Para la presentación y desarrollo de una enfermedad bacteriana es necesaria la interacción huésped-agente, en donde la localización de la bacteria en el medio ambiente adecuado, permite adherencia, invasión, replicación y expresión de los factores de virulencia, así como la capacidad de resistir a los mecanismos de defensa del huésped. Cuando Salmonella ingresa en el hospedero, ella enfrenta una serie de cambios por su interacción con el ecosistema gastrointestinal, y dependiendo de ello modula la expresión de sus genes.

El primer paso para la colonización de la bacteria es la asociación física al epitelio, la adherencia de las células microbianas a las adhesinas superficiales es un fenómeno fundamental en las infecciones microbianas  y en la patogenia. El epitelio intestinal representa una interfase entre el medio ambiente externo y el interno, considerándose la mayor vía de entrada de patógenos.

No existe mucha información disponible en relación a todos los mecanismos por los cuales Salmonella coloniza el tracto digestivo de las aves. Uno de ellos es la capacidad de multiplicarse en el contenido intestinal, migrar a través de la mucosa, adherirse e invadir el epitelio. La adhesión física ha sido sugerida como un mecanismo de colonización intestinal y hay evidencias que las fimbrias promueven la colonización en el intestino.

Algunos serotipos colonizan más eficientemente que otros, y la activación de algunos genes que permitan mecanismos alternativos de colonización, así como el re-arreglo en las células epiteliales intestinales producidos de la interacción con el agente. En el tracto reproductivo de las aves, ha sido descrito que la fimbria tipo 1 es la responsable por la adhesión de la bacteria.

La susceptibilidad de las aves a la colonización puede ser afectada por diferentes factores, entre los más importantes podemos mencionar: a) aves jóvenes son más susceptibles que aves adultas; b) es dependiente de la cepa y dosis de desafío; c) estado de salud de las aves; d) competencia con otras bacterias; e) agentes estresantes aumentan la susceptibilidad;    f) genética y herencia de genes de resistencia han sido propuestos; y g) productos que alteran la microflora normal.

La adhesión de la Salmonella, así como otros patógenos intestinales, a la superficie intestinal es la pieza clave en la patogenia y la actividad central en su colonización intestinal. A pesar de que la bacteria puede colonizar un huésped saludable, el riesgo de infección está asociado a periodos de estrés. Ha sido descrito que el daño epitelial que ocurre durante el estrés puede exponer o causar una secreción de proteínas de la matriz extracelular como por ejemplo fibronectina, que sirve como receptor para algunas proteínas de adhesión de Salmonella. En las aves ha sido descrito que la glicosilceramida y el gangliósido sirven como receptores en la superficie de las células epiteliales intestinal para la adhesión de la bacteria ya que actúan como receptores de las fimbrias de Salmonella Enteritidis.

Algunos mecanismos importantes de patogenicidad

En las aves las salmonellas huésped-específicas como Salmonella entérica serovar gallinarum causa enfermedad sistémica después de la colonización intestinal, contrariamente las salmonellas de varios huésped como Salmonella entérica serovar Typhimurium o Enteritidis pueden persistir en el tracto digestivo por muchos meses sin evidenciar signos clínicos, con excepción de aves jóvenes donde se ha reportado altas mortalidades.

En el caso de Salmonella Pullorum, el mecanismo por el cual la bacteria persiste en el aves aún no ha sido dilucidado, sin embargo, la sobrevivencia dentro de los macrófagos es un evento crucial en la persistencia de la infección y la isla de patogenicidad 2 relacionada al sistema de secreción tipo III es necesaria para esta persistencia; características que también se pueden aplicar a la Salmonella gallinarum por su similitud a nivel genómico.

Mecanismos de invasión

En los mamíferos la infección oral con Salmonella está caracterizada por la interacción inicial de la bacteria en el tracto digestivo, mayormente a través de las células M y las células epiteliales.  Después de su ingreso al organismo del huésped Salmonella inicia su ciclo de infección invadiendo el tejido linfoide (agregados linfoide difusos y placas de Peyer), la parte final del íleon y los ciegos.

Las enterobacterias pueden entrar por una puerta de acceso ideal las células M, que no son más que células epiteliales intestinales con ausencia de borde en cepillo que facilita el pasaje desde la luz intestinal, sin embargo a pesar de haber sido descritas en las aves su papel en la invasión por Salmonella aún no ha sido descrito.

Su capacidad de invadir las células epiteliales intestinales que no son fagocíticas, le asegura un nicho celular protegido para que el microbio se replique y persista en el hospedero, induciendo en ellas por la acción de proteínas efectoras algunos rearreglos en el citoesqueleto que le permiten su ingreso.

Salmonella produce efectos citotóxicos que resultan en la destrucción de las células M y la invasión de los enterocitos adyacentes, induce apoptosis de los macrófagos activados y fagocitosis inducida en los macrófagos no activados para poder ser transportada al hígado y bazo. Salmonella entérica serovar typhimurium puede llegar al hígado y bazo por un ruta alternativa, que no requiere la colonización intestinal o invasión de las células epiteliales intestinal, siendo capaz de transferirse de la luz intestinal a la circulación y órganos por fagocitos que expresan CD18.

Los estudios realizados en algunas salmonellas, han permitido secuenciar algunos genomas completos, lo que ha sido de gran utilidad para estudios de epidemiología, especificidad del hospedero y patogénesis al detectar la presencia de pseudogenes, profagos funcionales, islas e islotes de patogenicidad y sistemas de secreción. Por ejemplo, las islas de patogenicidad están constituidas por un grupo de genes envueltos en la codificación de factores específicos de virulencia.

Existen descritos diecisiete islas de patogenicidad (SPI-1 a SPI-17), las más estudiadas son las SPI-1 y SPI-2. Es necesario indicar que no todas las islas de patogenicidad están presentes en un mismo serovar de Salmonella, algunas de ellas pueden estar ausentes. Las islas de patogenicidad 1 y 2  son los dos mayores determinantes de virulencia de S. entérica, porque codifican los sistemas de secreción de tipo III.

La isla de patogenicidad SPI-1 promueve la invasión das células epiteliales intestinales y la iniciación de la respuesta inflamatoria en el tracto intestinal y está envuelta en la sobrevivencia y persistencia de la bacteria a nivel sistémico del hospedero.

En relación a la SPI-2, la primera actividad descrita  fue la supervivencia y replicación bacteriana en los compartimentos intracelulares de fagocitos que constituyen los mayores reservorios para la diseminación de la bacteria sistémicamente en los órganos del hospedero. La proteína invA dependiente del gen de invasión (invA) es considerada una de las más importantes para el ensamblaje del SSTIII.

Se ha discutido también que las salmonellas difieren en la habilidad de multiplicarse dentro de varios tipos celulares, y que esta bacteria puede escoger no replicar en ciertos tipos celulares. Los sistemas de secreción de tipo III forman unas organelas que permiten la inyección de proteínas efectoras directamente en el citoplasma de las células del hospedero. En las aves se ha indicado que en el caso de S. typhimurium la SPI 1 está directamente relacionada con la colonización del ciego y el bazo, y la SPI 2 solamente con la invasión del bazo y podría tener un efecto negativo en la colonización de los ciegos.

Asimismo, se ha demostrado que la SPI 1 es más importante que la SPI 2 en las aves, contrariamente a lo observado en ratones donde la SPI 2 es más importante que la SPI 1 en la invasión de los órganos; confirmando que el huésped y sus interacciones con el agente juegan un papel preponderante en las diferentes fases y establecimiento de la infección.