Patogénesis Bacteriana y Toxinas
Enfermedad Producida por Cepas Enterohemorrágicas de E. coli (EHEC)
La infección por esta cepa de E. coli no suele producir fiebre. Las heces de los afectados contienen sangre. Pueden ocurrir complicaciones graves debido al Síndrome Urémico Hemolítico (SUH), que se presenta en un 5-10% de los casos. El SUH se produce porque las toxinas bacterianas causan daños en pequeños vasos sanguíneos del riñón, aunque también puede afectar al Sistema Nervioso Central (SNC) y al aparato gastrointestinal.
Mecanismo de Acción de la Toxina Diftérica
La toxina de la difteria actúa en el interior de la célula, modificando el Factor de Elongación 2 (EF-2). De esta manera, la célula intoxicada deja de producir proteínas y muere. Se estima que tan solo seis moléculas de la toxina son suficientes para matar a una célula.
Características de la Exotoxina Producida por Bacillus anthracis
Bacillus anthracis es un patógeno importante en veterinaria y también considerado un arma potencial en la guerra biológica, ya que produce el carbunco (ántrax). Se encuentra normalmente en el suelo y sus cepas son formadoras de endosporas, lo cual dificulta enormemente su erradicación.
Secreción Tipo III y Patógenos Asociados
La secreción tipo III es un sistema molecular complejo utilizado por muchas bacterias Gram negativas para inyectar directamente proteínas efectoras en el citoplasma de la célula hospedadora, manipulando sus funciones.
Género Rickettsia: Tejidos Infectados y Enfermedades
Las especies de Rickettsia son bacterias intracelulares obligadas que infectan principalmente células endoteliales de los vasos sanguíneos, causando vasculitis.
- R. rickettsii: Causa la Fiebre Maculosa de las Montañas Rocosas. Produce destrucción de vasos sanguíneos en órganos importantes (corazón, riñón, pulmones, etc.).
- R. prowazekii: Causa el Tifus Exantemático o Epidémico. Se caracteriza por un exantema en todo el cuerpo, con la excepción de las palmas de las manos y las plantas de los pies.
- R. typhi: Causa el Tifus Endémico o Murino.
Síndromes Provocados por Clostridioides difficile
C. difficile provoca síntomas gastrointestinales que varían desde una diarrea benigna autolimitada hasta la colitis pseudomembranosa (ulceración severa del colon). Afecta aproximadamente al 20% del personal sanitario y pacientes hospitalizados, dependiendo del tiempo de hospitalización.
Factores de Virulencia de Staphylococcus aureus
Algunos factores de virulencia de S. aureus incluyen:
- Adhesinas.
- Proteasas.
- Factores inmunomoduladores.
- Toxinas (como las hemolisinas).
Características de las Estirpes Virulentas de Helicobacter pylori
Helicobacter pylori posee genes de virulencia localizados en una isla de patogenicidad de aproximadamente 40 Kb (kilobases). La colonización con estas estirpes provoca una respuesta inflamatoria mayor y confiere un riesgo superior de desarrollar úlceras y cáncer gástrico, en comparación con las cepas que carecen de esta isla de patogenicidad.
Fisiología, Metabolismo y Genética Bacteriana
Reacción de Stickland en Clostridios
La reacción de Stickland es un proceso catabólico basado en la fermentación de aminoácidos. Esta vía implica a dos aminoácidos:
- Un primer aminoácido que se oxida y desamina.
- Un segundo aminoácido que actúa como aceptor de los electrones del primero, reduciéndose.
Esta reacción genera cetoácidos que son empleados para la síntesis de ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato. Algunas bacterias del género Clostridium (Filo Firmicutes, Clase Clostridia) utilizan la reacción de Stickland como método fundamental de obtención de energía, siendo un método favorable en condiciones de alta disponibilidad de proteínas, baja disponibilidad de carbohidratos y anaerobiosis.
Lipopolisacáridos (LPS)
Los LPS son lipopolisacáridos, componentes esenciales de la membrana externa de las bacterias Gram negativas. Su efecto biológico incluye la capacidad de activar la vía alternativa del complemento y la liberación de citocinas proinflamatorias.
Proteína M (Paraproteína)
La proteína M, en el contexto de la patología humana, se refiere a la proteína monoclonal (paraproteína). Es un anticuerpo que se encuentra en cantidades excepcionalmente grandes en la sangre o la orina de personas con mieloma múltiple y otros tipos de tumores de células plasmáticas.
Operón
Un grupo de genes relacionados entre sí y que se transcriben a la vez para generar un solo mRNA policistrónico se conoce con el nombre de operón. Este sistema permite la regulación coordinada de la expresión génica.
Protómero
El protómero es la unidad estructural de una proteína oligomérica. Un protómero puede ser una subunidad de la proteína o varias subunidades diferentes que se reúnen en una estequiometría definida para formar un oligómero funcional.
Diagnóstico y Cultivo Microbiológico
Pruebas de Diagnóstico de Streptococcus pneumoniae
El diagnóstico de S. pneumoniae incluye:
- Cultivo: En agar sangre, ya que provocan una alfa-hemólisis. Requieren una atmósfera con un 5% de CO₂ (capnofilia).
- Morfología: Se observan bacterias con forma oval, presentándose típicamente en diplococos.
Cultivo Idóneo para Neisseria
Las especies patógenas de Neisseria no crecen bien en agar sangre debido a sus exigentes requerimientos nutricionales, pero sí lo hacen de manera óptima en agar chocolate.
Medio Bordet-Gengou para Bordetella pertussis
El medio Bordet-Gengou es un medio optimizado para aislar Bordetella pertussis. Contiene sangre, extracto de papa y glicerol, a menudo suplementado con un antibiótico y, a veces, NAD. B. pertussis requiere sangre para crecer, y las moléculas de almidón presentes ayudan a captar sustancias y metabolitos tóxicos.
Agentes Antimicrobianos y Farmacología
Vancomicina: Diana y Mecanismo de Resistencia
La vancomicina pertenece a los antibióticos inhibidores de la síntesis de peptidoglicano. Es un bactericida muy activo frente a Gram positivos y sin actividad frente a las Gram negativas, ya que no es capaz de atravesar su membrana externa.
Mecanismo de Acción
Se une a la unidad precursora del peptidoglicano (D-Ala-D-Ala) en la cara externa de la membrana plasmática e impide la acción de la transpeptidasa.
Mecanismo de Resistencia
La resistencia a vancomicina (ERV, Enterococcus resistente a vancomicina) se produce cuando la bacteria modifica el extremo de la cadena peptídica, sustituyendo el residuo terminal de D-alanina por D-lactato. Esta modificación evita que la vancomicina se pueda unir, impidiendo la inhibición de la transpeptidación.
Imidazoles
Los imidazoles (como metronidazol, ornidazol y tinidazol) pertenecen a los antibióticos que afectan la síntesis de ácidos nucleicos. Entran a la célula como profármacos y son reducidos (en ausencia de oxígeno) mediante la ferredoxina-oxidoreductasa para generar formas activas que se unen al ADN y causan su destrucción.
Son especialmente activos frente a bacterias anaerobias estrictas y también tienen actividad antiprotozoaria. Se emplean en la erradicación de Helicobacter pylori.
Linezolida
La linezolida pertenece a la familia de las oxazolidonas. Inhibe la síntesis proteica de la bacteria al impedir la formación del complejo de iniciación. Se fija al sitio P (23s) de la subunidad ribosomal 50s e impide que se forme el complejo ribosoma-fMet-tRNA. Es bacteriostático y se usa en bacterias Gram positivas.
Daptomicina
La daptomicina es un bactericida eficaz solamente contra bacterias Gram positivas. Se une a la membrana plasmática y causa una despolarización, produciendo la pérdida del potencial de membrana y la salida de iones K⁺ de la célula. Esto resulta en la inhibición de la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.
Fosfomicina
La fosfomicina es un antibiótico que actúa a nivel de la pared celular. Actúa inhibiendo la unión del fosfoenolpiruvato a la molécula de UDP-N-acetil-glucosamina para formar UDP-N-acetil-murámico. Es un análogo estructural del fosfoenolpiruvato que se une a la enzima de forma irreversible. Es un bacteriostático de amplio espectro, más activo sobre bacterias Gram positivas, y se usa comúnmente en infecciones urinarias.
Colistina (Polimixinas)
La colistina pertenece a la familia de las polimixinas. Son péptidos cíclicos con una cola hidrofóbica que les permite interaccionar con los fosfolípidos de la membrana plasmática bacteriana. Actúan como detergentes catiónicos, alterando la estructura de la membrana. Tienen actividad exclusivamente sobre Gram negativas y se utilizan para tratar infecciones por Gram negativas multirresistentes, a menudo por vía tópica (piel, ojos). Posee un índice terapéutico bajo, ya que puede afectar también a la membrana de eucariotas.
Mecanismo de Acción de la Amantadina
La amantadina y la rimantadina (adamantanos) inhiben la penetración y la pérdida de la cubierta de la partícula vírica. Bloquean los canales de H⁺ formados por la proteína M2 del virus de la gripe. Sin el bombeo de protones, no puede ocurrir la fusión de la envoltura del virus con la membrana del endosoma ni la desencapsidación del virus.
AZT (Zidovudina)
El AZT (azidotimidina) se emplea como tratamiento antirretroviral de gran actividad (TARGA) para tratar el VIH. Evita que el virus se multiplique en el organismo, minimizando el daño al sistema inmunitario y retrasando la aparición del SIDA. Impide la elongación de la cadena de nucleósidos como consecuencia de la ausencia de un 3’-hidroxilo en el azúcar, actuando como un inhibidor de la transcriptasa inversa.
Sinergismo
Fenómeno que se produce cuando la acción bactericida y/o bacteriostática de dos o más antibióticos administrados conjuntamente es mayor a la que se obtendría con cada uno empleado individualmente.
Infecciones Específicas y Ciclos de Vida
Sífilis: Curso Clínico
El organismo causante de la sífilis es Treponema pallidum.
- Sífilis Secundaria: Se caracteriza por signos generalizados de infección: síntomas gripales, adenopatías y lesiones cutáneas en las palmas de las manos y los pies, que son altamente infectivas.
- Sífilis Tardía (o Terciaria): Ocurre después de 2 años. Implica la destrucción de cualquier órgano (arteritis, demencia, ceguera, etc.) y la aparición de lesiones granulomatosas (gomas) en hueso, piel y otros tejidos.
- Sífilis Congénita: Puede causar aborto, malformaciones, afectación del SNC, manifestaciones cutáneas y rinitis.
Ciclo de Vida de Chlamydia trachomatis
El género de esta especie se denomina Chlamydia. Su ciclo de vida se divide en tres fases:
- Penetración: Adhesión y penetración de la forma infecciosa, el Cuerpo Elemental (CE), en la célula hospedadora (a menudo facilitada por macrófagos).
- Multiplicación: El CE se convierte en el Cuerpo Reticular (CR). El CR se multiplica mediante fisión binaria. A las 12 horas tras la infección, todas las bacterias intracelulares están en forma de CR. Al final del ciclo de crecimiento, comienza una nueva reorganización de los CR a CE para formar una inclusión madura.
- Liberación: Liberación de los CE de la célula hospedadora. El mecanismo exacto no se conoce, pero generalmente los CE son detectados en el medio extracelular tras la lisis de la célula hospedadora, como consecuencia de la liberación tardía de enzimas lisosomales y la acción de una proteasa clamidial. El proceso global del ciclo de desarrollo biológico es de 48-72 horas.
Legionelosis
La legionelosis, causada por la especie Legionella pneumophila, no se transmite entre personas. El contagio se produce a partir del ambiente, como por ejemplo, a través del aire acondicionado, la ventilación asistida o los conductos de agua contaminados (biofilm).
Infecciones Provocadas por Actinomyces
El género Actinomyces provoca tres tipos principales de infecciones:
- Actinomicosis.
- Abscesos cerebrales múltiples.
- Osteomielitis vertebral.
Características de Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa es un bacilo recto, que posee un solo flagelo (monótrico). Está recubierto por una cápsula. Esta bacteria no fermenta azúcares para crecer y es un patógeno oportunista y nosocomial (adquirido en hospitales).
Enfermedades Causadas por Salmonella
Las dos enfermedades más importantes causadas por Salmonella son la salmonelosis y la fiebre tifoidea.
- Fiebre Tifoidea: Es una enfermedad sistémica. Las bacterias cruzan la barrera intestinal, donde la fagocitosis por los macrófagos favorece la diseminación de las bacterias a través del sistema retículo-endotelial.
- Salmonelosis (Gastroenteritis): La bacteria suele provocar una infección localizada, con afluencia de neutrófilos en el intestino, resultando en una gastroenteritis de curación espontánea.
Brucelosis
La brucelosis se conoce como fiebre de Malta o fiebre ondulante. Presenta una distribución mundial. Está causada por varias especies de Brucella. El contagio se produce por contacto con animales infectados o por ingestión de productos lácteos no pasteurizados. La infección animal es crónica y suele ser asintomática. La bacteria se encuentra especialmente en tejidos con eritritol: útero, placenta y mama del animal. Si se desarrollan demasiado en la placenta, pueden estropear la circulación, hacer que deje de ser funcional y provocar un aborto en el animal.
Patogénesis de Neisseria meningitidis
Neisseria meningitidis coloniza la nasofaringe mediante mecanismos de adhesión como fimbrias, lipopolisacáridos y proteínas de superficie. Pasa a través del epitelio en vacuolas fagocíticas sin causar inflamación inicialmente. El problema surge cuando llega a las meninges, invadiendo el espacio subaracnoideo. Los lipooligosacáridos (LOS) son responsables de la inflamación y el daño consecuente en el endotelio.
Infecciones por Mycoplasma
Las infecciones más comunes son:
- M. pneumoniae: Causa infecciones en las vías respiratorias, produciendo neumonía atípica o un resfriado.
- M. genitalium: Se encuentra en la uretra y genitales, causando uretritis no gonocócica.
- M. hominis: Causa pielonefritis, enfermedad inflamatoria pélvica y fiebre del postparto.
Bacteroides
Los organismos del género Bacteroides participan en la digestión de los alimentos, impiden la colonización por bacterias patógenas y forman parte esencial de la microbiota normal. Si se produce una alteración de las barreras naturales de las superficies mucosas (por ejemplo, por intervenciones quirúrgicas), pueden introducirse en lugares estériles, contribuyendo a infecciones graves.
Tifus Exantemático
El tifus exantemático es producido por la especie Rickettsia prowazekii y es transmitido por picaduras de piojos humanos del cuerpo. La sintomatología incluye dolores dorsales y musculares, cefaleas, fiebres muy altas, confusión, delirios, bradicardia y una erupción en toda la superficie del cuerpo, excepto en las palmas de las manos y de los pies. La enfermedad dura aproximadamente dos semanas.
Cólera
El cólera es causado por la especie Vibrio cholerae. Hay epidemias y niveles endémicos estructurales en determinados lugares debido a la falta de limpieza del agua y salubridad general. En ciertas regiones, se dan brotes coincidentes con cambios de temperatura. Esto se debe a que durante el resto del año las bacterias se encuentran en forma VBNC (Viable But Non-Culturable), pero al llegar épocas calurosas, reciben el estímulo necesario para pasar a la forma bacilar infectiva.
Botulismo
La especie que lo produce es Clostridium botulinum. Esta especie genera la toxina botulínica, una de las sustancias más letales conocidas. La toxina es termolábil relativamente (es capaz de aguantar 10 minutos a 80ºC). Es absorbida en los intestinos y pasa a la sangre. Afecta a las sinapsis neuromusculares periféricas. Se une a las neuronas terminales estimulatorias presinápticas, bloqueando la liberación de vesículas con el neurotransmisor acetilcolina, necesario para la contracción muscular. Esto da como resultado la parálisis flácida.
Candidiasis
Candida es un hongo patógeno oportunista que forma parte de la microbiota normal. Es el principal agente etiológico de enfermedad en el ser humano, especialmente en individuos con defensas comprometidas. Produce lo que se conoce como candidiasis, que se clasifica en tres tipos:
- Mucocutánea: Candidiasis oral, genital, balanitis y esofágicas.
- Cutánea: Intertriginosa, granulomatosa y de la uña (onicomicosis).
- Visceral: Pulmonar, gástrica, peritoneal, endocárdica, meníngea y septicémica.
Conceptos de Microbiología General y Virología
Antiséptico
Son sustancias que, aplicadas de forma tópica sobre los tejidos vivos, tienen la capacidad de destruir los microorganismos o de inhibir su reproducción. La aplicación más frecuente es sobre la piel, las mucosas y las heridas.
Infección Vírica Productiva
Se refiere a un ciclo de replicación viral completo que resulta en la producción de progenie viral infecciosa.
Viroide
Molécula de ARN monocatenario pequeño y circular que causa algunas enfermedades en plantas. Carece de cápside proteica.
Terapia Fágica
La terapia fágica consiste en el empleo de fagos (bacteriófagos) específicos para eliminar las bacterias causantes de diferentes infecciones.
Ventajas de la Terapia Fágica:
- Método de alta especificidad.
- No presenta efectos secundarios significativos.
- No afecta a la microbiota normal.
Inconvenientes de la Terapia Fágica:
- Se necesita un conocimiento profundo de la cepa bacteriana y del fago específico.
- Se deben utilizar fagos exclusivamente líticos para matar a la bacteria lo antes posible.
- Los fagos deben tener acceso fácil al sitio de la infección.
Cápsula Bacteriana en la Infección
La cápsula es un factor de virulencia compuesto por una red de polímeros (generalmente polisacáridos). Participa en la adhesión y protege a la bacteria de la activación del complemento (opsonización) y de la fagocitosis. Especies que contienen cápsula son Neisseria meningitidis o Streptococcus pyogenes.
Tropismo Celular
Preferencia de un microorganismo por un tipo de tejido en especial del hospedador. El tropismo se determina por:
- Condiciones ambientales (temperatura, pH, nutrientes).
- Factores de crecimiento.
- Receptores específicos que deben reconocer las bacterias para adherirse.
Animales Gnotobióticos
Son animales libres de gérmenes (axénicos) o aquellos cuya microbiota es conocida y controlada. Nunca han sido expuestos a microorganismos ambientales. Tienen gran utilidad en la investigación (ratas, ratones, conejos, etc.). Nacen por cesárea y se mantienen en un ambiente controlado con alimentación aséptica.
Características de los Individuos Gnotobióticos:
- Tejido linfoide poco desarrollado.
- Bajos niveles de anticuerpos.
- Ciego pequeño o ausente.
- Necesitan gran cantidad de vitaminas en la dieta.
- Nivel metabólico inferior, menor gasto cardiaco y menor peso.
- Mayor susceptibilidad a infecciones.
Micotoxemia o Micotoxicidad
La micotoxemia es una enfermedad causada por las toxinas (micotoxinas) que emiten determinados hongos patógenos. Los géneros fúngicos que producen micotoxinas incluyen Penicillium, Aspergillus y Candida.