La producción de catalasa se considera un determinante de virulencia en Staphylococcus aureus, que permite a las bacterias resistir mejor la muerte intra y extracelular por peróxido de hidrógeno (4, 5). Las especies de Staphylococcus son catalasa positivas y anaerobias facultativas, excepto S. aureus subsp. anaerobius y S. saccharolyticus, que son catalasa negativas y anaerobias. Este último se considera generalmente apatógeno. La catalasa de S. aureus está codificada por el gen katA, que tiene un marco de lectura abierto de 1.518 pb y codifica una proteína con 505 aminoácidos (9). S. aureus subsp. anaerobius alberga un gen mutado, denominado katB, que tiene una longitud de 1.368 pb y codifica un polipéptido de 455 aminoácidos. En comparación con la secuencia de nucleótidos de katA, la de katB mostró seis mutaciones sin sentido y una deleción de un solo par de bases, localizada en el pb 1338 aguas arriba del codón de iniciación, que provoca un desplazamiento del marco de lectura de nucleótidos y una terminación prematura de la traducción en el pb 1368 (9).

Se han descrito cepas de S. aureus anaerobias negativas a la catalasa. Sin embargo, ninguna de ellas ha sido caracterizada con métodos moleculares (1, 2, 7, 10, 12). Aquí describimos un aislado de S. aureus resistente a la meticilina (SARM) negativo a la catalasa que se caracterizó mediante la amplificación y secuenciación del gen putativo de la catalasa. Hasta donde sabemos, ésta es la primera descripción molecular de una cepa de S. aureus subsp. aureus negativa a la catalasa.

Un varón de 65 años ingresó en la unidad de cuidados intensivos del Departamento de Cirugía del Hospital Universitario de Maguncia. Era multimórbido y padecía cirrosis hepática por alcoholismo, hipertensión arterial, enfermedad coronaria, insuficiencia cardíaca (clase II según la clasificación de la New York Heart Association), diabetes mellitus y enfermedad pulmonar obstructiva crónica. Se tomó una muestra de secreción traqueal para una investigación microbiológica rutinaria, sin que en ese momento se apreciaran signos de infección.

La muestra de secreción traqueal se procesó de forma convencional, y se observaron colonias beta-hemolíticas cremosas, típicas de S. aureus, en agar sangre de oveja al 5%. El aislado dio repetidamente resultados negativos para la catalasa después de la incubación aeróbica o anaeróbica, incluso en el quinto subcultivo. Creció bien tanto en aerobiosis como en anaerobiosis. Los resultados de la prueba de coagulasa en portaobjetos y de la prueba de DNasa fueron fuertemente positivos. El sistema BBL CRYSTAL para bacterias grampositivas (Becton Dickinson Company, Sparks, MD) y el sistema API Staph (bioMérieux, Marcy l′Etoile, Francia) identificaron el aislado como S. aureus con un 98,6% y un 97,8% de probabilidades (códigos de perfil 0064773465 y 6736153), respectivamente. El análisis de la secuencia de ADN del gen 16S rRNA confirmó la cepa como S. aureus subsp. aureus. Esta cepa se depositó en la DSMZ (Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares) con el número DSM 18827.

La susceptibilidad a los antibióticos se determinó por difusión en disco en agar Mueller-Hinton según las directrices del CLSI (Instituto de Normas Clínicas y de Laboratorio). La cepa era resistente a la penicilina, la oxacilina, el cefaclor, la cefuroxima, la eritromicina, la clindamicina y la ciprofloxacina, pero sensible a la gentamicina, la rifampicina, el sulfametoxazol-trimetoprima, la vancomicina, la teicoplanina y el linezolid. Esto representa el fenotipo típico de las cepas endémicas de SARM observadas en nuestro instituto. La cepa se confirmó además como SARM mediante el uso de la PCR para identificar los genes mecA y específicos de S. aureus, tal como se ha descrito anteriormente (6).

La secuencia de nucleótidos del gen de la catalasa de S. aureus en la cepa de SARM catalasa-negativa se amplificó mediante la PCR utilizando los cebadores descritos anteriormente (9), y ambas cadenas se secuenciaron utilizando la química del colorante terminador con un analizador de ADN ABI PRISM 3700. El análisis de la secuencia reveló una identidad del 99,60% con la del gen de la catalasa katA de la cepa Mu50 o N315 de MRSA (número de acceso al Banco Gen. BA000017 o BA000018, respectivamente), con una diferencia de 6 nucleótidos en las posiciones 1152 y 1388 a 1392 aguas arriba del codón de iniciación. La sustitución de una sola base (T) situada en el pb 1152 aguas arriba del codón de iniciación representaba una mutación silenciosa. Sin embargo, la supresión de cinco bases (AAACG) (pb 1388 a 1392 aguas arriba del codón de iniciación) condujo a un desplazamiento del marco de lectura de los nucleótidos, con la consecuencia de la sustitución de aminoácidos consecutivos y la terminación prematura de la traducción en el pb 1418. Del mismo modo, nuestra secuencia del gen de la catalasa era idéntica en un 99,54% a las secuencias de katA de las cepas de S. aureus subsp. aureus MSSA476, COL, NCTC 8325, USA300 y MW2, de las que también se secuenciaron los genomas completos, con la confirmación repetida de la misma deleción de 5 bases.

Esta mutación difiere, por tanto, fundamentalmente de las mutaciones que se han descrito para el gen de la catalasa katB de cepas de S. aureus subsp. anaerobius catalasa-negativas (número de acceso al GenBank AJ000471) (9). Sin embargo, las consecuencias de una deleción en la región C-terminal de la catalasa parecían ser las mismas, es decir, un desplazamiento del marco de lectura de nucleótidos, un codón de terminación temprana y una pérdida de la actividad enzimática.

Se sabe que dos especies de Staphylococcus, S. aureus subsp. anaerobius y S. saccharolyticus, no producen catalasa. Nuestra cepa se diferencia de estas especies por su capacidad de crecer bien en condiciones aeróbicas, su expresión del factor de aglutinación, su producción de ácido a partir de trehalosa y lactosa, y su secuencia de ARNr 16S.

Las catalasas, o más correctamente, las hidroperoxidasas, son enzimas que intervienen en la degradación del peróxido de hidrógeno (generado durante el metabolismo celular o encontrado durante la infección del huésped) a agua y oxígeno molecular. La catalasa se ha considerado durante mucho tiempo un determinante de la virulencia de S. aureus. La importancia de la expresión in vivo de las enzimas de estrés oxidativo catalasa y superóxido dismutasa se ha sugerido mediante el análisis de aislados clínicos con niveles reducidos de expresión de estas enzimas (4, 5). S. aureus subsp. anaerobius está muy estrechamente relacionado con S. aureus sensu stricto y comparte con él la capacidad de producir toxinas y enzimas extracelulares, pero está dotado de un potencial patógeno mucho menor que S. aureus (9). Tanto la supervivencia intracelular como la multiplicación extracelular desempeñan un papel importante en la patogénesis de las infecciones por S. aureus. Se ha descrito la supervivencia intracelular en neutrófilos, células endoteliales, células epiteliales y osteoblastos de S. aureus, lo que requiere que las bacterias puedan soportar el estrés oxidativo (3). La catalasa es un componente crítico para mantener la viabilidad durante la inanición a largo plazo, una capacidad importante para la transmisión nosocomial de S. aureus o MRSA (11). Por último, la producción de catalasa es un mecanismo importante que permite a S. aureus coexistir con microorganismos que generan peróxido de hidrógeno en un entorno aeróbico como el tracto respiratorio superior. La actividad bactericida de Streptococcus pneumoniae frente a S. aureus está aparentemente mediada por el peróxido de hidrógeno, lo que proporciona una posible explicación mecánica de la interferencia interespecífica observada en los estudios epidemiológicos (8).

La relevancia clínica de las cepas de S. aureus catalasa-negativas requiere estudio. En informes anteriores, las cepas de S. aureus catalasa-negativas se aislaron de muestras de sangre, catéteres, muestras de secreción bronquial, úlceras y otras heridas asociadas a infecciones o endemias nosocomiales (1, 2, 7, 10, 12). Aunque son pocos, estos informes proporcionan pruebas de que la catalasa no es un requisito absoluto para la patogenicidad. Sin embargo, es posible que la patogenicidad o la eficacia de la transmisión estén disminuidas. En nuestro caso, la cepa de SARM catalasa-negativa se aisló repetidamente del mismo paciente, pero nunca de otros pacientes de la unidad de cuidados intensivos o del hospital universitario. No había indicios de que la cepa hubiera causado una infección. El patrón de resistencia a los antibióticos sugería un origen común para la cepa de SARM catalasa-negativo y otras cepas locales de SARM. Hay pocos informes, si es que hay alguno, de SARM catalasa-negativo que se haya aislado de un paciente sin que el aislado tenga una enfermedad aparente. Este trabajo presenta un informe único en este sentido. También es el primer informe de una cepa de S. aureus subsp. aureus catalasa-negativa caracterizada con métodos moleculares.