Bloque 7 Bacterias (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2015
Páginas 16
Fecha de subida 08/04/2016
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2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV MICROBIOLOGÍA BLOQUE 7 Conceptos básicos: - Taxonomía: ciencia de la clasificación biológica.
- Clasificación: agrupación de los (micro)organismos en grupos o TAXA. Un taxón es cada uno de los grupos en los que se clasifica (taxa  plural).
Interesa que los criterios que se emplean para clasificar sirvan para una posterior identificación de los organismos.
- Nomenclatura: rama de la Taxonomía que asigna nombres a los grupos taxonómicos de acuerdo a las reglas o normas publicadas.
- Identificación: proceso de determinación de a qué taxón reconocido pertenece un organismo aislado determinado.
La clasificación microbiana es jerárquica; el taxón de un nivel incluye múltiples taxa del nivel inmediatamente inferior.
El grupo taxonómico basal es la especie, aunque en bacterias aún podemos encontrar un grupo inferior, la cepa.
Como ya sabemos, los organismos se clasifican en tres dominios: bacterias, arqueas y eucariotas.
Para la nomenclatura de los microorganismos se emplea un sistema binomial. El nombre del microorganismo consiste en dos partes: la primera define el género (y comienza siempre en mayúscula) y la segunda la especie. En textos científicos aparecen las letras en cursiva.
Cuando se habla de bacterias, debido a su gran variedad fenotípica y genotípica, hay que incluir un nuevo escalón a la clasificación  unidades taxonómicas por debajo de la especie: Cepa: población de organismos dentro de una especie procedentes de una única célula progenitora que se distinguen de otras poblaciones de la misma especie. Se supone que los organismos miembros de una cepa son homogéneos genética y fenotípicamente (las propiedades que pueden observarse son idénticas).
Biovar: conjunto de cepas de una especie con una o varias características bioquímicas y/o fisiológicas distintivas (estas características las distinguen de otros biovares de la misma especie).
Morfovar: conjunto de cepas de una especie con características morfológicas distintivas.
Serovar: conjunto de cepas de una especie con características antigénicas distintivas.
1 Microbiología CLASIFICACIÓN NATURAL: los microorganismos se organizan en grupos cuyos miembros comparten muchas características. Estos grupos reflejan en la medida de lo posible la naturaleza biológica de los organismos.
Encontramos dos tipos de clasificación: - Clasificación FENÉTICA- basada en las características fenotípicas de los microorganismos: Morfológicas: morfología, tamaño, carácter Gram, movilidad, formación de esporas, formación de pigmentos.
Bioquímico-fisiológicas: componentes de la pared, fuentes de C y energía, capacidad fermentativa/respiratoria, relación con el oxígeno, capacidad fotosintética, … La clasificación fenética es un sistema de clasificación de microorganismos que aún se usa para la identificación de éstos de forma estándar.
- Clasificación FILOGENÉTICA: intenta reflejar las relaciones evolutivas entre microorganismos.
Esta clasificación se basa en criterios moleculares (secuencias de nucleótidos, secuencias de aa, …)  TAXONOMÍA MOLECULAR. Esta clasificación con base de evolución no es práctica en el día a día.
Para la filogenia de los microorganismos se utiliza el RNA ribosómico, en concreto el de la subunidad 16S (subunidad pequeña), distintos en los diferentes tipos de organismos. La base nitrogenada concreta en determinadas posiciones de las moléculas de rRNA define el grupo bacteriano.
*Árbol filogenético- representa los tres dominios que existen (bacterias, arqueas y eucaria), que vienen todos de un ancestro común. En el filograma la longitud de las ramas es proporcional a las distancia evolutiva.
PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE BACTERIAS Y ARQUEAS - Pared celular: tanto bacterias como arqueas tienen pared celular, pero las arqueas no tienen peptidoglicano.
- Lípidos de membrana: como ya sabemos, los fosfolípidos de membrana de las bacterias tienen la misma estructura que los eucariotas (con enlaces éster entre las moléculas). Los fosfolípidos de las arqueas en cambio tienen distinto enlace entre la molécula de glicerol y la molécula de ácido graso: tienen un enlace de tipo éter, más resistente a las altas temperaturas. Este hecho explica por qué las bacterias tienen tendencia a vivir en ambientes extremos (sobre todo a temperaturas extremas).
2 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV - RNA polimerasa: la RNA polimerasa de las bacterias tienen estructura tipo α2ββ'σ. La estructura de la enzima de las arqueas es más compleja (estructuralmente, es más próxima a la RNA polimerasa de los organismos eucariotas que a la de bacterias).
- Síntesis proteica: el mecanismo de síntesis proteica de las arqueas es un poco más similar al mecanismo de los organismos eucariotas que al mecanismo de las bacterias, ya que los ribosomas de las arqueas son más parecidos a los de eucariotas.
Además, las bacterias son sensibles a los aminoglicósidos (por la estructura de los ribosomas); los ribosomas de arqueas y eucariotas no son sensibles a antibióticos.
BACTERIAS Las bacterias son clasificadas siguiendo criterios de clasificación estrictamente moleculares (criterios evolutivos) en función de RNA ribosomal de la subunidad 16S. ( clasificación de las bacterias según las 2ª edición del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology).
Una rama muy importante de bacterias son las PROTEOBACTERIAS, que son bacterias Gram negativas con mucha diversidad fenotípica: forma, tipos nutricionales, fisiología, ecología (se describen diferentes grupos según propiedades fisiológicas). Lo único que tienen en común estas bacterias es que son Gram negativas. Las proteobacterias se clasifican en las siguientes subclases/subramas: αproteobacteria, β-proteobacteria, γ-proteobacteria, δ-proteobacteria, ε-proteobacteria.
A continuación, se van a explicar algunos tipos de proteobacterias de interés.
RIQUETSIAS Son bacilos Gram negativos (característica común a las proteobacterias), aerobias, parásitos intracelulares obligados que, generalmente se transmiten a través de artrópodos vectores.
Son interesantes porque: - Seguramente están emparentadas evolutivamente con en endosimbionte original que "entró" dentro de otra bacteria para dar lugar al proteoendoeucariota. Este endosmbionte original se convirtió en las actuales mitocondrias de las células eucariotas.
Las riquetsias son parásitas intracelulares obligadas, es decir, no pueden vivir en forma libre a pesar de que tienen ciclo de Krebs y pueden producir ATP vía respiración. Al parasitar las células pueden afectar a su fisiología, por lo que son patógenas.
Se transmiten a través de un vector (ya que no pueden vivir de forma libre), normalmente un insecto.
3 Microbiología Como ya se ha comentado, tienen ciclo de Krebs, cadenas de transporte de electrones, … es decir, tienen la capacidad de producir ATP. En el transcurso de la evolución, han perdido genes que codificaban para proteínas implicadas en rutas metabólicas, bien anabólicas o bien metabólicas. Les faltan gran cantidad de rutas biosintéticas, lo que determina su parasitismo intracelular. Por ejemplo, muchas riquetsias no pueden metabolizar hexosas.
Tienen genomas muy pequeños - ha ido perdiendo genes hasta llegar a un punto en el que solo pueden ser parásitas intracelulares estrictas.
Como muchas son patógenas, causan enfermedades en humanos: - La Rickettsia prowazekii causa el tifus exantemático (provocó muchas muertes en la 1ª Guerra Mundial). Los individuos infectados presentan manchas en la piel (exantemático).
- La Coxiella burnetti es la única riquetsia capaz de mantenerse fuera de las células sin perder viabilidad; por tanto, no se requiere un insecto para su transmisión. Se transmite a través de leche o derivados lácteos contaminados (no tratados). Causa la fiebre Q.
- Otras enfermedades causadas por Riquetsias son: la fiebre de las trincheras, las fiebre de las Montañas Rocosas, … Como bacterias parásitas intracelulares estrictas que son, deben internalizarse dentro de la célula para poder multiplicarse. Como ya hemos dicho, las riquetsias penetran en el organismo gracias a un insecto que actúa como vector. Una vez ha entrado en el organismo, la bacteria se difunde por la sangre y, normalmente, prolifera en las células del endotelio de los vasos sanguíneos . Así es como se producen las manchas. Para poder entrar en la célula, la bacteria debe provocar su propia endocitosis.
Primero, la interacciona con un receptor de la célula, que induce la remodelación del citoesqueleto, provocando la endocitosis de la bacteria, que entra dentro de un fagosoma, del que posteriormente sale.
La bacteria se multiplica normalmente en el citoplasma de la célula infectada.
La Coxiella burnetti es capaz de multiplicarse en el interior del propio fagosoma.
Las riquetsias tienen movimiento intracitoplasmático, es decir, son capaces de nuclear en un extremo un filamento de actina (que polimeriza por un lado -extremo distal- y despolimeriza por el otro extremo proximal). Gracias a este movimiento, la riquetsia puede, en un momento dado, ser evaginada y salir de la célula por gemación - sale a la sangre e infecta otras células. La riquetsia no sale cubierta de membrana, por lo que la membrana celular es capaz de reestructurarse tras las salida de la bacteria.
4 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV NEISSERIAS Al igual que el resto de proteobacterias, son Gram negativas. Tienen forma de coco y tienden a agruparse en parejas, es decir, se produce un retardamento entre el momento en que se produce la división celular y la separación de las células hijas.
Son bacterias aerobias estrictas.
Son típicos colonizadores de mucosas: colonizan por ejemplo la mucosa respiratoria superior, la mucosa oral, la mucosa faríngea y algunas también colonizan la mucosa genital.
Existen dos grupos de especies según su ecología y sus requerimientos metabólicos: - Poco exigentes nutricionalmente, crecen hasta 22oC. Estas neisserias son las más abundantes y están en los organismos como bacterias saprófitas de la boca y de la mucosa nasal - son descomponedoras de la materia orgánica.
Estas bacterias no van asociadas a ningún cuadro clínico, aunque a veces se han visto implicadas en infecciones oportunistas. Por ejemplo, Neisseria lactamica, N. sicca, N. mucosa.
- Especies muy sensibles a la vida libre, patógenas. Son muy exigentes nutricionalmente y crecen en un rango de temperaturas de 35-37oC - este rango de tª indica que están totalmente adaptadas al parasitismo. Las más importantes son: Neisseria gonorrhoeae (gonococo), que causa la principal enfermedad bacteriana de transmisión sexual a nivel de incidencia.
Neisseria meningitidis (meningococo): es una de las tres bacterias fundamentales que producen meningitis.
Estas especies son sensibles a la vida libre y solo pueden vivir en el interior del organismo, por lo que deben pasar de un organismo a otro por un contacto bastante estrecho: el gonococo se transmite por contacto sexual y el meningococo se transmite por inhalación de aerosoles. No pueden sobrevivir de forma libre ya que son muy sensibles a la desecación.
Estas bacterias son muy exigentes nutricionalmente, es decir, pierden la capacidad de sintetizar muchos productos (ya que siempre habitan en el organismo).
GONOCOCO Esta bacteria coloniza diversas mucosas, especialmente la genital. Como bacteria patógena, tiene toda una serie de factores de virulencia: - Cápsula: juega un papel antifagocitario - Pili de adhesión o fimbrias - adhesión a las células epiteliales de las mucosas. Están formados básicamente por una proteína que polimeriza. Están sometidos a variación antigénica (entre más de 100 tipos de proteína diferentes); el genoma de la bacteria tiene más de un gen distinto que codifica para esta proteína aunque solo un loci de expresión - las variaciones entre las distintas proteínas son muy pequeñas pero son suficientes para evadir a las defensas del huésped. Además, en función en función de la secuencia de aa, la fimbria tendrá una menor o mayor afinidad por una mucosa u otra, lo que le aporta una gran versatilidad como parásita  puede responder a la gran variabilidad de receptores que se puede encontrar en los distintos organismos.
- Proteína I - porina - Proteína Opa, localizada en la membrana externa - también constituye un antígeno. Por ello, también está sometida a variabilidad antigénica. Esta proteína juega un papel importante en la adherencia estable a la mucosa.
- Lipopolisacárido, se localiza como ya sabemos en la membrana externa y consta de: lípido A, núcleo del lipopolisacárido y una cadena de polisacárido bastante corta (por lo que también se le llama lipooligosacárido). Tiene carácter endotóxico (por el lípido A).
- Proteasa de IgA, expresada en la superficie y específica de esta inmunoglobulina que es la más abundante en las mucosas.
5 Microbiología Mecanismo de colonización de mucosas e invasión de tejidos subepiteliales El gonococo reconoce receptores, normalmente, de las células no ciliadas de la mucosa - células secretoras del epitelio- a través de sus fimbrias.
Después, se produce una interacción más estable (permanente) mediante las proteínas Opa (solo con las células secretoras). La bacteria es capaz de internalizarse de manera transitoria, proceso en el que juega un papel muy importante la proteína I. La internalización hace que la célula aumente de tamaño, causando la alteración física del epitelio y la expulsión de las células ciliadas (cambios tóxicos en las células ciliadas) - pérdida de función del epitelio.
La bacteria puede salir por la membrana basal de la célula, accediendo al tejido subepitelial, donde el lipopolisacárido desarrolla su endotoxicidad (lípido A). Además, desde el tejido subepitelial la bacteria puede pasar a la sangre, causando una infección generalizada (no localizada) conocida como bacteriemia.
MENINGOCOCO Se trata de un patógeno exclusivamente humano que coloniza la mucosa oral y nasofaríngea. No es capaz de vivir en el exterior, por lo que se transfiere de forma interpersonal por inhalación de un aerosol. Si el aerosol no es inhalado rápidamente, se deseca y la bacteria pierde viabilidad. Por este motivo, la transmisión se produce frecuentemente en ambientes en los que las personas conviven estrechamente.
Prevalencia en la población de entre 1-30%, la mayoría de los infectados son portadores asintomáticos (o no diagnosticados - síntomas muy leves). Se manifiesta sobre todo en niños y ancianos.
Como bacteria patógena, tiene toda una serie de factores de virulencia: - Cápsida: juega un papel antifagocitario. El polisacárido capsular tiene estructura variable, en función de la cual el meningococo se clasifica en grupos serológicos. Los principales son: A - brotes epidémicos en África y Asia B - endémico en Europa y USA C - brotes epidémicos en Europa y USA Y W135 no tienen localización específica Existe una vacuna suministrada a niños no demasiado pequeños. Esta vacuna es muy compleja ya que está formada por una mezcla de componentes capsulares (de los distintos grupos serológicos) - de A, C, Y y W135.
- Porinas: muy importantes para la adherencia estable.
6 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV - Pili de adhesión o fimbrias: tienen la misma función y las mismas propiedades que los pili del gonococo.
- Lipooligosacáridos (LOS): la cadena polisacarídica es aún más corta que la del gonococo (por eso reciben el nombre de lipooligosacáridos). Es responsable de la endotoxicidad. Sirve a la bacteria para estabilizar la membrana externa, por lo tanto, cuando es muy corto tiene capacidad limitada para estabilizar.
- Proteasas específicas para IgA: tanto moléculas asociadas a la membrana como moléculas asociadas a la envuelta. Protección frente a las IgAs presentes en las secreciones mucosas.
La endotoxicidad del meningococo es superior a la endotoxicidad del gonococo. Esto se debe a que la membrana externa del meningococo tiene tendencia a formar extrusiones cargadas de lipooligosacárido (endotoxina) que libera al medio ( conlleva ciertas implicaciones patológicas).
Cuadros clínicos - Rinofaringitis - asintomática o no diagnosticada. Se produce cuando la bacteria coloniza en la mucosa oral o faríngea.
- Meningitis purulenta. Se produce cuando la bacteria atraviesa la mucosa y pasa al torrente sanguíneo. El meningococo coloniza preferentemente las meninges, por lo que causa meningitis que se acompaña de pus.
 Estos dos primeros cuadros clínicos son la más frecuentes en niños y ancianos.
- Sepsis menigocóccica: se trata de un cuadro clínica mucho más grave (y menos frecuente) que puede causar la muerte por sepsis - la bacteria se dispersa (y también lo hace la endotoxina).
Choque endotóxico o coagulación intravascular diseminada por la liberación de grandes cantidades de endotoxina.
Síndrome de Waterhouse-Friederischen - destrucción bilateral de las glándulas suprarrenales como consecuencia de las endotoxinas diseminadas.
PSEUDOMONAS Al igual que el resto de proteobacterias son Gram negativas. Se trata de bacilos móviles con flagelos polares.
El metabolismo de estas bacterias es exclusivamente respiratorio, bien de manera aerobia o de bien de forma anaerobia - utilizan NO3- como aceptor final de los electrones.
Son poco exigentes nutricionalmente, es decir, crecen en medios muy simples. Por los general, son capaces de colonizar ambientes muy diferentes (con o sin O2,…) ya que tienen genomas muy grandes del orden de 7000 - 8000 genes (son de las bacterias con genomas más amplios)  capacidad metabólica muy grande (tienen capacidad de utilizar diversos compuestos orgánicos). Por tanto, tienen gran versatilidad ecológica.
Hay pseudomonas capaces de crecer a partir de materia orgánica derivada del petróleo, por lo que se emplean para bioremediación/descontaminación - muchas pseudomonas pueden degradar moléculas recalcitrantes (difíciles de degradar).
Distribución ubicua en sólidos, agua y materia orgánica en descomposición. Podemos encontrarlos como contaminantes de ambientes hospitalarios (material quirúrgico y equipamientos, soluciones desinfectantes, alimentos, etc.) pudiendo infectar a las personas hospitalizadas produciendo lo que se conoce como infección nosocomial. Muchas pseudomonas son parásitas oportunistas, por lo que rara vez producen infecciones en personas sanas.
Pseudomonas aeruginosa: se trata de un patógeno oportunista que produce infecciones en personas con alteraciones previas. Estos se debe a que las barreras constitutivas de las personas sanas acostumbran a ser suficientes para impedir que las pseudomonas las atraviesen.
Producción característica de dos pigmentos difusibles: piverdina (fluorescente, verde) y piocianina (no fluorescente, azul).
7 Microbiología Factores de virulencia determinantes de las patogenicidad: - Fimbrias: factor de colonización de mucosas.
-Cápsula polisacarídica formada por alginato. Tiene un papel antifagocitario (cuando la bacteria se encuentra en el torrente sanguíneo - permite su difusión en sangre) y de adhesión a sustratos. El alginato es un polisacárido complejo formado por dos azúcares (poli D-manurónico y Lglucurónico). El alginato es enormemente efectivo para la adhesión a sustratos artificiales, como catéteres, material quirúrgico, … Las pseudomonas también colonizan la mucosa pulmonar de enfermos de fibrosis quística, que producen mucho moco que además no puede ser eliminado.
En estas superficies, las pseudomonas forman biopelículas: población compleja de bacterias de una misma especie recubiertas por material extracelular común - material capsular de alginato. Se forman comunidades bacterianas muy estables en las cuales, debido a este material extracelular es muy difícil el acceso a las bacterias por parte de antibióticos o por parte de inmunoglobulinas y células del sistema inmune. Las biopelículas pueden incluir otras especies bacterianas.
La formación de biopelículas explica las vías de colonización de la bacteria.
Como ya hemos dicho esta bacteria produce frecuentemente infecciones oportunistas en enfermos de fibrosis quísticas; esto se debe a que estos enfermos no son capaces de eliminar el moco que contiene la biopelícula.
- Lipopolisacárido - endotoxina.
Además de las endotoxinas, las P. aeruginosa pueden producir dos tipos diferentes de exotoxinas exotoxinas bacterianas. Se trata de moléculas de carácter proteico que acaban produciendo disfunciones en los tejidos alrededor de la célula infectada, que las produce y secreta. Por tanto, estas exotoxinas alteran las funcionalidad.
Exotoxina A Exotoxina B inhiben la síntesis proteica - Las P. aeruginosa producen una elastasa, enzima que destruye la elastina. La elastina juega un papel muy importante en la conformación de los tejidos. La elastasa disgrega las células de los tejidos permitiendo a la bacterias avanzar entre ellas. Esto explica por qué las células pueden producir lesiones hemorrágicas, que indican que ha habido destrucción del tejido. Las P. aeruginosa producen este tipo de infecciones fundamentalmente en pulmón y piel.
Personas con principal riesgo de infección - Inmunodeprimidos - SIDA, enfermedades oncológicas (tratadas con inmunosupresores), … - Personas hospitalizadas con catéter intravenoso.
- Enfermedades con un tratamiento quirúrgico invasivo donde el material quirúrgico está contaminado.
- Enfermos de fibrosis quística. El moco es una herramienta de defensa (engloba y expulsa bacterias) pero, cuando es muy denso y difícil de eliminar permite la fijación de bacterias.
- Personas con heridas extensas y quemaduras en la piel que permiten entrar a las pseudomonas que habitan en la piel.
Principales tipos de patología Se producen patologías muy diversas cuando al bacteria entra al organismo y difunde a la sangre.
Endocarditis Infecciones pulmonares Otitis externa y mediana Infecciones de quemaduras - necrosis tisular localizada y bacteriemia Infecciones oftálmicas (a partir de soluciones contaminadas o quemaduras faciales) En principio, la Pseudomonas aeruginosa es inocua en personas sanas -se trata de un parásito oportunista.
8 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV ENTEROBACTERIAS O BACTERIAS ENTÉRICAS Se trata de bacterias Gram negativas conocidas desde hace relativamente poco tiempo que, en principio, viven de manera estable en el tracto intestinal de humanos y de otros organismos.
Son bacterias inmóviles o móviles con flagelación peritrica.
El intestino de los mamíferos cuenta con una microbiota muy rica que juega un papel muy importante en la descomposición de los alimentos. Las enterobacterias forman parte de esta microbiota.
Estas bacterias pueden respirar aerobiamente o bien pueden fermentar, es decir, son aerobias facultativas. Como bacterias fermentadoras facultativas, juegan un papel fundamental en la descomposición de la materia orgánica intestinal mediante estas reacciones de fermentación.
Pueden tener un ciclo biológico que alterne fase intra-animal y fase extra-animal, por tanto son poco exigentes nutricionalmente (tienen requerimientos nutritivos relativamente simples) lo que les permite proliferar en el exterior.
Como muchas de ellas son habitantes temporales o permanentes en el tracto GI de los mamíferos con contaminantes fecales de agua y alimentos.
Las enterobacteria tienen capacidad para fermentar una variedad de azúcares. El tipo de fermentación (sustratos y productos de la fermentación) se utiliza para su división en subgrupos y para la identificación en el laboratorio. Se han afinado mucho las técnicas de diagnóstico - se han desarrollado técnicas bioquímicas.
Tipos de fermentación que llevan a cabo las enterobacterias: - Fermentación ácido-mixta: estas bacterias producen muchos ácidos a partir de la glucosa. Es muy fácil de diagnosticar en el laboratorio: se hacen crecer las bacterias causantes de la infección en un medio con glucosa y se mide el pH de dicho medio (prueba del rojo de metilo); cuando la bacteria realiza este tipo de fermentación (produce ácidos), acidifica el medio.
Bacterias que llevan a cabo esta fermentación con Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus - Fermentación butilenglicólica o butanodiólica: el producto final es el butanodiol. Este producto no es ácido por lo que estas bacterias son rojo metil negativas (no acidifican el medio).
Un intermediario de esta vía es la acetona detectable por la prueba de Voges-Proskauer (se mide si estas bacterias producen/acumulan acetona).
9 Microbiología Mediante este tipo de pruebas bioquímicas se va acotando la especie a la que pertenece la bacteria.
Escherichia La especie de enterobacterias Escherichia tiene un único género: la E. Coli. Se trata de una bacteria modelo muy utilizada para estudios en biología molecular. Muchos de los conocimientos obtenidos en este campo se han obtenido a partir de estudios en E. Coli. Además, también se emplea mucho en la aplicación de la tecnología de DNA recombinante (se diseñan plásmidos para clonar en E. Coli).
Muchos productos de uso farmacológico se obtienen por técnicas de DNA recombinante con esta bacteria (aplicación en biotecnología).
Para todas estas aplicaciones se utilizan cepas no patógenas -cepas saprófitas. Suele emplearse la cepa K12, de origen intestinal.
Además, esta bacteria se usa principalmente como indicador de contaminación fecal ya que se trata de un organismo cuya presencia en un medio en el que no debería encontrarse indica que este medio ha estado en contacto con materia fecal contaminada. Normalmente, los medios que se analizan son agua y alimento. Se emplea la E. Coli para evaluar si un medio está contaminado porque debe estudiarse algún organismo que se mantenga viable durante algún tiempo en el medio contaminado - solo es posible detectar la contaminación si la bacteria mantiene la viabilidad (la E. Coli se mantiene viable durante mucho tiempo).
Esta bacteria resiste bastante a condiciones ambientales - se mantiene viable tras calentar/enfriar el agua, … La mayor parte de cepas de E. Coli no son patógenas, sino saprófitas: habitan en el intestino. Estas bacterias se aprovechan de la materia orgánica pero el beneficio es mutuo ya que, por ejemplo, la E. Coli es fuente de vitamina K. Es decir, las E. Coli habitan en el tracto intestinal en estado simbiótico.
Además, cuando estas bacterias se encuentran en el intestino utilizando la materia orgánica que en él se encuentra, impiden que otras bacterias, posibles patógenas, colonicen en la mucosa intestinal. Por tanto, las bacterias no patógenas están compitiendo con hipotéticas patógenas.
Además de las cepas saprófitas, hay ciertas cepas que, tras la obtención de Islas de Patogenicidad, se han vuelto patológicas. Estas bacterias son capaces de producir diarreas y gastroenteritis.
Cepas enterotoxigénicas Estas bacterias producen una exotoxina que actúa sobre las células intestinales. Las bacterias colonizan la membrana citoplasmática (a nivel del lumen); no penetran en el interior de la bacteria pero, a medida que van colonizando, producen la exotoxina. Esta exotoxina es una enterotoxina: toxina bacteriana que actúa sobre el tracto entérico, y puede ser de dos tipos: - Toxina sensible al calor - termolábil - LT - Toxina no sensible al calor - termoestable - ST La enterotoxina produce un aumento de la permeabilidad de a membrana del epitelio con pérdida de agua y de iones.
La patología típica causada por las cepas enterotoxigénicas es la conocida clásicamente como diarrea del viajero.
Cepas enteroinvasivas Se trata de E. Coli que colonizan la membrana luminal de las células secretoras del epitelio intestinal. Estas bacterias sí que penetran en la célula, donde proliferan y nuclean actina: los filamentos de actina de la célula huésped le permiten moverse e incluso invadir las células vecinas, lo que conlleva la destrucción de las células epiteliales.
Esta destrucción genera un cuadro disentérico, caracterizado por diarreas acompañadas de sangre y restos celulares. Este cuadro clínico es similar al producido por Shigella (ya que se trata de un excremento sanguinolento con presencia de leucocitos).
10 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Cepas enteropatógenas Son cepas distintas en las que las bacterias prácticamente no penetran en la célula (algunas bacterias sí entran). Las bacterias se adhieren en gran cantidad a la membrana luminal. La gran capacidad de colonización de la membrana luminal produce una disfunción a nivel de la membrana y una disminución del número de células epiteliales. La membrana celular pierde capacidad de absorber agua, por lo que se produce un exceso de agua en el lumen  diarrea.
Salmonella Existen dos especies diferentes de estas bacterias, muy diferentes entre sí a nivel fenotípico.
Salmonella enteriditis Transmitida a partir de aves, causa las típicas salmonelosis provocadas por comer huevos en los humanos.
Se trata de una excepción a las enterobacterias ya que se ha adaptado a utilizar como reservorio el intestino de las aves - puede transmitirse a los huevos. Una vez se ha transmitido a los humanos, es capaz de establecerse en el intestino.
Salmonella typhi Es una bacteria adaptada a vivir exclusivamente en humanos. Causa las fiebres tifoideas.
Esta enterobacteria atraviesa la pared del intestino y puede pasar a la sangre e invadir diversos órganos. Como bacteria adaptada a difundirse por la sangre, debe estar preparada ante fagocitos e inmunoglobulinas - tiene una cápsula con carácter antifagocitario.
Shigella Se trata de una bacteria muy similar a las E. Coli enteroinvasivas. La especie más importante es la S.
dysenteriae, principal causante de la disentería (expulsión de gran cantidad de líquido acompañado de sangre y restos celulares).
Se transmite a través de aguas y alimentos contaminados con materia fecal.
La Shigella coloniza las células M del epitelio intestinal, penetra y sale a la sangre, donde es fagocitada.
La bacteria destruye a los macrófagos y penetra en las células con borde en cepillo, dentro de las cuales puede moverse mediante la nucleación de los filamentos de actina. La bacteria migra a las células vecinas, causando la destrucción y la necrosis de éstas  cuadro disentérico.
Estas bacterias necesitan muchos factores de virulencia, codificados por genes que se encuentran en plásmidos (transmisión conjugativa). Por tanto, no todas las bacterias son patógenas (solo las que llevan el plásmido).
11 Microbiología Proteus Distinguimos dos especies: P. mirabilis: bacterias muy móviles, incluso en la superficie del medio sólido.
P. vulgaris: causa infecciones del tracto urinario en humanos (papel importante de las enzima ureasa).
Enterobacter Destaca la E. aerogenes, empleada también como indicador de contaminación fecal. Causa infecciones urinarias en humanos.
Klebsiella K. pneumoniae: se trata de una bacteria que puede causar neumonía en humanos. Fijadora libre de nitrógeno en suelos y aguas.
VIBRIOS Y BACTERIAS RELACIONADAS Los vibrios constituyen una familia muy similar a la de las enterobacterias. Se trata de bacterias Gram negativas. Son móviles, debido a que cuentan con flagelos en un extremo (localización polar). Son bacilos algo curvados.
Son bacterias aerobias facultativas y, a diferencia de las pseudomonas, pueden fermentar.
Su hábitat primario no es el tracto intestinal, sino el exterior. Habitan fundamentalmente en aguas, bien sean dulces o saladas y pueden, eventualmente, pasar al intestino.
Existen dos especies importantes: V. parahaemolyticus Son habitantes marinos y pueden acumularse en animales marinos que sean buenos filtradores de agua (y que, por tanto, retengan bacterias), como por ejemplo ostras y en general marisco. Cuando este marisco se come crudo pueden causar gastroenteritis.
V. cholerae El hábitat primordial de estas bacterias son aguas dulces y semidulces, ya que no aguantan grandes cantidades de sal. Abundan en medios con aguas semidulces, como los deltas de los ríos.
Esta bacteria es la causante del CÓLERA. Se trata de una intoxicación (no de una infección), ya que al bacteria no invade tejidos profundos. Penetra en el organismo a través de agua contaminada y es capaz de resistir transitoriamente (durante un periodo corto de tiempo) el pH ácido del estómago. La bacteria coloniza las células del epitelio intestinal (en el colon) adhiriéndose a su receptor.
Las bacterias sensan que se han producido cambios en las condiciones ambientales: por ejemplo, la tª ha subido desde los 15oC del exterior a los 37oC del organismo; también ha aumentado la osmolaridad (por el aumento de materia orgánica en el organismo respecto al exterior), … todos estos cambios constituyen una señal para que la bacteria produzca una enterotoxina, conocida como toxina colérica.
Mecanismo Por los cambios ambientales, la bacteria produce una toxina que interacciona con un receptor, la molécula de GM1. La toxina no entra en la célula pero esta interacción desencadena una cascada de señalización que finaliza con la activación de la adenilato ciclasa, que hace que aumenten los niveles de AMPc en el interior de la célula. Esta aumento intracelular de AMPc se traduce en la inhibición de la actividad de los canales de Na+ (se impide la entrada a la célula de este ión), lo que tiene como consecuencia la salida masiva de cloro y de agua. Por tanto, la toxina colérica provoca la deshidratación y la pérdida de aniones importantes para el mantenimiento del equilibrio electrolítico.
Esta bacteria induce la expulsión de gran cantidad de agua para poder salir del organismo , ya que éste no es su hábitat primario.
12 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Los efectos de esta toxina son mucho más intensos que los efectos de otras enterotoxinas.
Por tanto, la V. cholerae no produce infecciones invasivas, sino intoxicaciones.
Helicobacter pylori Se trata de una bacteria de caracterización relativamente reciente, aunque ya se conocía su existencia.
Esta bacteria coloniza la mucosa gástrica, que se trata de un ambiente excesivamente ácido.
Se trata del principal causante de la gastritis crónica, así como de las consecuentes úlceras gástricas.
Esta patología está causada por la presencia crónica de esta bacteria en la mucosa gástrica. Hasta hace relativamente poco, esta bacteria no ha sido asociada con la patología.
Además, existe una correlación entre la presencia de úlceras y la aparición de cánceres gástricos. Es posible aplicar un tratamiento para eliminar esta bacteria por lo que puede reducirse la probabilidad de desarrollar en cáncer gástrico.
Se produce una colonización progresiva de la mucosa gástrica a lo largo de la vida. Además, la probabilidad de adquirir la bacteria aumenta con la edad: un 50% de los adultos son portadores (hasta 80% en países subdesarrollados).
El carácter portador es detectable mediante la prueba de la ureasa (que se realiza directamente en la muestra clínica).
Mecanismo La H. pylori penetra y es capaz de colonizar la mucina que recubre la mucosa gástrica, gracias a adhesinas. La bacteria se mueve a través de la mucina intentando neutralizar el pH del estómago. El entorno gástrico es bastante rico en urea, que es convertida por la ureasa en amonio, que neutraliza la acidez del estómago.
La H. pylori atraviesa la mucina, llega a la membrana de las células del epitelio, a las que coloniza. La bacteria prolifera -proliferación crónica- y produce una respuesta inflamatoria en la que juega un papel fundamental el lipopolisacárido (ya que la H. pylori se trata de una Gram negativa). La respuesta inflamatoria produce la autodestrucción de las células del epitelio, lo que explica la gastritis en sus fases iniciales y la aparición de úlceras.
Además, la bacteria produce citotoxinas que secreta al exterior e inhiben el metabolismo celular, provocando necrosis.
La destrucción de la célula implicará para la bacteria un aporte de nutrientes que le permitirá proliferar más rápido.
13 Microbiología OTRAS BACTERIAS PATÓGENAS EN HUMANOS Legionella Se trata del agente causante de las legionelas o legionelosis, una pneumonía grave con afectación multilobular.
El conocimiento de esta bacteria como patógena que causa determinadas patologías es relativamente reciente: se identificó por primera vez como agente infeccioso en 1976 (debido a la dificultad de cultivarlo en medios usuales).
Se trata de una bacteria patógena oportunista que afecta a las personas de edad avanzada. Las mayoría de las legionellosis son causadas por la L. pneumophila (aproximadamente el 80%) y el 50% de estas son causadas por un serotipo concreto - serotipo 1.
Son bacterias Gram negativas. En un principio son cocobacilos de pequeño tamaño pero pueden cambiar un poco su forma y sobre todo su tamaño (tienen tendencia a ello en medios artificiales). A esta propiedad se la conoce como pleomorfismo.
Como se trata de bacterias Gram negativas, no se tiñen con la tinción de Gram y por tanto, son difíciles de ver. Pueden detectarse, por ejemplo, mediante inmunofluorescencia.
Tienen grandes requerimientos nutricionales.
Son capaces de sobrevivir y proliferar en el interior de las células infectadas.
Los focos de las infecciones humanas acostumbran a ser aparatos de aire acondicionado que emiten aerosoles contaminados.
Su posible reservorio natural son amebas que viven en agua dulce que pueden contaminar sistemas de conducción de agua, aparatos de aire acondicionado, … El acceso del agente potabilizador al interior de la ameba (donde habitan las bacterias) es más difícil.
Las bacterias pueden ser fagocitadas por macrófagos, pero son capaces de resistir a la fagocitosis. Así, los macrófagos pueden actuar como vector y transportar a las bacterias de unos tejidos a otros. El macrófago ingiere a la bacteria, que queda englobada en el interior de un fagosoma. La Legionella puede inhibir la fusión del fagosoma con el lisosoma, quedando la bacteria englobada en el interior de éste sin ser digerida. Además, la bacteria puede proliferar en el interior del fagosoma.
En muchos casos la bacteria es adquirida mediante aerosoles contaminados. La dispersión a través de aerosoles explica por qué la infección afecta a los pulmones.
La bacteria tiene capacidad de formar biopelículas o biofilms, lo que le permite sobrevivir de forma libre o en las amebas durante mucho tiempo. Además, esta conformación dificulta el acceso de los desinfectantes.
Brucella Esta bacteria produce la brucelosis, enfermedad también conocida como fiebres de Malta. Se trata de una infección bacteriana transmitida a través de la leche, típica en entornos rurales.
Existen varias especies con diferentes reservorios animales. La más importante es la B. melitensis cuyo reservorio son las cabras y las ovejas.
La bacteria es capaz de sobrevivir en el interior de otras células, como fagocitos. En general, todas las bacterias capaces de sobrevivir en el interior de los fagocitos causan cronicidad, ya que las bacterias que se encuentran dentro de los fagocitos no pueden ser eliminadas con antibióticos.
Estas bacterias tienen especial predilección por tejidos que tienen eritritol, un azúcar hidroxilado no presente en humanos. La bacteria se transmite a los humanos por: - Ingestión de leche o derivados contaminados (leche y quesos no pasteurizados) -Trabajadores que manipulan animales que tienen alguna herida, a través de la cual puede entrar la herida.
Cuando la bacteria se adquiere por ingestión, ésta atraviesa el tracto gastrointestinal hasta llegar al intestino, desde donde pasa a la sangre. Una vez en sangre, la bacteria es fagocitada, pero no es digerida, por lo que los macrófagos actúan como vehículos  se produce una infección multiorgánica.
14 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Cuando la bacteria entra al organismo por una herida, pasa directamente al torrente sanguíneo Esta infección multiorgánica suele cronificar, provocando fiebre recurrente.
Bordetella Se trata de un género bacteriano con bastantes especies. Una de éstas, la Bordetella pertusis es una especie patógena en humanos  es la bacteria causante de la tosferina, enfermedad del aparato respiratorio superior muy grave, que afecta sobre todo a niños pequeños (esta bacteria entra dentro del calendario de vacunación).
La B. pertusis coloniza la mucosa nasofaríngea y traqueal.
La bacteria es muy sensible a las condiciones ambientales; debido a su sensibilidad a la desecación, no sobrevive durante largo tiempo en el exterior.
Por tanto, la bacteria se transmite por contacto estrecho, normalmente a través de aerosoles.
Factores de virulencia - Fimbrias - juegan un papel importante en la colonización. Interaccionan con receptores de las células ciliadas del epitelio superior.
- La bacteria produce una serie de exotoxinas que causan una disfunción del tejido: Toxina pertusis: esta toxina no penetra en las células pero interacciona con los receptores induciendo una cascada de señalización que termina activando la adenilato ciclasa celular, lo que conlleva un aumento del AMPc en el interior de las células.
Además, la propia bacteria produce una adenilato ciclasa bacteriana que es internalizada en las células y que tiene actividad enzimática productora de AMPc.
El aumento de AMPc en las células epiteliales se traduce en un aumento de la producción de moco y otras secreciones respiratorias.
Por otro lado, como estrategia defensiva de la bacteria, el AMPc puede salir de la célula - tiene un efecto tóxico sobre las células fagocíticas de la superficie del epitelio respiratorio.
Toxina dermonecrótica: induce la destrucción de las células epiteliales.
Todo esto explica que se den abscesos muy agudos de tos seca.
La destrucción de las células epiteliales junto con la producción de gran cantidad de moco puede producir la muerte por insuficiencia respiratoria.
Haemophilus Se trata de bacterias muy exigentes nutricionalmente que, por tanto, no pueden vivir de forma libre ya que solo crecen en medios enriquecidos  son parásitos obligados de humanos y de otros animales.
De entre estas bacterias, destaca la H. influenzae.
Haemophilus influenzae Durante mucho tiempo se pensó que esta bacteria es causante de la gripe, ya que se asociaba el cuadro clínico con su presencia. En realidad, lo que ocurre es que la infección por el virus de la gripe crea una situación en el epitelio respiratorio que favorece la infección de esta bacteria. Por tanto, la infección por H. influenzae se trata de una infección secundaria a la gripe.
15 Microbiología En realidad, la H. influenzae se trata de la principal bacteria causante de meningitis en niños pequeños. En la siguiente gráfica están representados los tres principales agentes causantes de meningitis y el número de casos que se han visto en niños hasta 25 meses: H. influenzae en niños pequeños, con un pico durante el primer año de vida; N. meningitidis y S. pneumoniae.
Estructura y fisiología Son cocobacilos de pequeño tamaño.
Existen diferencias en cuanto a la virulencia de las H. influenzae según éstas presenten o no cápsula: las cepas más virulentas son las capsuladas, por lo que las cápsula es el principal factor de virulencia de esta bacteria. Se trata de una cápsula polisacarídica que tiene carácter antifagocitario.
En función de los polisacáridos que la compongan pueden encontrarse 6 serotipos diferentes: a, b, c, d, e, f; de los cuales es b es el serotipo más virulento. La cápsula de las bacterias del serotipo b está compuesta por un polímero de ribosa, ribitol y fosfato.
*La vacuna de componentes que se suministra para proteger ante la H. influenzae está formada por polisacárido capsular del serotipo b.
Los diferentes grados de virulencia de las cepas se deben al grado de protección sobre la fagocitosis que ejerce la cápsula. La cápsula más protectora es, por tanto, la del serotipo b.
El grado de virulencia depende de si las bacterias tienen cápsulas y de la composición y características de éstas.
Como se trata de una bacteria pequeña y difícil de teñir (es Gram negativa, por lo que no se tiñe con la tinción de Gram), para observarla es mejor emplear inmunofluorescencia.
Bastantes personas son portadoras asintomáticas de la bacteria.
La H. influenzae coloniza la faringe y la mucosa nasal. La capacidad colonizadora de la bacteria se ve aumentada cuando la mucosa ha sufrido cambios recientemente, como los cambios producidos por una infección previa por el virus de la gripe.
Inmediatamente se produce nasofaringitis. A partir de aquí, las cepas no capsuladas (poco virulentas) pueden no dar más sintomatología.
En ocasiones y si necesidad de pasar al torrente sanguíneo, la bacteria puede atravesar la mucosa y produce infecciones localizadas, como otitis o sinusitis y en personas con las defensas más bajas puede llegar a provocar incluso una bronquitis o una pneumonía.
Las cepas con cápsula, capaces de sobrevivir a los fagocitos, pueden entrar en la sangre y producir toda una serie de patologías en diversos órganos. La más grave de estas patologías es la meningitis, aunque pueden también causar epiglotitis (que puede provocar obstrucción laríngea), celulitis en mejillas y área periorbital, artritis o conjuntivitis (causada por el biotipo aegyptius) 16 ...