Bacterias: ¿Por Qué Me Enferman? PDF

Dr. Gino Corsini Acuña Bacterias, ¿Por qué me enferman? Es un libro que pretende acercarnos al diminuto e invisible mundo de los microorganismos con los que convivimos Bacterias, ¿Por qué me enferman? día a día y con quienes interactuamos Es un libro que pretende acercarnos al constantemente, mucha...

Dr. Gino Corsini Acuña Bacterias, ¿Por qué me enferman? Es un libro que pretende acercarnos al diminuto e invisible mundo de los microorganismos con los que convivimos Bacterias, ¿Por qué me enferman? día a día y con quienes interactuamos Es un libro que pretende acercarnos al constantemente, muchas veces sin darnos diminuto e invisible mundo de los cuenta. microorganismos con los que convivimos día a día y con quienes interactuamos Este texto entrega material exploratorio y constantemente, muchas veces sin darnos de divulgación científica para lectores cuenta. curiosos de todas las edades, con énfasis en estudiantes y profesores, que pueden Este texto entrega material exploratorio y encontrar en Bacterias. ¿Por qué me de divulgación científica para lectores enferman? una herramienta educativa curiosos de todas las edades, con énfasis en útil, didáctica y visualmente atractiva. estudiantes y profesores, que pueden encontrar Bacterias. en¿PorBacterias. qué me¿Porenferman? qué me enferman? también está una herramienta disponible educativa en versión digital útil, didáctica y visualmente atractiva. y se descarga escaneando este código con el celular. Bacterias. ¿Por qué me enferman? también está disponible en versión digital y se descarga escaneando este código con el celular. 978-99967-925-0-2  ÍNDICE  Pág. Capítulo1 ¿Quésonlasbacterias? 7 Capítulo2 Lasbacteriasmeenferman 13 Capítulo3 TRATAMIENTO,PREVENCIóNYCUIDADOPERSONAL 17 Capítulo4 Enfermedadescausadasporbacterias 29 Capítulo5 Discusionesactuales 39  44 Actividadesexperimentales  48 Bibliografía 54  CAPÍTULO1 ¿QUÉSON LASBACTERIAS? Antes de comenzar ¿Cómo definirías tú a una bacteria? ¿Qué bacterias conoces? 7 8 Bacterias ¿Por qué me enferman? ¿Qué son las bacterias? Lasbacteriassonorganismosmicroscópicosquenoposeen unnúcleodefinidooestructurado,aestosorganismosse lesdenominaprocariontes. Estructura de una bacteria CÁPSULA PARED CELULAR MEMBRANA CELULAR CITOPLASMA FLAGELO RIBOSOMA NUCLEOIDE (ADN) GRÁNULOS DE INCLUSIÓN FIMBRIAS (PILI) Lacélulabacterianatieneuntamañopromedioquevaríaentre0,5y5µm(1 µmes0,0001cm).Poseeuncitoplasmadelimitadoporunamembranaplas- mática.Porfuera,seubicalaparedcelularquevaríasegúneltipodebacteria. ElgenomadelasbacteriasestáconstituidoporunfilamentolargodeADN, circularycerrado,queestácompactadoalinteriordelcitoplasmadenominado nucleoide,quenoposeemembrana.Elcitoplasma,ademáscontieneabundan- tesribosomasy,enalgunoscasos,gránulosdeinclusión.Algunascélulasbac- terianastambiénposeencápsula,flagelosyfimbrias(tambiénllamadaspili). 12 Bacterias ¿Por qué me enferman? Bacterias patógenas Lasbacteriaspatógenassonaquellasquepuedencau- sarinfecciónenloshumanosoanimales,ypresentan distintosfactoresdevirulencia. Asuvez,losfactores devirulenciason: Proteínasque contribuyenaque labacteriapresente Mecanismosde virulenciasobrelacélula interacciónconlacélula eucariota.Loque demamífero. permitelainfección. Actualmente, se sabe que la evolución y dise- minación de muchos de los factores de viru- lencia, que son los que determinan que una bacteria sea dañina para el ser humano, son fa- cilitados por las islas de patogenicidad. Estas islas están constituidas por uno o más genes asociados a la virulencia y por genes de movili- dad como integrasas y transposones. ISLAS DE PATOGENICIDAD Elementos genéticos móviles que contribuyen a la propagación y modificación de virulencia y median el movimiento de diver- sos genes que codifican para factores de virulencia.  CAPÍTULO2 LASBACTERIAS MEENFERMAN 13 16 Bacterias ¿Por qué me enferman? Bacterias y defensas del organismo Comosemencionó,nosiempreunainfecciónbacterianaderivaenenfermedad yestoesgraciasanuestrosistemainmuneque,agrandesrasgos,escapazde diferenciarlopropiodeloextraño. Existendostiposdeinmunidad:lainmunidadinnataonatural(SII)ylainmunidad adquirida(SIA). Inmunidad Innata o natural (SII) Inmunidad Adquirida (SIA) Eslaprimeralínea dedefensa frentea Lainmunidadadquiridanoestápresente microorganismos invasivos (bacterias, vi- alnacer,aumentaconlaedadytienees- rusyhongos). pecificidadymemoria,poresto,también seledenominaadaptativa. Estápresentedesdequenacemos,noes específicaycarecedememoria. Estácompuestaporanticuerpos,recep- tores de linfocitosT y las moléculas del ElSIItienetrescomponentes: complejoprincipaldehistocompatibilidad.  Las barreras fisicoquímicas; es decir, la piel,loscilios,lasmucosasylassecrecio- nesque,alrealizarunalimpiezacontinua, nosprotegeneimpidenelingresodepar- tículasextrañasalcuerpo. En general, las respuestas inmunes Elhumoral,queestácompuestoporan- innatayadquiridanoseactivande ticuerposyelsistemadelcomplemento. forma independiente. Se ejecutan Elcelular,esdecir,lascélulasqueforman deformaóptimacuandosecomple- partedelSistemaInmuneInnato:losneu- trófilos, eosinófilos, basófilos, mastocitos mentanentresí. y los linfocitos NK  o linfocitos Natural Enparticular,losanticuerposdelSIA Killers. soncapacesdedirigirloscomponen- tesdelSIIalosobjetivosrelevantes.  CAPÍTULO3 TRATAMIENTO, PREVENCIÓNY CUIDADO PERSONAL 17 18 Bacterias ¿Por qué me enferman? ¿Tienen cura las enfermedades causadas por bacterias? Paraeltratamientodeenfermedadesseutilizandiferentesmedicamentos.Enel casodeenfermedadesbacterianasseusanantibióticoscomolaamoxicilina.Para enfermedadesproducidasporvirus,losantiviralescomoaciclovir. AMOXICILINA ACICLOVIR El término “antibiótico” se utiliza para denominar a una molé- cula con la capacidad de eliminar bacterias, la cual es producida de manera natural por hongos o bacte- rias. Las sustancias con capacidades para eliminar hongos, parásitos o virus se denominan antifúngicos, antiparasitarios y antivirales respectivamente. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias ¿Y EL PARACETAMOL PARA QUÉ SIRVE? Los analgésicos de venta libre, como el paracetamoloelibuprofeno,moderanlos síntomas de las enfermedades causadas porbacterias,peronoproveenlacurade la enfermedad.Allí reside la importancia del diagnóstico médico oportuno y del tratamientoadecuadoparalabacteriaque causalainfección. RESISTENCIA BACTERIANA Losantibióticossevendenconrecetamé- dica y su consumo debe ser supervisado porelprofesionaldelasaludquelohare- cetado,estosedebeaqueelconsumoin- discriminadodeestemedicamentopuede producirelacostumbramientodelabacte- riaoresistencia.Esdecir,lageneraciónde mecanismosquelepermitenalabacteria sobrevivirenlapresenciadelantibiótico. ¿Qué consecuencias crees que puede traer la resistencia bacteriana? ¿Cuál crees que es el camino para tratar una enfermedad luego que la bacteria se ha vuelto resistente? ¡Discute con otros! 19 20 Bacterias ¿Por qué me enferman? Y las vacunas… ¿qué tienen que ver? Lasvacunassonunapreparaciónbiológicaquetieneporobjetivogenerarinmu- nidadcontraunaenfermedadmediantelaestimulacióndelaproduccióndean- ticuerpos.Puedetratarse,porejemplo,deunasuspensióndemicroorganismos muertosoatenuados,deproductosoderivadosdemicroorganismoseincluso deADN.Entérminosgenerales,dadoquelarespuestaalasvacunasesgenerar anticuerpos,estasestimulanusualmenteelSIA. UN POCO DE HISTORIA Enlahistoria,fueronvariosloshechosqueprecedieroneliniciodelaeradela vacunación.Losprimeros,sereferíanaprocedimientosdondecostrascausadas porviruelaeraninoculadassobreindividuossanos.Apesardequeestapráctica serealizabadesdetiemposinmemoriales,nofuehasta1786queelmédicoy científicoinglés,EdwardJenner,llevóacaboelprimerexperimentomédicoenel campodelavacunación. El experimento de Jenner ElDr.EdwardJenner,científico,médicoruralypoeta,habíaobservadoquelasreco- lectorasdelecheocasionalmenteseenfermabandeunaespeciedeviruelabovina denominadavaccinia,debidoasucontinuocontactoconlasvacas,yqueluegonose enfermabandelaviruelacomúnqueledabaaloshumanos. Conestaideaenmente,Jennertomómuestrasdelasecrecióndelaspústulasdeuna recolectoradelechequesehabíainfectadoconvaccinia(virueladebovinos)eino- culólaheridadeunniño.Luegodeseissemanas,inoculóalmismopequeñoconpus procedentedeunapersonaenfermaconviruelayestenodesarrollólaenfermedad. Posteriormente,sehacomprobadoqueestaviruelabovinaesunavariantelevedela mortíferaviruelahumana. Araízdeestosexperimentossurgeeltérminovacunación. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias OtrohechorelevanteenelcampodelavacunaciónocurriódelamanodeLouis Pasteur,químicoybacteriólogofrancés,consideradoelpadredelamicrobiología modernadebidoasusinnumerablesaportesenestecampo.Pasteurdesarrolló dos vacunas contra enfermedades causadas por bacterias: la vacuna contra el cóleraaviaren1880ylavacunacontraelántraxen1881.Posteriormente,en 1885,Pasteurdesarrollalavacunacontraelvirusdelarabiaconocidacomola vacunaantirrábica. Deestaforma,losexperimentosdeJenneryPasteurpermitieronlaintroducción delasvacunasactivas,quesedesarrollaroninicialmenteconmétodosdeatenua- ción(conocidascomovacunasdeprimerageneración),luego,coneldesarrollo devacunasconmicroorganismosinactivados,paraseguirconlaelaboraciónde vacunasdepolisacáridosymétodosderecombinacióngenética. Vacunas con microorganismos atenuados o de primera generación Vacunas con microorganismos inactivados DESARROLLO Vacunas de DE LAS antígenos recombinantes y vacunas de ADN VACUNAS (uso de ingeniería Vacunas de genética) polisacáridos Vacunas acelulares y conjugadas 21 Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias POLISACARÍDICAS Se utilizan capas externas de lipopolisacáridos de la pared o cápsula de las bacterias patógenas, por lo que se genera res- puesta inmune o reconocimiento contra la parte externa del microorganismo. TOXOIDES Soncomponentestóxicosinactivadosdemicroorganismos patógenos. VACUNA DE ADN EstetipodevacunacontieneADNdeunpatógenoquecodifica paraproteínasantigénicas.UnaventajadelasvacunasdeADN esquesonmuyfácilesdeproduciryalmacenar,mientrasqueel principalproblemaesquenosesabeconseguridadsieseADN puedeintegrarseenalgúncromosomadelascélulasoproducir mutacionesenelgenomadelpacientequerecibalavacuna. VECTOR RECOMBINANTE Enestetipodevacunasseadministraunmicroorganismoate- nuado o no patógeno llevando unADN que codifica para un antígenodelmicroorganismopatógenodeinterés.Losmicroor- ganismos más utilizados en este tipo de vacunas son el virus vaccinia,algunasbacteriaslácticasnopatógenasyvariedades atenuadas de M. tuberculosis y SalmonellaTyphi. El principal inconvenientedeestetipodevacunasesunarespuestainmune insuficiente. VIVAS ATENUADAS Microorganismos que han sido cultivados intencionalmente bajocondicionesenlascualespierdenoatenúansuspropieda- despatógenas.Generanunarespuestainmunológicamásdura- deraysondeusocomúnenadultos. 23 24 Bacterias ¿Por qué me enferman? Año Nombre Tipo de vacuna 1895 Antirrábica Vivaatenuada Inactivadapor 1896 Anticólera(Vibriocholerae) calor SalmonellaentericaTyphiyS. enterica Para- 1896 Vivasatenuadas typhi 1911 Antirrábica Inactivada Inactivaconcélu- 1926 Antipertussis lascompletas Algunas vacunas importantes 1937 Antifiebreamarilla Vivaatenuada 1937 AntigripaldeSalk Inactivada 1950 AntipoliomelíticadeSabin Atenuada 1954 AntipoliomelíticadeSalk Inactivada 1960 Antisarampionosa Atenuada 1968 AntimeningococoAyC Polisacáridas y 1972 1972 ContraHaemophilusinfluenzaeTipoB(Hib) Polisacáridas 1975 Contralatifoídea Polisacáridas 1978 Antineumocócica Polisacáridas 1984 Contralavaricela Atenuada 1989 AntiHaemophilusinfluenzaeTipoB(Hib) Conjugada 1999 Antimeningocócica Conjugada Antígenorecom- 2000 AntineumocócicaHeptavalente binante 26 Bacterias ¿Por qué me enferman? ¿Cuál es la importancia de las vacunas? Cuandounaregiónounpaísrealizaunprocesodevacunaciónmasivalo queestáhaciendoes proteger a las personas de la aparición de enferme- dades infecciosas.Dehecho,laOrganizaciónMundialdelaSalud(OMS) calculaquelasvacunasevitanentredosatresmillonesdemuertesalaño, al proveer protección contra enfermedades como la difteria, sarampión, neumonía,rotavirus,rubeola,tétanosypolio.Sinembargo,desdehaceal- gunosañosyenlaactualidad,hayquieneshanolvidadoesto.  contra lasvacunas enfermedades evitanentredos comoladifteria, a tres millones sarampión, neumonía, demuertesal rotavirus, rubeola, año tétanos y polio Los llamados grupos o movimientos anti vacunas existentantoenpaísesdesarrolladoscomoenaquellos en“víasdedesarrollo”ysusargumentossonsimilares: se oponen a la utilización de vacunas, argumentando que causan efectos secundarios, enfermedades como elautismoo“accidentes”cerebrovascularesisquémicos eneltranscursodeltiempo. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias Elproblemaesquesudiscursosesustentaenfuentescientíficaserradas.Elque hacausadomásimpactofueunestudiopublicadoenlarenombradarevistaThe Lancet,en1998,querelacionabaelautismoconlavacunatriple(sarampión,ru- beolaypaperas).Este estudio fue retirado de la revista al demostrarse que los datos del artículo habían sido falsificados por el autor. Si bien las enfermedades infecciosas son poco comunes en algunos países (principalmentepaísesdesarrollados),losmicroorganismosquelascausansi- guencirculandoy,enunmundoglobalizado,estospuedenatravesarlasfron- terasgeográficaseinfectaracualquierpersonanoprotegida,porlotanto,la opcióndenovacunarse,noessolounadecisiónqueafecteaquiendecide,sino queafectaatodasucomunidad. ¿Y si no me vacuno? Alnovacunarse,unapersonapasaaser un reservorio para el microorganismo patógenoyconelloayudaadiseminarlo. En2013,enla regióndeGales(Reino Unido)sufrieronunaepi- demiadesarampiónconmás demilniños,deentre10y15 años,infectados.Estoproducto dequepartedelapoblación decidiónovacunarasus hijos. ¡Recuerda!Lainformación,verdaderaofalsa,seviralizatanrápidocomounainfecciónmicros- cópica,vacúnatecontraellaeinvestigaconcertezalasfuentesdedóndeprovienen.Evalúasies verídica,buscalasreferenciasynotedejesengañarporelsensacionalismoderevistas,blogso columnasdeopiniónquenoincluyancitasdetrabajoscientíficamentecomprobados. 27  CAPÍTULO4 ENFERMEDADES CAUSADAS PORBACTERIAS Antes de comenzar: ¿Qué enfermedades conoces que sean provocadas por bacterias? ¡Comparte con otros! 29 30 Bacterias ¿Por qué me enferman? Enfermedades causadas por Bacterias INFECCIONES GASTROINTESTINALES Lasinfeccionesintestinalesconocidascomogastroenteritis,soncausadaspor bacterias,virusoparásitosquedañanlamucosaintestinalyprovocandiarrea, vómito,dolorabdominalyfiebre. Dependiendodelaintensidaddelcuadroclínicoodeltipodeinfección,elpa- cientepuedesufrirunadeshidratación,siendolosniñosyadultosmayoreslos gruposmássusceptibles.Dehecho,ladiarrea infecciosaconstituyeunode losproblemasdesaludmásgravesenlosllamados“paísessubdesarrollados”, siendounadelasprincipalescausasdeenfermedadymuerteinfantil. Losprincipalesmicroorganismosresponsablesdelasinfeccionesalimentarias sonespeciesdeSalmonellayCampylobacter,EscherichiacoliyListeriamo- nocytogenes. SALMONELLA Esta bacteria produce una enfermedad denomi- nada“Salmonelosis”,cuandoelpatógenocreceen eltractodigestivo.Lossíntomasincluyendolorde cabezarepentino,fiebre,escalofríos,vómitoydia- rrea.Lasalmonelosisseproduceporconsumode alimentoscontaminadosporlabacteriacomover- duras, carnes crudas o mal cocinadas, mayonesa, huevoscrudos,etc. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias ESCHERICHIA COLI Bacteria que habita generalmente en el intestino dehumanosyotrosanimales.Puedeserpatógena cuando contamina alimentos y estos son consu- midos,causandodesdediarreasacuadrosconvó- mitosyfiebre.UnacepadeE. coli muypeligrosa, denominadaE. coli O157:H7oenterohemorrágica, causadiarreasanguinolentaypuedellegarapro- ducirdañorenalmediantelasecrecióndeunato- xina. LISTERIA MONOCYTOGENES Ingresaalcuerpoporeltractogastrointestinaldon- delosfagocitosinternalizanlabacteria.Estopro- vocasuproliferaciónypropagación,yaqueesun patógenointracelular. Alpasaralasangre,puedecausarsepticemiaome- ningitis. CAMPYLOBACTER Setransmiteahumanosporconsumodecomida contaminada y es la principal responsable de la diarreadeorigenbacterianoenniños. VIBRIO PARAHAEMOLYTICUS Es una bacteria que habita en estuarios, agua de maryalgunosorganismoscomomoluscosbival- vosfiltradores(cholgas,abalones,choritos,almejas, ostras,etc.). Esta bacteria produce gastroenteritis que tienen unperíododeincubaciónde12a48horasy,en general,seresuelvedemaneraespontáneaendos otresdías. 31 32 Bacterias ¿Por qué me enferman? GONORREA Lagonorreacorrespondeaunadelasenfermedadesdetransmisiónsexual máscomunesylapuedecontraercualquierpersonaquetengaalgúntipode actividadsexual. EsproducidaporlabacteriaGramnegativoNeisseria gonorrhoeae,queinfec- taprincipalmentelamucosaurogenital. Labacteriaseadhierealascélulasmucosas,penetranenestasysemultiplica. Luego,atravésdelascélulas,pasaalespaciosubepitelial,dondeseproduce lainfección.Lapresenciadeestructurasdelasuperficiedelabacteria(como lospiliofimbriasyproteínascomoadhesinas)sonimportantesparalaad- herenciainicial. Efecto en las mujeres Efecto en los hombres Enlasmujeres,laN. gonorrhoeaepuede En hombres, la bacteria puede causar la encontraseeneltractoreproductor(que formacióndecicatricesenelinteriordela incluyelastrompasdeFalopio,elúteroy uretralasquedificultaríanlamicción. elcuellouterino)ylainfecciónpuedepre- sentarsesinsíntomas. Una infección gonocócica no tratada puede producir enfermedad inflamatoria pélvicaaguda,queconsisteenunainfla- macióndelútero,lastrompasdeFalopioy lacavidadabdominal,porlacolonización delabacteria. Tantolaslesiones,comolascicatricescau- sadasporlasinfeccionesgonocócicasno tratadas,puedensercausadeinfertilidad. Neisseria gonorrhoeae Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias TUBERCULOSIS Latuberculosisesunainfecciónbacterianacontagiosa,causadaporlabacte- riaMycobacterium tuberculosis,queafectaprincipalmentelospulmonespero puedecomprometercualquierórgano. Estabacteria tambiénesconoci- dacomobacilo de Koch, enhonorRobertKoch,médico alemánque,en1882,aislóesta bacteriadesecrecionesrespiratorias depacientescontuberculosis. Estaenfermedadhageneradomi- llonesdemuertes,siendollamada “lapesteblanca”duranteel sigloXIX. Mycobacterium tuberculosis ElM. tuberculosispuedeseradquiridoatravésdelainhalacióndemicrogotas oaerosolprovenientedelatosoestornudodeunpacienteenfermo.Sealoja ymultiplicaenlospulmones. Un tipo de reacción retardada genera agregados de macrófagos activados enlospulmones,llamadostubérculos.Sinembargo,labacteriatiendeaso- brevivirycrecerinclusodentrodeestos.Seproduce,entonces,unainfección pulmonaragudaquepuedellevaraladestruccióndetejidopulmonar,pro- pagacióndelabacteriaaotraspartesdelcuerpoolamuerte. 33 34 Bacterias ¿Por qué me enferman? CÓLERA ElcóleraesunainfeccióndiarreicaagudacausadaporlabacteriaVibrio cho- lerae,queensumanifestaciónmásgraveproduceuncuadroquellevarápi- damentealadeshidratación. Causas moleculares del Cólera El cuadro sintomático es causado por una toxinaqueactivalaenzimacelularadenila- tociclasa. Esta enzima convierte adenosina trifosfato (ATP) en adenosina monofosfato cíclico(cAMP),moléculaqueestáinvolucra- daenunaserieprocesosregulatoriosdelas células, como la acción de una variedad de hormonas,latransmisiónsinápticadelsiste- manerviosoylasreaccionesinflamatoriase inmunesentejidos.LosaltosnivelesdecAMP, generanlasecrecióndeionesdecloruroybi- carbonatodelascélulasdelamucosahacia ellumenintestinal.Seproduceundesbalance iónicoquellevaalasecrecióndeaguahacia ellumenintestinal. En la fase aguda del cólera, la pérdida de agua desde el intestino delgado esmayorquelareabsorciónenelintestinogrueso,porloquehayunafuga masiva de fluidos.Aproximadamente, un cinco por ciento de las personas infectadasporV. choleraepuedeproduciruncuadrosintomáticograve,ca- racterizado por diarrea acuosa profusa, vómitos y entumecimiento de las piernas.Enestospacientes,lapérdidarápidadelíquidoscorporalesllevaala deshidrataciónyalapostración.Lafaltadetratamientoadecuadoyoportu- nodeestossíntomas,puedellevaralamuerteencuestióndehoras. Sepuedeadquirircóleraconsumiendoalimentoscontaminadosconlabac- teriadelcólera.Generalmente,duranteunaepidemia,lafuentedecontami- naciónsonlashecesdeunapersonainfectada. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias INFECCIONES DEL TRACTO URINARIO Lacolonizaciónymultiplicaciónmicrobianaenelepiteliourogenitalgenera infecciones del tracto urinario (ITU).Habitualmente,lacausaesbacteriana y,porlogeneral,afectalavejigayproducecistitis. Lamayoría de las bacteriasque causan infecciones del tracto urinario son enterobacterias,principalmentalmenteEscherichia coli yProteus vulgaris.No obstante,lasinfeccionesnosocomialespuedendeberseaotrasbacteriasdel tipoGramnegativoopositivo. UnaITUpuedesertratadafácilmenteconunaterapiadeantibióticosadap- tada.Sinembargo,encasosmásseveros,lainfecciónpuedeexpandirsehasta losriñonesycausarunapielonefritis. OTRAS ENFERMEDADES IMPORTANTES BOTULISMO LabacteriaClostridium botulinum,aligualque Clostridium tetani,estápresentedeformana- turalenelsueloyavecesgeneraenfermeda- Clostridium botulinum desenanimales.Puedecreceryproliferaren comidamalconservada.Laenfermedadcau- sadaporestemicroorganismoseproducepor unatoxinaqueseunealamembranadelas neuronaspresinápticaseimpidelaliberación de acetilcolina. La transmisión del impulso nerviosoalmúsculosegeneramedianteace- tilcolina,porloquelatoxinageneraunapará- lisisflácida,esdecir,nopermitelacontracción muscular.Lamortalidaddeestaenfermedad Clostridium tetani escercanaalcienporciento,dependiendode lacantidaddetoxinaingerida,yesprovocada, usualmente,porunafallarespiratoriadebido alaparálisismuscular. 35 36 Bacterias ¿Por qué me enferman? PESTE NEGRA Estaenfermedad,causadaporlabacteria Yersinia pestis,semanifiestame- diantelainflamacióndelosnódulosdelsistemalinfático,enespecialaquellos ubicadosenlaingle,axilasycuello.Aestosesumasupuracionesyfiebrealta, queprovocaenlosenfermosescalofríosydelirio. EnelsigloXIV,laformamáscorrientedelaenfermedaderalainflamación delgangliolinfático.Enesaépoca,esteórganorecibíaelnombredebubón,lo quederivóeneltérminopeste bubónica. Y. pestiscolonizabaaroedores,particularmentelasratasnegras,ysetrans- mitíaatravésdelasdelaspulgas(Chenopsylla cheopis)quevivíanenellas. Estas,mediantesupicadura,inoculabanlabacteriaaloshumanos.Elcon- tactofrecuenteentreamboshacíafácilelcontagioyladiseminacióndela enfermedad. Seestimaque,entrelosaños1347y1353,elefectodelapestesobrelapo- blacióneuropeahizoqueestaseredujerade80millonesatansolo30. Ratanegra Yersinia pestis Tambiénexistieronotrasvariantesdelaenfermedad,comolapestesepticémica.Eneste caso,elcontagiopasabaalasangre,loquesemanifestabaenformademanchasoscu- rasvisiblesenlapiel.Deahíelnombrede«muertenegra»o«pestenegra». Porsuparte,lapesteneumónica,afectabaelaparatorespiratorioyprovocabaunatos expectorantequepodíadarlugaralcontagioatravésdelaire. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias LEPRA Estaenfermedadsecaracterizaporlaaparicióndelesionesenlapiel,espe- cialmenteenelrostroyextremidades,generadasporlabacteriaMycobac- terium leprae.Estepatógeno,quecrecedentrodelosmacrófagos,causauna infecciónintracelularquepuedeprovocarunaproliferacióndelabacteriaen lapiely,porconsiguiente,producirunagranlesión.Encasosgraves,ladesfi- guraciónquecausanlaslesionespuedellevaralapérdidadefunciónmotora. Latransmisióndeestaenfermedadinvolucracontactodirectoyaspiración delmicroorganismo.Lostiemposdeincubaciónvandesdesemanasadéca- dasyaños. Mycobacterium leprae TÉTANO Eltétanoesunaenfermedadcausadaporunmicroorganismodenominado Clostridium tetani.Suambientenaturaleselsueloy,ocasionalmente,causa enfermedadesenanimales.Estabacteriapuedeinfectarunaheridaprofunda ysecretaunatoxinaquellegaalasneuronas,causandosíntomasneuroló- gicos graves que pueden ser mortales, ya que se  genera una contracción incontrolabledelosmúsculos.Silosmúsculosrespiratoriossevenafectados, sepuedeproducirlamuerteporasfixia. Clostridium tetani 37 38  CAPÍTULO5 DISCUSIONES ACTUALES 39 40 Bacterias ¿Por qué me enferman? Discusiones actuales EDICIÓN DE ADN ElpoderalterardemanerapermanenteelADN,yaseaagregandogeneso sacandogenesotrozosdeADNespecíficos,hasidounanhelodesdehace varias décadas ya que posibilita hacer aplicaciones en el área agronómica, veterinariayenmedicinahumana. AlgunasdelasherramientasactualesparamodificarelADNcorrespondena nucleasasdededosdezinc(ZFN),nucleasastipoactivadoresdetranscripción (TALEN)ylarevolucionariatécnicadenucleasasdesecuenciaspalindrómicas repetidasinversas(CRISPR-Cas). Lasdosprimerassebasanenproteínasconstituidasporunaregióncatalítica deADNyunaregióndereconocimientodelgenquesedeseamanipular.Sin embargo,estasdostécnicasimpidenrealizarcambiosmúltiplessimultáneos, mientrasqueCRISPR-CaspermitecambiarunasecuenciadeADNdemane- rafácil,rápidayprecisaendiferentesregionesdelgenomadeunorganismo vivo.Estatécnicadeedicióngenéticaseinspiraenelrudimentariosistema inmuneconelquealgunasbacteriasguardanensugenomafragmentosdel genomadelvirusquelespermitenidentificarlosyproducirenzimasquecor- tanelARNviralylodesactivan. Sibien,latécnicaCRISPR-Casyasehautilizadopararealizarocorregirmuta- cionesendistintostiposdecélulas,desdebacteriashastacélulaseucarióticas humanas,unodelosgrandesinconvenientesquetiene,eslageneracióninvo- luntariadeerroresenelmaterialgenético,loquedisminuyesueficaciacomo para ser considerada a futuro en la generación de terapias por sustitución genética. Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias ADN EDICIÓN DEL ADN CRISPR-CAS CAMBIO EN LA SECUENCIA DEL ADN Una nueva versión de CRISPR, desarrollada por Gaudelli y colaboradores, reduce la tasadeerroresinvoluntariosintroducidosenelgenomadel10al0,1porciento.Los investigadoreshandemostradosunuevatecnologíacorrigiendoerroresgenéticosen patologíassanguíneas(leucemias)originadaspormutacionesenelADNdelascélulas eucariontes. 41 44 Bacterias ¿Por qué me enferman? Anticuerpo:moléculasproducidasporloslinfocitosB.Losanticuerpos(Ac) tienenunaestructurabásicacomún,sinembargo,elsitioporelqueseunen alantígenoesespecíficoparacadauno. Antígeno: cualquiermoléculaquepuedeinducirlaproduccióndeanticuer- posespecíficosylaactivacióndelinfocitosT. Bacteriocinas: proteínasconactividadantimicrobiana. Eucarionte: célulasqueposeenunnúcleoenelqueestácontenidoelma- terialgenético(ADN).Soncélulascomplejasyevolucionadasy,ensuinte- rior,existeunaseriedeorganelosmembranosos.Estetipocelularpuedeser animalovegetal. Factores de virulencia: se refiere a una serie de propiedades intrínsecas delosagentespatógenosquefacilitanlaadherencia,invasióneinfección delhospedero.Losfactoresdeadherenciapermitenabacteriaspatógenas colonizarsitiosdelamucosamedianteadhesinas.Algunoscomponentesde Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias superficieoenzimasfacilitanlainvasiónalacélulahuésped.Lapresencia detoxinasalteralafisiologíadelacélulaodelhospedero,loqueconllevala aparicióndesíntomasyeldesarrollodelaenfermedad. Filo:correspondealtercerelementodeclasificacióndelosseresvivosen categoríastaxonómicas.Elprimeroes“dominio”,luego“reino”yfinalmen- te“filo”o“división”.Elfiloreuneatodoslosseresvivosconelmismosis- temadeorganización. Infecciones nosocomiales: infeccionescontraídasporpacientesdentrode unrecintodeatencióndesalud.Tambiénselesdenominainfeccionesin- trahospitalarias. Integrasas: enzimasderecombinación quereconocenpequeñas secuen- ciashomólogasespecíficas. Interneuronas: corresponde a una neurona del sistema nervioso central quesolointerconectaconotrasneuronas,nuncaconreceptoressensoriales ofibrasmusculares. Linfocitos: otambiénllamadosglóbulosblancos,sonlascélulassanguíneas encargadasdeladefensaespecíficadelsistemainmune.Ensumembrana presentanreceptoresquelespermitenreconocerunaenormevariedadde patógenos. Linfocitos B: sonuntipodelinfocitosencargadosdefabricaroproducir anticuerpos contra un determinado antígeno.También pueden funcionar comocélulaspresentadorasdeantígenoy,eventualmente,puedentrans- formarseencélulasdememoriaB,despuésdeseractivadosporlainterac- ciónconunantígeno. Linfocitos T: tambiénllamadascélulasT,sonuntipodelinfocitoimpor- tanteenelmantenimientodelsistemainmunológicoyfundamentalenla luchacontralosmicroorganismospatógenos.Haydostiposprincipalesde linfocitosT,losTcitotóxicos(Tc)ylosTayudadoresohelper(TH).LosTc buscanelcuerpodelascélulasinfectadasporlosantígenos.CuandounTc reconoceunantígenounidoaunacéluladelcuerpo,seadhierealasuperfi- ciedelacélulainfectadayproducemoléculastóxicas,matandoalacélula 45 46 Bacterias ¿Por qué me enferman? infectada.LosTHsecretancitoquinas,cuandosonactivadosporunantíge- no,lasqueestimulanaloslinfocitosBparacomenzarsurespuestainmune. Lipopolisacárido:eselprincipalcomponentedelamembranaexternade lasbacteriasGramnegativasyelprincipalresponsabledelshockendotóxi- coinducidoporbacteriasGramnegativas. Macrófagos: célulaspresentadorasdeantígenos.Trasdigerirlassustancias extrañasoantígenos,selospresentanaloslinfocitosparadarpiealama- duraciónyrespuestaespecífica. Memoria inmunológica: eslacapacidadderespuestainmunerápidafren- teaunagentequeyatuvocontactoconelsistemainmune. Mucosas: capadecélulasquesecretasustanciasquepresentanelementos protectoresantebacteriaspatógenas.Estánpresenteseneltractodigesti- vo,respiratorioyurogenital. Neuronas motoras: neuronasdelsistemanerviosocentralqueproyectan suaxónhaciaunmúsculooglándula. Peptidoglicano:eselprincipalconstituyentedelaparedbacteriana.Sele puededefinircomounesqueletodeaminoazúcaresqueenvuelvelamem- branadelacélulayleotorgarigidez. Procarionte: célulasmuysimples.Carecendeorganelosmembranososy noposeennúcleo,porloqueelmaterialgenético(ADN)seencuentraen el citoplasma.A este tipo celular pertenecen microorganismos como las bacterias. Secuencia Palindrómica: correspondeaunasecuenciadeADNoARNdis- puestadetalmaneraqueseleeigualde5’a3’yde3’a5’. Sistema del complemento: este sistema forma parte de la inmunidad innata y es una defensa inespecífica contra microorganismos patógenos. Estáconstituidoporproteínasdenominadasfactoresdelcomplemento.En casodereaccionesinflamatorias,losfactoresdelcomplementosedirigen altejidoinfectado,dondesirvencomoseñalparaatraercélulasdelsistema inmune. Se adhieren a bacterias dañinas para marcarlas como blanco o Dr. Gino Corsini Acuña Centro de Comunicación de las Ciencias generanporosenlasmembranasdeagentespatógenosycausansulisis. spp.: porlogeneral,abreviaturaqueseutilizaparareferirseatodaslases- peciesdentrodeungénero. Test de Gram o tinción Gram: métodocreadoporChristianGramen1884, paravisualizarydiferenciarbacteriasbajoelmicroscopio.Elprimerpasoes aplicarelcolorantecristalvioleta.Luego,realizarelprocesodedecoloración conéter-acetona.LasbacteriasGrampositivoretienenelprimercoloran- te,porloquesevenvioletaoazuloscuroenelmicroscopio.Lasbacterias Gramnegativosedecoloran.Finalmente,seutilizaunsegundocolorante (safranina)ylasbacteriasGramnegativosetiñenderosado. Transposones: FragmentosdeADNmóvilesquepuedenpasardeuncro- mosomaaotro. 47 48 ACTIVIDADES EXPERIMENTALES ¡Con las manos en la masa! Aprende conociendo y experimentando en el micromundo de las bacterias. Ayudado de un adulto, realiza estas actividades.  Actividad Nº1 “Preparación de placas de cultivo para microorganismos” Materiales: Unsobredegelatinasinsabor ½litrodeaguahervidacaliente(2½tazaso500mL) 1cubodecaldodecarne Recipienteconcapacidadparaunvolumende3tazaso600 mL 2tazas  Placas de Petri plásticas o de vidrio (alternativamente se puedenusarcajasdeplásticobajascontapa) Reglade10cm Disolverelcubodecaldodecarneen1/4detazadeagua(50 mL).Paralelamente,disolverelsobredegelatinasinsaboren 3/4detazadeagua(15ºmL).Mezclarambaspreparaciones, revolverbienyagregarunataza(200mL)deaguamás. Distribuir el contenido final en  las placas de Petri (o cajas deplásticobajascontapa)dejandounaalturade0,5cmde grosor(usarreglaparamedir).Taparydejarsolidificarenel refrigerador. Elcontenidodelasplacasseráutilizadoparalasactividades 2,3,4y5. Con la mezcla final detallada en este procedimiento, se deberían poder preparar aproximadamente 20 placas de Petri de 90 mm de diámetro. 49 52 Actividad Nº4 “Medios de cultivo óptimos para microorganismos” Materiales: 3botellasplásticasde½litrolimpias 3tazasdeaguahervidacaliente 1cubodecaldodecarne Recipienteparadisolverelcaldo 1cuchara Vinagre Sal Plumónpermanente Enelrecipiente,disolverelcubodecaldodecarneenlastres tazasdeagua.Dividirelcontenidoenlastresbotellas(1taza porbotella).Alaprimerabotella,agregarlecincocucharadas desal,alasegundabotellacincocucharadasdevinagreyno adicionar nada en la tercera botella. Esta será la botella de control.Rotularlasbotellasparadiferenciarlasconfacilidady ponerlasenunlugarcálido.Incubardurantecincodías. Luegodetranscurridoeltiempodeincubación,observarlas botellasycompararsuturbidezoturbiedad.Amayorturbidez, mayorcrecimientodemicroorganismos.  Actividad Nº5 “Respiración de microorganismos” Materiales: Unabotellademediolitro,preferiblementedeplástico Unglobo Unsobredelevaduradepanadería(Saccharomycescerevisiae) Doscucharadassoperasdeazúcar Aguatibia Unajarra(osimilar) Unacuchara Cintaadhesiva Enlajarracolocarunatazaymediadeaguatibiayañadirel sobre de levadura. Mezclar bien. Posteriormente, agregar las doscucharadasdeazúcar.Revolverhastaquelamezclasea homogéneaycolocarelcontenidodelajarraenlabotella. Paralelamente,inflarunpocoelgloboparavolverlomáselás- tico.Luego,desinflarloyponerloenlabocadelabotella.Fijar- loconcintaadhesiva. Finalmente,ubicarlabotellaconelglobosobreunasuperficie plana. Incubarduranteunashorasyobservarydocumentarlospro- cesosqueocurrenconelgloboylalevaduradisueltaalinte- riordelabotella. 53 SalyersA.,WhittD.(1994).BacterialPathogenesis.EditorialEMSPress,EstadosUnidos. PARA SABER MÁS ChileBio.CRISPR:Laherramientadeedicióngenéticaqueestárevolucionandolamedicinay agricultura.Recuperadoen:http://www.chilebio.cl/?p=6367 ElPaís.Laedicióngenéticaabrenuevasfronterascondosnuevastécnicas.Recuperadoen http://www.elpais.com.uy/vida-actual/edicion-genetica-abre-nuevas-fronteras-nuevas-tec- nicas.html NationalAcademiesofSciences,Engineering,andMedicine,NationalAcademyofMedicine, NationalAcademyofSciences,CommitteeonHumanGeneEditing:Scientific,Medical,and Ethical Considerations. (2017). Human Genome Editing: Science, Ethics, and Governance. NationalAcademiesPress,EstadosUnidos. TurksenK.(2016).GenomeEditing.EditorialSpringer,Suiza. WatsonJ.(2008).Biologíamoleculardelgen.EditorialPanamericana,5ªedición,España. 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