Bacterias

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Estructura de la célula bacteriana

Las bacterias poseen estructura celular de celula procariota y tranmision de material genético mediante mecanismos de transferencia genética.

Las bacterias poseen una membrana citoplasmatica de estructura similar a la eucariota, con el modelo tipico de bicapa fosfolipidica y matriz proteica, a diferencia de esta su membrana carece esteroles,salvo en el genero Mycoplasma. Los elementos bacterianos se dividen en obligatorios y facultativos. Los obligatorios son la pared celular, la membrana citoplasmatica, citoplasma,ribosomas y nucleo. Los facultativos son la capsula, glucocalix, flagelo, fimbria y esporo.

1. Pared celular

Es una estructura fundamental de la que solo carece el genero Mycoplasma. Forma una cubierta rigida que se encuentra separada de la membrana plasmatica por el espacio periplasmatico. La composicion de la pared celular es diferente segun se trate de bacterias grampositivas o gramnegativas o bien alcohol sensibles o resistentes. Tiene un elemento comun a todas ellas, que forma el autentico esqueleto, el peptidoglucano.

En los grampoitivas, el componente fundamental y mas abundante es el peptidoglucano. Ademas esta presente un componente especifico como los acidos teicoicos que se entrelazan con el peptidoglucano formando un armazon que contribuye a la adhesion a las superficies celulares. Los acidos lipoteicoicos se insertan en la membran plasmatica por su parte lipofilica, interviniendo asi en el mantenimiento de la integridad celular.

En los gramnegativos la proporcion de peptidoglucano es mucho menor, la pared es mas compleja en composicion y estructura que los grampositivos. Se distinguen tres zonas diferenciadas:

Capa externa esta constituida por un lipolisacarido que se divide en un ligosacarido externo, antígeno O, una parte central o core, y una parte interna lipídica, lípido A o endotoxina. Los fosfolípidos se unn a la parte hidrófoba del lipopolisacarido formando en conjunto una membrana externa donde se insertan proteínas. Las proteínas de membrana externa se transfieren por unas zonas de ahesion entre membrana citoplasmática y membrana externa enominadas uniones Bayer.

Capa intermedia esta compuesta por la lipoproteína que se inserta en su parte lipídica con los fosfolípidos de la capa externa y en su parte peptídica con el peptidoglucano.

Capa profunda esta constituida por el peptidoglucano, de composición ligeramente diferente a la de los grampositivos.

Las ácido alcohol resistentes comprenden las micobacterias y algunas especies del genero Nocardia. La propiedad reside en los acidos micolicos, que son acidos grasos no saturados que se pueden presentar esteificados con el polisacárido superficial formando un factor de virulencia denominado cord-factor. El resto es similar a los grampositivos, aunque no poseen acidos teicoicos.

Entre las funciones que desempeña la pared bacteriana, se encuentran:

Exoesqueleto bacteriano que da rigidez y resistencia osmótica.

Forma el tabique en el caso de división bacteriana

Funcion de filtro gracias a la presencia de las porinas que no permiten el paso de macromoléculas.

Poder patógeno en el caso de la endotoxino, lípido A, propia de los gramnegativos.

Confiere a las bacterias especificidad de tipo y de grupo, determinada por el antígeno superficial O.

Es el sustrato sobre el que actúan ciertos antibióticos como los betalactamicos o los glucopeptidos.

Define las propiedades de tinción de las bacterias.

2. Membrana citoplasmática

Se trata de una membrana similar a la de las células eucariotas, salvo que no posee colesterol, excepto el mycoplasma y adopta una estructura de doble capa de fosfolípidos, con proteínas englobas con diversas funciones. En la superficie externa se localizan las PBP o proteínas fijadoras de penicilina que intervienen en las síntesis de peptidoglucano y cuya mutucion puede condicionar la resistencia a betalactamicos. Entre las propiedades que posee la membrana citoplasmática, destacan:

Se trata de una barrera osmótica, con función de filtro selectivo por sus propiedades hidrófobas y sus proteínas.

Fosforilacion oxidativa

Sintetiza la pared celular

Sobre ella actúan agentes antimicrobianos y ansepticos.

3. Citoplasma

Es un sistema coloidal formado por agua y contiene ADN bacteriano, ribosomas e inclusiones.

4. Ribosomas

Son estructuras fundamentales en la sintesis de proteínas y órgano diana de numerosos antibióticos.

5. Núcleo

Se trata simplemente del genoma celular, que equivale al cromosoma bacteriano, no limitado por una membrana y el ADN extracromosomico o plasmido.

6. Cápsula

La capsula esta constituida por polímeros organicos sintetizados por la propia bacteria y depositados fuera de la pared habitualmente formada por polisacáridos pero en ocasiones por polipéptidos. Entre sus funciones destacan la protección frente a la fagocitosis, favoreciendo su multiplicación, proporcionar la capacidad antigénica, que ayuda a la identificación y a la preparación de vacunas, facilita la identificación y protege a la bacteria de la acción de los antibióticos.

7. Glucocalix

Es una sustancia constituida por homopolimeros que facilitan la fijación de la bacteria.

8. Flagelos

Son los responsables de la movilidad. Estan formados por filamentos de flagelina, responsable de la inmunidad especifica de tipo AgH. La movilidad por flagelos es excepcional en los cocos.

9. Fimbrias

Carecen de movilidad. Estan la capacidad de la adherencia, propiedades antigénicas y la conjugación bacteriana.

10. Esporo

Presente en algunas especies, puede permanecer de forma libre o dentro, de la bacteria. Constituye una forma de resistencia bacteriana ante determinado estrés para el microorganismo. Se compone de una parte central o core, con todos los elementos necesarios para convertirse en la forma vegetativa, y una parte externa, que consiste en una especie de peptidoglucano recubierto por capas ricas en queratina.

11. Fisiología bacteriana

Las bacterias se pueden clasificar desde el punto de vista nutricional. Según la fuente de obtención de energía, serán fototrofas las que se alimentan a partir de la luz solar, quimiotrofas que se alimentan a partir de reacciones químicas y las paratrofas las que se alimentan a partir del huésped que parasitan.

Según su capacidad de síntesis serán autótrofas las que tienen una elevada dotación enzimática y aprovechan el carbono y el nitrógeno a partir de compuestos inorgánicos. Serán heterótrofas las que poseen una menor capacidad de síntesisolo aprovechan carbono y nitrógeno de compuestos organicos.

Según su relación con el oxigeno, serán aerobias solo las que se multiplican en presencian de oxigeno. Serán anaerobias solamente las que crecen en ausencia de oxigeno. Suelen estar presentes en abscesos y en infecciones del tracto genital femenino, colon y cavidad oral. Serán aerobias y anaerobias facultativas las que crecen bien en ambos medios. Serán microaerofilas las que únicamente crecen a bajas tensiones de oxigeno.

Genética bacteriana

El intercambio genético se hace mediante diferentes mecanismos. La transformación que es la captación directa de ADN procedente de la bacteria donante, muerta. La conjugación que es en la que la bacteria donante construye una porción de ADN, plasmido, que cede a una bacteria receptora por medio de pilis. La transducción que es la transferencia de ADN de una celula donante a una receptora por medio de una bacteriófago.

Diagnostico microbiologico

El diagnostico de las enfermedades infecciosas se basa en reconocer un espectro clínico y demostrar la presencia del agente etiológico del organismo o la huella inmunológica que puede dejar este en el paciente. El diagnostico clínico se confirma con el diagnostico etiológico. LAs técnicas de diagnostico directo se basan en demostrar la presencia del agente microbiano, sus productos metabólicos o sus compuestos antigénicos. Las técnicas de diagnosticos inderecto detectan anticuerpos circulantes o una hipersensibilidad retardada. Tener en cuenta que aislar un determinado microorganismo no conlleva la conclusión de que este sea el productor de la enfermdad, siempre hay que descartar, dependiendo de la naturaleza de la muestra, la posibilidad de que se trate de una simple colonización o una contaminación. En general, la demostración del microorganismo en lugares asépticos, como LCR o sangre es mas especifica que en vías respiratorias altas o piel frotis vaginal...

En toma de la muestra es necesario, en general, que la toma se efectue en el sitio exacto de la lesión , que nunca se ponga en contacto con un antiséptico, que sea lo mas precoz posible y preferentemente que se obtengan muestras liquidas. El hemocultivo requiere una asepsia absoluta durante la extracción. La muestra debe obtenerse antes del inicio del tratamiento antimicrobiano, habitualmente, se deben extraer dos muestras mediante puncion a través de diferentes venas. De esputo son valorables microbilogicamente aquellas muestras en las que se observen menos de 10 células epiteliales y mas de 25 leucocitos.

La demostración del agente microbiano comprende visualización, cultivo, aislamiento e identificación, comprobación de patogenicidad a antimicrobianos.

Visualización:

Examen directo: útil para Borrelia, Plasmodium, espiroquetas, Trichomonas,...

Preparación en fresco: Trchomonas y parasitos intestinales

Campo oscuro: empleado para la detección e Treponema

Raspaduras en KOH y caclcofluor: detección de hongos.

Reaccion capsular: para detectar: Cryptococcus y neumococo en LCR.

ecnica de inmunofluorescencia directa logra no solo la visualización de microorganismos, sino también su identificación con anticuerpos específicos.

Tnciones: Gram; Ziehl-Neelsen; Giemsa: Plasmodium, Babesia, Toxoplasma, Pneumocystis jirovecii, Leishmania; Kinyoun: Cyclospora, Cryptosporidium e isospora; Gimenez: Ricettsia y legionella; Dieterle : gionella; PAS y plata-metenamina de Gomori: hongos.

Cultivo: induce el crecimiento y reproducción in vitro de bacterias para observar sus propiedades y conseguir un mejor estudio bioquímico e inmunológico. Los medios que se utilizan son el enriqueciiento, aislamiento o diferenciales que se usan para establecer diagnosticos diferenciales aprovechando propiedades como la oxidación reducción de sustratos, la producción de gas.

En el aislamiento e identifiacion utiliza el tipo de colonia formada, su morfología y propiedades y una vez aislado el agente, se completa el estudio con pruebas bioquímicas, inmunológicas,..

Comprobación de patogenicidad.

Sensibilidad a antimicrobianos: las pruebas de sensibilidad frente a los antimicrobianos ayudan a la eleccion del tratamiento antibiotico adecuado. Los metodos de difusion en agar ofrecen informacion cualitativa sobre la sensibilidad e un determinado patogeno a los antimicrobianos. Entre estos metodos se encuentran el disco-placa y el Epsilon-test. Su resultado permite clasificar al aislado como sensible S, resistente R o intermedio I. En infecciones graves, puede ser util la determinacion cuantitativa de la actividad antibiotica a traves de metodos de dilucion midiendo:

Concentracion minima inhibitoria CMI: menor concentracion de antimicrobiano capaz de inhibir la multiplicacion de una determinada cepa bacteriana.

Concentracion minima bactericida CMB: menor concentracion de antibiotico capaz de elimina el 99% de la muestra bacterianainoculada: no siempre coincide con la CMI

Capacidad bactericida del suero: mayor dilucion del suero de un paciente que esta recibiendo el antibiotico testado que es capaz de eliminar el inoculo bacteriano.

Niveles sericos de antimicrobianos: su monitorizacion es particularmente util en casos de insuficiencia hepatica o renal.

El objetivo de las tecnicas de diagnostico directo es demostrar la presencia del microorganismo de forma rapida y directa, sin tener que esperar el tiempo de incubacion que requiere el cultivo. La forma mas comunmente extendida es la visualizacion directa. Son tecnicas directas tambien aquellas en las que se pretende demostrar metabolitos o antigenos bacterianos.

La prueba de aglutinacion en particulas de latex se utiliza para la deteccion de antigenos de Haemophilus, meningococo, neumococo, estreptococo betahemolitico del grupo B o cryptococoy la inmunofluorescencia para chlamydia, treponema pallidum legionella o bordetella. Las tecnicas de biologia molecular permiten detectar secuencias de acidonucleicos pertenecientes al microorganismo; PCR o las sondas de acidos nucleicos.

Se basan en la demostracion de anticuerpos circulantes o de una imunidad de tipo retardado. En la demostracion de anticuerpos, el diagnostico de infeccion activa o enfermedad se realiza por un aumento de 4 o mas veces de los titulos de anticuerpos en una seguida determinacion, efectuada 1-3s despues de la primera. El diagnostico es generalmente retrospectivo en las infecciones agudas, mientras que en las de curso prolongado se establece durante la enfermedad. Si se tiene en cuenta que la IgM es la primera en aparecer y desaparecer, su demostracion tiene validez diagnostica de enfermedad reciente El estimulo antigenico para producir anticuerpos puede caer si se administran antibioticos y puede elevarse de manera significativa en el caso de una recaida. La hipersensibilidad retardada puede demostrarse con reacciones intradermicas, como en el caso de la tuberculosis o la leishmaniasis.

Hay nuevas tecnicas de diagnostico microbiologico. MALDITOF, se trata de una tecnica de espectrometria de masas empleada tradicionalmente en la industria. La identificacion de microorganismos mediante la deteccion de su composicion de proteinas. Ofrece la posibilidad de realizar una idntificacion del microorganismo aislado en el cultivo en menos de 2h y con un nivel de precision muy alto. La secuenciacion de alto rendimiento o de ultima generacion o Next Generation Sequencing, son tecnicas de secuenciacion masiva de las cadenas de ADN que se realizan en paralelo. Permite detectar la presencia de microorganismos patogenos en muestras clinicas en las que de manera simultanea haya material genetico humano o de otros microorganismos no patogenos. Tambien se puede utilizar para conocer con exactitud la composicion de la microbiota del tubo digestivo del ser humano y como esta se altera en diferentes enfermedades.