El Antrax en la Guerra Biológica

Prof. Juan J. Picazo - Catedrático de Microbiología Médica - Hospital Clínico San Carlos. Madrid.

Bacillus anthracis, una bacteria vieja conocida, ha vuelto a ponerse de moda recientemente por su implicación en la guerra bacteriológica. Revisamos aquí sus características generales, su implicación en la guerra bacteriológica y las medidas para su control.

El Microorganismo 

Anthracis deriva de la palabra griega antrakis, que significa carbón, y proporciona apellido al Bacillus anthracis por el aspecto negro, similar al carbón, de las lesiones cutáneas que ocasiona. A pesar de que la infección que causa en los países anglosajones recibe el nombre de ántrax (derivado del nombre griego), en español se denomina carbunco, más cercano a nuestro término carbón. Conviene subrayar que en español, el término ántrax designa a un conjunto de forúnculos (ocasionados generalmente por bacterias del género Staphylococcus), es decir, en español el ántrax no tiene nada que ver con el carbunco, y este error lo hemos visto recientemente reflejado en algunas publicaciones.

Bacillus anthracis es una bacteria que ocasiona infecciones fundamentalmente en los animales, es decir, ocasiona zoonosis. El hombre entra ocasionalmente en la cadena epidemiológica animal (generalmente por contacto profesional con los animales o sus productos) y puede sufrir tres cuadros clínicos distintos dependiendo de la vía de entrada del microorganismo: carbunco cutáneo, carbunco digestivo y carbunco por inhalación (este último de peor pronóstico).

Bacillus anthracis es capaz de producir una cápsula, con la que consiguen evitar la respuesta fagocitaria del individuo infectado. Produce además tres proteínas importantes para su acción patógena.

1) Antígeno protector (PA), denominado así porque interviene como veremos más adelante en la producción de las dos toxinas conocidas, y al ser antigénica da lugar a anticuerpos protectores, que nos defenderán frente a la infección. De hecho, las vacunas desarrolladas en la actualidad utilizan este antígeno.

2) Factor letal (LF)

3) Factor edematoso (EF)

La toxina letal está formada por PA y LF, mientras que la toxina edematosa está formada por PA y EF. Tras la germinación de las esporas y su paso a bacteria vegetativa, se producen estas dos toxinas ocasionando necrosis y edema, con la destrucción de tejidos consiguiente.

Riesgo de infección

Las esporas bacterianas caen a tierra y pueden mantenerse viables durante años, sin ocasionar riesgo para el hombre, produciendo sin embargo infecciones en los animales que las ingieren. El hombre puede contaminarse al manipular animales o sus productos contaminados (carbunco cutáneo), al ingerir alimentos contaminados (carbunco digestivo) o al inhalar esporas procedentes de material animal contaminado (carbunco respiratorio).

La producción de esporas como armamento de guerra es algo bien conocido hace ya mucho tiempo y su preparación presenta ciertas dificultades técnicas. En efecto, para que las esporas ocasionen la infección, tienen que tener un tamaño pequeño (entre 1 y 5 micras de diámetro), encontrarse sueltas unas de otras (un material compacto no sería eficiente) y deben ser inhaladas por el individuo en una cantidad mínima de 8.000-50.000 esporas para causar patología (estas cifras pueden variar dependiendo de la alteración que eventualmente se haya hecho de su capacidad patogenética). Evidentemente, aunque no es imposible su producción, la tecnología necesaria para producirlas requiere de instalaciones y conocimientos algo complejos.

Conviene recordar aquí que no se ha descrito la transmisión de la infección de persona a persona. Esto es así porque como acabamos de ver es necesaria una elevada cantidad de microorganismos para producir la infección, y sabemos que las esporas pasan del árbol respiratorio a los linfáticos gracias a la fagocitosis de los macrófagos, donde germinan. De hecho, el diagnóstico bacteriológico a partir del esputo no siempre es posible.

Aspectos clinicos 

La forma inhalatoria es sin duda la más preocupante de todas ellas, y depende del acceso de partículas esporuladas pequeñas a los alvéolos pulmonares, que a través de los macrófagos se transportan a los ganglios linfáticos en los que evolucionan a la forma de bacteria vegetativa. Este proceso puede ser muy lento, alargando el período de incubación (lo que tiene importancia para el adecuado y prolongado tratamiento preventivo en caso de brote). A partir de aquí el proceso se acelera y se convierte en poco controlable, liberando toxinas que ocasionan edema, hemorragias y necrosis (1).

La guerra bacteriológica

Para ser eficiente en la guerra bacteriológica, parece necesario que el instrumento empleado tenga una serie de propiedades.

- En primer lugar, el microorganismo debe ser relativamente sencillo de preparar; la necesidad de medios de cultivo complejos, como es el caso de los virus, complica la obtención de grandes cantidades de material.

- En segundo lugar, el patógeno empleado debe soportar situaciones físicas y químicas adversas, que eviten su destrucción; una bacteria productora de esporas será más resistente que otro agente.

- En tercer lugar, debe suponer un elevado riesgo de morbilidad y/o mortalidad, sin que suponga riesgo para el que lo utilice; el empleo de virus como la viruela, podría fácilmente controlarse en una nación con recursos económicos para producir rápidamente vacunas, y no controlarse tan fácilmente en el país productor del patógeno. Es decir, el arma podría volverse contra el que la utiliza. Un microorganismo resistente al tratamiento sería un instrumento más letal que uno sensible. Salvo esta última propiedad, Bacillus anthracis cumple estas características.

La revisión de las medidas a adoptar y la realización de ejercicios y simulaciones pueden colaborar a la preparación de todos los implicados en las medidas de control (2).

El Antrax y la guerra bacteriológica

El día 7 de abril de 1979, en la ciudad de Sverdlovsk (hoy llamada Ekaterimburgo), en la entonces Unión Soviética, se declara un brote epidémico por Bacillus anthracis, que las autoridades soviéticas atribuyen al consumo de carne contaminada (http://www.nbc-med.org/), y que según se ha conocido después se trató de un brote producido por la eliminación accidental de esporas del microorganismo de unas instalaciones militares que se produjo probablemente el día 2 de abril. La epidemia que comenzó el día 4 de abril, ocasionó al menos 96 víctimas mortales.

Es interesante resaltar que el período de incubación se prolongó hasta 43 días después, lo que demuestra el prolongado mantenimiento de las esporas en el interior del organismo humano, encontrado en otros casos hasta 90 días después de la infección. La repercusión que este dato tiene en el conocimiento epidemiológico de la enfermedad y muy especialmente en el tratamiento antimicrobiano es enorme. Es indudable que el estado inmunitario del paciente y la carga microbiana recibida (cuanta mayor carga, menor período de incubación) van a jugar un papel importante en el acortamiento de este tiempo.

El Dr. Kanatjan Alibekov, subdirector de Biopreparat desde 1988 a 1992, programa de la Unión Soviética para el armamento biológico, actualmente exiliado en USA, señala como fuente de la infección la eliminación de un filtro en la instalación, durante muy poco tiempo, probablemente menos de dos horas!, que provocó la eliminación de las esporas al aire. Afortunadamente, el viento en aquellos momentos corría en dirección contraria a la ciudad de Sverdlovsk; de haber sido en dirección a la ciudad el número de muertos hubiera sido enorme (http://www.pbs.org/).

Es indudable por lo tanto que el riesgo existe (3), y que en caso de usar esta terrible arma sobre una densa población podría tener muy graves resultados (4). Evaluar las necesidades de desarrollo tecnológico para disponer de este arma es un aspecto controvertido, aunque se ha subrayado que la Unión Soviética ha colaborado con varios países en la formación de personal en los necesarios conocimientos en biología molecular (5).

Papel del Laboratorio de Microbiologia Clínica

El laboratorio de Microbiología Clínica debe colaborar de forma eficaz al conocimiento exacto de la situación (6). En este tema, debe garantizar:

- Confirmar o descartar de forma rápida la posibilidad de que un objeto pudiera eventualmente estar contaminado por la bacteria en su forma vegetativa o en su forma esporulada.

- Confirmar o descartar de forma rápida la posibilidad de encontrar la bacteria en productos biológicos humanos.

La bacteria crece bien en medios de cultivo ordinarios, y por ello el mayor problema es asegurar que el microorganismo aislado es un B. anthracis. El diagnóstico debe descartar de forma rápida al patógeno. En caso de que el aislado sea compatible con la bacteria buscada (bacteria capsulada, inmóvil sin betahemólisis), deben establecerse técnicas de confirmación, bioquímicas o por biología molecular. El empleo de medios de cultivo selectivos para B. anthracis puede acelerar enormemente el procedimiento.

Tratamiento de la infección

Los casos de carbunco cutáneo no tratado suelen tener buen pronóstico, aunque uno de cada cinco casos pueden evolucionar de forma fatal. En el caso del carbunco inhalatorio, el pronóstico es mucho peor, de modo que si no se trata adecuadamente es casi siempre mortal. Afortunadamente, B. anthracis es una bacteria muy sensible a los antimicrobianos, y muy concretamente a penicilina, tetraciclinas (especialmente a doxiciclina) y a quinolonas. Conviene subrayar una vez más que hay que sospechar siempre la posibilidad de que existan esporas en el individuo y por lo tanto mantener el tratamiento en el tiempo, al menos durante 6 semanas. Otro aspecto importante en el caso de carbunco cutáneo es la contraindicación para realizar la intervención quirúrgica de la lesión cutánea.

Prevención

La vacuna frente al carbunco ha sido estudiada de varias formas, con microorganismos vivos atenuados y con microorganismos muertos, empleados con cierto éxito en la Unión Soviética. En Estados Unidos se emplea una vacuna obtenida de filtrado de cultivos, que contiene antígeno protector (PA) de la bacteria (PA), con una eficacia superior al 90%. Dada la limitación en la producción (7), se emplea de forma selectiva en los militares de este país. El empleo de tecnología recombinante podría mejorar de forma notable la disponibilidad de la vacuna (8-12).

Finalmente, parece necesario recordar algunos aspectos importantes para el adecuado control de este problema:

1) Qué hacer

La información adecuada de la población sobre el riesgo y su control es muy importante. El ataque terrorista persigue introducir el terror en la población. Lo más terrorífico es no saber lo que ocurre o qué hacer.

- Establecer protocolos clínicos de diagnóstico y tratamiento, de acuerdo con las Sociedades Científicas y los expertos, produce un control adecuado y uniforme de la situación. La formación médica en esta área parece necesaria (13).

- Establecer protocolos microbiológicos y dotar adecuadamente a los laboratorios supone reforzar un instrumento imprescindible para el control.

2) Qué no hacer

- Adquirir máscaras anti-gas. En el hipotético caso de que se produjera un ataque, el material empleado es incoloro e inodoro, por lo que no podría detectarse en el momento (14). Es absurdo llevar puesta una máscara toda la vida por si acaso se produce. Si ocurriera, el microorganismo se habría introducido en los expuestos y la máscara sería ya inútil. Los filtros por otra parte deben ser de un tipo especial (que retenga partículas muy pequeñas) y tienen un período de caducidad. La sensatez debe imponerse.

- Almacenar antibióticos. La cepa empleada en estos momentos mantiene la sensibilidad habitual a múltiples antibióticos. En el caso de que se produzca un brote, es posible que la sensibilidad a los antibióticos haya sido alterada intencionadamente, y los servicios de Microbiología Clínica nos indicarían la sensibilidad real, y por lo tanto los antimicrobianos eficaces. No tiene sentido acumular antibióticos, que tienen un período de caducidad y que es posible que no sean eficaces. Una vez más, la sensatez debe imponerse.

BIBLIOGRAFIA

1. Dixon TC, Meselson M, Guillemin J, Hanna PC. Anthrax. N Engl J Med. 1999; 341: 815-826.

2. Inglesby T, Grossman R, O_Toole T. A plague on your city: observations from topoff. Clin Infect Dis. 2001; 32: 436-445.

3. Fidler DP. The malevolent use of microbes and the rule of law: legal challenges presented by bioterrorism. Clin Infect Dis. 2001; 33: 686-689.

4. Anónimo. Bioterrorism alleging use of anthrax and interim guidelines for management--United States, 1998. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 1999; 48: 69-74.

5. Sandstrom G. A Swedish/European view of bioterrorism. Ann N Y Acad Sci. 2000; 916: 112-116.

6. Klietmann WF, Ruoff KL. Bioterrorism: implications for the clinical microbiologist. Clin Microbiol Rev. 2001; 14: 364-381.

7. Greenberg DS. Short of vaccine, the Pentagon slows anthrax inoculations. Lancet. 2000; 356: 491.

8. Barnard JP, Friedlander AM. Vaccination against anthrax with attenuated recombinant strains of Bacillus anthracis that produce protective antigen. Infect Immun. 1999; 67: 562-567.

9. Cohen S, Mendelson I, Altboum Z, Kobiler D, Elhanany E, Bino T, Leitner M, Inbar I, Rosenberg H, Gozes Y, Barak R, Fisher M, Kronman C, Velan B, Shafferman A. Attenuated nontoxinogenic and nonencapsulated recombinant Bacillus anthracis spore vaccines protect against anthrax. Infect Immun. 2000; 68: 4549-4558.

10. Friedlander AM, Pittman PR, Parker GW. Anthrax vaccine: evidence for safety and efficacy against inhalational anthrax. JAMA. 1999; 282: 2104-2106.

11. Nass M. Anthrax vaccine. Model of a response to the biologic warfare threat. Infect Dis Clin North Am. 1999; 13: 187-208, viii.

12. Reuveny S, White MD, Adar YY, Kafri Y, Altboum Z, Gozes Y, Kobiler D, Shafferman A, Velan B. Search for correlates of protective immunity conferred by anthrax vaccine. Infect Immun. 2001; 69: 2888-2893.

13. Waeckerle JF, Seamans S, Whiteside M, Pons PT, White S, Burstein JL, Murray R, . Executive summary: developing objectives, content, and competencies for the training of emergency medical technicians, emergency physicians, and emergency nurses to care for casualties resulting from nuclear, biological, or chemical incidents. Ann Emerg Med. 2001; 37: 587-601.

14. Atlas RM. The medical threat of biological weapons. Crit Rev Microbiol. 1998; 24: 157-168.

Fuente: http://pendientedemigracion.ucm.es/info/fmed/medicina.edu/Temasinteres/carbunco.htm