La patogénesis bacteriana es el proceso mediante el cual las bacterias causan enfermedad en un huésped. La patogenicidad es la capacidad de causar enfermedad, mientras que la virulencia se refiere al grado de daño infligido. Los factores de virulencia son moléculas producidas por patógenos que permiten la colonización, evasión inmunitaria y destrucción de tejidos.
Postulados de Koch
Los postulados de Koch establecen la relación causal entre un microorganismo y una enfermedad: el microorganismo debe encontrarse en individuos enfermos pero no sanos; debe aislarse y cultivarse en cultivo puro; el cultivo puro debe causar la misma enfermedad al inocularse en un huésped sano susceptible; y el mismo microorganismo debe reaislarse del huésped infectado experimentalmente.
Adhesión y Colonización
Las adhesinas son estructuras superficiales que median la unión a células del huésped. Los pili (fimbrias) son las estructuras adhesivas más comunes, incluyendo pili tipo I (E. coli), pili P (asociados a pielonefritis) y fibras curli. Las adhesinas no pilíticas incluyen proteínas de superficie como invasina (Yersinia), internalina (Listeria) y proteínas de unión a fibronectina (Staphylococcus, Streptococcus). Muchas bacterias forman biopelículas — comunidades adheridas a superficies envueltas en una matriz de sustancia polimérica extracelular (EPS) compuesta de polisacáridos, proteínas y ADN — que resisten antibióticos y defensas inmunitarias del huésped.
Invasión
Algunos patógenos invaden las células del huésped para evitar la detección inmunitaria. El mecanismo puede ser tipo cremallera (Listeria, Yersinia, unión a receptores del huésped) o tipo gatillo (Salmonella, Shigella, inyectando proteínas efectoras mediante sistemas de secreción tipo III). Los patógenos intracelulares sobreviven y se replican dentro de las células del huésped — Mycobacterium tuberculosis sobrevive en macrófagos inhibiendo la fusión fagosoma-lisosoma. La invasión puede causar daño tisular directo y facilitar la diseminación a tejidos más profundos.
Toxinas
Las exotoxinas son proteínas secretadas que causan daño específico, a menudo en sitios distantes de la infección; son inmunogénicas (estimulan anticuerpos antitoxina) y pueden inactivarse para formar toxoides para vacunación. Los tipos de exotoxinas incluyen toxinas A-B (toxina colérica, toxina diftérica, toxina tetánica, toxina botulínica), toxinas que dañan membranas (hemolisinas, leucocidinas) y superantígenos (toxina del síndrome de shock tóxico, enterotoxinas estafilocócicas). La endotoxina (LPS) es el componente lípido A de la membrana externa Gram-negativa; liberada durante la lisis bacteriana, desencadena fiebre, inflamación y potencialmente shock séptico a través de la activación del receptor tipo Toll 4 (TLR4).
Estrategias de Evasión Inmunitaria
La cápsula de polisacáridos inhibe la fagocitosis; los patógenos encapsulados incluyen Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae tipo b, Neisseria meningitidis y Klebsiella pneumoniae. La variación antigénica permite a los patógenos alterar antígenos superficiales para evadir anticuerpos — Neisseria gonorrhoeae varía las proteínas pilina, y la influenza A varía hemaglutinina y neuraminidasa. La IgA proteasa escinde la IgA secretora en la región de bisagra y es producida por Neisseria, Haemophilus y Streptococcus pneumoniae. Para la supervivencia intracelular, algunos patógenos (Listeria, Shigella, Rickettsia) escapan del fagosoma y se replican en el citosol, mientras que otros (Coxiella, Legionella) sobreviven dentro de fagosomas modificados.
Adquisición de Hierro
El hierro es esencial para el crecimiento bacteriano pero es secuestrado por proteínas del huésped (transferrina, lactoferrina, ferritina, hemoglobina). Los sideróforos son quelantes de hierro pequeños y de alta afinidad secretados por bacterias — ejemplos incluyen enterobactina (E. coli), piovedina (Pseudomonas) y micobactina (Mycobacterium). Los patógenos también utilizan sistemas de adquisición de hemo (HemR, HasR) y proteínas de unión a hemo para extraer hierro directamente de las hemoproteínas del huésped.
Regulación de la Virulencia
La detección de quórum permite a las bacterias regular la expresión de genes de virulencia en respuesta a la densidad poblacional usando moléculas autoinductoras (acil homoserina lactonas en Gram-negativas, péptidos autoinductores en Gram-positivas). Los sistemas reguladores de dos componentes (ej., PhoP/PhoQ en Salmonella, BvgS/BvgA en Bordetella) detectan señales ambientales y coordinan la expresión de genes de virulencia. Muchos factores de virulencia están regulados por reguladores globales como ToxR (Vibrio cholerae), PrfA (Listeria monocytogenes) y Agr (Staphylococcus aureus).
