Streptococcus suis es un patógeno de gran impacto en la producción porcina y comprender el papel que juega la formación de biofilms en su persistencia y virulencia resulta clave para mejorar su control. Este estudio analiza 240 aislados procedentes de granjas españolas, explorando la relación entre serotipo, factores de virulencia y capacidad de formar biofilms. Los hallazgos aportan nuevas pistas para diseñar estrategias de prevención más eficaces.
STREPTOCOCCUS SUIS: DE COMENSAL INOFENSIVO A PATÓGENO PROBLEMÁTICO
Streptococcus suis es una bacteria que está presente como parte de la microbiota comensal de los cerdos, habitando en el tracto respiratorio, el intestino, la piel y la zona genital. Generalmente, esta colonización ocurre por transmisión desde la cerda a los lechones durante el periodo perinatal.
Las situaciones de estrés generadas por un manejo deficiente o las malas condiciones ambientales pueden facilitar que S. suis traspase las barreras mucosas de los cerdos, ingresando en el torrente sanguíneo y escapando de la respuesta inmunitaria.
Cuando esto ocurre, la bacteria puede diseminarse por el organismo y ocasionar alteraciones graves, como:
Artritis
Endocarditis
Neumonía
Septicemia y muerte súbita
Pese a su relevancia, no se comprende del todo qué mecanismos llevan a S. suis a pasar de ser un comensal a uno de los patógenos con mayor impacto económico en la producción porcina española.
EL RETO DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA DE STREPTOCOCCUS SUIS
Uno de los mayores desafíos para prevenir y controlar las enfermedades causadas por S. suis radica en su enorme diversidad genética, que puede apreciarse incluso entre cepas pertenecientes a un mismo serotipo.
Hasta el momento, se han descrito 19 serotipos (1-19, 21, 23-25, 27-31 y 1/2) basados en diferencias de los antígenos de su cápsula polisacárida. Además, se han identificado más de un centenar de factores que podrían contribuir a su virulencia.
Sin embargo, aparte de la importancia bien demostrada de su cápsula, no se ha descrito aún la existencia de otros factores indispensables para causar la enfermedad.
Entre los candidatos más relevantes se incluyen:
Diversas proteínas de adhesión o de superficie, como la proteína liberada por muramidasa (MRP), el factor extracelular (EF) o la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH).
Algunas toxinas, como la suilisina.
La enzima S-ribosilhomocisteinasa (LuxS), que está implicada en la comunicación entre bacterias.
BIOFILMS: EL ARMA SECRETA DE STREPTOCOCCUS SUIS
En los últimos años, se ha prestado cada vez más atención a un aspecto fundamental de la patogenia y la persistencia de S. suis: la formación de biopelículas o biofilms.
Este proceso no solo refuerza la supervivencia de la bacteria, sino que también aumenta su resistencia frente a los tratamientos antibióticos, desempeñando así un papel clave en la colonización de los órganos y tejidos del cerdo.
En términos generales, un biofilm puede definirse como una comunidad de células bacterianas —de la misma o distintas especies— rodeadas de una matriz extracelular que ellas mismas producen y adheridas con fuerza a diferentes superficies (vivas o inertes).
Esta organización otorga a S. suis una mejor tolerancia a los antimicrobianos, al estrés ambiental y a la respuesta inmunitario del hospedador, lo que suele derivar en infecciones más crónicas y difíciles de combatir.
A pesar de que la investigación sobre los biofilms en S. suis ha aumentado desde que se describieron por primera vez en 2007 (Grenier et al., 2009),aún queda mucho por descubrir acerca de los mecanismos moleculares que rigen su formación.
Dada la relevancia de S. suis en la producción porcina y el posible papel de los biofilms en su persistencia, el objetivo principal de este estudio fue evaluar la capacidad de formación de biofilms in vitro y caracterizar diversos factores de virulencia en aislados de S. suis procedentes de granjas españolas y pertenecientes a diferentes serotipos.
Con ello, se pretende profundizar en los mecanismos que determinan la virulencia de esta bacteria y sentar las bases para futuras estrategias de prevención y control más eficaces.
CARACTERIZACIÓN DE LA VIRULENCIA DE AISLADOS DE STREPTOCOCCUS SUIS RECUPERADOS DE GRANJAS PORCINAS ESPAÑOLAS
Para conocer la distribución de los factores de virulencia de S. suis en granjas porcinas españolas, se analizaron 240 aislados obtenidos entre 2020 y 2024 a partir de casos clínicos que afectaban al sistema nervioso central, los pulmones o las articulaciones. En total, se incluyeron 16 serotipos distintos.
FRECUENCIA DE GENES DE VIRULENCIA
Mediante PCR, se determinó la presencia de cinco genes de virulencia principales (epf, gapdh, luxS, mrp y sly), detectándose al menos uno de ellos en la gran mayoría de aislados.
El gen más frecuente fue luxS (90 %), seguido de gapdh (80 %), epf (64,6 %), mrp (64,2 %) y sly (62,5 %)(Gráfica 1).
GRÁFICA1Frecuencia (%) de cinco genes de virulencia (epf, gapdh, luxS, mrp, sly) en 240 aislados de Streptococcus suis obtenidos en granjas porcinas españolas.
UN 33,8 % DE LOS AISLADOS PORTABA LOS CINCO GENES A LA VEZ, MIENTRAS QUE EL 24,2 % PRESENTABA COMBINACIONES DE CUATRO DE ELLOS
Estos datos concuerdan con investigaciones previas realizadas en Europa y Asia, donde la ausencia de estos genes se asocia más a cepas procedentes de cerdos sanos o portadores (Louise Prüfer et al., 2019; Meekhanon et al., 2017).
PATRÓN DE DISTRIBUCIÓN DE GENES DE VIRULENCIA
Se identificaron patrones relevantes al comparar la distribución de estos genes según el serotipo:
Los serotipos 1, 2 y 9 presentaron una asociación significativa (p < 0,05) con los genes epf, sly y mrp.
El serotipo 7 se caracterizó por la ausencia de los genes epf y sly.
Este resultado concuerda con un estudio previo efectuado en granjas porcinas alemanas(Rieckmann et al., 2018).
Estos hallazgos ponen de manifiesto la complejidad de la patogenia de S. suis, ya que ninguna combinación genética puede explicar por sí sola el comportamiento de la bacteria. Por ello, además del conjunto de factores de virulencia, es imprescindible considerar otros mecanismos implicados en la infección, como laformación de biofilms.
HETEROGENEIDAD EN LA FORMACIÓN DE BIOFILMS ENTRE SEROTIPOS DE STREPTOCOCCUS SUIS
La capacidad de formación de biofilms se evaluó mediante un ensayo in vitro con tinción de cristal violeta, que cuantifica la biopelícula midiendo la densidad óptica (DO), expresándose como diferencia con respecto al control negativo (DC) (Gráfica 2).
EL SEROTIPO INFLUYE DE FORMA NOTABLE EN LA HABILIDAD DE S. SUIS PARA GENERAR BIOFILMS
El dato más destacable fue la escasa formación de biofilm en el serotipo 2(DC = 1,77 ± 0,46), especialmente en comparación con otros serotipos habitualmente relacionados con infecciones porcinas (p < 0,05). Las imágenes de microscopía electrónica (Figura 1B)confirmaron dicha limitación.
Dado que el serotipo 2 es uno de los más frecuentes en los brotes de S. suis y desempeña un papel relevante en las infecciones humanas a nivel mundial, estos hallazgos apuntan a quela formación de biofilm no resulta imprescindible para su patogénesis.
Otros serotipos clínicamente relevantes, como el serotipo 7 (DC = 6,98 ± 2,33) y el serotipo 9(DC = 5,77 ± 1,56), demostraron una mayor formación de biofilm (Figuras 1C y 1D).
Concretamente, el serotipo 9, reconocido por su importancia y prevalencia en la producción porcina europea, mantuvo una formación de biofilm destacada, independientemente de los genes de virulencia que portase.
ESTOS RESULTADOS SUGIEREN QUE LA CAPACIDAD DE PRODUCIR BIOFILMS PUEDE SER DETERMINANTE PARA LA PERSISTENCIA DE CIERTOS SEROTIPOS EN LAS EXPLOTACIONES PORCINAS
¿EXISTE ASOCIACIÓN ENTRE LA FORMACIÓN DE BIOFILM Y LA PRESENCIA DE GENES DE VIRULENCIA?
Un rasgo frecuente en las infecciones de S. suis que cursan con formación de biofilm es su menor virulencia.
En nuestro estudio, los aislados que portaban los genes epf, mrp y sly mostraron una reducción significativa (p < 0,05) en su capacidad de formar biofilm (Gráfica 3).
Algunos trabajos previos sugieren que la expresión de estos genes puede variar de manera considerable dependiendo de si la bacteria se encuentra adherida en un biofilm o en condiciones de cultivo convencionales (Wang et al., 2011), lo que explicaría por qué ciertas cepas virulentas actúan como comensales en el tracto respiratorio.
Al analizar esta asociación por serotipo, las diferencias globales disminuyeron, pero aparecieron patrones concretos. Por ejemplo:
Los aislados del serotipo 2 positivos al gen epf y los del serotipo 9 portadores del gen sly evidenciaron una menor capacidad de producción de biofilm.
Las cepas del serotipo 1 portadoras del gen epf exhibieron un incremento significativo en su formación de biopelículas.
Este último hallazgo coincide con la hipótesis de que las cepas más virulentas pueden desarrollar una gran capacidad de formación biofilm. Aun así, estas variaciones dependen más de la regulación y expresión de los genes en estado de biofilm que de su mera presencia.
CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS FUTURAS
Este estudio pone de manifiesto la gran diversidad existente en los factores de virulencia y en la capacidad de formación de biofilm de S. suis en las granjas porcinas españolas, influida en gran medida por el serotipo.
Mientras que algunos, como el serotipo 2, generan biofilms de forma limitada, otros —entre ellos los serotipos 1, 7 y 9— forman biopelículas más sólidas sin depender necesariamente de un amplio repertorio de genes de virulencia.
Estos hallazgos sugieren que la formación de biofilm podría desempeñar un papel determinante en la persistencia de S. suis y en la gravedad de los brotes.
Para profundizar en estos mecanismos, los futuros estudios se centrarán en comparar la expresión génica de las cepas con diferentes capacidades de formar biofilms, lo que permitirá entender mejor cómo se relacionan estos procesos con la virulencia.
En última instancia, este conocimiento contribuirá al diseño de estrategias de prevención y control más eficaces, ayudando a minimizar el impacto económico de S. suis en la producción porcina.
Adaptado de: Miguélez-Perez et al. Biofilm formation in Streptococcus suis: in vitro impact of serovars and assessment of coinfections with other porcine respiratory disease complex bacterial pathogens (2024). https:// doi.org/10.1186/s13567-024-01412-9.
BIBLIOGRAFÍA
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Louise Prüfer, T., Rohde, J., Verspohl, J., Rohde, M., De Greeff, A., Willenborg, J., & Valentin-Weigand, P. (2019). Molecular typing of Streptococcus suis strains isolated from diseased and healthy pigs between 1996-2016. PLOS ONE, 14(1), e0210801. https://doi.org/10.1371/JOURNAL. PONE.0210801
Meekhanon, N., Kaewmongkol, S., Phimpraphai, W., Okura, M., Osaki, M., Sekizaki, T., & Takamatsu, D. (2017). Potentially hazardous Streptococcus suis strains latent in asymptomatic pigs in a major swine production area of Thailand. Journal of Medical Microbiology, 66(5), 662–669. https:// doi.org/10.1099/JMM.0.000483
Rieckmann, K., Seydel, A., Szewczyk, K., Klimke, K., Rungelrath, V., & Baums, C. G. (2018). Streptococcus suis cps7: An emerging virulent sequence type (ST29) shows a distinct, IgM-determined pattern of bacterial survival in blood of piglets during the early adaptive immune response after weaning. Veterinary Research, 49(1), 48. https:// doi.org/10.1186/S13567-018-0544-8
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