Microbiología - Parcial 1 - imprimir PDF

CARLA MARÍN RÍOS Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA TEMA 2: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS TEMA 3: FISIOLOGÍA BACTERIANA TEMA 4: GENÉTICA BACTERIANA TEMA 5: RELACIÓN HUÉSPED - BACTERIA...

CARLA MARÍN RÍOS Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA TEMA 2: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS TEMA 3: FISIOLOGÍA BACTERIANA TEMA 4: GENÉTICA BACTERIANA TEMA 5: RELACIÓN HUÉSPED - BACTERIA TEMA 6: GÉNERO ESTAFILOCOCOS TEMA 7: ESTREPTOCOCOS TEMA 8: COCOS GRAM NEGATIVOS TEMA 9: BACILOS GRAM NEGATIVOS TEMA 10: LEGIO, BRUCE, FRANCI Y PASTE TEMA 11.1: DIAGNÓSTICO MICROBIOLÓGICO TEMA 11.2: DESINFECCIÓN Y ESTERILIZACIÓN TEMA 11.3: ANTIMICROBIANOS TEMA 12: ENTEROBACTERIAS TEMA 13: ENTEROBACTERIAS TEMA 14: PSEUDOMONAS TEMA 15: VIBRIO, CAMPY Y HELICO TEMA 16: CORYNE, LISTERIA Y BACILLUS TEMA 17: CLOSTRIDIUM Página 2 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA HISTORIA - Antón van Lee → Creó el microscopio con una gota de agua (1674) - Otto Müller → Organizó bacterias en géneros y especies (100 años después) → Inicio de clasificación taxonómica - Friedrich Henle → Criterios para demostrar qye los MO (Microorganismos) causaban enfermedades (“teoría de los gérmenes” 1840) - Robert Koch y Louis Pasteur → Confirmaron la teoría de que MO eran responsables del carbunco, rabia, colera, peste y tuberculosis - Alexander Fleming → Descubrimiento de la penicilina (1928) - Gerhard Domagk → Descubrimiento de la sulfanilamida (1935) - Selman Waksman → Descubrimiento de a estreptomicina (1943) - John Enders → Cultivo de virus en medios celulares ayudando al avance en vacunas (1946) MICROORGANISMOS Existen miles diferentes y centenares provocan enfermedades graves Microbiología → Ciencia que estudia los microorganismos. Se basa en el estudio de MO causantes de infecciones en el ser humano. También se encarga de establecer drigas antimicrobianas contra los MO GRUPOS DE MICROORGANISMOS Diferencias Cél. Eucariota Cél. Proacariota Tamaño Más grande (+10 micrómetros) Más pequeña (-10 micrómetros) Composición Núcleo celular, mitocondrias, No tiene núcleo celular, cloroplastos y citoesqueleto mitocondrias, cloroplastos ni citoesqueleto Modo de vida Unicelulares y pluricelulares Unicelulares Reproducción Sexual y asexual Asexual Forma Variadas De bastón o esférica en espiral División celular Mitosis y meiosis Fisión binaria Página 3 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Virus Son partículas infecciosas pequeñas que no pueden verse por microscopio óptico. Tienen ADN o ARN. Los ácidos nucleicos están envueltos en una cubierta de proteínas Estos necesitan una célula huésped para replicarse ya que no tienen enzimas para sintetizar proteínas. Una infección puede causar una replicación rápida o una replicación crónica latente (La información genética del virus se integra en la del hospedador) Bacterias Son MO procariotas. (Unicelulares, sin mitocondrias ni ap. De Golgi ni ret. Endoplasmático que se reproducen por fisión binaria). Crecen de manera controlada en medios de cultivo artificiales Hongos Tienen una estructura mas compleja, son MO eucariotas con núcleo, mitocondrias, ap. de Golgi y retículo endoplasmático. Pueden existir de forma unicelular (levadura, replicación asexual por brotes) o filamentosa (moho, replicación sexual y asexual por hifas) La mayoría existen en forma de levadura o moho pero hay algunos que optan por otras formas → Hongo dimórfico Parásitos Son los MO con mayor grado de complejidad. Son eucariotas, tanto unicelulares como pluricelulares. Su tamaño varía mucho (Protozoos → 1-2 micras a Platelmintos → 10 metros) Página 4 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Su ciclo vital es complejo → Algunos establecen contacto permanente son el ser humano y otros atraviesan algunas etapas en huéspedes animales. Es importante conocer la epidemiología del parásito para saber como controlar y prevenir su enfermedad Infección y enfermedad La infección es el primer paso para contraer una enfermedad. Sucede cuando microbios que causan enfermedades ingresan al cuerpo y se multiplican La enfermedad ocurre cuando la infección daña las células del cuerpo y produce síntomas Colonización La persistencia de una bacteria que no causa una enfermedad (la flora) se denomina colonización. Dependiendo del estado del huésped, lo que para uno es colonización, para otro es una enfermedad infecciosa Inmunología Para analizar la microbiología humana hay que entender las respuestas innatas e inmunitarias y como el MO se adata a nuestro organismo Las respuestas innatas e inmunitarias son la mejor forma de prevenir y curar enfermedades microbianas Patogenicidad → Capacidad de una agente de causar una infección. Involucra el análisis de la interacción patógeno-huésped destacando los mecanismos que permiten al patógeno invadir, evitar el sis. Inmunológico y causar daño Virulencia → Es el grado de daño que causa un parásito al huésped. Está condicionada por la invasividad y toxicidad del MO Página 5 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos PODER PATÓGENO Y VIRULENCIA El poder patógeno no depende solo del microorganismo, sino también de las características del huésped, según su grado de resistencia orgánica. Un organismo que es débilmente invasor puede llegar a ser virulento si tiene una alta toxicidad o si proporciona las condiciones necesarias para que invasores secundarios sean capaces de invadir al huésped. Podemos decir que la infección no lleva a la enfermedad infecciosa, ya que existen los asintomáticos (infectados sin síntomas), pero estos individuos pueden trasmitir el patógeno a huéspedes susceptibles que desarrollan la enfermedad POSTULADOS DE KOCH Robert Koch estableció sus “postulados” que son la base científica del papel que desempeñan las bacterias (Sirven para demostrar que una bacteria concreta es responsable de una determinada enfermedad) 1. La bacteria se encontrará en todos los casos de la enfermedad. 2. La bacteria se aislará a partir de las lesiones de la persona infectada y se mantendrá en cultivo puro. 3. El cultivo puro, inoculado en un hombre voluntario o en un animal de experimentación susceptible, debe reproducir la enfermedad. 4. La misma bacteria se realizará en cultivo puro del animal o humano intencionadamente infectado. Luego se introdujo un quinto postulado 5. El microorganismo inducirá una respuesta inmune mediante la aparición de anticuemos específicos en la sangre del hombre o animal infectado que podrá demostrarse por pruebas serológicas Página 6 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos DIAGNÓSTICO DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS Se estudian los MO para conocer las enfermedades que provocan y como controlarlos. La relación entre MO y las enfermedades que producen no es sencilla - MO → Enfermedad definida - MO → Varias manifestaciones clínicas - Varios MOs → Una misma enfermedad - Pocos MOs → Siempre patógenos Página 7 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos El diagnóstico inicia valorando datos clínicos y epidemiológicos a partir de una hipótesis diagnóstica. La principal conexión entre el laboratorio y el clínico es la muestra que enviamos (Una muestra mal recogida es la razón mas frecuente en el fallo de diagnóstico) ¿Cuántos microorganismos existen en el mundo? → 30,800 especies de protozoarios, 70,000 de hongos y 45,000 de bacterias; aunque se pronostican hasta 2 millones de especies de hongos y de tres a diez millones de especies bacterianas. ¿Cuántos microorganismos son patógenos verdaderos? → Los microorganismos patógenos verdaderos son aquellos que siempre causan enfermedades en los seres humanos u otros huéspedes sanos, independientemente de las condiciones del sistema inmunológico del huésped. A diferencia de los patógenos oportunistas, que solo causan enfermedad en condiciones especiales (como en individuos inmunocomprometidos o cuando entran en partes del cuerpo donde normalmente no están presentes), los patógenos verdaderos tienen una capacidad intrínseca para infectar y provocar enfermedad en personas sanas. Tipos de muestras - Directas → Se recogen de tejidos (Pulmón o hígado) y líquidos corporales (LCR, sangre) que en condiciones normales son estériles - Indirectas → Exudados (Esputos, orina) que han pasado por lugares colonizados por la flora normal Siempre hay que tener presente el cuadro clínico y el contexto epidemiológico, ya que condicionaran las técnicas apropiadas para llegar al diagnóstico correcto Puede parecer que la microbiología consiste únicamente en datos innumerables, pero en la microbiología existe una lógica Página 8 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 2: CARACTERES GENERALES DE LAS BACTERIAS BACTERIAS Son MOs procariotas, es decir unicelulares, Sin membrana nuclear Sin mitocondrias Sin aparato de Golgi Sin retículo endoplasmático Se reproducen por división asexual (fisión binaria) y crecen de manera controlada en medios de cultivo artificiales. Pared celular Están situadas fuera de su membrana celular Formada por cadenas de azúcares (glicanos) conectadas entre sí por péptidos cortos, de allí su nombre de peptidoglicanos, que es una estructura densa, parecida a una malla, conocida como entramado de cristales Sirve para dar a la bacteria su forma. Funciones: división bacteriana Filtro Patogenicidad Protegerla de los factores ambientales externos y de la lisis. Antibióticos, como la penicilina, se dirigen a la formación de la pared celular bacteriana, debido a su importancia en el mantenimiento de muchas vidas bacterianas. Página 9 de 164  Microbiología Carla Marín Ríos Pero NO todas tienen pared células y NO todas las paredes son iguales Según su coloración Bacterias Gram-positivas Bacterias Gram-negativas Tienen paredes celulares gruesas de Tienen paredes celulares delgadas de peptidoglicano. Ésta es su característica más peptidoglicano distintiva (como grupo) y es también lo que les Fuera de estas paredes, suelen tener una permite teñirse de violeta en la tinción de Gram. membrana externa; otra característica que ayuda Puede tener un grosor de entre 15 y 80 a distinguirlas de las bacterias Gram positivas. nanómetros. En el interior de la célula hay un periplasma o En las bacterias grampositivas sobresalen de la espacio periplásmico. Es un espacio donde se pared celular los ácidos teicoico y lipoteico que encuentran enzimas y proteínas que favorecen la ayudan a las bacterias a adherirse a una serie de existencia bacteriana. superficies. Se tiñen de rosa en la tinción de Gram. Según la distribución del peptidoglicano de la pared celular que las envuelve, se tiñen de una forma u otra. Así, las bacterias que no se tiñen mediante esta técnica se denominan Gram negativas Página 10 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Bacterias sin pared celular Algunas bacterias, sobre todo una especie de bacterias llamada Mycoplasma, pero también muchas otras, carecen totalmente de pared celular. "No susceptibles de tinción de Gram" porque no captan ningún color, ni morado ni rosa. A menudo, estas bacterias sin pared celular tienen que vivir en un entorno osmóticamente estable (es decir, en los seres humanos), y pueden tener componentes de sus membranas celulares diferentes a los de otras bacterias. Por ejemplo, las bacterias Mycoplasma tienen esteroles en sus membranas celulares. Esto aumenta la estabilidad de la membrana, de especial importancia en un organismo que carece de pared celular Parte interna MEMBRANA CITOPLASMÁTICA → Por dentro de la pared cel, y separada de ésta por el espacio periplásmico, compuesta por fosfolípidos y proteínas y con la función de barrera osmótica, síntesis de sustancias estructurales CITOPLASMA → Formado por agua, minerales… sistema coloidal (fluido+partículas), contiene los ribosomas importantes para la síntesis proteica Inclusiones citoplasmáticas (vacuolas y granulaciones): almacenaje y regulación NÚCLEO → Compuesto por un único filamento de DNA. Funciones: Interviene en mecanismos de transferencia genética Interfiere en la división bacteriana Regula la síntesis proteica DNA EXTRACROMOSÓMICO → Son pequeños fragmentos circulares de ADN, que están presentes prácticamente en todas las bacterias. Se clasifican según los caracteres que expresan: Plásmidos que regulan factores sexuales Plásmidos que son responsables de la resistencia de bacterias frente a antibióticos… Elementos facultativos CÁPSULA → Capa mucosa, no esencial para la bacteria compuesta principalmente por polisacáridos, con la función de protección y virulencia GLICOCÁLIX → Fibrillas polisacáridas extracelulares segregadas por la bacteria y que facilitan su adherencia Página 11 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos FLAGELOS → Permiten la movilidad bacteriana y de propiedades antigénicas FIMBRIAS → Elementos filamentosos que permiten que las bacterias se adhieran; también confieren propiedades antigénicas TIPOS DE BACTERIAS Para hacer una clasificación preliminar se utiliza su tamaño (de 1 a 20 micras o más) por su forma (esferas, bastones, espirales), y disposición espacial (aisladas, cadenas o en grupos), mientras que su clasificación definitiva hace referencia a sus propiedades fenotípicas y genotípicas. Las bacterias tienen tres formas generales, aunque puede haber una variación considerable dentro de estas clases de forma y hay algunas bacterias que no se ajustan a ninguno de estos tres tipos. Los tres tipos principales de formas bacterianas son los bacilos (bastones), los cocos (esféricos) y las espirillas. Página 12 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Cocos Las bacterias cocci son cualquier especie que tenga una forma redonda o esférica. Suelen estar dispuestas individualmente, en cadenas o en racimos. Si bien algunas bacterias cocci son patógenas, algunas también son inofensivas o beneficiosas. Los cocos pueden ser tanto Gram positivos como Gram negativos. Bacilos Los bacilos son cualquier especie de bacteria con forma de varilla. Los bacilos pueden ser tanto Gram-positivos como Gram-negativos. Spirilla Las espirilas son especies de bacterias con forma espiral o helicoidal, estereotípicamente Gram negativas. Estas bacterias suelen tener flagelos, que son estructuras utilizadas para la motilidad. Página 13 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Vibrios Un ejemplo de vibrio es el Vibrio cholerae, una especie Gram negativa que causa la enfermedad gastrointestinal potencialmente mortal del cólera en los seres humanos. Otros Spirillum (en forma de espiral y grueso; los flagelos son externos) → Un ejemplo es Helicobacter pylori, una especie Gram negativa que puede causar úlcera péptica en humanos. Espiroqueta (en forma de espiral y delgada; los flagelos son internos) → Un ejemplo es Treponema pallidum, especie Gram negativa que puede causar sífilis. Algunas otras bacterias pueden tener formas que no se ajustan a los tipos de formas anteriores, como pleomórficas, fusiformes, cuadradas y estrelladas. FISIÓN BINARIA La mayoría de los organismos procariotas, bacterias y arqueas, se dividen y reproducen mediante la fisión binaria. La fisión binaria es similar al ciclo celular porque es otro proceso de división celular, pero el ciclo celular sólo se da en los organismos eucariotas. Al igual que el ciclo celular, la fisión binaria comenzará con una célula madre, luego replicará su cromosoma de ADN y terminará con dos células hijas genéticamente idénticas Página 14 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Es un tipo de reproducción asexual en organismos unicelulares en el que la célula duplica su tamaño y se separa en dos organismos. En los protistas, la división celular también equivale a la reproducción del organismo, ya que son organismos unicelulares. Así, algunos protistas también se dividen y se reproducen asexualmente a través de la fisión binaria (también tienen otros tipos de reproducción asexual). Sin embargo, los protistas son eucariotas y, por tanto, tienen cromosomas lineales y un núcleo, por lo que la fisión binaria no es exactamente el mismo proceso que en los procariotas, ya que incluye la mitosis. Proceso de fisión binaria en las bacterias El nucleoide es la región de la célula procariota que contiene el cromosoma único, los plásmidos y las proteínas de empaquetamiento. No hay una membrana del núcleo que disolver y la división de los cromosomas duplicados no requiere la misma cantidad de estructuras celulares (como el huso mitótico) que en la fase mitótica de los eucariotas Por lo tanto podemos dividir el proceso de fisión binaria en 4 pasos: 1. REPLICACIÓN DEL ADN En primer lugar, la bacteria debe replicar su ADN. El cromosoma circular de ADN está unido a la membrana celular en un punto, cerca del origen, el lugar donde comienza la replicación del ADN. Desde el origen de la replicación, el ADN se replica en ambas direcciones hasta que las dos hebras que se replican se encuentran y la replicación del ADN se completa. 2. CRECIMIENTO CELULAR Mientras el ADN se replica, la célula bacteriana también crece. El cromosoma sigue unido a la membrana plasmática de la célula mientras se replica. Esto significa que a medida que la célula crece también ayuda a separar los cromosomas de ADN que se replican hacia lados opuestos de la célula, comenzando la segregación del genoma. 3. SEGREGACIÓN DEL GENOMA Se produce continuamente a medida que la célula bacteriana crece y el cromosoma de ADN se replica. Cuando el cromosoma haya terminado de replicarse y haya pasado el punto medio de la célula en crecimiento, comenzará la citocinesis. Página 15 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Las bacterias también tienen paquetes de ADN más pequeños que flotan libremente, llamados plásmidos, que se adquieren de su entorno. Los plásmidos también se replican durante la replicación del ADN, pero como no son necesarios para la función y la supervivencia de la célula bacteriana, no se adhieren a la membrana plasmática y no se distribuyen uniformemente entre las células hijas cuando comienza la citocinesis. Esto significa que las dos células hijas pueden tener alguna variación en los plásmidos que poseen, lo que provoca una variación en la población. 4. CITOCINESIS La citocinesis comienza con la formación de un anillo de proteína FtsZ (proteína del citoesqueleto), que desempeña el papel del anillo contráctil, creando un surco de hendidura. FtsZ ayuda a reclutar también otras proteínas, y éstas comienzan a sintetizar la nueva pared celular y la membrana plasmática. A medida que los materiales para la pared celular y la membrana plasmática se acumulan, se forma una estructura llamada septo. El septo se formará completamente en la nueva pared celular y la membrana plasmática, separando finalmente las células hijas y completando la división celular por fisión binaria en las bacterias. Página 16 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 3: METABOLISMO BACTERIANO Los avances en microbiología se deben en gran medida a la observación de fenómenos macroscópicos. Uno de los aportes más interesantes para descifrar estos fenómenos ha sido el descubrimiento y la optimización de las condiciones para el cultivo de los microorganismos. El primer medio de cultivo artificial líquido fue creado por Louis Pasteur en 1860, resaltando la importancia de las necesidades nutricionales de los microorganismos, los cuales debían ser proveídos en medios de cultivo para su aislamiento El desarrollo del primer medio de cultivo sólido de Koch marcó el inicio, procesos infecciosos en humanos y animales de la evolución de los medios de cultivo bacteriano, en él se logró observar el crecimiento bacteriano. NUTRICION BACTERIANA Como nutrición se denomina al conjunto de procesos por los cuales los seres vivos toman del medio las sustancias que necesitan para su desarrollo (nutrientes) que requieren para su catabolismo (mantenimiento) y su anabolismo (crecimiento). De igual forma, las bacterias también realizan biosíntesis de nuevos compuestos celulares, que demandan energía procedente del medio ambiente. Las bacterias, como otros seres vivos están constituidos 80% agua, el resto por peso seco (proteínas, ácidos nucleicos, polisacárisos, lípidos, peptidoglucano, entre otras). Nutrientes Son sustancias que debe incorporar un MO para garantizar su supervivencia: proveen energía y elementos para sintetizar sus componentes estructurales. Se incorporan por absorción, no por ingestión. Existen nutrientes: Esenciales/básicos: agua, fuentes de carbono, compuestos de nitrógeno. Otros como iones de potasio, magnesio. Oligoelementos: necesarios en peq concentraciones, hierro, cobre etc. Página 17 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Factores de crecimiento: las bact NO pueden sintetizarlos (vitaminas, aa) Factores estimulantes: no son imprescindibles A través de procesos como la respiración o la fermentación, las bacterias metabolizan las fuentes de carbono (como la glucosa) para obtener energía (en forma de ATP) y para construir componentes celulares. Las bacterias pueden ser categorizadas Según la fuente de carbono AUTÓTROFAS → Crecen sintetizando sus materiales orgánicos a partir de sustancias inorgánicas tales como el CO2 HETERÓTROFAS → La fuente de carbono es orgánica, una de las más utilizadas, es la Glucosa Según el origen de la energía: FOTÓTROFAS → Captan la luz o energía radiante QUIMIÓTROFAS → Obtienen energía a partir de reacciones químicas de sustancias orgánicas Según de donde obtengan la energía y la fuente de carbono, los MO se clasifican en: ◦ FOTOAUTOTROFOS: luz y CO2 FOTOHETEROTROFOS: luz y fuente de Carbono orgánico QUIMIOAUTOTROFOS: reacciones químicas y CO2 ◦ QUIMIOHETEROTROFOS: reacciones químicas y fuente de Carbono orgánico (glucosa, lípidos). Casi todos los MO que infectan al ser humano pertenecen a esta categoría Página 18 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos CRECIMIENTO BACTERIANO En organismos pluricelulares, crecer es aumentar en tamaño. Las bacterias crecen en número, no en tamaño y por fisión binaria TIEMPO DE GENERACIÓN: es el tiempo en el que se produce la duplicación de las células y es variable en cada especie (E.coli veinte minutos, otras bacteria, 24h) CURVA DE CRECIMIENTO: si se coloca una bacteria en un ambiente propicio de crecimiento y se esquematiza en un gráfico, se aprecia una curva que no es igual en todas ellas, pero en todas se distinguen diferentes fases (latencia, exponencial, estacionaria y declinación o muerte) Fases de crecimiento FASE DE LATENCIA: Sin crecimiento evidente, pero las bacterias no están inactivas (se adaptan al medio, sintetizan enzimas) FASE EXPONENCIAL O DE CRECIMIENTO LOGARÍTMICO: La población bacteriana crece, hay incremento notable de la actividad metabólica y es la fase donde los Antibióticos son más efectivos FASE ESTACIONARIA: No hay modificación en el número de MO las bacterias nuevas reemplazan a las que han muerto. Es el periodo donde pueden producirse metabolitos secundarios como las toxinas. FASE DE MUERTE: Aunque quedan bacterias vivas, hay más muertas. Por acumulación de productos tóxicos y falta de nutrientes. Página 19 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Efectos en el crecimiento Temperatura Hay una Temperatura mínima de crecimiento (T° más baja a la que una especie bacteriana puede crecer), una Temperatura óptima de crecimiento (el crecimiento es mejor, más rápido) y Temperatura máxima de crecimiento (T° más alta que tolera ese MO). Según su T° óptima los MO se clasifican en: Sicrófilos: requieren bajas T° , optima de 15-20°c mínimas más bajas (bacterias en polos, océanos). Mesófilos: desarrollo entre 25 y 40°c, con T° óptima de 37°c (MOs patógenos para el ser humano). Termófilos: toleran altas T° , óptima de 55°C y cerca de 80°C. pH Las condiciones de pH del medio regulan, a su vez, el pH interno de la bacteria e influyen en el transporte de hidrogeniones a través de membrana citoplasmática. Tipos: Neutrófilos → Se desarrollan a pH 7 (La mayoría) Acidófilos → Se desarrollan a pH inferior a 5 Basófilos o Alcalófilos → Se desarrollan a pH mayor de 8 Página 20 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Presión osmótica Bacterias 80% agua, necesita concentraciones adecuadas de sales en líquido para evitar plasmólisis. Hay bacterias que toleran altas concentraciones salinas (halófilas). Condiciones atmosféricas Las condiciones atmosféricas para un MO vienen dadas por el potencial de óxido-reducción. Las reacciones de óxido reducción son aquellos que se caracterizan por la presencia simultánea de una sustancia oxidante (gana electrones) y un agente reductor (pierde electrones). El potencial redox mide la tendencia a ganar o a perder electrones, lo que ocasiona un cambio en el estado de oxidación de cada especie, según sea el caso. Uno de los factores que intervienen en el potencial redox, aunque no el único, es la concentración de oxígeno (O2 ). Hay MOs que requieren ambientes oxidantes (desarrolla un metabolismo oxidativo (respiratorio)) para crecer, mientras que otros necesitan ambientes reductores (metabolismo fermentativo). La respiración bacteriana son reacciones de óxidoreducción. Una bacteria es aerobia cuando necesita del oxígeno para vivir y es anaerobia en dos casos, cuando no lo necesita, denominada "anaerobia tolerante" o cuando muere en presencia del oxígeno "anaerobias estrictas". Dentro de este grupo de bacterias se encuentran algunas que llevan a cabo un metabolismo oxidativo porque usan otro aceptor final de electrones que actúa como oxidante ambiental, ejemplo, de éstas son las que "respiran" nitratos (NO3 -), sulfatos (SO4 2- ) u otros compuestos capaces de aceptar electrones y funcionan como agentes oxidantes. En el curso de ciertas reacciones metabólicas redox se forman compuestos altamente reactivos (radicales libres, formas superóxido) que pueden dañar las proteínas, membranas y ácidos nucleicos produciendo la muerte de las células. Las células se protegen de estos compuestos por la síntesis de enzimas como la superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa y catalasa. Las bacterias anaerobias estrictas carecen éstas o las tienen en niveles muy bajos de forma que no pueden sobrevivir en presencia de oxígeno. Página 21 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Aerobios: son los que requieren O2, porque éste es el aceptor final de H, con el que forman agua y CO2. Estos mo producen una enzima (catalasa) que degrada el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno Anaerobios: viven en ausencia de O2. En este caso, el aceptor final del H es un compuesto inorgánico que puede reducirse, como los nitratos y sulfatos. Microaerófilos: requieren bajas concentraciones de O2, (que no superen el 15% de este gas) para que los MOs puedan crecer. Oxígeno Bacterias anaerobias estrictas: No pueden crecer en presencia de O2 (clostridium perfringens) Bacterias aerobias estrictas: Requieren O2 para metabolismo y crecimiento (m. tuberculosis) La mayoría de bacterias pueden crecer con y sin O2 : anaerobias facultativas Página 22 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos METABOLISMO BACTERIANO Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en un microorganismo para mantener su viabilidad Son de 2 tipos: Procesos o reacciones catabólicas: degradan nutrientes y liberan energía. Procesos o reacciones anabólicas: tienden a unir moléculas, son reacciones de biosíntesis Todos estos procesos metabólicos se da gracias a las ENZIMAS. Enzimas Son catalizadores orgánicos que aceleran una reacción. Se encargan de reacciones anabólicas para sintetizar macromoléculas. En el metabolismo bacteriano se generan productos intermedios aprovechables en la síntesis de otros elementos: uno de ellos es el ácido pirúvico (permite obtener carbono tanto para energía como para síntesis de Hidratos de Carbono, aminoácidos, lípidos y ácidos nucleicos) A partir del ác pirúvico, los carbonos se pueden destinar a producción de energía o síntesis de nuevas moléculas Entre las vías metabólicas usadas por las bacterias se encuentran las vías glucolíticas , el ciclo pentosa fosfato y el ciclo del ácido tricarboxílico. Estos ciclos permiten obtener energía (ATP) Consecuencia del metabolismo, pueden liberarse toxinas, vitaminas, AB u otras sustancias. Las consecuencias del metabolismo: confiere infectividad a los MO patógenos MEDIOS DE CULTIVO El principal agente gelificante utilizado en medios de cultivo sólidos es el agar. Sin embargo, se han observado algunos límites en el uso de este, debido, a que algunas bacterias extremadamente sensibles al oxígeno no crecen en medios de agar, por lo que se propusieron y probaron otras alternativas; luego, el descubrimiento de agentes antimicrobianos y sus objetivos específicos provocó la aparición de medios selectivos. El medio de cultivo artificial debe reunir una serie de condiciones para que las bacterias se mantengan vivas y se desarrollen, factores como la naturaleza, el origen, las interacciones y el metabolismo bacteriano condicionan el tipo y composición del medio de cultivo. Página 23 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos En la composición de los medios de cultivo se encuentran sustancias químicas que proporcionan enriquecimiento como carbohidratos, suero, sangre completa, bilis, aminoácidos y vitaminas, entre otros. Estas sustancias nutritivas se preparan en los laboratorios (in vitro) y permiten el crecimiento de MOs de una manera controlada. La siembra consiste en introducir un MO o una muestra patológica en medios apropiados para su desarrollo Deben reunir ciertas condiciones: Agua Nutrientes pH adecuado Deben ser estériles Poder ser colocados en condiciones atmosféricas indicadas Temperatura óptima Clasificación medios de cultivo Se clasifican en naturales y artificiales Según su estado pueden ser líquidos, sólidos y semisólidos. Según el agregado o no de sustancias pueden ser: comunes, enriquecidos o mínimos Hay medios diferenciales o indicadores, cambio de estado o del color dependiendo de las reacciones metabólicas de cada MO. Página 24 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 4: GENÉTICA BACTERIANA Lo que es y será un organismo viviente está determinado por el material genético que lo compone y su interacción con el medio ambiente que selecciona, activa, reprime o cambia este material genético. La genética bacteriana ayuda a entender ciertos mecanismos de virulencia que le confieren la capacidad de colonizar, invadir, diseminarse y dañar células eucariotas y como resultado producir un gran espectro de enfermedades clínicas. El material genético de las bacterias se encuentra en forma de DNA. El principio del código genético es la secuencia de nucleótidos distribuidos en codones a partir de regiones conocidas como inciadoras del gen hasta llegar al codón de terminación que indica el fin del código. Cada codón determina un AA y la secuencia de estos, una proteína y estas a su vez o son estructurales o son enzimas. Este DNA conforma el genoma bacteriano, aunque también pueden encontrarse en elementos extracromosómicos como plásmidos, transposones e integrones. Las dos funciones del material genético son: La replicación: para que la progiene herede determinantes genéticos específicos (genotipos) de su madre La expresión: establecerá las características observables (fenotipo). Muchas bacterias poseen además ADN extracromosómico, también circular y cerrado: ADN plasmídico Aunque el ADN plasmídico no porta información genética esencial para la vida de la bacteria, sí aporta genes que le confieren nuevas propiedades fenotípicas y que en algunos casos le son útiles para su adaptación al crecimiento en determinados ambientes Las enterotoxinas de E. coli o la toxina tetánica producida por Clostridium tetani, están codificada plasmídicamente Página 25 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Muchas características de importancia médica son mediadas por plásmidos, como la resistencia a los antibióticos, la producción de toxinas, la síntesis de estructuras de la membrana necesarias para adherencia y colonización, entre muchas otras. MECANISMOS DE VARIACIÓN GENOTÍPICA Las bacterias tienen mecanismos que les permiten cambiar su expresión génica favoreciendo la síntesis de los productos de ciertos genes y reprimiendo la de otros Estos mecanismos se llaman de variación fenotípica o de adaptación, ya que implican una serie de cambios en el fenotipo celular o de la población bacteriana (no se heredan, son reversibles). También existen mecanismos de variación genotípica, que serán igualmente traducidos en cambios fenotípicos, pero que se basarán en una modificación de la información genética contenida en la célula (cambios en el genoma, heredables). Mutaciones Una mutación es un cambio heredable en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos que forman el genoma bacteriano; ésta se produce en condiciones naturales con baja frecuencia y se deben fundamentalmente a errores en los procesos de replicación del ADN. Además de las mutaciones espontáneas, pueden ocurrir mutaciones inducidas, provocadas por agentes mutagénicos (químicos, físicos o biológicos) que proporcionan una herramienta para introducir cambios en el genoma bacteriano en el laboratorio. La mayoría de estos errores o alteraciones introducidos en el genoma, son corregidos por los mecanismos de reparación del ADN, pero algunos escapan a la corrección y pueden originar cambios heredables que proporcionan una diversidad genética. Algunas mutaciones pueden conferir al mutante una ventaja frente a la cepa que le dio origen, de forma que las bacterias hijas son capaces de superar el crecimiento de la cepa original y sustituirla. Este es el caso de las mutaciones que confieren resistencia a los AB, en las que el mutante resistente se seleccionará en un ambiente en el que las bacterias estén expuestas al antibiótico en cuestión (mutaciones selectivas). Página 26 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Recombinación Cuando los elementos genéticos contenidos en el genoma de diferentes bacterias se combinan. Esto permite que en la bacteria se origine alguna nueva función que le permita adaptarse a nuevos cambios ambientales. Este es un evento evolutivo importante y las bacterias tienen mecanismos específicos que aseguran que dicha recombinación se efectúe Tipos de transmisión Transmisión vertical: una bacteria que ya es resistente transfiere esa resistencia a sus hijas Transmisión horizontal: involucra movimiento de material genético que no necesariamente son de la misma especie Transformación Es el proceso por el cual ciertas bacterias (llamadas competentes), son capaces de incorporar ADN exógeno proveniente de otras bacterias, que está libre en el medio. Para que la transformación ocurra la bacteria receptora debe presentar mecanismos para captar DNA a través de sus envolturas externas y para incorporarlo en su cromosoma La virulencia del Streptococcus pneumoniae está relacionada con la presencia de su cápsula polisacarídica. Las bacterias con cápsula tienen un aspecto liso (S) cuando se cultivan en placas de agar y son letales para los ratones si son inyectados experimentalmente con una suspensión bacteriana. Las colonias con bordes rugosos (R) de S. pneumoniae, carecen de cápsula y no son letales al infectar ratones. F. Griffith en 1928 observó por primera vez la transformación cuando mezcló bacterias S muertas con bacterias R vivas y encontró que al inyectar la mezcla en ratones, también resultaba letal. Concluyó que las cepas R habían sido transformadas en bacterias S, capaces de fabricar el polisacárido capsular virulento Página 27 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Conjugación Ocurre entre bacterias que inducen contacto entre ellas para intercambiar material genético Los plásmidos son los elementos genéticos que con mayor frecuencia se transmiten de esta forma Se requiere de una estructura llamada “pili”, que hace contacto con la cél receptora La capacidad de conjugación depende de la presencia en la bacteria de plásmidos conjugativos que contienen los genes necesarios para tal proceso Transducción Es la transferencia de ADN de una bacteria a otra por intermedio de una partícula viral (bacteriófago). Los fagos tienen la capacidad de penetrar las membranas y pared bacteriana e inyectarle su material genético (DNA o RNA). El material genético del fago porta la información para dirigir la replicación de éste a través de la cél infectada. Durante la replicación, el fago puede llevarse material genético de la bacteria, tanto cromosómico como plasmídico y pueden salir por lisis de la bacteria e infectar a otras nuevas bacterias, donde les transmitirán e integrarán el DNA. Si el fago lleva un plásmido completo, también puede replicarse en el interior de la bacteria Página 28 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos APORTES A LA MEDICINA El conocimiento del funcionamiento genético de las bacterias, sumado al hecho de que son de fácil manejo en el laboratorio y que tienen crecimiento rápido, ha permitido usarlas para sintetizar productos útiles a la medicina, tanto para el diagnóstico como para la prevención y tratamiento de algunas enfermedades. Estas posibilidades se han visto incrementadas con el desarrollo de la ingeniería genética y la disponibilidad de técnicas de biología molecular El avance en conocimiento de genética bacteriana es importante en el desarrollo tecnológico para diagnóstico de enfermedades infecciosas y avances en el conocimiento de la patogenia que producen. El desarrollo de técnicas de biologia molecular como PCR, secuenciación, genotipificación entre otras. En conclusión, el material genético que contiene una bacteria, cómo puede expresarlo y su capacidad de adquirir información genética y expresarla en el ambiente en que se encuentra, hacen que un microorganismo pueda adaptarse, vivir como comensal, ser MO oportunista o ser francamente patógeno Página 29 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 5: RELACIÓN HUÉSPED-BACTERIA Desde el mismo momento del nacimiento, el ser humano queda colonizado por una enorme cantidad de microorganismos que se agrupan en comunidades estereotipadas y complejas creando así una flora microbiana indígena muy beneficiosa. El resultado es un «supraorganismo» en el que los simbiontes microbianos son 10 veces más abundantes que las propias células del organismo. La coevolución, la coadaptación y la codependencia son características de las relaciones que mantenemos con nuestra flora microbiana indígena. La flora microbiana del ser humano facilita la adquisición de nutrientes y la extracción de energía a partir de los alimentos, estimula la diferenciación terminal (posnatal) de la estructura y la función de las mucosas y potencia los sistemas inmunitarios tanto innato como adaptativo. A través de estas funciones, tiene utilidad para mantener la función de barrera epitelial y la integridad del epitelio, así como también para «educar» a nuestros mecanismos innatos de defensa inmunitaria También ofrece una «resistencia a la colonización» frente a la invasión por patógenos, regula el metabolismo intermediario, procesa sustancias químicas ingeridas y proporciona cantidades pequeñas de factores de crecimiento accesorios para el ser humano. Página 30 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos La composición y las capacidades funcionales de la flora microbiana indígena evolucionan generalmente de manera ordenada a medida que la dieta, el entorno hormonal y otros factores del ambiente acompañan al ser humano a lo largo de su vida. La diversidad bacteriana en las distintas comunidades indígenas de la flora microbiana del cuerpo humano es sorprendente debido a su riqueza en especies y en cepas específicas, así como también en relación con el limitado número de filos que se suelen observar. INTERACCIONES HUÉSPED BACTERIA La clasificación de los microorganismos (MO) puede enfocarse desde distintos puntos de vista y uno de ellos es la capacidad de producir enfermedad o su incapacidad de hacerlo. El concepto de parásito es fundamentalmente ecológico por cuanto supone la asociación con otro ser vivo. Transitorio Microorganismo que está presente en los alimentos o en cualquier otro lugar del ambiente. Por lo general, simplemente está «de paso» y tiene pocas consecuencias; sin embargo, los encuentros frecuentes durante períodos prolongados de tiempo podrían dar lugar a la adaptación al huésped, o incluso la dependencia. Comensal Microorganismo que es un habitante normal del cuerpo humano. En las relaciones comensales se beneficia el microorganismo o el huésped; en las relaciones mutualistas se benefician ambos Patógeno Microorganismo que puede o no ser un miembro de la flora microbiana indígena, pero con frecuencia causa enfermedad en individuos aparentemente sanos. Patógeno oportunista Microorganismo que causa enfermedad sólo en personas que tienen algún tipo de compromiso de sus mecanismos normales de defensa Página 31 de 164  Microbiología Carla Marín Ríos Patógeno accidental Microorganismo que se encuentra por contacto accidental con animales, insectos o el ambiente. Estos microorganismos suelen ser mortales en el ser humano y a veces son agentes causales de enfermedad en otros animales. A menudo se distinguen de patógenos específicos del ser humano porque no presentan una transmisibilidad interhumana directa o fácil Características que diferencian a los microorganusmos que residen en el ser humano Un patógeno o un comensal deben realizar las tareas siguientes para tener éxito en su objetivo: 1. Introducirse en el huésped humano 2. Establecerse (que incluye la competición satisfactoria con los microorganismos indígenas) 3. Conseguir nutrientes 4. Evitar las defensas innatas del huésped y su potente sistema inmunitario 5. Por encima de todo, replicarse 6. Diseminarse, si fuera necesario hacia su localización más apropiada 7. Finalmente, ser transmitido a un nuevo huésped susceptible MODELOS DE RELACION HUESPED-BACTERIA Los agentes bacterianos, según sus condiciones de vida, se pueden dividir en dos grupos: Saprofitos: Viven libres en la naturaleza y se nutren de materia inorgánica u orgánica no viva. Simbiontes o parásitos: Habitan en la superficie o en el interior de otro ser vivo, del que obtienen protección y las condiciones ecológicas y nutritivas necesarias para su desarrollo y multiplicación. Considerando los resultados para el huésped pueden presentar diversos grados: Comensalismo La asociación es indiferente para el huésped. No le reporta beneficio ni le causa perjuicio, como ocurre con la mayoría de la flora microbiana normal de la piel y mucosas del organismo. La flora comensal está compuesta por bacterias no patógenas y por patógenas potenciales u oportunistas, que sólo son capaces de producir enfermedad cuando concurren factores que disminuyen las defensas del huésped. Página 32 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Mutualismo La asociación es beneficiosa para el huésped. La mayor parte de las bacterias no causan enfermedad sino que logran un equilibrio con el huésped que asegura la supervivencia, crecimiento y propagación de ambos organismos Parasitismo La asociación es perjudicial para el huésped. El desarrollo de las bacterias produce alteraciones y el huésped pone en marcha diversos mecanismos reactivos de defensa, dando como resultado la aparición de una infección o una enfermedad infecciosa. Página 33 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos MICROBIOMA O COMUNIDAD DE MOs El microbioma humano está compuesto de comunidades microbianas diferentes en localizaciones corporales distintas y proporcionan nichos para diversas especies bacterianas. Los elementos celulares del microbioma pueden potenciar la inmunidad estimulando las respuestas inmunitarias y modular la inflamación, o prevenir las infecciones por patógenos clásicos. Pueden actuar como oportunistas luego de colonizar sin causar enfermedad, pero algunos de estos MOs pueden causar infecciones en huéspedes inmunodeprimidos. El agotamiento de las bacterias debido a los antibióticos puede dar lugar a una disregulación inmunitaria o a microbiomas susceptibles a las infecciones. En la era próxima de la medicina metagenómica, las enfermedades infecciosas deben considerarse en el contexto del microbioma humano y de las comunidades microbianas protectoras o patógenas. Las pruebas diagnósticas futuras podrían incluir componentes del microbioma en la evaluación de la enfermedad, y las decisiones sobre el tratamiento antimicrobiano El proyecto HMP abarca 15 nichos corporales en varones y 18 en mujeres, que se debe principalmente a diferencias anatómicas y fisiológicas entre los sexos (órganos sexuales, hormonas, glándulas y secreciones). Cada hábitat corporal principal del microbioma del ser humano sano contiene una comunidad microbiana específica, cuando se evalúa según su composición bacteriana. Página 34 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Flora microbiana normal Flora normal (más de1000 especies distintas): MO sobre o dentro del ser humano (piel, mucosas). Los MO de la flora normal pueden permanecer por periodos muy diversos en piel y mucosas La flora propia está formada por cepas que poseen un nicho establecido en uno de varios sitios del cuerpo que ocupan de forma indefinida La flora transitoria se adquiere del entorno y se establece por periodos limitados. El término estado de portador se utiliza cuando los MO implicados tienen un potencial patógeno El período de establecimiento del microbioma humano en los recién nacidos es motivo de intensa controversia. Se han propuesto varias teorías, como la adquisición a partir de la exposición al microbioma vaginal materno, microbioma intestinal, microbioma de la leche materna y del contacto piel con piel. El tipo de parto se ha asociado con diferencias de composición del microbioma neonatal. A medida que el lactante pasa a través del canal de parto es probable que el microbioma vaginal materno se ponga en contacto con la piel, la boca y el tracto respiratorio del lactante, y esta exposición puede influir en la composición de los microbiomas cutáneo, oral, intestinal y nasal de la descendencia. Página 35 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Microbioma oral El microbioma oral es diverso y abundante. Las metodologías de microarray, pirosecuenciación precoz y cultivo han estimado que existen alrededor de 700 filotipos de microorganismos orales. Los géneros bacterianos más abundantes en adultos sanos son Actinomyces, Bacteroides, Prevotella, Streptococcus, Fusobacterium, Leptotrichia, Corynebacterium, Veillonella, Rothia, Capnocytophaga, Selenomonas y Treponema. Se observa una intensa variación interindividual en el microbioma del nicho oral. Por ejemplo, Streptococcus spp. es dominante en la orofaringe, pero varía en otras localizaciones, el microbioma oral es único porque mantiene sublocalizaciones estrechamente adyacentes en el nicho. El microbioma amigdalino puede distinguirse del de la lengua, y el de lengua del microbioma del paladar. Estas diferencias son evidentes a pesar de la proximidad espacial y el contacto constante entre estas localizaciones. Asociaciones entre la microbiota oral y las enfermedades La enfermedad periodontal es la enfermedad infecciosa más frecuente que afecta a los dientes. Si no recibe tratamiento o si éste es ineficaz, la periodontitis es un factor predictivo independiente conocido de parto prematuro, enfermedades cardiovasculares, trastornos pulmonares, diabetes y obesidad, cuadros donde también contribuye a la comorbilidad. La producción de la biopelícula de la placa dental que se experimenta a diario se ha descrito en detalle. La periodontitis se puede considerar similar a la vaginosis bacteriana (VB) o a la enfermedad intestinal inflamatoria (EII), ya que no es la ausencia o presencia aislada de una especie o subgénero dado lo que provoca la inflamación gingival, sino que la complejidad de la microbiota subgingival y el establecimiento de la biopelícula favorecen un modelo de enfermedad asociada a la comunidad microbiana. Página 36 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Piel y nasofaringe Debido a que la piel humana es el tegumento (incluidos la piel, el cabello y las uñas) que comprende la superficie principal del cuerpo en contacto constante con el ambiente exterior, consta de diversos conjuntos de hábitats locales y nichos para el microbioma humano. La piel humana engloba diversos ecosistemas que difieren notablemente por las diferencias relativas de temperatura, humedad y distribución glandular, así puede variar en gran medida dependiendo de la localización anatómica. Las comunidades bacterianas se componen en gran parte de microorganismos transitorios (superficiales), autóctonos (superficie profunda) y adherentes situados adyacentes a la epidermis, pero también se han detectado en el compartimento subepidérmico, incluidos la dermis y el tejido adiposo dérmico. Hay distintos factores que contribuyen a la variación del microbioma de la piel humana, entre ellos: Fisiología del huésped (sexo, edad, localización), Ambiente (clima local, ubicación geográfica), Sistema inmunitario Genotipo del huésped Estilo de vida (ocupación, higiene) Patobiología (enfermedades cutáneas y sistémicas). Las glándulas producen sustancias oleosas, como el sebo y otros lípidos, carbohidratos y componentes proteicos que pueden ser nutrientes del microbioma, así como inhibidores para clases particulares de microorganismos. La humedad relativa es otro factor clave que afecta a la composición microbiana de la piel. En las zonas ricas en glándulas sebáceas aumenta la abundancia de Propionibacterium spp., mientras que en las zonas de piel húmedas y secas aumenta la de Corynebacterium spp. y ßProteobacterias, respectivamente Para la evaluación de las infecciones dermatológicas puede ser necesaria la toma de muestras en superficies y tejidos más profundos con el fin de detectar los agentes infecciosos Los géneros bacterianos representativos en la piel humana son muy variados, en las fosas nasales Corynebacterium es el género bacteriano más común y se ha observado la colonización persistente de las fosas nasales por S. aureus en el 24% de las personas sanas. Página 37 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos El género fúngico Malassezia es el género fúngico predominante de la piel humana en múltiples localizaciones corporales, incluidos la cabeza, el torso, los brazos y las piernas, a excepción de localizaciones del pie. Las distribuciones relativas de las bacterias comensales y de los patógenos oportunistas pueden ayudar a explicar los diferentes patrones de infecciones cutáneas y de penetración sistémica de los agentes patógenos a partir de las superficies de la piel. Las personas hospitalizadas con predominio de S. aureus en los microbiomas nasales eran también más propensas a contener S. aureus resistente a meticilina (SARM) asociado a su hospitalización. En los casos de dermatitis atópica, las poblaciones de estafilococos (incluidas las poblaciones de S. aureus y S. epidermidis) parecen «florecer» y contribuir a brotes y recidivas de la enfermedad en localizaciones cutáneas específicas. Vias respiratorias y pulmonar El microbioma del tracto respiratorio inferior sano (muestras de LBA) está compuesto principalmente de Firmicutes y Bacteroidetes con predominio de Veillonellaceae, Prevotellaceae y Streptococcaceae. Y microorganismos fúngicos ambientales comunes como Davidiellaceae, Cladosporium y Aspergillus en bajas cantidades. Los patógenos bacterianos y virales se han implicado como posibles causas de asma y desencadenantes potenciales de episodios asmáticos. Las vías respiratorias de los pacientes con fibrosis quística (FQ) proporcionan un ambiente ideal para la proliferación bacteriana, lo que da lugar a las infecciones respiratorias agudas y crónicas típicas de la enfermedad. Los pacientes mayores con una enfermedad más grave y descensos de la función pulmonar tienen una disminución de la microbiota. Los estudios basados en el microbioma también han confirmado que las bacterias anaerobias son mucho más frecuentes en los pacientes con FQ. Se ha sugerido la existencia de un microbioma pulmonar central en la FQ que consta de siete géneros: Pseudomonas, Streptococcus, Neisseria, Catonella, Porphyromonas, Prevotella y Veillonella. Pseudomonas aeruginosa fue la bacteria identificada con más frecuencia en esta cohorte de adultos. Aunque existen datos limitados sobre las comunidades fúngicas de las vías aéreas, Candida, Aspergillus, Geotrichumj Malassezia sp. se identificaron con frecuencia en los esputos de pacientes con FQ. Página 38 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Las conexiones entre los microbiomas de distintas localizaciones corporales pueden ayudarnos a entender los patrones de las infecciones humanas. Un estudio innovador trató de caracterizar y comparar muestras de los tractos gastrointestinal y respiratorio de lactantes con FQ durante los primeros 24 meses de vida. La aspiración puede explicar la propagación de los microorganismos desde el intestino a las vías aéreas, con la posibilidad de dar lugar a infecciones en el huésped inmunodeprimido. Esófago Se cree que los tercios proximal y medio del esófago albergan principalmente bacterias transitorias y levaduras Por el contrario, el tercio distal del esófago inmediatamente cefálico al esfínter gastroesofágico contiene un microbioma moderadamente diverso. Esta región esofágica parece albergar una colección de residentes permanentes que incluye bacterias, levaduras y virus. En términos de parámetros globales, el microbioma del esófago distal es menos abundante y menos diverso que el del intestino grueso. A diferencia del intestino grueso, parece que el «sobrecrecimiento» relativo y la mayor diversidad microbiana en el esófago se asocian con ciertas enfermedades. Estudios recientes basados en la secuenciación de genes de ARNr 16S demostraron la presencia de 128 filotipos bacterianos en muestras de biopsia gástrica humana. Se ha demostrado por estudios, cómo los antibióticos podrían aumentar el riesgo de enfermedad crónica por el exterminio de miembros valiosos del microbioma gastrointestinal. El aumento de la abundancia de especies y de la diversidad de bacterias en el esófago se asoció con esofagitis y esófago de Barrett. El esófago distal en pacientes con esofagitis o esófago de Barrett contenía un microbioma diverso dominado por anaerobios y microaerobios gramnegativos, y este cambio de población puede explicar la mayor propensión a la inflamación en los pacientes expuestos a mayores concentraciones de endotoxinas o lipopolisacáridos (LPS) en el esófago distal. Estómago Las diferencias en las comunidades bacterianas gástricas pueden predisponer a los pacientes a desarrollar gastritis aguda o crónica. La incapacidad para mantener un pH luminal suficientemente bajo en condiciones como la aclorhidria o el consumo de inhibidores de la bomba de protones se ha asociado con un «sobrecrecimiento» bacteriano relativo y el aumento de la diversidad bacteriana se ha relacionado con enfermedades crónicas, como el cáncer gástrico. Página 39 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Las regiones con una diversidad microbiana limitada, como el esófago, el estómago y el intestino delgado proximal, también pueden ser más susceptibles a los agentes patógenos, como los virus que son capaces de sobrevivir y prosperar en estos ecosistemas. Intestino (Delgado y grueso) El duodeno y el yeyuno se pueden considerar zonas de diversidad microbiana relativamente limitada, en contraste con el íleon terminal, que contiene un microbioma abundante y diverso similar al colon proximal. Varias especies bacterianas intestinales convierten los azúcares simples en ácidos orgánicos tales como lactato, acetato, propionato y butirato, y en última instancia influyen en la proliferación y la virulencia de diversos patógenos. El intestino grueso contiene comunidades microbianas abundantes y muy diversas con dos filos bacterianos predominantes en individuos sanos (Bacteroidetes y Firmicutes). La primera semana de vida se caracteriza por fluctuaciones a gran escala de la composición bacteriana intestinal en los recién nacidos. Al final de los primeros 3 años de vida se alcanza un equilibrio relativo con un microbioma intestinal diverso, similar al del adulto. Se producen variaciones de filos, familias y géneros bacterianos a lo largo de la infancia y la edad adulta. En las regiones con una abundante diversidad microbiana, como el intestino, la reducción de dicha diversidad se ha asociado con un aumento de susceptibilidad a enfermedades y la recidiva de la enfermedad en el intestino. Un ejemplo es la enfermedad recidivante por C. difficile, la EII y la enterocolitis necrosante (ECN). La menor diversidad microbiana puede contribuir a la disminución de las funciones inmunomoduladoras por el microbioma y a una menor resistencia a los patógenos intestinales, lo que aumenta la predisposición del huésped a desarrollar enteritis o colitis infecciosa. Las enfermedades agudas o crónicas, junto con la pérdida de la integridad de la mucosa del epitelio intestinal, pueden predisponer a pacientes específicos a desarrollar colitis o infecciones abdominales. Un estudio detallado a corto plazo que analizó los efectos de la dieta sobre el microbioma confirmó que los enterotipos se mantenían estables en un período de 10 días, incluso después de cambios dietéticos significativos, como la introducción de dietas con alto contenido de grasa y baja en fibra, o baja en grasa y alta en fibra. Aunque la composición microbiana puede ser relativamente estable a pesar de fluctuaciones leves en una persona, parece que los cambios de Página 40 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos la dieta, incluida la introducción de probióticos, pueden alterar rápidamente los patrones de expresión génica en el microbioma intestinal. Ç Por ultimo, se ha demostrado la resiliencia del microbioma intestinal por la reconstitución casi completa de las bacterias intestinales humanas en las 4 semanas posteriores a la interrupción del tratamiento antimicrobiano oral. Prebióticos, probióticos y simbióticos La definición científica de probióticos («productos destinados a aumentar la salud del huésped») implica el requisito de documentar los beneficios sobre la salud en ensayos clínicos controlados y bien diseñados. L. rhamnosus GG es el probiótico más evaluado. Ningún probiótico está aprobado por la FDA para uso clínico. Los médicos deberían comentar con los pacientes los aspectos de control de calidad en la fabricación de los probióticos, las limitaciones de los datos disponibles sobre el uso de probióticos en las enfermedades, así como las posibles consecuencias adversas de su utilización La definición del papel de los probióticos en la asistencia médica aún está por mejorar en aspectos como la caracterización de los probióticos, sus modos de acción, así como la realización de ensayos clínicos estrictos y reproducibles para demostrar los beneficios y la seguridad en situaciones patológicas. La seguridad y/o la supuesta eficacia de una especie o género de probiótico no pueden generalizarse a otros. Basándose en los datos disponibles, los preparados de probióticos no deberían utilizarse en poblaciones inmunodeprimidas o con enfermedades críticas y hay que tener precaución en personas con edades extremas, así como en aquellas que tienen catéteres venosos centrales, alteración de las barreras mucosas, síndrome de intestino corto, válvulas cardíacas patológicas, articulaciones o válvulas protésicas y otros aparatos o materiales protésicos. Página 41 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Microbioma vaginal Existe una relación simbiótica entre la microbiota vaginal y cada huésped, que probablemente proporcione protección al huésped frente a la colonización por patógenos perjudiciales. Los estudios moleculares del microbioma vaginal en mujeres sanas en edad reproductiva confirmaron las observaciones iniciales al demostrar el predominio de Lactobacillus spp., que produce ácido láctico para disminuir el pH vaginal. En cohortes más pequeñas de mujeres igualmente sanas, los estudios moleculares han demostrado que en su microbioma vaginal predomina alternativamente una gama diversa de microorganismos anaerobios. Vaginosis bacteriana Un ejemplo de una variación frecuente en el microbioma vaginal El diagnóstico clínico de la VB consiste en la presencia de secreciones vaginales con un pH superior a 4,5, un olor «a pescado» cuya presencia se facilita por la mezcla de las secreciones vaginales con solución de hidróxido de potasio (KOH) al 10%, un exudado vaginal de color blanco lechoso y la presencia de al menos un 20% de «células clave» (células epiteliales vaginales recubiertas con bacterias). Se considera diagnóstica de VB e indicativa de la ausencia de lactobacilos y del predominio relativo de G. vaginalis y Mobiluncus spp. Las mujeres con VB tienen un mayor riesgo de complicaciones en el embarazo, como parto prematuro, rotura prematura de membranas y endometritis del posparto. Fuera del embarazo la VB se asocia con un mayor riesgo de adquisición del VIH, y las mujeres con VB y VIH tienen un mayor riesgo de morbilidad durante toda la vida. Página 42 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Vías urinarias Las vías urinarias son estériles excepto los centímetros distales de la uretra, que puede presentar una flora escasa procedente del periné. La orina de vejiga, uréteres y pelvis renal es estéril en una persona sana La conjuntiva tiene flora muy escasa derivada de la flora cutánea, el alto contenido de lisozimas de las secreciones lagrimales y los efectos de lavado de las lágrimas mantienen bajo el Nº de bacterias Página 43 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos TEMA 6: MORFOLOGÍA Y FISIOLOGÍA DE LAS BACTERIAS. PRINCIPALES BACTERIAS PATÓGENAS (ESTREPTOCOCO) GÉNERO STAPHYLOCOCCUS Cocos gram positivos Los cocos gran positivos son aerobios o anaerobios facultativos. Son catalasa positivos Están agrupados en racimos Toleran bien la desecación, el calor, altas concentraciones salinas y algunos antisépticos Pueden ser capsulados o no Coagulasa positivos → sólo S. auerus Crecen en medios salados y algunos fermentan el manitol (Medio de cultivo Champman) Resistentes a antibióticos. Puede comportarse como patógeno oportunista, distribuidos ampliamente en piel, glándulas cutáneas y mucosas, tractos intestinal y genitourinario y aparato respiratorio superior. Página 44 de 164  Microbiología Carla Marín Ríos Especies patógenas Familia Micrococacceae, con sus 4 géneros: Staphylococcus Micrococcus Stomatococcus Planococcus El género Staphylococcus posee alrededor de 40 especies, se puede clasificar en dos grandes grupos: - STAPHYLOCOCCUS AUREUS: El único coagulasa positivo, patógeno con altas tasas de morbimortalidad. - STAPHYLOCOCCUS COAGULASA NEGATIVO: Múltiples especies, menor virulencia y habitualmente no patógenos. Los estafilococos colonizan la piel y las mucosas, algunas especies presentan nichos preferenciales que vienen indicados en sus propias denominaciones. S. epidermidis y S. capitis colonizan la piel y el cuero cabelludo, respectivamente. GÉNERO STAPHYLOCOCCUS AUREUS Patógeno grampositivo responsable de infecciones superficiales y profundas. Coloniza frecuentemente piel y mucosas: portadores asintomáticos. Responsable de enfermedades piógenas y asociadas a toxinas. Causa principal de infecciones intrahospitalarias y extrahospitalarias del torrente circulatorio. Coloniza la zona anterior de los orificios nasales en el 20-40% de la población normal. Problema de salud pública número uno en infecciones nosocomiales farmacorresistentes. Productor de superantígeno responsable del síndrome del shock tóxico y de intoxicaciones alimentaria Primera causa de infecciones invasivas, como endocarditis infecciosa y osteomielitis. Muestra resistencia a numerosos antibióticos En el ser humano, S. aureus muestra un nicho preferente en la parte anterior de las fosas nasales, especialmente en los adultos, y puede colonizar la piel sana, incluidos axila y periné. Esta colonización puede ser permanente o transitoria. Página 45 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos El estado de portador nasal oscila entre el 10% y el 40% en los medios extrahospitalario y hospitalario. El estado de portador nasal crónico aumenta el riesgo de infección. Algunas poblaciones pueden tener una tasa de colonización mayor como el personal de salud, los pacientes en hemodiálisis, diabéticos que reciben insulina, adictos a drogas intravenosas, pacientes con úlceras crónicas u otras dermopatías. El estado de portador nasal de S. aureus también se ha convertido en una forma de persistencia y diseminación de los estafilococos multirresistentes, especialmente de S. aureus resistentes a meticilina (SARM), que resiste a casi todos los antibióticos existentes, siendo una amenaza para la salud pública. A pesar que S. aureus posee numerosos factores de virulencia, puede convivir con el huésped humano formando parte de su flora normal sin causar ningún daño → Existen ocasiones en que este equilibrio se puede romper. Desde las narinas, los portadores pueden transferir bacterias a diferentes sectores de la piel. Un traumatismo (muchas veces desapercibido) puede dar una puerta de entrada al microorganismo. Cocos gram positivos Ingreso, adherencia y colonización. Formación de biopelículas Presencia o no de cápsula Adhesinas de superficie Ácidos teicoicos y lipoteicoicos Peptidoglucano Enzimas y hemolisinas Toxinas Biopelícula Es una trama extracelular de polisacáridos y proteínas. Las bacterias que permanecen atrapadas en la biopelícula están en fase latente y, así, son fenotípicamente tolerantes a la destrucción inducida por los antibióticos, suponiendo un problema terapéutico importante. Página 46 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos La formación de la biopelícula evoluciona en dos fases, comenzando con la adherencia inespecífica de células individuales a los materiales y continuando con el crecimiento y la formación de la propia biopelícula. Los estafilococos productores de biopelícula han estado asociados a la persistencia y la virulencia con infección relacionada con cuerpo extraño. Cápsula Más del 90% de las cepas clínicas de S. aureus elabora una cápsula de polisacáridos entre los cuales se han definido 11 serotipos, de los cuales 5 y 8 son responsable del 75% de las infecciones clínicas. Las cápsulas de tipos 5 y 8 están constituidas por diversos azúcares antifagocitarias que incrementan la virulencia Adhesinas de superficie Entre las relevantes en la patogenia están El factor de agrupamiento B que coloniza el epitelio nasal El factor de agrupamiento A y las proteínas A y B de unión a fibronectina en la endocarditis y en las infecciones relacionadas con dispositivos de soporte ventricular La proteína de unión a colágeno en la osteomielitis, La proteína A para la evasión inmunitaria para producir sepsis y la potenciación de la osteoartritis experimental Las proteínas de importación de hierro por su papel en la formación de abscesos Página 47 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Ácidos teicoicos y lipoteicoicos Los ácidos teicoicos constituyen hasta el 50% del peso en seco de las paredes estafilocócicas. Desempeñan una función fisiológica importante en el metabolismo de las paredes celulares y posiblemente sean una zona de fijación de enzimas activas de la pared celular y de otras proteínas. Están implicados en la adherencia al epitelio nasal. Los ácidos lipoteicoicos son la contrapartida de los ácidos teicoicos en la membrana plasmática. Están implicados en la inflamación por su efecto de inducción de la liberación de citocinas por parte de los macrófagos y de otros elementos del sistema inmunitario innato. Peptidoglucano Es la estructura principal de anclaje de la mayoría de adhesinas de superficie y en este sentido desempeña una función en la patogenia. Al ser reconocido por el sistema inmunitario innato y desencadena la liberación de citocinas y la inflamación. Dado que el peptidoglucano es una estructura celular crucial, su ensamblaje es la diana de antibióticos como los betalactámicos y los glucopéptidos (p. ej., la vancomicina). La modificación de la síntesis del peptidoglucano es una respuesta de los estafilococos resistentes a los antibióticos con actividad sobre la pared celular. Página 48 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Enzimas y hemolisinas S. aureus produce un cierto número de exoenzimas, proteínas activas de membrana (hemolisinas y leucocidinas) y toxinas que están implicadas en los mecanismos de la enfermedad. Exoencimas → Son proteasas y lipasas que tienen un carácter destructivo en los tejidos del huésped y que son útiles para que las bacterias invasoras consigan sus nutrientes. Coagulasa: Actúa sobre Protrombina, y esta sobre el fibrinógeno produciendo Fibrina. Se deposita sobre la bacteria: inhibe la fagocitosis, produce biopelículas y abscesos. Aumenta la permeabilidad capilar. Hemolisinas. S. aureus: Posee un mínimo de cuatro hemolisinas denominadas α, β, γ y δ hemolisina. Estas enzimas pueden inducir la lisis de los eritrocitos y de otras células eucariotas. Leucocidina de Panton-Valentine (PVL): Homóloga de la γ-hemolisina, pero que a diferencia de las demás hemolisinas, la PVL está codificada por un fago móvil que puede transferir la PVL a otras cepas. También difiere de otras hemolisinas por el hecho de que su tasa de prevalencia es generalmente baja (menos del 2%) en el SASM y en el SARM PVL se asocia a infecciones de la piel y las partes blandas (IPPB) y también a neumonía hemorrágica grave en niños y adultos jóvenes, probablemente por poca protección inmunológica. Un adulto joven con furúnculos recurrentes y neumonía debe requerir especial atención debido a que la tasa de mortalidad asociada a la enfermedad pulmonar hemorrágica es elevada. Por el contrario, no suele estar implicado en otras infecciones como osteomielitis, sepsis y endocarditis. Infección por toxinas Exfoliatinas o toxinas epidermolíticas: La exfoliatina A y exfoliatina B. Ambas tienen actividad proteolítica, actúan como superantígenos y disuelven la matriz mucopolisacárida de la epidermis, resultando en la separación intraepitelial de las uniones en el estrato granuloso. La dermatitis exfoliativa estafilocócica (DEE) (síndrome de la piel escaldada estafilocócica) es una enfermedad cutánea superficial cuyo espectro de afectación va desde la aparición de ampollas locales hasta una escaldadura generalizada. Fue descrita Gotfried Ritter von Rittershain en 1878 cuando reportó 297 casos en niños pequeños. Por ello, en ocasiones este síndrome se denomina enfermedad de Ritter. Afecta de manera muy notoria a los recién nacidos y los lactantes menores de 1 año, y es casi infrecuente en adultos. Las mucosas y la piel suelen estar colonizados (p. ej., el cordón umbilical) S. aureus produce la toxina exfoliativa A o B, codificacas por genes que se localiza en fago o plásmido. La DEE evoluciona en pequeños brotes epidémicos, generalmente en guarderias infantiles. Las toxinas actúan a través de un efecto directo sobre el estrato granuloso de la epidermis Página 49 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos La toxina es liberada localmente por los estafilococos, se introducen en el organismo y se localiza en la zona del estrato granuloso. Esta toxina ataca a su diana molecular, la desmogleína- 1 (D sg l), una glicoproteína que mantiene la adhesión entre los queratinocitos. Las mucosas no están afectadas nunca. Esta consideración es importante para el diagnóstico diferencial con un cuadro de mayor gravedad, el síndrome de Lyell, que generalmente sí afecta a las mucosas. El síndrome de Lyell, se asocia a una reacción a más de 100 medicamentos y también a algunas vacunas y se acompaña de una tasa de mortalidad elevada. Tiene tasa de mortalidad en niños menos del 5% y muy elevada en adultos 50% (enfermedad subyacente). Dos formas, una generalizada y otra localizada. Forma Generalizada → La toxina se disemina por todo el cuerpo y se localiza a la altura de la piel, que se escalda de forma difusa. − La piel se desprende fácilmente con el rozamiento (signo de Nikolsky). − El líquido de las ampollas es claro. − Dado que la piel escaldada es la expresión de un a toxina segregada a distancia, en las lesiones no se suelen detectar los estafilococos responsables. − Autolimitada y desaparece al cabo de 4 -5 días. Forma localizada → Se denomina en ocasiones impétigo ampolloso. − Se debe a la diseminación local de la toxina alrededor de una herida colonizada − Se observa en personas que tienen inmunidad frente a la toxina (en los recién naciones afecta a la zona del ombligo), imunidad pasiva de la madre. − La presencia de anticuerpos dificulta la diseminación a distancia, pero no su diseminación local alrededor de la zona colonizada − La piel escaldada está localizada y el líquido de las ampollas contiene a menudo bacterias y leucocitos. Página 50 de 164  Microbiología Carla Marín Ríos TOXINAS MEDIADAS POR SUPERANTÍGENOS La toxina 1 del síndrome del shock tóxico (TSST-1) y las enterotoxinas estafilocócicas (ETE) actúan como superantígenos (SAg). Los SAg son proteínas que no activan el sistema inmunitario a través del contacto normal entre las células presentadoras de antígenos y los linfocitos T. Se une a una porción externa del dominio Vβ del linfocito y actúan de manera directa. Activa hasta el 20 % de la población total de linfocitos T, dando como resultado en una explosión masiva de liberación de citocinas que inducen a una respuesta inflamatoria masiva con aparición de shock endotóxico, fallo hemodinámico y fracaso multiorgánico con elevada mortalidad Enterotoxinas: Son moléculas termoestables responsables de la intoxicación alimentaria producida por algunas cepas S. aureus. Hay 15 enterotoxina con sintomatología gastrointestinal como vómitos y diarrea. La intoxicación alimentaria se produce luego de la ingestión de toxinas que han sido liberadas en los alimentos sólidos o las bebidas contaminadas. Alimentos ricos en carbohidratos (cremas, pasteles) mahonesas conservados a temperatura ambiente. Las toxinas son termoestables y, por tanto, no se desnaturalizan al cocinar los alimentos. Inicio entre 2-6 horas después de la ingestión, malestar general, náuseas, vómitos, dolor abdominal y diarrea. No fiebre, hospitalización en el 10% de los pacientes. Los síntomas se resuelven espontáneamente en 6-12 horas Pronóstico excelente, excepto en los casos de deshidratación intensa en niños pequeños y ancianos. Página 51 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Toxina del shock tóxico (TSST-1): Es también denominada como enterotoxina. Está implicada en la patogenia del síndrome del shock tóxico. El síndrome del shock tóxico (SST) aumentó en la década de 1980 en mujeres jóvenes que utilizaban tampones alto poder de absorción durante la menstruación. El SST tiene dos formas clínicas diferentes, la menstrual y la no menstrual. Diagnóstico diferencial entre SST estafilocócico y el SST estreptocócico → A diferencia del SST estafilocócico , el SST estreptocócico se asocia casi siempre a la presencia de estreptococos en infecciones profundas como la erisipela o la fascitis necrosante. La tasa de mortalidad del SST estafilocócico tratado adecuadamente es del 5% , la tasa de mortalidad del SST estreptocócico se aproxima al 50% y su tratamiento obliga a la realización de un desbridamiento quirúrgico urgente y generoso de los tejidos infectados, y en ocasiones requiere la amputación Cuadro grave con cuadro de exantema, hipotensión, fiebre, vómitos, mialgias e incluso fallo multiorgánico SHOCK TÓXICO MENSTRUAL Inicia 2 primeros días del comienzo de la menstruación, relacionado con el uso de tampones de alto poder de absorción Sus signos clínicos son fiebre elevada, síndrome de extravasación capilar con hipotensión e hipoalbuminemia, edema generalizado sin fóvea y erupción cutánea, seguido de descamación al cabo de unos pocos días. Los hemocultivos son generalmente negativos SHOCK TÓXICO NO MENSTRUAL Debido a la colonización corporal puede afectar a heridas quirúrgicas, pulmón, mucosas y piel en pacientes SIDA , catéteres de diálisis peritoneal crónica. La presencia de fiebre elevada y erupción cutánea debe sugerir la posibilidad de un STT no menstrual en este tipo de pacientes. Página 52 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Una característica en las zonas colonizadas es que los tejidos afectados no muestran un aspecto inflamatorio. Debido a que la propia toxina impide la entrada de los macrófagos a la zona afectada. Infección no toxigénica S. aureus es responsable de una amplia gama de infecciones Se han observado infecciones por S. aureus: 1. 39,2% de las IPPB 2. 23,2% de las infecciones de las vías respiratorias inferiores 3. 22% de las infecciones del torrente circulatorio, incluida la endocarditis infecciosa 4. 15,6% de otras infecciones, incluidas las del aparato urinario, el encéfalo y la cavidad abdominal. Infección en la piel y en partes blandas A menudo en forma de pus − Infección se produce tras lesiones cutáneas, traumáticas o quirúrgicas que favorecen penetración de la bacteria de piel a tejidos más profundos. − Infecciones más frecuentes: piel (impétigo, foliculitis), tejidos blandos (forúnculos, abscesos, infecciones heridas) HASTA AQUÍ LA TABLA DE RESUMEN Página 53 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Espectro clínico S. aureus es una de las causas principales de las infecciones nosocomiales, especialmente en lo que se refiere a las infecciones de la zona quirúrgica, la bacteriemia relacionada con catéteres y la neumonía asociada a ventilación mecánica. En el medio extrahospitalario, S. aureus también es una de las causas principales de endocarditis de las válvulas originales y de las prótesis valvulares, así como de las osteomielitis, y también es la segunda causa de bacteriemia extrahospitalaria después de Escherichia coli Síndromes clínicos Una vez que han atravesado la barrera natural constituida por la piel, las bacterias se pueden diseminar hacia zonas más profundas, normalmente estériles. Así, cualquier infección localizada puede convertirse en el foco de diseminación para la aparición de infecciones más graves, tanto por extensión mediante contigüidad como por diseminación a distancia a través de la circulación sanguínea. Infección del torrente circulatorio Principios básicos de la función circulatoria: Distribución y presiones sanguíneas Se define por la presencia de uno o más hemocultivos positivos asociados a sintomatologia general, como fiebre o hipotensión. S. aureus es la segunda causa más frecuente de ITC, con una tasa de 20-30 episodios por cada 100.000 personas y año en diferentes partes del mundo. La mortalidad entre el 20% y el 30% de los casos, con variaciones en función de las enfermedades subyacentes. Endocarditis infecciosa La endocarditis infecciosa es una de las complicaciones más graves de la bacteriemia por S. aureus. Es una enfermedad uniformemente mortal si no se trata con antibióticos, con o sin cirugía. La endocarditis por S. aureus presenta característicamente una evolución aguda con múltiples émbolos sépticos periféricos, destrucción valvular, miocarditis y shock mixto, cardiogénico y séptico. La puerta de entrada más frecuente es la cutánea, por encima de la dental. Página 54 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos La patogenia de la endocarditis por S. aureus está fundamentada en la estrecha relación existente entre ciertas adhesinas de la superficie de S. aureus y proteínas del huésped existentes en la superficie de las válvulas cardíacas lesionadas o inflamadas. El endotelio lesionado aparece cubierto por una malla de fibrina, plaquetas y numerosas proteínas de la matriz correspondientes al huésped. El tratamiento adecuado requiere una evaluación multidisciplinar con participación de especialistas en enfermedades infecciosas y en microbiología, cardiólogos, especialistas en cuidados intensivos, cirujanos cardíacos y en ocasiones también neurólogos. +Morfología macroscópica El aislamiento nos permitirá observar las características de las colonias. En medios no selectivos, S. aureus presenta colonias de 1 a 3 mm de diámetro, lisas, levemente elevadas, de bordes enteros, levemente convexas y generalmente pigmentadas con un color amarillo-dorado. La producción de pigmento se ve favorecida si se incuban los cultivos por 24 a 48 horas adicionales a temperatura ambiente. Además fermenta manitol y segrega coagulasa que coagula el plasma Cuando crecen en agar sangre ovina se puede observar una zona de β-hemólisis alrededor de las colonias. S. epidermidis presenta colonias generalmente de menor tamaño y estas no presentan pigmentación. Tratamiento S. aureus ha desarrollado resistencia a casi todas las familias de antibióticos. Página 55 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos Betalactámicos Inhiben el crecimiento bacteriano al interferir con el ensanblaje de la pared celular, al unirse a una serie de enzimas de membrana responsables de la introducción de los precursores de peptidoglicano de la pared en formación. Casi todas las cepas son productoras de betalactamasa, enzima que inactiva algunos AB betalactámicos. Por eso en el tratamiento de S.aureus se emplean penicilinas resistentes a la acción de las betalactamasas como la cloxacilina Resistencia antibiótica En muchos hospitales existen cepas de S.aureus que no sólo producen betalactamasa, sino que presentan resistencia a todos los AB betalactámicos: S.aureus meticilina resistentes (MRSA, SAMR) Consecuencia del mal uso de AB. Tras colonizar e infectar a un paciente, se extienden con rapidez por la institución, siendo precisas medidas rápidas y enérgicas como el aislamiento de pacientes portadores Tratamiento SAMR: vancomicina y extremar medidas de higiene como lavado de manos tras manipular a pacientes portadores Estado de portador de S. aureus Se pueden diferenciar tres patrones de estado de portador: 1. Portadores persistentes 20% 2. Portadores intermitentes 30% 3. No portadores 50% Los portadores persistentes (misma cepa) muestran cantidades de S. aureus mayores y presentan un riesgo también mayor de sufrir infecciones por S. aureus. Estado del portador de S. aureus si es resistente a la meticilina La colonización por S. aureus resistente a meticilina se ha incrementado de manera generalizada desde el 0,8% en 2001-2002 hasta el 1% en 2003-2004. Página 56 de 164 Microbiología Carla Marín Ríos La colonización por SARM es especialmente importante en el contexto hospitalario debido a que los pacientes colonizados e infectados representan el reservorio más importante de SARM en los centros asistenciales. Los factores asociados al estado de portador de SARM son la exposición previa a antibióticos, la hospitalización prolongada, la cirugía, el ingreso en UCI, la estancia en una residencia de ancianos y la proximidad física estrecha a un paciente colonizado o infectado por SARM. Descolonización de los portadores La erradicación del estado de portador de SARM es un aspecto importante del control de la diseminación de esta bacteria. Distinguen entre portadores sin complicaciones, que no padecen infecciones por SARM asociadas, y portadores con complicaciones, que pueden padecer una infección superficial o profunda. Los portadores sin complicaciones se tratan únicamente con medidas tópicas, mientras que los portadores con complicaciones reciben un tratamiento antibiótico sistémico durante 1 semana. Cerca del 5% de los profesionales sanitarios presenta colonización por SARM y debería someterse a descolonización. No obstante, estos profesionales actúan con mayor frecuencia como vectores de la transmisión, más que como la fuente principal de SARM. STAPHYLOCOCCUS COAGULASA NEGATIVA Existen más de 40 especies de estafilococos coagulasa-negativos íntimamente relacionados con S. aureus, intrínsecamente más virulento; se diferencian de S. aureus por su incapacidad para producir coagulasa. S. epidermidis, S. haemolyticus, S. saprophyticus, S. lugdunensis, S. hominis, S. warneri, S. simulans, S. capitis, S. auricularis, S. cohnii, S. caprae, S. petrasii, S. xylo