Objetivo

El propósito de esta revisión es describir las principales características de S. uberis como agente causal de mastitis bovina y las estrategias de prevención y control para reducir las pérdidas económicas vinculadas a la producción láctea.

Introducción

La mastitis bovina, o inflamación de la glándula mamaria, generalmente sucede como resultado de una infección intramamaria (IIM) causada por bacterias, aunque existen mastitis asociadas a otro tipo de microorganismos e incluso mastitis asépticas.

Es la enfermedad de mayor impacto sobre la industria lechera a nivel mundial, debido a la reducción en la calidad y la cantidad de la leche producida, y a los costos vinculados al tratamiento de los casos, incluyendo el descarte de leche asociado a la terapia, los gastos derivados de honorarios veterinarios y compra de medicamentos, el trabajo extra, el refugo de vacas crónicas, la ocurrencia de enfermedades concomitantes y las pérdidas por disminución en la tasa de concepción ^2,19,69.

Un estudio llevado a cabo en Argentina (Cuenca Central de Córdoba) estimó que las pérdidas de las mastitis en promedio representaron alrededor de un 16,2% de los ingresos brutos del tambo en un día, con un 25% de tambos cuyo valor fue menor al 14% y otro 25% superior al 20,9% ⁶⁹.

La extensión de la pérdida ocasionada por un caso de mastitis depende del agente causal, el momento en el cual se produce la IIM y el tipo de mastitis (clínica subclínica). A partir de un estudio multiparamétrico, se estimó que el costo promedio de un caso de mastitis clínica causado por Streptococcus spp. fue UDS 157 ¹¹.

En los últimos años, especialmente en países con industrias lecheras más desarrolladas, la prevalencia de mastitis por agentes contagiosos ha disminuido considerablemente, aumentando la incidencia relativa de la mastitis ambiental ^22,36,65. Este cambio se relaciona con la evolución de los sistemas de producción hacia un modelo con mayor intensificación y la consolidación del “plan de los 5 puntos para el control de la mastitis bovina” ^38,44. Este mismo patrón se observa en Argentina, donde los últimos reportes muestran un incremento en la frecuencia de aislamiento de S. uberis a partir de muestras de mastitis clínicas de distintas cuencas lecheras de la Argentina, en detrimento de S. aureus o Streptococcus agalactiae ⁹.

A partir de un estudio internacional, que incluyó 9 países de la Unión Europea durante el período 2009-2012, se reportó una prevalencia de S uberis del 20% ¹⁴ . Las publicaciones norteamericanas en los últimos 15 años han reportado una frecuencia de distribución promedio de 20% (rango de 13 a 32) para estreptococos ambientales aislados de los casos clínicos, siendo la segunda causa más frecuente de mastitis después de coliformes (23%) ²⁷.

Paralelamente, a nivel nacional, los estudios de prevalencia de microorganismos aislados a partir de muestras de mastitis clínicas provenientes de distintas cuencas lecheras entre el año 2007 y 2015, muestran que la frecuencia de aislamiento de estreptococos ambientales ha aumentado, llegando a un 44% de S. uberis sobre el total de muestras con aislamientos positivos ⁹.

S. uberis se caracteriza por su comportamiento invasivo, asociado a IIM recurrentes, con buena respuesta terapéutica ^21,35. Sin embargo, existe una preocupación creciente acerca del origen de las IIM prolongadas en el rodeo, sobre su condición de persistencia o reinfección y sobre el rol de la resistencia a los antimicrobianos (RAM) en estos casos.

Fuentes de infección: contagioso/ambiental

Con referencia a la mastitis bovina, los términos “cepas bien adaptadas” o “cepas poco adaptadas” al hospedador son utilizados para referirse a cepas contagiosas o ambientales, respectivamente.

S. uberis ha sido descrito como agente causal de mastitis bovina de origen ambiental, aunque se lo considera potencialmente contagioso ^51,72. Es omnipresente en el entorno de las vacas, con capacidad de sobrevivir en medios diversos, como el suelo, los forrajes, las heces y la piel de las vacas ^7,13. En consecuencia, las glándulas mamarias están expuestas continuamente a este patógeno, pero la mayor incidencia de nuevas IIM está vinculada al período de vaca seca y pre-parto.

Uno de los pilares sobre los cuales se basa la teoría de su comportamiento contagioso es el hecho de que las medidas de control aplicadas para evitar la transmisión de IIMs entre cuartos mamarios y/o vacas han reducido la incidencia de mastitis por S. uberis ⁷⁴.

No obstante, aunque existen reportes sobre la eficacia de selladores post ordeño en el control de la mastitis por S. uberis, el uso de desinfectantes pre-ordeño, aplicados mayormente a combatir la mastitis ambiental, también resultó ser una medida eficaz ^40,42.

Es probable que, en algunos rebaños, la transmisión a través de la máquina de ordeño juegue un rol importante en la dinámica de las IIMs por S. uberis, lo cual podría estar asociado con cepas específicas ⁷³. Incluso, hay estudios epidemiológicos en los cuales los parámetros que evalúan la transmisión de S. uberis fueron superiores a los de Streptococcus agalactiae ²⁸.

La incorporación de las técnicas moleculares y su aporte a la epidemiología de las enfermedades infecciosas ha permitido caracterizar distintos perfiles genéticos de S. uberis aislados de vacas con mastitis en diversos rebaños lecheros a nivel mundial. La presencia de IIMs en vacas de un mismo rebaño con la misma cepa, o cepas estrechamente relacionadas de S. uberis, sería resultado de una transmisión por contagio ⁷⁴. Mientras que un alto grado de heterogeneidad entre dichas cepas indicaría que la fuente de infección es ambiental ^(51,71.

Son de especial interés los casos en los cuales las vacas sufren una infección inicial en un cuarto mamario y durante la evolución de dicho caso surge un nuevo episodio en otro/s cuarto/s. Si varios cuartos de una misma vaca están infectados, las infecciones generalmente son causadas por la misma cepa, sugiriendo un comportamiento contagioso ^51,73 .

La secuenciación completa del genoma bacteriano permitió identificar factores de virulencia en distintos aislamientos que podrían explicar parcialmente el comportamiento de S. uberis ⁶⁸ . Se hallaron al menos dos genes (lacA, WP_000215993.1 y lacB, WP_000686149.1) asociados al metabolismo catabólico de la lactosa, principal carbohidrato presente en la secreción láctea, que explicarían la adaptación de S. uberis a los tejidos mamarios ⁶⁸ .

A través de un ensayo de infección experimental, algunos lograron reproducir en vacas sanas, IIMs con las mismas características observadas en las vacas a partir de las cuales se habían aislado las cepas ⁶¹ . Esto incluyó por un lado a una cepa adaptada con antecedentes de mastitis subclínica persistente y de larga duración, y por el otro lado a una cepa no adaptada aislada de vaquillonas periparto antes de su primer ordeño y con una infección transitoria de corta duración.

Los hallazgos de cepas con alta variabilidad genética en muestras de leche bovina son consistentes con la hipótesis de que el medio ambiente alberga una gran variedad de cepas de S. uberis y actúa como fuente de infección ²⁹ . Sin embargo, la evidencia de transmisión directa, la persistencia de la infección y el predominio de cepas particulares en algunos rebaños indican que las infecciones por S. uberis son epidemiológicamente complejas.

Patogénesis de la mastitis causada por Streptococcus uberis

S. uberis ingresa a la glándula mamaria a través del canal del pezón. A partir de allí las bacterias se diseminan rápidamente en el interior de la glándula mamaria y aparecen en la luz de los conductos y los alvéolos, pero también intracelularmente en macrófagos y neutrófilos ^46,62 .

La respuesta clínica se caracteriza por una inflamación progresiva detectable a partir de las 4 horas post inoculación. La respuesta máxima, basada en un score clínico y evaluación de temperatura rectal, se da a las 11 horas post inoculación, momento en el cual se observan también cambios en la leche, la cual aparece como una secreción serosa y amarilla ⁴⁶ .

Sin embargo, si bien las IIMs causadas por S. uberis pueden manifestarse clínicamente ^49,67 , también se pueden presentar como infecciones subclínicas ^5,59 y varían ampliamente en cuanto a la duración, desde episodios transitorios a mastitis recurrentes y crónicas con eficacias terapéuticas muy diversas ^73,74 .

La respuesta inmune innata se da principalmente por la infiltración de los neutrófilos ⁶² que se manifiesta como un incremento en el recuento de células somáticas (RCS). El aumento del RCS comienza a las 7 horas post inoculación y responde al incremento de las principales proteínas de fase aguda (amiloide sérico A y haptoglobina) durante las primeras 6 horas de la infección ⁴⁶ .

El amiloide sérico A es el principal biomarcador para la detección de mastitis aguda por S. uberis, detectándose en muestras lácteas y séricas a las 6 y a las 11 horas post infección, respectivamente. En forma paralela al aumento del RCS, se observa una reducción masiva del número total de monocitos y neutrófilos en sangre, que comienza 5 horas post inoculación y alcanza su mínimo en 4 horas ⁴⁶ .

A nivel tisular, S. uberis invade la glándula y es factible aislar bacterias a partir del cultivo de muestras de parénquima. Adicionalmente se demostró que, a medida que la glándula es invadida por leucocitos, el número de bacterias en secreción disminuye, aunque se desconoce si dicha disminución se produce como consecuencia de la eliminación de las bacterias por el sistema inmune o por la dispersión de estas en la secreción.

Macroscópicamente se pueden observar lesiones en la ubre a partir de las 4 horas post infección, con presencia de edema subcutáneo, líquido amarillento y edema intersticial. Asimismo, los linfonódulos mamarios y los inguinales profundos se ven agrandados hasta 5 veces su tamaño normal ⁴⁶ .

Los hallazgos histopatológicos característicos muestran un aumento de neutrófilos en tejido conectivo intralobular, conductos galactóforos y acinos secretores. Pasadas 8 horas de la infección también se observa edema tisular, presencia de fibrina en conductos galactóforos y necrosis focal del epitelio mamario, tanto en conductos como a nivel alveolar.

Esto puede generar oclusión parcial o completa de los conductos, provocando retención de la secreción láctea y limitando el ingreso de los antimicrobianos que usualmente se aplican por la vía intra-mamaria. No obstante, las lesiones son locales y no se han hallado lesiones en tejidos extramamarios ⁴⁶ .

Respecto a la duración de las IIMs, se ha propuesto un período de 30 días como el de mayor duración para las mastitis causadas por S. uberis ^55,65,73. Sin embargo, hay reportes de IIMs que alcanzaron los 370 días de duración. Algunos mencionan que las IIMs que comienzan como subclínicas son significativamente más largas que las que comienzan en forma clínica ⁷³ .

La menor duración podría deberse al diagnóstico y tratamiento más temprano de las mastitis clínicas por parte de los tamberos u ordeñadores, o a una mayor respuesta inmune que resulte en una eliminación más rápida ⁷³ . Sobre esto último, se ha demostrado de manera experimental que hay respuestas inmunológicas diferentes en vacas con mastitis clínica y subclínica por S. uberis y que las mastitis clínicas inducen una respuesta inmune pro-inflamatoria significativa en la glándula mamaria ⁶¹ .

Una preocupación creciente es el conocer si las IIMs prolongadas, y causadas por S. uberis, son debidas a infecciones persistentes o reinfecciones. En esta línea, hace tiempo se sabe que S. uberis es capaz de producir infecciones crónicas ^41,70 y se ha sugerido que tales IIMs juegan un papel epidemiológico importante a través de la transmisión durante el ordeño.

En los últimos 20 años los factores de virulencia vinculados a la capacidad de colonización de la glándula mamaria, como el activador de plasminógeno A (pauA) y la molécula de adhesión de S. uberis (SUAM), han tomado gran relevancia en parte debido a su poder como inmunógenos ⁴⁷ .

PauA se ha relacionado con la colonización temprana de la glándula mamaria y es una proteasa capaz de activar la plasmina y de degradar proteínas, generando péptidos y aminoácidos disponibles para ser utilizados por las bacterias como fuente de nitrógeno ²⁹. SUAM es una molécula relacionada con la adherencia, la internalización a través de la lactoferrina y la permanencia del S. uberis en células del epitelio mamario ¹ .

Un estudio llevado a cabo en Argentina sobre aislamientos S. uberis ³⁴ permitió demostrar que la prevalencia del gen SUAM fue 79.41 % ¹⁶ . Previamente se habían analizado 137 aislamientos S. uberis obtenidos a partir de muestras de mastitis clínicas y subclínicas, y las prevalencias de los genes SUAM y pauA fueron 97,8% y 94,9%, respectivamente ⁴⁷ . La elevada prevalencia encontrada a pesar de la diversidad genética permitió sugerir que dichos factores podrían ser utilizados como componentes en el desarrollo de vacunas.

Respecto al comportamiento clínico o subclínico, al momento no se halló asociación con la presencia de SUAM y/o pauA. Incluso se ha reportado la presencia de SUAM en 12 aislamientos relacionados tanto a mastitis clínicas como subclínicas, y también en el genoma de cepas de referencia 0140 J, una típica cepa virulenta del Reino Unido y la cepa EF20, representativa de cepa avirulenta ²³ .

Existen reportes que indican que la edad de las vacas no afecta significativamente a la incidencia de IIM por S. uberis, a pesar de que se había encontrado mayor incidencia en animales menores a dos años ³⁵ . Incluso hay estudios posteriores que demostraron mayor frecuencia de aislamiento de S. uberis en vacas multíparas que en primíparas ³¹ . Por lo tanto, aún no está del todo claro el impacto del factor edad en la incidencia de este microorganismo.

Otros factores vinculados a las infecciones causadas por S. uberis son el hábitat donde se encuentran las vacas, siendo menor la frecuencia de aislamientos cuando las mismas se encuentran bajo un sistema pastoril en comparación con las épocas de encierro, especialmente en los sistemas parcialmente estabulados. Incluso se demostró que la frecuencia de IIM persistentes, causadas por S. uberis, es mayor hacia el final de la temporada de encierro en los galpones ³¹ .

Identificación de Streptococcus uberis

La identificación fenotípica de los Streptococcus spp causantes de mastitis bovina tiene como principal desventaja que un porcentaje relativamente bajo de aislamientos de S uberis podrían no ser detectados. Estudios realizados sobre cepas ATCC de S. uberis han demostrado que existen algunas diferencias en los resultados obtenidos a través de las pruebas bioquímicas y la fermentación de azúcares.

Basándose en ello, algunos proponen utilizar como mínimo las siguientes pruebas: reacción de Camp, hidrólisis de arginina, esculina e hipurato de sodio, crecimiento en 6,5% de cloruro de sodio, inulina, manitol, rafinosa, salicina y sorbitol ³⁹ . El esquema propuesto dio como resultado un número relativamente bajo de identificaciones erróneas y podría identificar tanto a las cepas de S. uberis típicas como atípicas ³⁹ .

Existen algunas especies de Streptococcus sp. y de Enterococcus sp. causales de mastitis bovina y fenotípicamente similares al S. uberis, que pueden afectar al correcto diagnóstico. Si bien S. uberis posee la habilidad de hidrolizar la esculina en un alto porcentaje, hay autores que la definen como esculina positiva o variable ^8,26 coincidiendo con otros agentes como S. dysgalactiae, S. bovis, S. equinus y E. faecalis, por lo que pueden confundirse durante la identificación de S. uberis ^20,33 .

Algunos proponen una clasificación convencional por 4 pruebas bioquímicas (hidrólisis de hipurato y de esculina, crecimiento en bilis y en cloruro de sodio al 6,5%) seguidas de la detección del gen pauA ¹⁵ . Este gen también fue utilizado por quienes demostraron que a partir de su detección se identificó al 100% de los aislamientos sobre un total de 40 S. uberis evaluados ⁵⁷ . Posteriormente, se comprobó que el mismo gen se encontraba en el 95% de los 137 S. uberis evaluados ⁴⁷ .

La técnica de espectrometría de masas (Maldi-Tof) es utilizada como prueba de oro para la identificación específica. Debido a los elevados costos de la misma, son muy pocos los laboratorios de diagnóstico que tienen esta tecnología disponible a nivel nacional.

Las técnicas de biología molecular, además de ser muy útiles para la identificación, son aplicadas al estudio epidemiológico de los aislamientos de S. uberis para discernir si existe o no un origen clonal en los casos estudiados y evaluar la genética de la población bacteriana asociada a la mastitis bovina en un lugar determinado.

La caracterización genotípica puede ser realizada por los siguientes métodos: VNTR (variable number of tandem repeats o número variable de repeticiones en tándem o mini satélites), MLVA (Multiple Loci VNTR Analysis o Análisis multi-locus de número variable de repeticiones en tándem), MLST (Multi Locus Sequencing typing o Tipificación secuencial multilocus), PFGE (Pulsed Field Gel Electrophoresis o Electroforesis en gel de campo pulsado) y RAPD-PCR (Random Amplified Polymorphic DNA-PCR o amplificación aleatoria de ADN polimórfico).

La caracterización genotípica por PFGE resulta una técnica confiable para la resolución de relaciones clonales ^24,70,73 . Algunos identificaron 18 patrones de PFGE a partir de 32 cepas de S. uberis aislados de 195 vacas con mastitis subclínicas de 18 tambos de Argentina ³⁹ . Hasta el momento por la técnica del MLST se encontraron 554 perfiles alélicos diferentes para S. uberis siendo Reino Unido, Nueva Zelanda y Italia, los tres países de mayor frecuencia de aislamientos analizados en la base de datos internacional https://pubmlst.org/bigsdb?db=pubmlst_suberis_isolates ²⁵ .

Estrategias de prevención y control

Las medidas de control de la mastitis bovina tienen por objetivo reducir la duración de las infecciones existentes y prevenir la aparición de nuevas IIMs. Aunque se identificaron diversos reservorios de S. uberis en el ambiente, la significancia de estos y su asociación con la ocurrencia de mastitis en un rodeo es poco clara.

En consecuencia, a la luz de los conocimientos actuales, la mastitis por S. uberis debe prevenirse a través de todas las estrategias posibles, sea que apunten a reducir la exposición ambiental o a minimizar el contagio ⁵¹ .

Una alternativa poco difundida es el uso de vacunas para la prevención de la mastitis bovina. Con respecto a S. uberis, debido a la amplia variedad de cepas que se asocian con la enfermedad, cualquier vacuna debe mostrar una amplia protección cruzada.

La vacuna UBAC® S. uberis (Laboratorio Hipra, SA.Amir, Girona, España) es una vacuna a subunidades compuesta por ácido lipoteicoico (LTA) proveniente de componente de adhesión biofilm (BAC) de S. uberis cepa 5616. Esta vacuna redujo de manera significativa y en un 50% la incidencia de casos clínicos causados por S. uberis y aunque son necesarios más estudios en condiciones de campo para comprobar la eficacia de la vacuna, los resultados obtenidos fueron alentadores ¹² .

Otros candidatos vacunales propuestos como posibles inmunógenos son los factores de virulencia como pauA y SUAM, relacionados con la supervivencia y adherencia respectivamente de S. uberis en el tejido mamario. Los genes de estos factores demostraron una elevada prevalencia y una alta similitud de secuencias con las provenientes de diferentes áreas geográficas del mundo ^47,48 .

Uno de los pilares de cualquier programa de control de mastitis es la terapia antibiótica, utilizándose tanto para el tratamiento de los casos clínicos como subclínicos. En general los casos clínicos son tratados durante la lactancia, mientras que las mastitis subclínicas son preferentemente tratadas al momento del secado ¹⁰. Sin embargo, el uso excesivo e inapropiado de fármacos antibacterianos ha llevado a un incremento en la RAM de Streptococcus sp afectando a la eficacia clínica y bacteriológica ^37,53 .

Los antibióticos β-lactámicos, especialmente la penicilina y las cefalosporinas, son los que se indican con mayor frecuencia para el tratamiento de los casos clínicos ^37,58 . Por lo general las especies del género Streptococcus son altamente sensibles, sin embargo, en los últimos años han aparecido reportes de subespecies con resistencia a este grupo de antibióticos ^18,66 .

Respecto a la penicilina, los porcentajes de sensibilidad suelen ser elevados y cercanos al 100% ^50,54 aunque hay estudios que reportaron un nivel de resistencia de hasta el 30% ⁶³ . También se ha reportado una alta sensibilidad frente a oxacilina, variando entre el 85 y 90 % ^3,4,37,50 . Las cefalosporinas han demostrado un elevado nivel de actividad in vitro, con porcentajes de sensibilidad cercanos al 100% ^32,37,54,63 .

En una publicación más reciente que incluye ⁷¹ aislamientos provenientes de establecimientos ubicados en Italia, se encontraron niveles de resistencia relativamente bajos frente a β-lactámicos. En este trabajo un 15,5% fue resistentes a la penicilina, 4% a la oxacilina, sólo 1 aislamiento a las cefalosporinas de primera generación y 2 aislamientos resistentes a las cefalosporinas de tercera generación ³⁷ .

En consecuencia, la penicilina sigue siendo la primera opción terapéutica y los β-lactámicos en general son la segunda opción. Sin embargo, es necesario mantener la vigilancia epidemiológica sobre S. uberis y su correspondiente sensibilidad antibiótica.

Habitualmente los productos comerciales disponibles para la terapia de la mastitis bovina contienen aminoglucósidos como agente secundario, acompañando por lo general a β-lactámicos, macrólidos o lincosamidas. El género Streptococcus es naturalmente resistente a los aminoglucósidos y, en consecuencia, estos no serían un tratamiento de elección.

A partir de estudios de eficacia comparada entre penicilina sola y penicilina combinada con aminoglucósidos, se comprobó que no hubo diferencias en el tratamiento de la mastitis clínica por S. uberis ³⁵ . Tampoco detectó diferencia significativa al comparar el tratamiento intra-mamario de mastitis con una combinación de lincomicina y neomicina o penicilina y dihidroestreptomicina ³⁴ .

En cuanto a las tetraciclinas se observó un aumento de la resistencia a lo largo del tiempo, posiblemente debido al extenso uso de estos antibióticos en lechería ³² . Resultados publicados entre 2010 y 2018 indican un nivel de resistencia del 10% al 40% ^3,4,14,18,63 . Posteriormente, se halló un nivel de resistencia a tetraciclinas del 59% ³² mientras que otros ⁶⁴ reportaron resistencias en el 80% al 95% de los aislamientos evaluados ^37,64 .

En relación con los antibióticos macrólidos se han reportado valores de resistencia que van desde niveles muy bajos ^37,50 hasta un 15 o 20 % ^3,4,14,18,63 . Este grupo de compuestos se recomienda como la tercera línea de antibióticos para tratar infecciones por S. uberis, incluso los aislamientos que presentan fenotipo L, es decir resistentes a lincosamidas y sensibles a macrólidos ¹⁷.

Las fluoroquinolonas son compuestos frente a los cuales el género Streptococcus presenta resistencia nula o muy baja, alcanzando un máximo de 8% entre los aislamientos evaluados ^4,32,37,54 . Sin embargo, hay al menos dos estudios que encontraron un nivel de resistencia superior de alrededor del 40% ^3,50 .

Además de los factores vinculados al antimicrobiano y la resistencia, existen factores dependientes del hospedador que han demostrado ser determinantes de la eficacia clínica en casos de mastitis en general. Está comprobado que la probabilidad de cura es mayor en vacas de primera y segunda parición mientras que a partir de la tercera lactancia disminuye.

Sobre esta observación se postuló que el aumento en el volumen de la ubre podría ser responsable de la baja tasa de cura a una misma dosis de antimicrobianos ⁶⁰ . Esto se relaciona con el efecto que ejerce el nivel de producción sobre la relación farmacocinética/farmacodinámica (PK/PD) de los antimicrobianos luego de la aplicación intramamaria ³⁰ .

Asimismo, a mayor número de lactancias y a más días en leche, mayor probabilidad de cronicidad y menor cura bacteriológica. También se ha comprobado que la cura es mayor durante el tratamiento del primer caso en la lactancia versus los casos posteriores ⁵² y que los casos clínicos responden mejor a la terapia cuando no han sido precedidos por manifestaciones de mastitis subclínica, es decir recuentos de células somáticas elevadas ^6,35,45,52 .

Respecto a la duración de la terapia, se ha demostrado que mediante el uso de terapia extendida durante 5 a 8 días en lugar de 2 días, se logran resultados significativamente mejores en términos de cura bacterio-lógica ⁴³ . En consecuencia, para maximizar la eficacia, la duración del tratamiento convencional de la mastitis por S. uberis debería extenderse de manera rutinaria ⁵⁶.