les shigel·les en les cèl·lules epitelials i macròfags, però hi ha altres Ipa amb funcions diferents: la IpaB indueix la lisi de la vesícula endocítica, cosa que permet la sortida del bacteri al citoplasma, mentre que altres tipus de proteïnes Ipa estan relacionades amb l'alliberament de citoquines i la lisi de macròfags. Proteïnes Ics
Són proteïnes de propagació intercel·lular (de l'anglès: Intercellular Spread) codificades als plasmidis de Shigella spp.. La proteïna IcsA provoca la polimerització d'actina filamentosa, formant així una cua que proporciona una força motriu a S. dysenteriae. Aquestes proteïnes deformen la membrana plasmàtica de la cèl·lula infectada i permeten el seu moviment per poder-ne infectar d'altres. D'altra banda, la proteïna IcsB s'encarrega de llisar les cèl·lules per augmentar propagació del patogen.
Antigen O
El presenten totes les shigel·les a la superfície de la paret cel·lular, ja que formen part del lipopolisacàrid (LPS). És un factor que contribueix, junt amb els esmentats anteriorment, a la virulència d'aquests bacteris. L'antigen O està compost pel lípid A (molt tòxic), un nucli format per regions amb diversos glúcids i finalment un polisacàrid O.
Shigel·losi Epidemiologia La shigel·losi és una malaltia que presenta una distribució mundial, sobretot en climes tropicals i moderats. Es donen uns 164 milions de casos a tot el món i 1 milió de morts anualment, afectant principalment als nens que viuen en països en vies de desenvolupament. Acostuma a ser una infecció autolimitada que pot durar entre 4 i 7 dies, tot i que els casos relacionats amb S. dysenteriae estan associats a brots endèmics i complicacions com poden ser: el megacòlon tòxic, la perforació intestinal i la síndrome hemolíticourèmica (la qual en els últims anys presenta taxes de mortalitat d'un 20% en pacients hospitalitzats). A Espanya és una malaltia de declaració obligatòria.
El principal reservori d'aquesta malaltia som els humans, ja que fora de l'organisme els bacils són molt làbils. Per aquest motiu s'hauran de processar ràpidament les mostres fecals.
Com ja s'ha esmentat, presenta una transmissió per via feco-oral; però també es pot originar com a conseqüència de la ingesta d'aliments contaminats. En els països del primer món no sol haver casos aïllats, ja que normalment es donen brots generalment relacionats amb la mala higiene personal o, més rarament, la ingesta d'aliments contaminats. Els brots se solen iniciar en ambients on la higiene personal és deficient: presons, camps de refugiats o en missions militars. Cal destacar que un dels factors que fa que S. dysenteriae tingui una transmissibilitat tan elevada és la baixa dosi infectiva que presenta: un inòcul de 10 cèl·lules és suficient per a produir les manifestacions clíniques característiques d'aquesta infecció.
Els portadors poden ser asimptomàtics, en aquest cas, acostumen a transmetre la malaltia durant uns pocs mesos. Pel que fa als individus simptomàtics, poden transmetre la malaltia durant 4 setmanes, de forma general, des de l'aparició de símptomes.
Simptomatologia La shigel·losi que provoca S. dysenteriae (tipus de disenteria) sol iniciar-se entre les 24-48 hores des del primer contacte amb el bacil i els primers símptomes i signes que es mostren són: febre, mal de cap, malestar general, anorèxia i vòmits. En individus immunocompetents, els símptomes disminueixen al cap de pocs dies.
D'altra banda, en individus amb el sistema immunitari compromès o en presència de factors de risc, la malaltia pot evolucionar amb un mal pronòstic. En alguns infectats, unes hores o dies després, els símptomes de la shigel·losi inclouran: disenteria (el més comú) i/o diarrea amb freqüents femtes sanguinolents mucoides, rampes abdominals inferiors (poden conduir a una apendicitis) i tenesme. Aquests símptomes poden ser acompanyats per nàusees i vòmits, però són menys freqüents. Els individus simptomàtics que presentin diarrea seran els principals transmissors de la malaltia. No existeixen grups de persones immunes a la shigel·losi, però sí que hi ha individus que, en funció de l'estat del seu sistema immunitari, poden tenir un risc menor a contraure la malaltia.
En individus que prèviament hagin estat infectats, es poden donar casos d'infeccions asimptomàtiques.
Diagnòstic clínic Per a poder dur a terme el diagnòstic clínic d'aquesta malaltia, una vegada s'han detectat els símptomes i signes del pacient i se sospita que es tracta d'una shigel·losi, s'analitza la femta del pacient per a la detecció del patogen. Les mostres de femta han de ser processades en un termini màxim de dues hores després de la seva emissió. Procedir amb l'anàlisi passat aquest interval de temps podria donar lloc a resultats incorrectes, ja que els bacils de Shiga són molt làbils.