Microbiología e Inmunología Primer Semestre PDF

u Microbiología e inmunología Primer semestre Beatriz Crespo Carpintero 2ºEnfermería  Tema 1. Introducción a la microbiología Microorganismos: dotados de individualidad, unicelulares, tb pueden ser pluricelulares siempre que no tengan diferenciación...

u Microbiología e inmunología Primer semestre Beatriz Crespo Carpintero 2ºEnfermería  Tema 1. Introducción a la microbiología Microorganismos: dotados de individualidad, unicelulares, tb pueden ser pluricelulares siempre que no tengan diferenciación de tejidos, cuyo estudio requiere una metodología común y especializada a su pequeño tamaño. No todos los microorganismos son microscópicos. Hay microorganismos que no entran dentro de esta definición, como los virus, ya que no son células. Las partículas subvíricas tampoco entran dentro de la definición de microorganismo. Destacan los priones. 1.1. Historia de la microbiología 1) Descubrimiento de los microorganismos: — Siglo XVII. Antonie V.L. Consiguió desarrollar una serie de lupas con una lente que conseguía amplificaciones entre 50 y 300 veces. Con esto consigue describir los principales grupos de microorganismos: bacterias, algas, protozoos y hongos. — En el siglo XIX se desarrollaron ya los microscopios compuestos, donde podemos conseguir como máximo 1000 aumentos. A partir de este siglo empiezan a surgir los microscopios electrónicos, donde se producen avances significativos. — Teoría de la generación instantánea, decía que los microorganismos que se descubrieron en el siglo XVII surgían de maneras espontáneas, no que venían de un ser existente. 2) Hallazgos que permiten el avance: — SPALLANZANI: pone en duda la teoría de la generación espontánea. Hizo un experimento donde metió una sopa (suspensión orgánica en un frasco) y lo cerró herméticamente y lo calentó hasta ebullición unos minutos y al enfriar y mirar vio que no se contamina y no crecían microorganismos. — APPERT: Describe el procedimiento para hacer la conservación de alimentos, además de volver a poner en duda la teoría de la generación espontánea. — PASTEUR: en el siglo XIX, descarta por completo la teoría espontánea, y postula que los microorganismos se transmitían por el aire. Hizo el experimento de los matraces (metió en uno de ellos una suspensión orgánica y con una llama alargó un cuello, así que hierve la suspensión hasta ebullición, que mata todos los organismos de la suspensión y con el vapor esterilizaba las partes de fuera del cuello, lo dejo de calentar y lo puso vertical para demostrar su teoría. 2  3) El descubrimiento de los organismos como enfermedades infecciosas: permite tratarlas y prevenirlas. — LISTER: siguiendo la teoría de Pasteur, desarrolla mezclas antisépticas a partir de aceites esenciales y con carácter antiséptico, además introdujo las prácticas de esterilización de material quirúrgico, lo que aumentó la supervivencia de los pacientes después de la cirugía, demostrando que las enfermedades que lo causaban eran microorganismos que estaban en los materiales o en el aire de el quirófano, pero no fue concluyente, el que sí lo consiguió fue: —KOCK: descubre la relación entre organismo-enfermedad, tenemos los “postulados de kock”: (muy imp) 1. El agente causal de una enfermedad debe estar en la sangre del animal enfermo y no en la del sano. 2. El microorganismo causante de una enfermedad se debe poder cultivar en cultivo puro. 3. Las células aisladas del animal enfermo cuando se inoculan en un 2 animal sano van a dar lugar a la misma enfermedad. 4. A partir de este 2 animal enfermo se debe aislar igual que al 1. En microbiología clínica hay microorganismos que no se han podido cultivar, como la bacteria de la sífilis que directamente la cultivamos en animales. — FANNY HESSE: introdujo el Agar-agar (que se saca de algas) como componente básico de los medios de cultivo sólido. 1.2 Situación de los microorganismos en la escala biológica Tenemos 3 dominios: bacteria, archaea y eucariotas. Las bacterias son todas microorganismos, al igual que en las archaea, dentro de las eucariotas las únicas que son microorganismos son las algas, hongos y protozoos. Casi todos los patógenos van a ser bacterias, desde el punto de vista patogénico nos interesan los hongos y los protozoos. Las archaea viven en ambientes muy extremos, como a altas temperaturas. Nos interesan desde el punto de vista clínico ya que se está descubriendo que muchos organismos del aparato digestivo son archaea. No se conoce ninguna enfermedad causada por arqueas. 3  Tema 2. Estructura de los microorganismos 2.1. Diferencias entre eucariotas y procariotas 2.2. Morfología, tamaño y estructura de las bacterias Las bacterias siempre van a tener la misma forma, no la pueden cambiar en función de las circunstancias. El carácter taxonómico es una característica que nos permite diferenciar unas bacterias de otras. Tenemos morfologías principales: 1. coco 2. bacilo 3. espirilo 4. espiroquetas 5. bacterias filamentosas/actinobacterias El tamaño de las bacterias: a medida que la célula aumenta, la relación superficie-volumen disminuye. 4 Su implicación clínica se basa en tener más/menos superficie para adquirir nutrientes y desechar sustancias de desecho; por lo que pueden crecer más rápidamente y dar lugar a densidades de población mucho más altas, por lo que en las enfermedades infecciosas colonizan muy rápidamente todas las superficies. 2.3 Estructura celular 2.3.1. La membrana plasmática Es una bicapa lipídica formada por fosfolípidos (la capa hidrofóbica hacia dentro y la hidrofílica hacia afuera, que delimita el espacio intracelular), es dinámica y estable porque establece diferentes tipos de interacciones como los puentes de hidrógeno, es permeable y de 8 nm de grosor. Su permeabilidad: – Difusión: puede ser pasiva o facilitada, no se requiere energía, y pasan a favor de un gradiente. – Transporte: pueden ocurrir a favor o en contra de un gradiente, implica la función de una serie de proteínas transportadoras. Lo tenemos de dos tipos: activo donde necesitamos una proteína transportadora, y el transporte por translocación de grupos, donde la sustancia a la vez que es transportada es modificada químicamente. -Proteína transportadoras: 1. Uniporte: llevan un compuesto. 2. Contransportadoras: llevan varios compuestos, hay dos tipos: 2.1. Antiporte, llevan 2 compuestos en sentidos contrarios 2.2. Simporte, llevan los dos al mismo sentido Los esteroles existen en la membrana plasmática de eucariotas y concretamente en las células humanas tenemos el colesterol. Su importancia se basa en su rigidez que le confieren a las membranas plasmáticas. Las bacterias no tienen esteroles, tienen una sustancia similar denominadas hopanoides que también confieren rigidez, su concentración en la membrana plasmática de las bacterias varía en las especies, entre un 5 a 25% del total de lípidos de la membrana plasmática. Las bacterias del género Mycoplasma son el único grupo que no tiene pared celular, ya que tienen esteroles. 5 Capas lipídicas 1. Bacteria y Eukarya: Fosfolípidos, que están formados por ácidos grasos (hidrofóbica) y por glicerol fosfato (hidrofílica), están unidos por enlaces éster. 2. Archaea: Polímeros de isopreno unidos por enlaces éter - La región hidrofóbica está formada por unidades de isopreno (hidrocarburo de 5 carbonos). Diéteres de glicerol, con cadenas laterales de 20 C (fitanilo, cada una compuesta por unidades de isopreno o por tetraéteres de glicerol, con cadenas laterales de 40 C) - Pueden formar una monocapa lipídica, la cual es muy resistente al calor - Organismos hipertermófilos (80ºC) – Las monocapas de las archaea permiten que las arqueas vivan en ambientes extremos. 2.3.2. Pared celular Todas las bacterias menos el micoplasma tienen pared celular. Normalmente en las gram negativas es fina y es gruesa en las positivas. Es una capa muy resistente y dura (el peptidoglicano) y le confiere a la bacterias dos características: la forma y la protege de las lisis osmótica (lisis provocada por la entrada masiva de agua). El tipo de peptidoglicano (péptidos + azúcares (N-acetilglucosamina y n-acetilmurámico)) nos permite diferenciarlo en: – Gram positiva: capa más gruesa, esta capa supone el 90% del total de la pared celular, sus aa son d-alanina, d-glucosamina, l-lisina, d-alanina. Sus hebras están unidas por una unión entre la l-lisina a través de un puente de 5 glicinas a la d-alanina. – Gram negativa: la capa solo es el 10% de la pared celular, tienen membrana externa, sus 4 aa son l-alanina, d-glucosamina, DAP (Diaminopimélico), d-Alanina. Sus hebras están unidas por una unión directa (covalente directa) entre el DAP de una hebra y la d-alanina de otra. Muchos antibióticos (como la penicilina) funcionan rompiendo la estructura para que entre agua y se produzca una lisis osmótica, deteniendo así el crecimiento de la colonia. 2.3.3. Membrana externa (solo en Gram negativa)/ capa de lipopolisacáridos Tiene una elevada composición de lipopolisacáridos, que están constituidos por una parte lipídica y por una parte de azúcares. 6 La parte lipídica o lípido A está constituido por dos moléculas de n.acetilglucosamina fosfato a las cuales se encuentra unidas dos cadenas de ácidos grasos. En esta parte es importante Ireneo capacidades de encadenar fiebre, esta es la razón de que muchas infecciones tengan fiebre como uno de sus síntomas, desde el punto de vista industrial es relevante en la fabricación de antibióticos u otros fármacos. La parte de azúcar emerge hacia el exterior, la parte del polisacáridos la dividimos en dos partes: — El polisacárido core/central, más cercano del lípido A. Varía muy poco de unas especies a otras. — El polisacárido O/específico. Varía incluso entre especies muy próximas. En clínica nos permite saber si realmente una persona en una muestra tiene una cepa virulenta o no. La estructura es casi la misma que en la membrana plasmática, como en su grosor. Tienen poros que permiten el paso de moléculas hidrofílicas (pequeñas). — En el periplasma se acumulan enzimas que tienen una función muy relevante en el metabolismo de las bacterias. Tenemos 3 tipos: 1. Enzimas hidrolíticas celulares: hidrolizan polímeros. 2. Proteínas de unión: configuran/modifican las moléculas del exterior para que puedan ser transportadas hacia el interior. 3. Quimiorreceptores: reciben estímulos químicos, le permiten a la bacteria saber hacia dónde tiene que olerse o alejarse. 2.3.4. Ácidos teicoicos (principalmente en la área de las Gram positivas) Polímeros de azúcares y aminoácidos que suelen estar unidos al glicerol fosfato rimitol fosfato. Están unidos a la placa de peptidoglicanos de las Gram +. Su superficie tiene una carga negativa muy fuerte, lo que hace que sean muy fáciles de teñir. 7 2.3.5. Cápsulas o capas mucosas Solo la tienen algunos grupos. Son acúmulos desordenados de azúcares y/o glicoproteínas en el exterior de la bacteria. Las cápsulas son rígidas y las capas mucosas son deformables. Sus funciones son: 1. Unión de patógenos a la superficie de sus huéspedes. 2. Más difíciles de reconocer por parte de nuestro sistema inmune, es lo que hace que muchas infecciones den lugar a infecciones más grandes. 3. Confieren resistencia a la desecación. 2.3.6. Flagelos Su función es proporcionar movilidad a las bacterias. Es uno de los caracteres taxonómicos, por lo que podemos usar esta disposición para diferenciar unas bacterias de otras. —Cuando rodean a toda la superficie de la bacteria se llaman peritricos — Cuando está en un extremo y generalmente uno solo son polares —Cuando hay varios que emergen todos del mismo punto son los lofotricos. Tienen una región basal/motora y la que tenemos en el exterior es el filamento. La región motora es el motor, tenemos un eje central y tantos sistemas de anillos como capas atraviesan (3 en Gram - y 2 en Gram+) y en el anillo más interior tiene dos proteínas: las proteínas Mot que son las que hacen girar al flagelo y las proteínas Flit son las que permiten cambiar de dirección al flagelo. El filamento está unido a la porción motora por una proteína denominada gancho. El gradiente de protones es lo que propulsa el movimiento del flagelo, cuando pasan los protones hasta el interior (unos 1000 protones) se produce energía que genera el movimiento. 2.3.7 Fimbrias y Pili Estructuras proteicas que se proyectan hacia el exterior. — Fimbrias (no la tienen todas las bacterias): son menores que los flagelos y se encuentran en mayor número. Sus funciones no están muy claras, pero una de ellas desde el punto de vista clínico es unirse a la superficie del hospedador — Pili (no en todas las bacterias): mayores que los flagelos, y normalmente el número es de uno por células. Sus funciones son muy importantes: 1. Unión a los tejidos del hospedador 2. Pueden actuará de receptores para virus 8  3. Implicados en el proceso de conjugación: proceso en el que una bacteria transmite a otra material genético a través de los Pili. Es importante para explicar porque hay más problemas con la resistencia a antibióticos. 2.3.8. Otros constituyentes celulares 1. Genoma: se replican independientemente del cromosoma. El cromosoma de una bacteria estándar tiene unos 4,4 millones de pares de bases. El ADN está en una configuración superenrollada en una bacteria por 50 puntos de superenrollamiento. 2. Cuerpos de inclusión: son acúmulos de sustancias de reserva que se producen en el citoplasma de las bacterias, que se acumulan cuando la bacteria está viviendo en unas condiciones nutricionales óptimas. Tipos: a) Acúmulos de Poli-B-OH-butirato que le sirven como fuente de carbono y como fuente de energía. b) Glucógeno: como fuente de carbono y energía, lo podemos encontrar también en células eucariotas. Estas dos se ven a microscopio óptico. c) Polifosfatos: se usan para la biosíntesis de todos los elementos que llevan fosfato. d) Azufre: acúmulos de azufre elemental, algunas bacterias son capaces de usar azufre como fuente de energía. Estos últimos se ven solo a microscopio electrónico. 3. Endosporas: solo la producen pocas especies bacterianas, se producen en número de uno por bacteria, son estructuras específicas de las bacterias ya que son estructuras extremadamente resistentes, resistiendo incluso a compuestos químicos contaminan antes, esto hace que las bacterias que las poseen sean muy peligrosas ya que pueden ser patógenas. Estructura: - Tiene muchas capas, que explican su extrema resistencia. - Exosporium: capa más externa, de naturaleza proteica. - Cubierta/s de la endospora: son capas de naturaleza proteica. - Corteza de la endospora/Córtex: formado por hebras de peptidoglicano entrecruzadas. - Core/protoplasto: es una célula en reposo, sus componentes son todos los que tiene una bacteria en reposo. Esto es lo que está por dentro del córtex. Su características más destacable es que está muy deshidratado, ha perdido entre el 70-90% del agua que tiene el citoplasma de la bacteria normal, lo que le permite explicar porque las endosporas permiten durante largos períodos de tiempo. Su pH es una unidad inferior 9  al de la célula, ser más ácido hace que las enzimas bajan su nivel de actividad, dentro del citoplasma del core de la endospora tenemos una elevada concentración de unas pequeñas proteínas llamadas SASPS ( “pequeñas proteínas solubles en ácido de la espora) cuya función unirse al dna y los plásmidos si los hubiera e impedir que se degrade (es decir, estabiliza el dna). Tiene una elevada concentración de complejos de ácido dipicolínico, que ayuda a la termorresistencia, haciendo la bacteria más resistente. 10  Tema 3. Metabolismo microbiano Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que ocurren en una célula. Anabolismo: conjunto de reacciones de biosíntesis que ocurren en una célula. Catabolismo: conjunto de reacciones de degradación que ocurre en una célula como resultado da lugar a energía y a sustancias de desecho. Necesitamos energía para el transporte de sustancias, para el anabolismo y para la movilidad. 3.1. Clasificación de los microorganismos Fuente de energía: 1. Quimiotrofos. Tenemos los quimioorganotrofos usan sustancias orgánicas y los quimiolitotrofos que usan sustancias químicos inorgánicas. 2. Fototrofos Fuente de carbono: 1. Autótrofos: usan el CO2 atmosférico como fuente de carbono 2. Heterótrofos: usan compuestos químicos de organismos como fuente de carbono. 3.2. Nutrición microbiana Los nutrientes son elementos básicos necesarios para la biosíntesis. Tenemos dos grandes grupos: 1. Macronutrientes: se requieren en grandes cantidades. Algunos de los más importantes son: - Carbono, se encuentra en todas las moléculas orgánicas. Las bacterias lo adquieren distintos en función de su fuente de carbono (autotrofos y heterotrofos). Es un 50% del peso en seco de la célula, es además el elemento mayoritario de las macromoléculas. - Nitrógeno: se obtiene de nitrógeno gas o de compuestos orgánicos como el nitrito. Su función es formar parte de proteínas y ácidos nucleicos entre otras moléculas. Es el 12% del peso en seco. - El fósforo cumple la función de formar parte de ácidos nucleicos y fosos lípidos, normalmente se obtiene de sales. 11  - Azufre: forma parte de algunos aminoácidos (cisterna y met, de proteína, de coenzimas. Se obtiene de sales de azufre que suelen ser sulfatos. - Magnesio, estabiliza los ribosomas, membrana celular, ácido nucleicos y se necesita para la actividad de muchas enzimas. Se obtiene de sales de magnesio. - Calcio: Estabiliza la pared celular, papel importante en la resistencia al calor de las endosporas. Obtenido a partir de sales de Ca. - Sodio: Requerido por algunas especies marinas. Fuente NaCl. - Hierro: Requerido para la respiración celular, forman parte de citocromos y de proteínas implicadas en el transporte de electrones. 2. Micronutrientes: se requieren en pequeñas cantidades, por lo que también se les conoce como oligoelementos o elementos traza. - Cobalto: forma parte de la vit. B12. - Cofactores de enzimas como Cu, Mo, Ni, Se, Zn-. - Mn. Activador de enzimas, cuando está presente la enzima aumenta su actividad. Los factores de crecimiento se requieren en pequeñas cantidades, pero no son micronutrientes. Estos factores son cuatro grupos: 1. Las vitaminas, forman parte de coenzimas como el ácido nicotínico que forma parte del NAH o NADH. 2. los aminoácidos 3. Las purinas 4. Las pirimidinas Hay bacterias que sintetizan todos los factores, como la E. Coli. Las bacterias que no lo hacen o las bacterias lácticas han ido perdiendo algunos genes a lo largo de la evolución que le permiten estos factores, ya que viene en ambientes muy ricos (lácteos). Esto lo hacen porque no necesitan sintetizarlos ya que lo cogen del medio. 12 3.3. Catabolismo La utilización de la energía química por una célula involucra reacciones de oxidación-reducción (reacciones de intercambio de e-). – Oxidación.- eliminación de e- de un sustrato – Reducción.- adición de e- a un sustrato. – Potencial de reducción (E0´(v)): tendencia de una sustancia a ser oxidada o reducida en comparación con el H2 (a pH 7) -Agentes reductores.- E0´ negativo: Son aquellos que tienen mayor tendencia a ceder electrones. -Agentes oxidantes.- E0´ menos electronegativo o positivo: son los que tienen mayor tendencia a aceptar electrones. El que tiene más tendencia es el oxígeno. (Los de abajo son más electropositivos y los de arriba más negativos, estos últimos le ceden los electrones a los de abajo y tienen mayor energía. Cuanto más separados estén dos compuestos en la torre de energía, es decir cuando mayor sea la diferencia del potencial de reducción entre ellos, mayor será la energía que se libere cuando reaccionen). 3.3.1. Obtención de energía Mecanismos utilizados por los microorganismos quimioorganotrofos para obtener energía. Los dos grandes mecanismos son: a. Fermentación: 1. Reacciones de oxidación/reducción ocurren en ausencia de una aceptor final de electrones. 2. Los átomos de carbono del sustrato utilizado como fuente de E, no se oxidan totalmente a CO2, obteniéndose productos de fermentación. 3. La síntesis de ATP se produce por fosforilación a nivel de sustrato. 4. La diferencia de potencial de reducción entre el sustrato inicial y el producto final es pequeña. 5. Por cada mol de Glc se obtienen 2 ATP. b. Respiración: es mucho más eficiente energéticamente,esto quiere decir que la biosíntesis va a producirse más rápido, las células se dividen más rápido de 13  este modo, lo que puede dar lugar a nivel clínico que la bacteria se multiplique más rápidamente. 1. Reacciones de O/R ocurren en presencia de un aceptor final de e-, que normalmente es el O2. 2. Los átomos de C del sustrato inicial se oxidan totalmente a CO2. Por cada molécula de glucosa por respiración se obtienen 6 moléculas de CO2. 3. La síntesis de ATP se produce por fosforilación oxidativa. (síntesis de ATP ligada a un proceso de generación de electrones). 4. La diferencia de potencial de reducción entre el sustrato y el producto es grande, liberando mucha energía. 5. Por cada mol de Glc se obtienen 38 ATP. FERMENTACIÓN Una molécula de glucosa nos va a dar dos moléculas de 1–3-bifosfoglicerato, es decir pasa de tener 6 átomos a dos moléculas de 3. El fosfato del bifosfato sale del ATP. En la primera etapa se consume energía (ruta de degradación). Por cada molécula de gliceraldehído-bifosfato se transforma en piruvato, por cada molécula se liberan 2 ATP. Por tanto, al tener dos moléculas de gliceraldehído-bifosfato salen 4 ATP. Por tanto, en la glucosa por cada mol se obtienen 2 ATP. Se llama fosforilación a nivel de sustrato, porque el fosfato que se libera (por un sustrato) y se obtiene piruvato, produciendo ATP. Uno de los sustratos intermediarios de la ruta es utilizado para el ATP. Si en respiración a partir de una molécula de glucosa obtienes 6 CO2, en fermentación solo son 2. El resultado de la fermentación; se generan una reacciones redox que dan lugar a productos de fermentación que nos permitirán clasificar las fermentaciones. Los productos llevan de nombre, por el producto final de mayor tamaño. 14 La fermentación alcohólica: el producto de mayor tamaño es el alcohol. La fermentación láctica: se obtiene ácido láctica, tenemos la homolactica donde el único producto es el ácido láctico como lo que ocurre en el músculo y la heteroláctica donde hay más productos, el etanol y el CO2. Fermentación ácido propiónica: La fermentación ácido mixta la suelen llevar las bacterias entéricas que viven en el tracto digestivo y que fermentan los azúcares para dar lugar al final una mezcla de ácidos que varía en función de la especie y las condiciones de crecimiento. Muchas de estas bacterias son importantes desde el punto de vista clínico porque la mayoría son las que producen diarrea, gastroenteritis… RESPIRACIÓN Los donadores de electrones que son el NAD(P)H ceden los electrones a una serie de transportadores de electrones de la membrana, estos transportadores se organizan en la membrana de manera que se van cediendo los electrones entre ellos y eliminan promotores hacia el exterior. Como consecuencia del transporte de e se origina el gradiente de protones, que es una carga positiva en el interior de la membrana. La NADH deshidrogenasa coge el hidrógeno a las flavoproteínas, que cogen los átomos de hidrógeno que los 15 descomponen en un protón que va al exterior y el electrón que va al siguiente elemento, que son unas proteínas de hierro y de azufre que se lo pasan al siguiente elemento que son las quininas que cogen los electrones de estas proteínas y se los pasan a los citocromos liberando también protones que se lo ceden al aceptor final de electrones que en el caso de la oxidativa es el oxígeno. Las ATPasa es un complejo enzimático se aprovecha del gradiente de protones para que en su paso del interior al exterior se obtenga energía. Con 4 protones se sintetiza un ATP. El carbono por oxidación se sintetiza por la glucólisis donde se producen dos ATP y se producen 4 por fosforilación a nivel de sustrato, el piruvato entra en el ciclo de krebs donde se obtienen 3 moléculas de CO2 (que son 6 porque son 2 piruvato), el poder reductor que se origina, por cada átomo de hidrógeno que cede el NADPH se cede a la cadena de transporte de electrones (se producen 3 ATP) por lo que en este ciclo se producen 12. En el FADH se producen 2 en vez de 3, ya que tiene menor potencial reductor al estar más abajo en la escala. Se produce un GTP. Por respiración también se producen NADH por glucólisis. Por cada piruvato se generan 15 ATP, como son dos piruvatos 30. Mas los 2 que se generan por fosforilación oxidativa, y los 6 restantes se producen por respiración (glucolisis). Cuando un microorganismo respira se producen 2 ATP por glucólisis, por fosforilación a nivel de sustrato, pero cómo se producen 2 NADH (en la glucólisis) que luego entran en cadena respiratoria y cada uno de estos generan 3 ATP (6). Estos se suman a los 30 del ciclo de Krebs. En total 38 ATP por cada molécula de glucosa. 16  Tema 4. Crecimiento de microorganismos. Control del desarrollo microbiano. Factores físicos y químicos. Agentes antimicrobianos (antibióticos y quimioterápicos) 4.1. Crecimiento y multiplicación de las bacterias Crecimiento bacteriano: incremento del número de células de una población. Velocidad de crecimiento: incremento del número de células de una población por unidad de tiempo. Tiempo de generación: tiempo mínimo que tarda una célula para dividirse en dos, esto depende de las especies. Crece a su velocidad máxima. Esto ocurre cuando las condiciones son las óptimas. Está influido por la relación superficie - volumen. Cuando una población bacteriana se duplica en los tiempos de generación se nos permite hacer una representación matemática. Esta fórmula sólo vale cuando la generación de está diciéndolo en su velocidad máxima. Las bacterias se dividen por fusión binaria, que quiere decir que cada célula dan lugar a dos células hijas que desde el momento que surgen ya tienen el mismo tamaño que la célula madre, esto es un rasgo de que son organismo poco evolucionado, a medida que vamos sosteniendo la escala evolutiva, el tiempo que tarda en 17 adquirir las características de un adulto son mayores (como pasa en los humanos que son 25 años). El peptidoglicano se tiene que formar en la elongación celular. Si tenemos una bacteria que no se divide, los antibióticos que hacen efecto a la síntesis celular, no van a hacer nada. Un cultivo bacteriano cerrado (no aportamos nutrientes) ocurre en los matraces de laboratorio y el mismo que ocurre en una microorganismo en en alimento, ya que los únicos nutrientes van a ser el que tenga el alimento, ya que yo no le voy a proporcionar más alimento. Incluso puede ser en el tejido humano (raro caso porque no tiene que haber aporte de nutrientes). Cuando hacemos las representación de la concentración de células en función del tiempo en ese cultivo pasamos por 4 fases: - Fase de latencia: el cultivo aumenta su concentración de células, el cultivo se está adaptando a las nuevas condiciones. En un proceso infecciosos sería lo que tardaría en adaptar una bacteria del aire a las condiciones de mi garganta, las condiciones más favorables son la garganta porque tiene mejores condiciones. Entre mejores sean las condiciones sean las del destino, menos será la duración. Cuando la bacteria llega a su máxima fase de crecimiento entramos en la siguiente fase. - Fase de crecimiento exponencial: se cumple la ecuación matemática de antes. Es una estancia corta. Las condiciones dejan de ser óptimas. - F. Estacionaria: no se incrementa la concentración de células (hay parte de la población que se divide y otra que muere). Los nutrientes se acabarán agotando por completo. - F. de muerte o lisis: las células mueren, pero no de manera rápida, ya que hay muchas que se lisan, liberando nutrientes que pueden usar otras células para mantenerse vivas durante un tiempo más. Las dos o tres primeras fases también las podemos usar para procesos infecciosos. 18 La concentración de células en una muestra la podemos hacer con dos procedimientos. - Recuento del número de colonias en diluciones seriadas sembrando la muestra para ver el recuento. - Con una cantidad de muestra determinada y con la densidad óptica, con esa tu idea se puede ver la concentración de la muestra. 4.1.1. Efecto de las condiciones ambientales en el crecimiento bacteriano - Temperatura: la temperatura óptima es la cual en la que la población bacteriana crece a su velocidad máxima, a partir de la temperatura óptima la velocidad de crecimiento disminuye drásticamente llegando a la temperatura máxima, donde no son capaces de crecer. Desde el punto de vista sanitario es intentar llegar a esa temperatura disminuyendo el número de organismos. Desde estos dos valores diferenciamos varios tipos de organismos: Mesófilos: tienen una temperatura entre la óptima entre 10 y casi hasta los 50 grados, pero a su temperatura máxima solo crece a 39, están las mayoría de los patógenos Los psicrófilos: crecen a temperaturas óptimas rondando los 10 grados, incluso hasta por debajo de los 10 grados, por eso los alimentos en el frigorífico tienen fecha de caducidad. Los termófilos tienen temperaturas óptimas mayores de 50 grados. Hay un grupo especial que tienen temperaturas óptimas de más de 80 grados, llamados hipertermófilos que en general suelen ser arqueas que pueden crecer a estas temperaturas porque pueden tener monocapas lipídicas. Son una fuente de enzimas usadas en la industria en el diagnóstico de muchas enfermedades, 19  como es el caso de la PCR, ya que se usan enzimas resistentes a altas temperaturas. - pH: tenemos 3 grupos de microorganismos Alcalófilos : pH superiores a 7,5-8. Los más importantes son los que producen infecciones de orina. Acidófilos: por debajo de 5,5-6. Destacan los que se encuentran en el estómago y que pueden llegar a producir úlceras. Los que viven en la neutralidad, que son la mayoría de los que nos importan. Su pH está aproximadamente sobre 7. - Concentración de solutos: las bacterias tienen estructuras que las protegen de la lisis osmótica. Viven en concentraciones de solutos que son bastantes restrictivas. Concentración de cloruro sódico en las que son capaces de crecer: 1. No Halófilos: supera concentraciones de un 1%. 2. Halotolerantes: soportan concentraciones de un 10% pero su velocidad máxima es una concentración de un 3% 3. Halófilos: soportan concentraciones de más de un 5%. 4. Hiperhaofilos: su concentración óptima es de un 15%, pero alcanza hasta más de un 20%. 20 La sal la usamos como otro medio de conservación de alimentos, de allí su importancia, ya que queremos conservar los alimentos. - Disponibilidad de oxígeno: en función de los requerimientos las dividimos en: 1. Aerobios estrictos: necesitan oxígeno a la misma concentración que el oxígeno atmosférico. Metabolismo respiratorio. 2. Anaerobios estrictos: no necesitan oxígeno para crecer, incluso en algunos casos el oxígeno es tóxico para ellos. Metabolismo fermentativo. 3. Aerobios facultativos: crecen tanto en ausencia como en presencia de oxígeno. En ambos tipos de metabolismo en función de si están en presencia o no de oxígeno. 4. Microaerobios : necesitan oxígeno en menos concentración que el oxígeno atmosférico, por lo que buscan el nivel adecuado para crecer. Metabolismo respiratorio. 5. Anaerobios aerosoles antes: son aerobios pero toleran las presión de oxígeno. Metabolismo fermentación. 21 4.2. Control químico del crecimiento microbiano - Agentes antimicrobianos: Compuestos químicos sintéticos o naturales que inhiben el crecimiento o matan a mos. Aquellos que presentan toxicidad selectiva (son tóxicos para el mo pero no para los tejidos humanos) serían susceptibles de su uso en terapia (=agentes antimicrobianos quimioterapéuticos) - Agentes antimicrobianos no-quimioterapéuticos. Conceptos: 1. Esterilización.- Eliminación de todos los mos de una muestra o material 2. Desinfección.- Eliminación, inhibición o destrucción de mos que pueden causar enfermedad. Los desinfectantes son compuestos que debido a su toxicidad, normalmente no se aplican a tejidos 3. Antisepsia.- Prevención de una infección. Los antisépticos son agentes químicos que se aplican sobre tejidos para prevenir una infección, destruyendo o inhibiendo el crecimiento de agentes patógenos. 4. Desinfectantes y antisépticos destruyen agentes patógenos pero no necesariamente otras formas celulares (ej. esporas). 4.3. Efecto de los agentes microbianos Cuando se añaden a un cultivo bacteriano (efecto sobre virus y hongos). Tipos de agentes para las bacterias: 1. Bacteriostáticos: son aquellos que inhiben el crecimiento de las bacterias pero no las matan. Dejan de crecer pero siguen allí, porque están vivas. 2. Bactericidas: matan a las bacterias pero siguen allí (muertas). Las células viables bajan. 3. Bacteriolíticos: lisan, matan a las bacterias y las lisan, un ejemplo de antibiótico sería una penicilina. 22 Hay dos grupos de compuestos sobre los hongos: 1. Fungicida: mata a los hongos pero no los lisa. 2. Fungistáticos: inhiben el crecimiento de los hongos. Para los virus: no crecen, se multiplican. 1. Viroestáticos: inhiben la multiplicación de los virus. 2. Viricidas: compuestos que inactivan a los virus. 4.4. Agentes antisépticos Alcohol, compuestos que contienen fenol, detergentes catiónicos, peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) a una dilución del 3%, compuesto de yodo, la octenidina. 4.5. Desinfectantes y/o esterilizantes Cuando desinfectamos pretendemos eliminar los posibles patógenos que hay en una muestra, pero podemos conseguir la esterilización en función de la dosis y el tiempo. Tenemos alcohol, detergentes catiónicos, compuestos con cloro, sulfato de cobre, gas etileno (usado mucho en hospitales para esterilizar sobre todo los pijamas sanitarios), formaldehído (líquido muy tóxico que se vaporiza a 50-60 grados que son muy tóxicos y te pueden matar. Desinfecta los productos de aire acondicionado en hospitales, que tienen que estar tapados, 23 una vez al año o cada dos años), el peróxido de hidrógeno debe de ser usado en concentraciones superiores. 4.6. Agentes antimicrobianos quimioterapéuticos (o con posibilidad de quimioterapia) Los dividimos en dos grupos: 1. Análogos de Factores de crecimiento - Compuestos análogos a los factores de crecimiento, resultado de la modificación química de un factor de crecimiento y que inhiben (o compiten con el factor de crecimiento normal) la utilización del factor de crecimiento normal por parte del mo, con lo que la ruta en la que interviene queda interrumpida, provocando normalmente la muerte del mo. - Los primeros descubiertos fueron las sulfamidas.- ej. sulfanilamida- análogos del PABA que es parte del ácido fólico, que es necesario para la síntesis de DNA en procariotas. Por tanto bloquean la síntesis de estas moléculas y por tanto la población bacteriana no puede dividirse. - Otros análogos: Ej. Fluorouracilo, se puede usar como antitumoral. - Algunos tienen también efectos antivirales y antifúngicos. 2. Antibióticos - Compuestos orgánicos producidos por microorganismos que inhiben el crecimiento de otros microorganismos distintos a los que los han producido. Se diferencian de los análogos de factores de crecimiento pues su origen es natural en la mayoría de casos, no se sintetizan químicamente como los análogos. Pero esto no siempre es así. Hay antibióticos que aunque tengan un origen natural se desmontan químicamente en el laboratorio. La penicilina fue el primer antibiótico producido a nivel industrial en los años 40´. Se pueden clasificar en muchos parámetros: - En función del espectro de acción: Atb de amplio espectro afectan a un mayor rango de microorganismos. Atb de espectro reducido o específicos tratan a un mayor rango o solo para un tratamiento. 24 Esto marca las pautas en la que se marca los antibióticos, ya que se dan antibióticos de amplio espectro que pueden funcionar, si no se cura la enfermedad se intenta buscar otro antibióticos de amplio espectro y ya si no funciona te mandan al hospital para que te hagan un aislamiento para aplicar el antibiótico más específico. En cada país se sigue una estrategia distinta. - Estructura química: se divide en 11 familias. Por ejemplo algunos contienen carbohidratos, con anillos grandes… Los que contienen aminoácidos o análogos peptídicos como las penicilinas o las cefalosporinas están constituidas por un núcleo de dos anillos en las penicilinas tiene de 4 y 5, el las otras de 5 y 6. Son antibióticos llamados betalactámicos, ya que tiene todos el anillo de cuatro miembros que tiene este nombre. - En función de sus mecanismos de acción: Se hace en función de la ruta metabólica que afecta. Inhibidores de la síntesis de la pared celular, los llamados betalactámicos: penicilinas y cefalosporinas, monobactamas y carbamelenas. Efecto bacteriolítico. Inhibidores de las DNA girasas: se relaja el superenrollamiento del DNA para que se pueda expresar un gen. Habrá genes que no se expresen y por lo tanto hay muchas proteínas que no se van a expresar y habrá rutas metabólicas que no se van a producir, Su efecto es bacteriostático. Ejemplo: ciprofloxacino (en infecciones de orina). 25  Efectores de la DNA polimerasa-RNA dirigida (molde que usan las DNA polimerasa): las DNA polimerasas celulares siempre van a ser DNA dirigidas. Se inhibe la transcripción, no se sintetizan proteínas, se produce un efecto bacteriostático. Ejemplo: Rifampicina (atb muy importante ya que es el único atb que afecta a algunos virus) Inhibidores de la elongación de RNA: como la actinomicina. Bacteriostático. Inhibidores de la síntesis de proteínas (50S Inhibidores): se unen al ribosoma y bloquean su acción. Solo afectan a la subunidad grande, destacan la eritromicina. Bacteriostáticos. Inhibidores de la síntesis de proteínas de la unidad pequeña (30S): como las tetraciclinas. Bacteriostático. Inhibidores de la síntesis de proteínas por la inhibición de las tRNA, así no se produce la síntesis de proteínas, destaca la puromicina. Distorsionar la estructura de la membrana plasmática: se infiltran en la membrana y desorganizan su estructura, las funciones dependen de la estructura de la membrana, por lo que se van a ver afectadas. Son bcaterioliticas. Efectores del ácido fólico; las sulfamidas (NO SON ATB, SON ANÁLOGOS DEL FACTOR DEL CRECIMIENTO). Su efecto es inhibir la síntesis de DNA, por lo que es bacteriostático. 26 4.7. Resistencia a antibióticos - Capacidad de un microorganismo de resistir a un antibiótico al que antes era sensible. Esto es una capacidad que se adquiere. - Mecanismos de resistencia antibióticos: 1. Carece de una estructura a la que afecta el antibiótico. Ejemplo: beta-lactámicos, los micoplasmas resisten a estos antibióticos porque no tienen pared celular, ES LA ÚNICA EXCEPCIÓN QUE NO TIENE LOCALIZACIÓN EN LOS GENES. 2. Permeabilidad reducida, por ejemplo la penicilina, las bacterias que suelen usar este mecanismo son las Gram- (pseudomonas), su localización en los genes está en los cromosomas. 3. Inactivación química del antibiótico, algunos ejemplos son la penicilina y el cloranfenicol, las microrganismos que suelen usar este mecanismos de resistencia son las bacterias entéricas (S. aureus) y su localización en los genes está en el plásmido/cromosoma. 4. Si se altera la diana a la que afecta el antibiótico, dos de los mecanismos es que una bacteria pueda modificar su dna polimerasa, haciendo que la enzima no la reconozca y por lo tanto no pueda actuar sobre ella. Se puede modificar directamente al ribosomas, consiguiendo que el atb no lo reconozca, lo que tenemos son una serie de genes que codifican para proteínas ribosomales que están modificadas Algunos ejemplos son la eritromicina y la rifampicina, los microorganismos que usan este tipo de resistencia son las bacterias entéricas y atún sobre los genes en el cromosoma. 5. Si afecta a una ruta concreta, la bacteria puede desarrollar una ruta distinta para llevar a cabo el proceso, las sulfamidas (que no es atb), la ruta interactiva tiene que ser independiente del ácido fólico para sintetizar el dna, siendo distinta a las sulfamidas ya. Los microorganismos que usan este tipo de ruta son las bacterias entéricas que actúan sobre los genes en los cromosomas. 6. Expulsión del antibiótico: como la tetraciclina, los microorganismos que usan este tipo de resistencia son las bacterias entéricas que actúan sobre los genes en los plásmidos. De esta manera se transmite la resistencia. 27 Es el único ejemplo que solo se encuentre en los genes de plásmido, los genes que determinan la resistencia se puede transmitir de unas bacterias a otras generalmente por mecanismos de conjugación. 2 ejemplos de resistencia: - Eritromicina; Resistencia por metilación del RNA ribosómico o por la producción de proteínas que inactivan las macrólidos o por eliminación al exterior (Expulsión de los macrólidos) - Tetraciclinas: resistencia por expulsión del atb de la célula, otras modifican la diana y otras inactivan el atb. → Origen de la resistencia a atb: Los plásmidos R son plásmidos de resistencia, no surgieron con el uso de atb en el ser humano, pero a la hora de empezar a usarlos se favorece que estos se dispersen entre las bacterias a otras para que resistan a estas nuevas condiciones. Se estima que morirán muchas personas por resistencia a antibióticos. No confieren resistencia a un solo atb, tiene genes para resistir a varios, incluso a 5-6 atb. → Clasificación de las resistencias: AWaRe: Access (Acceso): actividad contra una amplia gama de patógenos, potencial de resistencia menor que los antibióticos en los otros grupos. 48 antibióticos. Esenciales como primera o segunda opción. Amoxicilina/Ácido clavulánico, Ampicilina. Watch (Vigilancia): mayor potencial de resistencia, mayoría de los agentes de mayor prioridad entre los antimicrobianos de importancia crítica para la medicina humana y/o antibióticos con riesgo relativamente alto de selección de resistencia bacteriana. Serían antibióticos de primera o segunda opción. 110 antibióticos. Eritromicina, Kanamicina. Vancomicina. Reserve (Reserva): tratamiento de infecciones confirmadas o sospechosas causadas por microorganismos multi-resistentes. Antibióticos de “último recurso”. 22 antibióticos. Polimixina B, Daptomicina, Colistina 28 Hay antibióticos que no se venden en farmacias, sino que se administran en el hospital para que no se dispersen las resistencias. → Estrategias para prevenir la resistencia a antibióticos: 1.- Utilizar antibióticos sólo en infecciones causadas por bacterias, en las concentraciones y durante el tiempo necesario para eliminar al patógeno 2.- Utilizar mezclas de antibióticos para los que los microorganismos presentan distintos mecanismos de resistencia 3.- Hay que tener en cuenta que cuando en una población se deja de usar un antibiótico, el nivel de resistencia de los microoganismos alojados en esa población, a ese antibiótico, disminuye. 29  Tema 5. Características genéticas de los microorganismos. Elementos genéticos bacterianos. Transferencia genética. 1.1. Conceptos - Genotipo: conjunto de genes de una célula/organismo - Fenotipo: conjunto de características determinadas por los genes - Genómica: es un conjunto de herramientas que se encarga de estudiar todos los genes de un organismo. Es un concepto estático, no cambia en la vida de un individuo y es igual en todas las células. Tiene las instrucciones para construir un ser vivo y para que funcione. - Transcriptómica: estudio de los RNAm, estudia los conjuntos de los transcritos de un individuo, es un concepto dinámico, cada célula tiene un RNA en base a su función. - Proteómica: toda la población de proteínas expresadas por el genoma de una célula a un tiempo y condiciones determinadas. Es un proceso dinámico, no necesitamos las mismas proteínas en cada momento, solo expresan los genes que se necesitan. 5.2. Elementos genéticos bacterianos: cromosomas y plásmidos → Cromosomas: el tamaño de los cromosomas es variable (1 kilobase es 1000 pares de bases). Los que tienen los cromosomas más pequeños son patógenos obligados, ya que evolutivamente han ido perdiendo genes ya que no necesitan sintetizar, lo toman del organismo al que parasitan. En general son todos cromosomas circulares, menos la borrelia, que es circular. → Plásmidos: se replican independientemente del cromosoma. Tipos de plásmidos: 30  - Plásmidos de virulencia: hay genes que determinan la capacidad virulenta del hospedador. - Plásmidos Col (colicinas): las colicinas son un grupo de proteínas bactericidas que tienen efecto antimicrobiano. Quieren eliminar competidores del medio. - Plásmidos R (ya vistos) 5.3. Mecanismos que favorecen la variabilidad genética de los microorganismos. Mutación. Recombinación - Nos permiten explicar porque aparecen bacterias virulentas constantemente. → Mutación: Cambio heredable en el material genético de microorganismos. Tiene consecuencias en el fenotipo. Tipos de mutaciones: 31 Tenemos dos grandes tipos en función de su posición y lugar en el RNA: puntuales si afectan a una sola base y las que afecta a más de una base. Las que afectan a una base: - Sustituciones; cambio de una base por otra. Tenemos mutaciones de cambio de sentido, sin sentido y silentes. Las mutaciones sin sentido: la proteína pierde su funcionalidad. no siempre hay una consecuencia fenotípica, solo cuando afecta a una ruta metabólica importante. - Inserciones; se inserta una base. El orden de los tripletes se desordenan a partir de ese punto, por lo que los aminoácidos van a ser todos distintos, si ocurre en una parte media o inicial del gen va a tener mayor consecuencia que si se da al final - Delenciones: se elimina una base. Como las inserciones. Las que afectan a más de una base: - Inserciones - Deleciones - Inversiones: un fragmento se da la vuelta - Translocaciones; un fragmento cambia de posición, que se desplaza a otra parte del genoma. Las consecuencias de estas mutaciones es inactivar al gen por norma general, no importa la parte del gen en la que se den. Los tipos de mutaciones en función de su origen: - Espontáneas: por acción de agentes mutagénicos ambientales, como es la luz ultravioleta. - Inducidas: las provocamos usando agentes mutagénicos Tipos de agentes mutagénicos. Los dividimos en dos grupos: 1. Físicos: fundamentalmente son las radiaciones (no ionizantes que son fundamentales la luz ultravioleta y las ionizantes como los rayos x). Los rayos ultravioletas producen cambios heredables que no se ven hasta que se vuelva a codificar esa proteína. La mutación tiene consecuencias si está dentro de un gen normalmente, si está fuera por norma general no van a tener consecuencias tan drásticas. Las ionizantes producen radicales libres de oxígeno muy reactivos, que reaccionan contra los tejidos vivos, de esta manera se altera químicamente el DNA, que cuando se repliquen se transmite a la descendencia.. 32  2. Químicos: tenemos los análogos de bases (5-Bromouracilo que se introduce donde se tiene que introducir una T, cuando se replica se meten bases al hacer porque no se reconoce este compuesto), compuestos que reaccionan con el DNA (como el ácido nitroso que reacciona con las bases y las cambia químicamente provocando cambios en la replicación), agentes alquilantes (modifican químicamente en DNA como la la nitrosoguanidina) y los agentes intercalantes (se introducen entre las dos hebras del DNA, la DNA polimerasa coge bases al azar porque no reconoce el cambio). → Recombinación: intercambio de material genético entre dos moléculas de ADN. La adquisición de material genético exógeno se da: 1. Transformación genética: cuando una bacteria se lisa, adquiere el material genético de esta. 2. Transducción: el virus toma material genético de la primera bacteria, pudiendo infectar a la segunda bacteria que infecta. 3. Conjugación: la bacteria puede adquirir material genético de una bacteria por contacto a través de los pilis entre ellas. 5.4. Estabilidad genética - Endonucleasas de restricción: enzimas que tienen la mayoría de las bacterias y que cortan el DNA en una secuencia específica. Son importantes por su uso en investigación. - Sistemas CRISPR: cuando entra dentro de la bacteria un material genético externo, el sistema Cas se activan y cortan por las regiones repetidas, originando nuevos fragmentos. Cuando se localiza una secuencia homologa, el sistema Cas detecta esta unión y degrada el material genético externo. Reconoce y elimina el material genético que entra dentro de la bacteria. Experimentalmente se usa para generar mutaciones, eliminar un gen…Es lo más parecido que podemos encontrar de un sistema inmune en bacterias. 33  Tema 6. Virus y partículas subvirales. Características generales de los virus. Estructura. Clasificación de los virus. Partículas subvirales. 6.1. Virus - Fragmentos de ácido nucleico (=AN) capaces de replicarse en el interior de una célula. Tienen una forma intra y extracelular (=virión) claramente diferenciadas. En la forma extracelular el AN está rodeado de una cápside de naturaleza proteica. Algunos tienen por el exterior una envuelta o envoltura de naturaleza lipídica. Los viriones (estado extracelular) poseen un tamaño ultramicroscópico (=sólo pueden verse al microscopio electrónico- salvo contadas excepciones) y son metabólicamente inertes. Material genético rodeado de proteínas, cuando el virus entra en la célula la envoltura de proteínas desaparece. Los estados intra y extracelular son diferentes, en su estado extracelular son denominados partículas víricas y viriones. - La replicación de virus en las células afecta al metabolismo celular por lo que se consideran parásitos intracelulares obligados, y es la razón de que muchos sean patógenos. Además algunos tienen capacidad oncogénica. 6.1.1.Estructura y morfología de los virus El genoma de los virus está formado por RNA o DNA, pero nunca por ambos. Aunque dentro de cada uno de los dos son posibles todas las combinaciones (ej. RNAds*, DNAss*). El genoma puede ser lineal, circular o segmentado. El tamaño del genoma varía mucho en función del virus, lo que a su vez condiciona el número de genes que contiene. Algunos virus presentan en el virión algunas proteínas con función estructural o con alguna actividad enzimática, estas últimas son especialmente importantes pues suelen catalizar actividades necesarias para la replicación del virus y que no pueden ser tomadas de la célula (ej. las RNA polimerasas de los virus RNAss-, las transcriptasas reversas de los retrovirus y algunas proteasas). Hay virus desnudos y virus con envuelta, la envuelta procede de la membrana celular de la célula a la que han parasitado, los virus con envuelta son más sensibles a las condiciones del ambiente, los virus desnudos son más resistentes. Cápside- Compuesta por unas subunidades denominadas capsómeros que a su vez están constituidos normalmente por varios polipéptidos. Genoma + cápside= nucleocápside- protegen al AN y participa en la adhesión a la superficie de las células en los virus sin envuelta. 34 La simetría de la nucleocápside es variada. En el caso de virus animales (=virus que infectan células animales) a) icosaédrica: capsómeros se disponen formando un icosaedro. Poliedro de 20 caras b) helicoidal: capsómeros se adosan estrechamente al AN, adquiere forma cilíndrica, alargada, incluso filamentosa. c) compleja: no se adapta a ninguna de las simetrías anteriores. Envuelta o envoltura - En algunos virus la nucleocápside está rodeada por una capa de naturaleza lipídica que deriva de la membrana celular de la célula de la que proceden o de su retículo endoplásmico, dependiendo del compartimento celular donde se haya replicado el virus (virus con envuelta). - En algunos virus de simetría helicoidal, debido a la flexibilidad de la nucleocápside, esta se enrolla en espiral para ser recubierta por la envuelta (ej. coronavirus). - Entre la nucleocápside y la envuelta puede existir una matriz proteica. - En la envuelta hay diversos tipos de proteínas y glucoproteínas, la mayoría de las cuales son codificadas por el virus. Algunas de ellas participan en la adhesión a las células y son antigénicas. - Los virus con envuelta suelen desactivarse fácilmente por agentes físicos y químicos debido a la fragilidad de la misma, por lo que la transmisión entre hospedadores se produce por contacto íntimo-próximo-persona a persona, Ej. virus gripe, coronavirus (SARS-CoV-2= causante de la COVID 19), herpes,… - Los virus desnudos (=sin envuelta) son más resistentes y pueden permanecer y transmitirse a través del medio ambiente. Ej. poliomielitis, VHA (=virus hepatitis A). Antígenos: - Localizados internamente: 1. proteínas internas asociadas al genoma 2. matriz, formada por proteínas específicas 3. cápside (en virus con envuelta) Son comunes a los virus de una misma familia o género - Externos: proteínas o glicoproteínas asociadas a la envuelta, cápside (en virus sin envuelta). Son más específicos. 35 La respuesta inmune humoral (=producción de anticuerpos= Acs). Es eficaz pues neutraliza los antígenos (Ag) que son utilizados por los virus para la adhesión, y por ello las vacunas suelen incluir esos Ags que inducen la producción de Acs neutralizantes. No obstante algunos virus pueden modificar esos antígenos por mutaciones o por procesos de recombinación, lo que les permite evadir la respuesta inmune. Durante la replicación vírica las proteínas víricas se acumulan en la célula hospedadora 6.2. Replicación de los virus Etapas: 1.- Adherencia del virus a la célula y penetración al interior de la misma. Adhesión a receptores específicos de la célula diana a través de sus adhesinas (capsómeros o glucoproteínas)- Identificadas en muchos virus. Algunos virus también requieren interactuar con un correceptor (Ej. VIH= virus del SIDA). Es un proceso muy específico que condiciona los tejidos u órganos que serán infectados (ej. virus gripe, COVID 19.- epitelio respiratorio; rotavirus.- epitelio intestinal). También condiciona la especie que es susceptible al virus. El proceso varía dependiendo del tipo de virus. - En virus desnudos: El AN puede penetrar directamente, o el virión puede ser endocitado y el AN liberado en el interior. 36  - En virus con envuelta: Mediante un proceso de endocitosis. Fusión de la membrana plasmática y la envuelta, la nucleocápside liberada al interior. 2.- Decapsidación: liberación del AN al citoplasma. Excepto aquellos en los que el AN penetra directamente, en la mayoría restante el AN es liberado directamente al citoplasma o al núcleo. 3.- Etapas tempranas: Síntesis del mRNA y producción de enzimas necesarias para la replicación del AN vírico (Ej. polimerasas). - virus RNA: RNA+ puede ser utilizado directamente como mRNA en los ribosomas de la célula. El RNA porta una RNA polimerasa, es dependiente para sintetizar un mRNA a partir del RNA vírico. - virus DNA: La mayoría utilizan RNA polimerasa celular para sintetizar mRNA, excepto Poxvirus que llevan su propia maquinaria de polimerización 4.- Multiplicación/Replicación del AN vírico: Síntesis del AN vírico a partir de las polimerasas sintetizadas en la etapa anterior o a partir de proteínas que portaba el virus (ej. poxvirus) 5.- Síntesis de proteínas estructurales. Ej. proteínas de la cápside y glucoproteínas de la envuelta. El mRNA se dirigirá a los ribosomas donde se sintetizan las proteínas tardías estructurales (capsómeros y glucoproteínas de superficie). Algunos virus producen mRNAs policistrónicos que al traducirse dan lugar a poliproteínas que tienen que ser procesadas por proteasas víricas o celulares. 6.- Ensamblaje y empaquetamiento: Se produce de forma espontánea, quedando el AN atrapado en el interior, puede ocurrir en núcleo o en el citoplasma. 7.- Liberación del virión: En los virus desnudos se produce por extrusión- a través de roturas en la membrana plasmática (lisis). En el caso de virus con envuelta, en los que se replican en el citoplasma sufren el proceso de envoltura en la membrana plasmática, en los que se replican en el núcleo la envoltura se produce en la membrana nuclear o en el retículo endoplásmico, y atraviesan la membrana por el retículo endoplásmico. En ambos casos en esas estructuras membranosas se habrán depositado previamente las glucoproteínas codificadas por el virus y que formarán parte de la envuelta del virus. 37 38 6.3. Taxonomía: clasificación de los virus Los criterios que se tienen más en cuenta de forma general son: - tipo de AN - simetría de la nucleocápside - presencia o no de envuelta Una de las clasificaciones más utilizadas es la Clasificación de Baltimore: Familias- terminado en –viridae- especies no se rigen por la nomenclatura binomial de los organismos celulares. → Acción patógena de los virus: Las vías de penetración más comunes son la mucosa orofaríngea y respiratoria, el tubo digestivo, la mucosa genital, y con menor frecuencia la piel. La interacción con las células es específica, lo que determina el punto de entrada y también su diseminación. Algunos virus sólo afectan al punto de entrada sin diseminarse a otras ubicaciones. Ej. Gripe (vía respiratoria), rotavirus (intestino) Otros se multiplican en el punto de entrada y generalmente vía hematógena produce una viremia secundaria que les lleva a los órganos diana (paperas, sarampión, hepatitis A, B, C,…) - En virus patógenos del hombre, algunos una vez curada la infección son erradicados del cuerpo, ej. gripe, rotavirus, VHA. Sin embargo otros, tras la curación clínica de la enfermedad, pueden persistir incluso durante años, ej. papilomavirus, VHB. Otros pueden persistir de por vida, ej. herpesvirus, HIV. - Algunos virus denominados oncovirus pueden persistir produciendo neoplasias, ej. papilomavirus, VHB, VHC… - Las defensas antivíricas del cuerpo humano incluyen IFN (=interferón ), IFN, Acs, TCD8-TC, NK… → Clasificación de Baltimore (incluyendo solo los virus más comunes importantes como patógenos humanos) DNAds (ds= double strand).DNA de doble hebra DNAss (ss= single strand).- DNA monocatenario RNAds.- RNA de doble hebra (bicatenario) 39  RNAss.- RNA monocatenario: - RNAss+: RNA monocatenario que puede ser usado directamente con mRNA en la célula. (RT significa retrotranscriptasa) - RNAss: es la cadena complementaria al mRNA, por lo que tendrá que sintetizarse en la célula el mRNA para comenzar el proceso de síntesis de proteínas víricas (traducción) 40 41 6.4. Diagnóstico de las infecciones víricas Actualmente se realiza por: -detección de Ags víricos por técnicas inmunológicas -detección del genoma vírico por PCR → Detección de Ags víricos: Utilización de Acs marcados con sustancias fluorescentes (microscopía de fluorescencia permite visualización directa en muestras clínicas). También EIA. → Aislamiento de los virus: sólo pueden multiplicarse en el interior de células vivas. Por ello los aislamientos se basan en la inoculación de la muestra en: a) animales de experimentación b) embriones animales c) cultivos celulares. Este es el más utilizado. Se detectan alteraciones que producen en las células Ej. formación de inclusiones celulares, picnosis nuclear, destrucción de la célula.. La identificación de virus en cultivos celulares se hace por inmunofluorescencia. → Amplificación por PCR: PCR a tiempo real (RT-PCR) no solo permite la detección del virus sino también determinar la cantidad de virus en una muestra (=carga viral). Detecta el material genético del virus. → Serología: detección de anticuerpos frente a un determinado virus. 6.5. Partículas subvíricas → Priones: en la membrana de las células del SNC (neuronas y glía) y en menor proporción en otros tejidos y en los leucocitos existe una proteína denominada PrPc (Protease Resistant Protein cellular) cuya función fisiológica todavía no se conoce con precisión pero podría estar relacionada con funciones de adherencia intercelular, transmisión de señales, o de endocitosis, en todo caso sería una función esencial para el metabolismo celular. Se ha observado en personas y animales afectados de algunas enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en los humanos, el Scrapie en cabras y ovejas, el Kurú en humanos (en tribus que tenían hábitos caníbales), las encefalopatías espongiformes (EE) en ganado bovino, entre otras, esta proteína de la superficie celular presenta una conformación (plegamiento) diferente a lo normal, la forma modificada se denomina PrPsc (PrPscrapie). Son enfermedades de larga duración (infecciones lentas), transmisibles en general por vía digestiva y algunas incluso entre especies diferentes (zoonosis). Ingestión de carne o derivados de animales con EEB (EE bovina) (por tanto con la forma PrPsc) puede causar la enfermedad en animales o personas que lo consumen, observándose gran cantidad de PrPsc en células y tejidos, como si la 42 proteína se hubiera multiplicado. Sin embargo PrPsc es una proteína y por tanto sin capacidad replicativa. La hipótesis es que la PrPsc una vez alcanza las células promueve la transformación de las PrPc celulares en PrPsc catalizando la alteración de su plegamiento, esto conlleva a una reacción en cadena por la que cada vez hay más PrPsc que a su vez alternan más PrPc. Lo que no necesitamos de nuestras células (proteínas), el proteasoma degrada todas aquellas proteínas que ya no necesitamos para obtener los AA necesarios para la síntesis de otras sustancias. Con la PrPsc patagónica es tan compacta que no es capaz de degradarse, por lo que se acumula y transforma a otras células. → Control de la multiplicación vírica: - Inhibición química:normalmente se utilizan compuestos que presentan toxicidad frente a las células hospedadoras. Su uso se basa en que inhiben alguna de las etapas 43  del ciclo de multiplicación vírica. (saberse algunos de la replicación del ADN) - Interferón: Sustancias antivirales producidas por muchas células animales en respuesta a ciertas infecciones víricas. Proteínas de bajo peso molecular (17 kDa) que previenen la multiplicación en células normales. Son producidos en grandes cantidades por células infectadas por virus de baja virulencia y en menores cantidades por células infectadas por virus más virulentos, e interfieren con la infección de esas células por un segundo virus. IFN alfa.- producido por leucocitos IFNß.- fibroblastos IFN ƴ.- linfocito Son especies específicas y algunos se han usado como posibles agentes anticancerígenos. 6.6. Fagoterapia Tto a través de fagos, es algo no rutinario. 44  Tema 7. Defensas constitutivas e inducibles del hospedador. Introducción a la Inmunología. Enfermedades autoinmunes. Hipersensibilidades. Vacunas Tema 7a. Micología general. Conceptos básicos en Micologías. Tipos de micosis: superficiales, cutáneas, subcutáneas y sistémicas 7.1. Introducción Los hongos constituyen un reino propio dentro de los seres vivos (Reino Fungi) e incluye desde organismos microscópicos (ej. levaduras) hasta organismos macroscópicos (setas). Están formados por células eucariotas con paredes celulares rígidas ricas en quitina. No tienen flagelos, son heterótrofos, se reproducen tanto sexualmente como asexualmente. En la naturaleza participan en la degradación de la materia orgánica, degradando los compuestos orgánicos en sustancias químicas simples y compuestos inorgánicos que pueden ser utilizados por ellos o por otros organismos. Desde el punto de vista patógeno son fundamentalmente patógenos de plantas. Solamente algunos microorganismos son patógenos del hombre. 7.2. Morfología de los hongos Tres tipos de morfologías: hongos 1) levaduriformes, 2) filamentosos y 3) dimórficos 1. Levaduras: unicelulares, células redondas a ovales. Se reproducen asexualmente por gemación. 2. Hongos filamentosos: son pluricelulares, las células forman estructuras alargadas denominadas hifas. El conjunto de hifas recibe el nombre de micelio. Serían los mohos y las setas (los segundos no son importantes desde el punto de vista clínico). 3. Hongos dimórficos: pueden presentar las dos organizaciones celulares, en unas condiciones son unicelulares, y en otras son filamentosos. Son muy importantes desde 45  el punto de vista clínico. 7.3. Estructura de las células fúngicas Eucariotas, su membrana celular posee unos esteroles característicos que son el ergosterol y la membrana está recubierta de una pared celular gruesa y resistente. Está formada por una malla de polímeros fibrilares de quitina y glucanos que le confieren rigidez, y por mananos(mananoproteinas= glucoproteínas) de estructura más amorfa que sobre todo recubren el retículo fibrilar formado por los otros componentes. En algunos casos como Cryptococcus tiene por fuera una cápsula constituida por polisacáridos mucilaginosos con acción anti fagocitaría. La quitina les proporciona resistencia. Algunas estructuras de la pared, ej. Los mananos, tienen propiedades antigénicas, con lo que son útiles para la identificación del patógeno por técnicas inmunológicas. 7.4. Reproducción - Reproducción asexual Por mitosis, da lugar a esporas asexuales. Son genéticamente iguales. Es una reproducción que ocurre por división mitótica de la célula progenitora, en el caso de las levaduras el proceso se denomina gemación, pues la célula descendiente emerge de la célula progenitora a modo de yema. En los hongos filamentosos es un proceso que también ocurre por mitosis, a partir de una célula especializada normalmente del extremo de la hifa. El nombre de la célula especializada, de la estructura donde se forman las esporas asexuales, así como de las esporas asexuales varía dependiendo de la especie y de la 46 morfología de la estructura donde se forman las esporas. Todas las esporas asexuales son genéticamente idénticas y también idénticas a la célula progenitora. - Reproducción sexual Hay dos tipos de células diferentes, que pueden recibir distintos nombres (a y b, más y menos, alfa y beta…) que se unen y forman un cigoto (2n) con el doble de cromosomas, cuando se divide por meiosis da lugar a esporas sexuales. Tienen características genéticas de los parentales. Nos permite explicar por qué hay hongos que aparecen con formas virulentas nuevas de forma constante. Clasificación de los hongos en función del tipo de reproducción sexuañ: 1. Zigomicetos: cuando se encuentra una hifa de un tipo sexual y otra de otro tipo sexual, se fusiona y da lugar a un cigoto, donde da lugar a una miosis. 2. Ascomicetos 3. Basidiomicetos: las esporas sexual se producen el extremo de una célula 4. Deuteromicetos significa hongos imperfectos e incluye aquellos hongos en los que no se ha descubierto su forma de reproducción sexual. Son hongos en los que no se ha descubierto su reproducción sexual, por tanto no se pueden clasificar en ninguno de los grupos anteriores. Implica un proceso de fusión de células de tipos sexuales distintos (=gametos), cuya denominación varía en las distintas especies (ej. +,-/ a,b/ ,…), para formar un zigoto (con doble carga genética que las células vegetativas (=células progenitoras =gametos). Este cigoto se podría reproducir asexualmente, dando lugar a levaduras o a un micelio diploide (2n) [en el caso que las células progenitoras tuvieran una carga (n)], o lo más normal es que pase por un proceso de meiosis (recombinación genética, reorganización y reducción cromosómica), para dar lugar a esporas sexuales que volverán a tener la misma carga genética de las células progenitoras (n- en el ejemplo que hemos puesto) y con características combinadas de ambos. Por tanto la reproducción sexual da lugar a hongos con características nuevas, que podrían presentar características patogénicas diferentes (ej. resistencia a antifúngicos). 47 Esas esporas sexuales serán 50% de un signo sexual y 50% del otro. El tipo de reproducción sexual nos permite dividir los hongos en tres grupos principales: Ascomicetos, Basidiomicetos, y Deuteromicetos. 7.5. Patogenicidad de los hongos La mayoría de los hongos patógenos para el hombre se incluyen dentro de los dermatofitos y de los hongos dimórficos. Los dermatofitos son hongos filamentosos que sólo afectan a piel, cabello y uñas, debido a su dependencia metabólica de la queratina, muy abundante en esas estructuras. Normalmente, no afectan al tejido celular subcutáneo, ni pasan a la sangre para producir fungemia (=término análogo a la bacteriemia en las infecciones bacterianas) La mayoría de los hongos dimórficos patógenos para el hombre causan infecciones pulmonares por inhalación de sus esporas. ej. Histoplasma capsulatum y Coccidioides immitis. El resto de infecciones fúngicas son generalmente infecciones oportunistas en personas con factores predisponentes a la infección. 7.6. Diagnóstico de las infecciones fúngicas Examen microscópico existen una serie de tinciones específicas de hongos. ✓ Tinción de BLANCO DE CALCOFLUOR: es un compuesto fluorescente con lo que se requiere un microscopio de fluorescencia para visualizarlo.- se utiliza para detectar hongos en muestras fluidas. ✓ Para detectar hongos a partir de esputos, pus, biopsias, raspados cutáneos, puede observarse una muestra en fresco después de su clarificación con una SOLUCIÓN DE KOH que disgrega las células y facilita la visualización de los hongos. ✓ En LCR TINCIÓN NEGATIVA para detectar la cápsula de los criptococos. ✓ Para la visualización de hongos en los tejidos, los cortes histológicos se pueden teñir utilizando TINCIONES ARGÉNTICAS (=tinción de plata). Ej. Tinción de metenemina argéntica de Gomori. Cultivo: suelen crecer bien en medios de cultivo convencionales, incluso en la mayoría de los utilizados en bacteriología. No obstante se suelen utilizar medios específicos para hongos- ej. Sabouraud, PDA (patata, dextrosa, agar). Normalmente tienen pH óptimo de crecimiento ligeramente ácido y alta osmolaridad (=requieren altas concentraciones de azúcares). En muchas ocasiones se utilizan medios con antibióticos para evitar el crecimiento de bacterias y hongos no patógenos. ej. Cloranfenicol en el medio Rosa de Bengala, o Cicloheximida en el Sabouraud. 48 Las colonias de levaduras son similares a las de bacterias, mientras que en los mohos suelen ser de mayor tamaño, pigmentadas, y de aspecto algodonoso. Identificación: hoy día, aunque se puede realizar una identificación presuntiva por sus características microscópicas (morfología de las estructuras donde se forman las esporas sexuales y asexuales, morfología de las hifas, morfología de las esporas). La identificación se tiende a realizar por técnicas moleculares- amplificación por PCR, de una región de DNAr, secuenciación y comparación con las bases de datos disponibles. Estudio de la sensibilidad a antifúngicos (Antifungigrama): en general los hongos adquieren resistencias a los antimicrobianos con menor frecuencia que en el caso de bacterias, con lo que normalmente se puede indicar un tratamiento empírico una vez conocida la especie. Se suele hacer un antifungigrama* cuando el tratamiento primario ha fallado, o en especies de sensibilidad impredecible a los antifúngicos. Los antifungigramas siguen unos procedimientos muy similares a los antibiogramas realizados para bacterias. 7.7. Antifúngicos En los tratamientos antifúngicos es importante considerar que al ser organismos eucariotas, algunos tratamientos no específicos frente a estructuras fúngicas pueden presentar importantes efectos secundarios. Los antimicóticos se pueden clasificar en: - Específicos- Afectan a estructuras fúngicas, no presentes en las células humanas. → Los que afectan al ergosterol (en las membranas celulares fúngicas) → Polienos- Se unen al ergosterol y distorsionan la estructura de la membrana plasmática, se forman poros en la misma que alteran su permeabilidad, se producen pérdidas de metabolitos y una inestabilidad osmótica que lleva a la muerte de la célula. Anfotericina B.- el único de este grupo que se utiliza vía sistémica, no se absorbe vía oral por eso solo se administra vía intravenosa. Tiene un amplio espectro de acción, aunque algunos hongos pueden tener sensibilidad reducida natural. ej. Aspergillus terreus, Scedosporium, Fusarium… - La resistencia adquirida es poco frecuente - Presenta una nefrotoxicidad significativa, importante llevar a cabo un seguimiento de la función renal. A veces esto impide administrar las dosis necesarias. - Normalmente aparece formulado con lípidos para favorecer la captación por los órganos diana al tiempo que se reduce la nefrotoxicidad. - Utilizado para Dermatofitosis (piel, uñas), micosis sistémicas graves. 49  Nistatina.- Se utiliza en aplicación tópica u oral debido a su alta toxicidad. ej. micostatin- suspensión oral.-Indicado para las mismas micosis que la anfotericina B, pero en este caso se uso tópico u oral. ej. micosis oral y/o intestinal. → Inhibidores de la síntesis de ergosterol Alilaminas Terbinafine- Compuestos antifúngicos sintéticos que bloquean la escualeno epoxidasa. Posee una buena difusión sistémica, alcanza altas concentraciones en tejidos o estructuras poco profundas, ej. piel, uñas, y puede administrarse vía oral o tópica. Amplio espectro de acción. Es uno de los antimicóticos de elección en las dermatofitosis. Azoles Su introducción supuso un gran avance terapéutico por su menor toxicidad respecto a la anfotericina B, también presentaban un amplio espectro de acción y alguno de ellos podía administrarse vía oral.Bloquean la síntesis del ergosterol en un lugar distinto que las alilaminas. Sólo se usan tópicamente para el tratamiento de infecciones cutáneas por Candiday dermatofitosis y la candidiasis vaginal. Derivados triazólicos (=con tres átomos de N en cada anillo azólico) - Fluconazol- Buena distribución en los tejidos, LCR, bien tolerado y amplio espectro de acción. Activo frente a Candida, Cryptococcus y dermatofitos. No obstante, algunas Candida muestran niveles de resistencia significativos. Muy utilizado en su forma oral para todo tipo de candidiasis, y como terapia de mantenimiento en pacientes de SIDA con meningoencefalitis criptocócica tras el tratamiento con anfotericina B y 5-fluorocitosina. - Itraconazol- Actividad algo superior al fluconazol. Activo frente a Candida, dermatofitos, pero además frente a hongos dermatiáceos (=hongos que producen un pigmento oscuro característico)y Aspergillus. - Voriconazol- Estructura similar al fluconazol,afecta a Candida resistentes a fluconazol y Aspergillus, siendo de elección en aspergilosis invasiva. Se distribuye ampliamente por los tejidos y LCR y tiene formulación oral e intravenosa con pocos efectos secundarios pero muchas interacciones con otros fármacos. Derivados diazólicos (=con dos átomos de N en cada anillo azólico) - Ketoconazol- Prohibida su administración sistémica por su elevada hepatotoxicidad. Sólo uso tópico. Activo frente a dermatofitos y levaduras como Malassezia, por tanto es eficaz frente a Ptiriasis versicosor, dermatitis seborreica y algunas tiñas. 50  Equinocandinas - Son los antifúngicos de más reciente incorporación. Son producidos por hongos. - Actúan, probablemente, inhibiendo la 1,3-D-glucano sintasa, lo que - bloquea la síntesis de polímeros de glucano de la pared fúngica. - Caspofungina- la primera introducida - Anidulafungina - Micafungina - Todas ellas tienen el mismo espectro - de acción y propiedades - farmacocinéticas muy parecidas. - Activas frente a Candida, son - fungistáticos* frente a Aspergillus - Se utilizan frecuentemente frente a - candidiasis sistémicas graves, y como - tratamiento secundarios en pacientes con aspergilosis resistente a - anfotericina B o voriconazol - Tienen pocos efectos secundarios -Antifúngicos inespecíficos- Se usan cuando no funcionan los específicos. Griseofulvina- Producida por Penicillium griseofulvum. Se utilizan vía oral, se concentra en tejidos queratinizados, especialmente activa frente a dermatofitos. Es un antimicótico de segunda línea cuando los específicos no han funcionado. Efectos secundarios importantes pues su modo de acción es la distorsión de los microtúbulos de las células eucariotas. Tratamiento vía oral de 2 a 6 semanas. 51 → ENFERMEDADES FÚNGICAS (solo las que tienen el nombre en azul, la enfermedad y el hongo) 52  Tema 7b. Relaciones parásito - huésped 7.8. Los agentes vivos como causa de enfermedad Comensalismo.- piel y mucosas Simbiosis.- mos Tracto intestinal Parasitismo.- mos patógenos → TIPOS DE AGENTES PATÓGENOS Bacterias, virus, hongos, protozoos, helmintos y artrópodos → CONCEPTOS BÁSICOS Patogenicidad (cualitativo) Virulencia (cuantitativo) → CAPACIDAD DE AGRESIÓN Patógenos primarios.- virulencia elevada.- casi todos los casos infectados desarrollan la enfermedad (Vibrio cholerae.- cólera) Patógenos oportunistas.- sólo produce enfermedad en presencia de alteraciones en el hospedador (Candida.- candidiasis) Exposición.- contacto entre ser humano y agente patógeno Infección Enfermedad infecciosa Sin daño: Comensalismo.- Adquirido en el nacimiento y persiste toda la vida Colonización.- no forma parte de la microbiota habitual - TRANSMISIÓN Fuente o foco de infección (reservorio) (nicho) (=hábitat donde el patógeno se mantiene viable) - Tuberculosis (reservorio y foco de infección son los mismos) - Fiebre amarilla, COVID19 (no son los mismos) - Mecanismo de transmisión vertical (madres-hijos) horizontal: 53  directa (Clostridium tetani.- tétanos, ETS) indirecta (aire, alimentos, fómites, agentes vivos= vectores) Puerta de entrada: piel, mucosas, penetración directa a los tejidos. - ADHESIÓN Específica: G+.- ácidos teicoicos G-.- fimbrias, pili Virus.- VIH.- CD4 7.9. Mecanismos de agresión de los agentes patógenos - PRODUCCIÓN DE TOXINAS Exotoxinas a) toxinas A-B. (diftérica, colérica, tetánica) b) citolisinas.- destruyen mb plasmática (estreptolisina O) c) toxinas que actúan a través de un segundo mensajero (ej. enterotoxina estable al calor de Escherichia coli.- GMPc) d) toxinas con actividad enzimática sobre material extracelular. ej. hialuronidasa Endotoxinas -Lipopolisacárido (LPS).- adhesión, activar mediadores proinflamatorios 54 7.9. Crecimiento, propagación y tropismo Invasión de la submucosa Después de la adhesión en algunas enf. Infecc. 1.- Se produce la invasión de la submucosa hasta llegar al tejido conjuntivo: Invasina (Yersinia pestis), hialuronidasa (multiplicación en tejido conjuntivo) 2.- pasiva (ej. inoculación por artrópodos) Crecimiento activo - Propagación: 1. local.- colagenasa, hialuronidasa (Streptococcus) 2. vía linfática.- vasos linfáticos hasta ganglios regionales (hongos, micobacterias) 3. vía sanguínea.- infección multiorgánica 4. vía neural.- virus herpes simple 5. otros.- conductos naturales.- vías aéreas, intestino, vías biliares, pleura, peritoneo, pericardio, líquido cefalorraquídeo - Tropismo: 1. hematógena y factores de selectividad por el órgano afectado.- 2. presencia de lesiones 3. otros factores locales conocidos (concentración de oxígeno en los vértices pulmonares, que determina la persistencia de Mycobacterium tuberculosis). 7.10. Patogenia general de las enfermedades infecciosas - Mecanismos generales 1. Destrucción celular (necrosis, apoptosis) (infecciones víricas) 2. Respuesta inflamatoria- lesiones (infecciones bacterianas) - Alteración de la respuesta inmune 1. Shock anafiláctico.- quiste hidatídico.- paso del líquido a la sangre. 2. Lesiones por complejos inmunes- Hipersensibilidad de tipo III 3. Autoinmunidad- Trypanosoma cruzi- Enfermedad de chagas. - Otros 1. Isquemia vasos afectados- Rickettsia 2. Neoplasias.- Virus Epstein-Bar 55 7.11. Fisiopatología y manifestaciones de las enfermedades infecciosas - Enfermedad infecciosa fulminante - Enfermedad infecciosa aguda: periodo de incubación (periodo prodrómico): fase aguda fase de resolución o declive fase de convalecencia - Enfermedad infecciosa cíclica: curso bifásico (fase generalizada, limitación a un órgano) - Infección crónica - Infección subclínica - Infecciones lentas (EEH-priones) - Infecciones persistente 56  Tema 7c ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS TRANSMITIDAS POR EL AIRE 7.1. Producidas por bacterias → DIFTERIA - Agente causante: Corynebacterium diphtheriae. Es una bacteria gram +, bacilo irregular y normalmente es aerobio estricto. Se transmite de unas personas a otras. - Transmisión: de persona a persona vía aérea. 57  - Patología: faringolaringitis muy inflamatoria y exudativa, acompañada de adenomegalias cervicales y edema (= acumulación de líquido) en el cuello. En la faringe se forman unas placas grisáceas (=pseudomembranas), formadas por bacterias, leucocitos, fibrina y células del epitelio. ç Las pseudomembranas pueden llegar a obstruir la vía respiratoria, a causa del exudado que se produce. Suele ser característico de esta bacteria. - Patogenia: las pseudomembranas y la afectación secundaria sistémica a nivel del miocardio y sistema nervioso (=SN) están causadas por la toxina diftérica (exotoxina, tipo A-B) que está codificada por el gen tox del bacteriófago lisogénico. - Dx: cultivo de C. diphtheriae en medios enriquecidos con suero, una vez aislada se debe determinar la producción de toxina por métodos inmunológicos y/o presencia del gen tox por PCR - Tto: 1º atender a obstrucción respiratoria, afectación secundaria cardiaca y del SN si existen. Además, administración de antitoxina diftérica y Abs (se determinarán mediante un antibiograma). - Profilaxis: Hay una vacuna muy eficaz basada en el toxoide. La Prueba de Shick se realizará para determinar si el individuo está correctamente inmunizado. → ESTREPTOCOCIAS - Agente causante: Streptococcus alfa o beta hemolíticos. G+ cocos forman cadenas en cultivos aerobios facultativos Grupos serológicos A, B y D importantes desde el punto de vista clínico Sensibles a las altas temperaturas y desinfectantes Portadores asintomáticos No hay vacuna de uso generalizado - Ttos generalmente con Penicilina G, eritromicina Reposo, dieta, buen cuidado → ESTREPTOCOCIAS - ESCARLATINA - Síntomas: Toxemia generalizada por toxina eritrogénica, erupción en la piel y úlceras típicas en la garganta. Periodo de incubación 3-4 días.- dolor de garganta, vómitos, fiebre, exantema que se puede extender por todo el cuerpo. Erupción característica en cuello del paladar. El Exantema se desvanece después de 4-5 días. - Transmisión:persona a persona vía aérea. 58  - Dx: Prueba de Shultz-Charlton- Inyección subcutánea de antitoxina debajo de erupción cutánea, si se desvanece es escarlatina, para evitar confundir con rubéola. (mujeres, ya que puede tener deformaciones en el feto)Identificación del mo. → ESTREPTOCOCIAS - FIEBRE REUMÁTICA - Ac: secuelas causadas por productos de estreptococos hemolíticos grupo A Nefritis.- Riñón Fiebre reumática.- Corazón y articulaciones - Etapas. 1.-Infección aguda por Streptococcus en parte superior aparato respiratorio. 2.-Estado asintomático 3.- Síntomas.- Hinchazón articulaciones, dolores, fiebre - Tto.- Reposo(semanas/ meses), salicilatos, sulfonamidas/ penicilina.- profiláctico → TUBERCULOSIS (IMP) - Ac: M. tuberculosis (= bacilo de Koch) (transmisión vía aérea) y M. bovis (transmisión vía alimentaria - Transmisión y patogenia: Los enfermos eliminan aerosoles que al ser inhalados por una persona susceptible le producen la infección primaria (tuberculosis primaria): La multiplicación de las micobacterias en los macrófagos de los alvéolos pulmonares da lugar a una alveolitis- desde donde infectan los ganglios linfáticos regionales (la infiltración pulmonar y la adenopatía satélite se observan en la radiografía) Ocasionalmente la lesión pulmonar puede terminar produciendo una cavidad- caverna tuberculosa. Desde el foco pulmonar el mo se puede diseminar a través de los vasos linfáticos y el torrente sanguíneo, pudiendo anidar en diversos órganos como ganglios linfáticos, riñón, peritoneo, meninges, epidídimo, ovarios, huesos, articu