Fundamentos Esenciales de Microbiología: Patógenos, Estructura y Control Microbiano

Postulados de Koch: Identificación de Agentes Patógenos

Los postulados de Koch son criterios esenciales para establecer una relación causal entre un microorganismo y una enfermedad específica:

El organismo patógeno sospechoso debe estar presente en todos los casos de la enfermedad y ausente en animales sanos.
El organismo sospechoso debe ser cultivado en cultivo puro.
Cultivado en laboratorio, el microorganismo debe causar la misma enfermedad cuando es inoculado en un animal sano.
El organismo debe ser aislado de nuevo y demostrarse idéntico al original.

Bacterias: Estructura, Fisiología y Clasificación

Lipopolisacárido (LPS)

El LPS (lipopolisacárido) es un componente crucial de la pared celular de las bacterias Gram negativas:

Es responsable de las manifestaciones clínicas que ocurren durante la infección por bacterias Gram (-): fiebre, inflamación y shock séptico.
Se comporta como un superantígeno, provocando una respuesta inmune exacerbada que funciona contra el huésped.
El tratamiento de estas infecciones con antibióticos beta-lactámicos bacteriolíticos agrava la endotoxemia. Debe administrarse dexametasona, un antiinflamatorio que reduce la respuesta inmune.

Morfología y Agregación Bacteriana

Morfología

Esféricas: Cocos
Bastón: Bacilos
Espiral: Espirilos
Vírgula: Vibriones

Agregación

Cadenas: Estrepto-
Grupos: Estafilo-
Pares: Diplo-

Reproducción y Transferencia Genética

Asexuada (Bipartición o Fisión Binaria): En este proceso, la célula bacteriana duplica su cromosoma y se divide por la mitad, originando dos nuevas bacterias idénticas a la original.
Sexuada o Transmisión Genética:
- Conjugación: Consiste en el paso (no el cambio) de material genético entre dos bacterias a través de un puente citoplasmático formado por las fimbrias o pili.
- Transformación: La bacteria absorbe moléculas de ADN disperso en el medio. Ese ADN puede provenir, por ejemplo, de bacterias muertas.
- Transducción: Las moléculas de ADN son transferidas de una bacteria a otra usando virus como vectores.

Clasificación de Procariotas

Archeabacteria (Arqueas)

Las arqueas se distinguen por habitar en ambientes extremos:

Metanogénicas: Viven en pantanos, en el fondo de los océanos, estaciones de tratamiento de aguas residuales y en el tubo digestivo de algunas especies de insectos y vertebrados herbívoros, donde se produce metano (CH₄) como resultado de la desintegración de la celulosa.
Halófilas: Habitan en concentraciones salinas extremas, como salinas y lagos de sal. La temperatura óptima varía entre 35 y 50 ºC. Son autótrofas y su mecanismo de producción de ATP es muy diferente al habitual, ya que utilizan un pigmento rojo único.
Termoacidófilas: Viven en zonas de aguas termales ácidas, con temperaturas óptimas de entre 70 y 150 ºC y valores de pH cercanos a 1. La mayoría metabolizan azufre: pueden ser autótrofas, obteniendo energía de la formación del ácido sulfhídrico (H₂S) a partir del azufre, o heterótrofas.

Eubacteria (Bacterias Verdaderas)

Constituyen el grupo más diverso y abundante de procariotas.

Hongos (Fungi)

Los hongos pueden ser: levaduras (unicelulares), mohos (filamentosos) y setas (macroscópicos). La mayoría son aerobios.

Clasificación Nutricional

Saprófitos: Se desarrollan a partir de la materia orgánica muerta o de la superficie de células vivas sin causar daño.
Parásitos: Se desarrollan a expensas de otro microorganismo vivo en el cual producen lesiones.
Simbiontes: Viven en asociación con otros organismos vivos, resultando en un beneficio mutuo (ej. Líquenes: alga + hongo).

Pneumocistosis

Es la infección oportunista más frecuente en los enfermos con VIH (comenzó a recibir especial atención a partir de la aparición del SIDA).

Agentes etiológicos: Pneumocystis jiroveci y Pneumocystis carinii.
Pneumocystis es comensal en el pulmón de diferentes mamíferos y su transmisión es posible por vía aérea.
La adherencia del hongo a las células del huésped y la aglomeración entre los elementos fúngicos en el lumen alveolar causa dificultades respiratorias.
Es agente de neumonía intersticial en individuos con inmunidad celular disminuida.
En enfermos con SIDA, la neumonía puede dar origen, en estadios tardíos de la enfermedad, a formas extrapulmonares o diseminadas.

Virus: Morfología y Ciclo de Replicación

Morfología Viral

Los viriones están constituidos por diversos componentes estructurales:

Ácido nucleico: Molécula de ADN o ARN que constituye el genoma viral.
Cápside: Envoltura proteica que envuelve el material genético de los virus.
Nucleocápside: Estructura formada por la cápside + ácido nucleico.
Capsómeros: Subunidades proteicas (monómeros) que, agregadas, constituyen la cápside.
Envoltura (Envelope): Membrana rica en lípidos que envuelve la partícula viral externamente. Deriva de estructuras celulares, como la membrana plasmática u orgánulos.
Peplómeros (Espículas): Estructuras prominentes, generalmente constituidas de glicoproteínas y lípidos, encontradas unidas a la envoltura, expuestas en la superficie.

Ciclo de Replicación Viral

Adsorción (Absorción)
Entrada
Desnudamiento
Transcripción y Traducción
Replicación del genoma
Ensamblaje (Montaje de componentes)
Liberación

Tipos de Ciclos Virales

Ciclo Lítico: El virus inserta su material genético en la célula hospedadora y pasa a dominar el metabolismo de la célula, destruyéndola al final del proceso.
Ciclo Lisogénico: El virus no se reproduce inmediatamente; en su lugar, combina sus instrucciones genéticas con las de la célula hospedadora. Una vez infectada, la célula continúa sus operaciones normales, como la reproducción y el ciclo celular.

Vacunas: Tipos y Mecanismos de Acción

Tipos de Vacunas

Vacuna Atenuada: Hecha con bacterias o virus vivos, son cultivados en condiciones adversas, de forma que perdieron la capacidad de provocar enfermedades.
Vacuna Inactivada: Compuesta por virus o bacterias que fueron muertos por procesos químicos o físicos, como por radiación, calor o tratamiento con formaldehído.
Vacuna Conjugada: Producidas utilizando componentes específicos del agente patógeno, como una proteína o carbohidrato, capaces de producir una respuesta inmunológica.
Vacuna Combinada: Vacuna que presenta antígenos (moléculas presentes en los virus y bacterias que disparan la reacción inmunológica) de más de un agente infeccioso, protegiendo contra diferentes enfermedades con una sola aplicación.

Crecimiento y Control Microbiano

Fases del Crecimiento Microbiano

Fase Lag: Es un periodo de tiempo después de la inoculación del medio de cultivo. Las células del microorganismo necesitan adaptarse al nuevo medio.
Fase Exponencial: Tasa de crecimiento de la población microbiana constante (las células sufren división y su número se duplica después de un determinado intervalo de tiempo).
Fase Estacionaria: El agotamiento de un nutriente esencial y/o la acumulación de productos inhibidores del metabolismo lleva a la interrupción de la división de la población. Con carencia de nutrientes, las células pueden mantenerse viables durante periodos de tiempo más o menos largos, a expensas de reservas endógenas que usan en procesos de mantenimiento.
Fase de Muerte: Ocurre una pérdida irreversible de la capacidad de división celular (muerte celular). Origina un decrecimiento de la concentración de las células viables en la población microbiana a lo largo del tiempo.

Métodos de Recuento Microbiano

Directamente: Recuento en placas, filtración, método del número más probable (NMP), recuento directo desde el microscopio.

Factores que Influyen en el Crecimiento

Físicos: Temperatura (Tº), pH, presión osmótica.

Términos de Control

Bactericida: Letal para la bacteria.
Bacteriostático: Interrumpe la reproducción y el metabolismo.

Bacterias Patógenas Específicas

A continuación, se detallan algunas bacterias relevantes y las enfermedades que causan:

Neisseria gonorrhoeae

Gram (-). Anaerobio facultativo. Causa la Gonorrea.

E. coli (Escherichia coli)

Gram (-). Anaerobio facultativo. Se encuentra en el aparato intestinal y vías urinarias.

Entéricas: Provoca diarreas, disentería, colitis hemorrágica.
Extra-intestinales: Cistitis, uretritis, meningitis, peritonitis, mastitis, septicemia, neumonía.

Haemophilus influenzae

Gram (-). Aerobio o anaerobio facultativo. Causa meningitis, epiglotitis, neumonía, sepsis, celulitis en algunos órganos y otras de menor gravedad.

Lactobacillus crispatus

Gram (+). Anaerobio. Asociado a vaginosis bacteriana e infecciones del tracto urinario.

Legionella pneumophila

Gram (-). Aerobio. Causa infección respiratoria bacteriana grave que provoca neumonías, potencialmente mortales (Legionelosis). También infección bronquial.

Listeria monocytogenes

Gram (+). Anaerobio facultativo. Causa septicemia, meningitis, encefalitis e infecciones cervicales e intrauterinas en mujeres embarazadas (puede llevar al aborto).

Mycobacterium tuberculosis

Gram (+). Aeróbicas estrictas. Causa la Tuberculosis.

Pseudomonas aeruginosa

Gram (-). Aerobios.

Meningitis, cuando es introducida por punción lumbar.
Neumonía necrotizante, por el uso de respiradores contaminados.
Otitis externa maligna (invasiva) en pacientes diabéticos.

Staphylococcus aureus

Gram (+). Anaerobios facultativos. Causa infecciones de la piel (impétigo o celulitis). En raras ocasiones, síndrome de piel escaldada. En mujeres que amamantan, mastitis (inflamación de la mama) o absceso de la mama (liberación de bacterias en la leche materna).

Streptococcus sp.

Gram (+). Mayoría anaerobios.

Grupo A (S. pyogenes): Infección de la orofaringe, tonsilitis, septicemia, escarlatina y neumonía.
Grupo B (S. agalactiae): Infecciones en recién nacidos, infecciones articulares y cardíacas.
Grupos C y G (S. pneumo): Faringitis estreptocócica, neumonía, sepsis postparto y neonatal, endocarditis y artritis séptica.
Grupo D (S. enterococcus): Infecciones de heridas, válvulas cardíacas, vejiga, abdomen y sangre.