Citrobacter freundii

Citrobacter freundii es una especie de bacteria Gram negativa anaerobia facultativa de la familia Enterobacteriaceae , que actualmente consta de 13 especies reconocidas. Estas bacterias tienen forma de bacilo con una longitud típica de 1 a 5 μm. La mayoría de las células de C. freundii poseen varios flagelos que utilizan para la locomoción, aunque algunos taxones no móviles carecen de ellos. C. freundii es un microorganismo que habita en el suelo, pero también se puede encontrar en el agua, las aguas residuales, los alimentos y el tracto intestinal de animales y humanos. El género Citrobacter fue descrito por primera vez en 1932 por Werkman y Gillen. Cultivos de C. freundii fueron aislados e identificados ese mismo año a partir de extractos de suelo y agua de canal. ^{[ 2 ]} C. freundii fue originalmente denominada Bacterium freundii por Braak en 1928 hasta que Werkman y Gillen propusieron el nombre actual. ^{[ 3 ]}

Los exopolisacáridos de C. freundii actúan sobre el radical hidroxilo, demostrando actividad antioxidante. ^{[ 4 ]} Estas propiedades antioxidantes están relacionadas con diversas propiedades físicas y químicas. ^{[ 4 ]}

Citrobacter freundii tiene un patrón de adhesión agresivo que se ha encontrado en las células de las cabras, lo que ha demostrado desempeñar un papel en su patogenicidad; aunque esto no es una garantía de infección. ^{[ 5 ]}

La formación de biopelículas desempeña un papel fundamental en las tasas de infección por C. freundii, demostrando diferentes modos de infección que incluyen no solo la adhesión, sino también la formación de biopelículas a temperatura ambiente. ^{[ 5 ]} Una fuerte adhesión a la biopelícula también puede generar un reservorio de resistencia en los genes antimicrobianos, lo que significa que, aunque la adhesión no cause directamente la infección en estos casos, sí genera resistencia. ^{[ 5 ]}

Se forman grandes biopelículas a 25 °C por cepas de C. freundii  multirresistentes no citotóxicas, que se forman como resultado de la adhesión en un patrón agregativo a las células epiteliales del colon. ^{[ 5 ]} Mediante microscopía electrónica de transmisión, se encontró que las cepas agregativas no tienen fimbrias visibles en la superficie. La expresión de las fimbrias para formar biopelículas puede ser regulada por la temperatura, de forma similar a lo que ocurre en algunas Enterobacteriales. ^{[ 5 ]} Se ha demostrado que las tasas de formación de biopelículas son relativamente bajas, pero después del crecimiento a temperatura ambiente, se observa que más cepas de C. freundii crean biopelículas robustas que ayudan a la persistencia de esta cepa en entornos hospitalarios. Esto sugiere que estas cepas utilizan una estrategia diferente a otras para tener éxito en cuanto al éxito y la persistencia de la enfermedad en el huésped. ^{[ 5 ]} Esto demuestra que la formación de biopelículas puede verse muy influenciada por las diferentes temperaturas. ^{[ 5 ]}

Citrobacter freundii es filogenéticamente más diverso que los clados de E. coli y Salmonella spp. , lo que indica que C. freundii es un género polifilético. ^{[ 8 ]} Debido a la diversidad fenotípica que contiene C. freundii , resulta muy difícil de identificar, especialmente porque es versátil no solo en sus comportamientos antigénicos y patógenos, sino también en su morfología celular. ^{[ 8 ]}

Citrobacter freundii contiene altos grados de diversidad de nucleótidos debido a los dos linajes diferentes con una profunda separación dentro del taxón. ^{[ 9 ]} Con base en la información filogenética, estas divisiones de linajes se correlacionan perfectamente con la información sobre geografía y especies hospedantes, lo que demuestra que estos factores tienen importancia con respecto a la selectividad. ^{[ 9 ]} En cuanto a cada gen, las especies pueden diferir entre varios taxones, y las ramas divergentes en algunos árboles pueden parecer estar estrechamente relacionadas en otros. A pesar de esta división en el linaje, todas las cepas de C. freundii utilizan citrato. ^{[ 9 ]}

Se puede obtener evidencia adicional de evolución a partir de dos clases de betalactamasa de C. freundii : la betalactamasa AmpC CMY-2 y la betalactamasa TEM-1. Ninguna de ellas presenta resistencia a los betalactámicos y no transmiten alelos de resistencia que se presenten de forma natural. ^{[ 10 ]} La evolución in vitro muestra que existe potencial para la evolución de la resistencia a la cefepima tanto para CMY-2 como para TEM-1. ^{[ 10 ]} La resistencia adquirida por CMY-2 y TEM-1 se dirige a bacterias Gram negativas. ^{[ 10 ]} La CMY-2 no evolucionada demuestra mayor resistencia que la TEM-1 (cuatro veces mayor); sin embargo, la TEM-1 produjo niveles de resistencia más altos que la CMY-2 cuando ambas evolucionaron. ^{[ 10 ]}

Citrobacter freundii tiene la capacidad de crecer en glicerol y usarlo como su única fuente de carbono y energía. El organismo contiene un microcompartimento bacteriano capaz de procesar propanodiol . C. freundii produce una prueba MR positiva y una prueba VP negativa, junto con una prueba de catalasa positiva y una prueba de oxidasa negativa. C. freundii no puede hidrolizar almidón, lípidos ni gelatina. ^{[ 11 ]} También se ha investigado la biodegradación de C. freundii del ácido tánico utilizado en curtidurías . ^{[ 12 ]}

En cultivos de laboratorio, C. freundii produce colonias lisas y húmedas en medios generales. En medios diferenciales como el agar MacConkey , la mayoría de las cepas fermentan la lactosa, formando colonias de color rosa a rojo debido a la producción de ácido que interactúa con el indicador rojo neutro, aunque algunos aislados pueden fermentar la lactosa lentamente o ser fermentadores tardíos. Estas características ayudan a diferenciar C. freundii de los no fermentadores de lactosa en Enterobacteriaceae ^{[ 13 ]} .

Citrobacter freundii incluye una cepa bacteriana degradadora de fenvalerato , CD-9. La degradación de fenvalerato por CD-9 también incluye la degradación de productos intermedios. Esto, en última instancia, evita la acumulación de intermediarios al final de un experimento, lo que demuestra que esta cepa puede metabolizar completamente los ésteres e incorporar una vía metabólica completa para la degradación del fenvalerato. ^{[ 14 ]} Las condiciones óptimas para CD-9 incluyen: concentración de fenvalerato de 77  mg/L, pH de 6,3 y cantidad de inóculo del 6 % (v/v). ^{[ 14 ]} Estas condiciones favorecen una degradación del 88 % del fenvalerato en 72 horas. ^{[ 14 ]} Se descubrió que la enzima que causa la degradación del fenvalerato es una enzima intracelular. ^{[ 14 ]}

Los genes de aptitud únicos muestran que numerosas vías metabólicas, a saber, la secreción de proteínas dependiente de tat, la recombinación de ADN y los procesos de reparación, son esenciales para la supervivencia de C. freundii en el sistema circulatorio. ^{[ 15 ]} Estos hallazgos apuntan a la necesidad de identificar la principal fuente de carbono del huésped o a la capacidad de C. freundii para compensar la pérdida de vías individuales de consumo de carbono en el entorno del huésped. ^{[ 15 ]} El mutante tatC de C. freundii mostró aproximadamente la mitad de la reducción en la motilidad de natación en comparación con la cepa de tipo silvestre, y la motilidad de natación se restauró completamente mediante la complementariedad del gen trans. Estos resultados resaltan las deficiencias de motilidad en ausencia de la función tatC. Sin embargo, dado que la natación rara vez se observa en el mutante tatC, es posible que la función flagelar se conserve en cierta medida. ^{[ 15 ]}

Citrobacter freundii también se encuentra comúnmente como miembro del microbioma del suelo. Este microorganismo desempeña un papel importante en el ciclo del nitrógeno en el medio ambiente. C. freundii es además una bacteria fijadora de nitrógeno, un proceso demostrado en los tejidos vivos de los árboles de sasafrás. Este proceso proporciona evidencia de que son parcialmente responsables de la reducción de nitrato a nitrito en el medio ambiente. ^{[ 12 ]}

Citrobacter freundii también se puede encontrar en el tracto intestinal de humanos y otros animales de diversas fuentes ambientales. C. freundii es un componente común del microbioma intestinal de personas sanas . ^{[ 16 ]} Si bien la mayoría de las cepas son beneficiosas, existen variaciones fenotípicas significativas entre ellas, incluso entre aquellas que comparten más del 99 % de su genoma. ^{[ 17 ]} Las interacciones de C. freundii con personas sanas normalmente se consideran no patógenas; sin embargo, una vez en el torrente sanguíneo, C. freundii puede causar una infección potencialmente mortal que puede progresar a sepsis. Como resultado, C. freundii pertenece a un grupo limitado de especies bacterianas gramnegativas que se encuentran frecuentemente en entornos sanitarios y pueden causar diversas enfermedades en personas con diversos trastornos subyacentes. ^{[ 15 ]}

Citrobacter freundii toxigénico parece ser poco frecuente, y su principal influencia en la salud humana es como patógeno oportunista. ^{[ 15 ]} Como tal, C. freundii causa una amplia gama de enfermedades, incluyendo infecciones del sistema urinario, tracto respiratorio, heridas, circulación y otros sitios en pacientes inmunocomprometidos. ^{[ 15 ] [ 18 ]} Según centros de salud norteamericanos, el género Citrobacter es responsable del 3-6% de las infecciones por Enterobacteriaceae y es una de las cepas más frecuentes asociadas con infecciones humanas. ^{[ 15 ]}

También se han identificado genes de virulencia idénticos u homólogos a los identificados en patotipos de E. coli y en Salmonella en C. freundii . ^{[ 8 ]} Se han identificado cambios fenotípicos reversibles a partir de la cepa parental de C. freundii atípica como resultado de un entorno fluctuante. ^{[ 8 ]} Una posible explicación para esto es la hipótesis de que la descendencia de una cepa bacteriana se producirá con diferentes grados de cambios fenotípicos para aumentar las tasas de supervivencia en condiciones adversas. ^{[ 8 ]} Se ha descubierto que en poblaciones bacterianas naturales, los cambios genómicos pueden ocurrir y de hecho ocurren, pero muchos de estos cambios se vuelven deletéreos, lo que provoca que la supervivencia ocurra solo en pequeñas porciones de la población bajo las condiciones de presión de selección natural. ^{[ 8 ]}

• " Citrobacter freundii " . Navegador de taxonomía NCBI . 546.
• Cepa tipo de Citrobacter freundii en Bac Dive - la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana