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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Facultad de Medicina Departamento de Microbiología PRÁCTICA VIRTUAL DE LABORATORIO COCOS GRAM POSITIVOS INTRODUCCIÓN Los cocos Gram positivos - excluyendo las enterobacterias - son los microorganismos más frecuentemente aislados de muestras de pacientes, y se han involucrado como agentes importantes en procesos de enfermedades infecciosas desde el año 1836. Se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y forman parte de la flora microbiana normal de la piel y las mucosas tanto en el ser humano como en animales. Las infecciones en el hombre se producen por contacto directo con individuos infectados o portadores sanos, por heridas o por penetración a través de piel y mucosas mediante objetos cortopunzantes, trauma o procedimientos quirúrgicos. También se generan estados patológicos por la acción de toxinas producidas por cepas de algunas especies. Cuando se obtienen muestras clínicas en pacientes con ciertas entidades patológicas en las cuales los microorganismos Gram positivos pueden ser los agentes causales, se siguen procesos rutinarios de laboratorio para la identificación del patógeno y se realizan pruebas de susceptibilidad. Esta serie de pasos se resumen en el siguiente esquema: OBJETIVO Correlacionar las herramientas del laboratorio clínico en el diagnóstico de Cocos patologías causadas por bacterias Gram Positivas. 2 G É N E R O S T A P H Y L O C O C C U S Los estafilococos son células esféricas Gram positivas dispuestas en grupos semejantes a racimos de uvas en medios sólidos, o en pares, cadenas o tétradas en medios líquidos. Crecen bien en medios simples y, de acuerdo con la especie, producen diferentes pigmentos: blanco, amarillo y dorado. Algunas de ellas también producen beta hemólisis. Son catalasa positiva, inmóviles, no esporulados - con raras excepciones -, no encapsulados y son aerobios o anaerobios facultativos. Diagnóstico de Laboratorio Las colonias de estafilococo son fáciles de reconocer. Son relativamente grandes y tienen de 2 a 3 mm o más, dependiendo de la edad del cultivo. Las colonias son circulares, convexas, de superficie lisa, bordes enteros, cremosas, blancas, amarillas o doradas. Para iniciar la identificación, además de las características de crecimiento tanto en medio líquido como sólido y la coloración de Gram, se utiliza la prueba de la catalasa que permite diferenciarlos del género estreptococo, el cual carece de esta enzima. Para identificar especies se utilizan diferentes pruebas bioquímicas dentro de las cuales están las siguientes: Modificado de: OpenStax Microbiology 1980 Dr. Richard Facklam https://cnx.org/contents/5CvTdmJL@4.4 ASM MicrobeLibrary.org 3 • Catalasa Principio: la catalasa es una enzima que descompone el peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno según la siguiente reacción: 2H2O2 → 2H2O + O2 (burbujas de gas) La prueba catalasa se usa con frecuencia, para diferenciar miembros de la familia Micrococcaceae de miembros de la familia Streptococcaceae. Procedimiento: con palillo de madera se transfiere parte del centro de una colonia a la superficie de un portaobjetos y se agrega una gota de H2O2 al 3%. Resultados - Positiva: aparición rápida y sostenida de burbujas o efervescencia. - Negativa: pocas burbujas pequeñas después de 20 a 30 segundos. *Falsas Positivas: los eritrocitos poseen catalasa, por lo cual debe tenerse cuidado de no tomar eritrocitos del agar sangre junto con el material de la colonia. 4 • Coagulasa Principio: La coagulasa es una proteína con una actividad similar a la protombina, capaz de convertir el fibrinógeno en fibrina. Esto da como resultado la formación de un coágulo visible en los sistemas apropiados. Se utiliza para identificar Staphylococcus aureus de otras especies. La coagulasa se presenta en dos formas, ligada y libre y para determinarlas se utilizan dos procedimientos: en lámina y en tubo; si la prueba en lámina da positiva, no hay necesidad de hacer la prueba en tubo. Prueba en lámina: se coloca una gota de plasma, se agrega la colonia en estudio y posteriormente se mezcla. Resultados Positivo: La presencia de aglutinación o formación de grumos Negativo: No se observa aglutinación, permanece emulsionada la colonia Prueba en tubo (Coagulasa libre): se agrega la colonia en estudio al tubo de ensayo y se incuba a 35°C por 4 horas. Si no hay presencia de coágulo, se debe reincubar por 24 horas a temperatura ambiente. Resultados Positivo: formación de un coágulo. Negativo: permanece líquido el plasma. FACULTAD DE MEDICINA - UN 5 • Manitol Principio: el microorganismo utiliza al manitol como sustrato y lo incorpora por la vía Embden-Meyerhoff-Parnas, que tiene como productos finales ácidos, los cuales disminuyen el pH en el medio de cultivo. Esto se detecta mediante el viraje del indicador rojo de fenol a amarillo. Procedimiento: Se siembra la colonia en el caldo y se incuba por 24 horas. Resultados: Positivo: El indicador del medio vira a amarillo Negativo: El medio conserva su color rojo. FACULTAD DE MEDICINA - UN • DNAsa Principio: Se basa en la presencia de la enzima termoestable DNAsa, que es capaz de clivar los enlaces fosfodiester internos de la molécula de DNA. Para evidenciar la presencia de la enzima, se inunda el medio con ácido clorhídrico normal, el cual precipita la molécula del ácido, pero no sus polímeros. Procedimiento: Sembrar por estría gruesa la colonia en estudio en el agar DNA e incubar a 35ºC por 24 horas. Pasado este tiempo, inundar la superficie del medio con HCL 1 Normal, esperar 2 minutos. 6 Resultados Positivo: la formación de un halo transparente alrededor de la siembra indica presencia de DNAsa. Negativo: la formación de un precipitado alrededor de la siembra indica ausencia de la enzima Modificado de https://microbiologyinfo.com/deoxyribonuclease-dnase-test/ • Novobiocina Principio: Los estafilococos coagulasa negativos pueden dividirse en especies sensibles y resistentes al antibiótico Novobiocina. Staphylococcus saprophyticus es una de las especies resistentes, la más frecuente en humanos, causante de infecciones del tracto urinario. Por lo tanto, esta prueba proporciona una identificación presuntiva confiable de esta especie. Procedimiento: Se debe preparar la suspensión (equivalente al estándar 0.5 de McFarland) del microorganismo en agua destilada. Se siembra con escobillón en forma masiva sobre la placa de Mueller Hinton y se coloca con la pinza un disco de novobiocina en el centro. Se incuba por 24 horas a 35°C. Resultados Sensible: Halo de inhibición > 16 mm Resistente: Halo de inhibición < 12 mm 7 NOVOBIOCINA FACULTAD DE MEDICINA - UN Algoritmo de Identificación GÉNERO Staphylococcus ASM MicrobeLibrary.org FACULTAD DE MEDICINA – UN FACULTAD DE MEDICINA – UN 8 G É N E R O S T R E P T O C O C C U S Los estreptococos son células esféricas uovaladas Gram positivas dispuestas en pares o cadenas cortas o largas. Son más exigentes que los estafilococos, no crecen en medios simples, y por el contrario, requieren de factores de crecimiento como la sangre y sus derivados. Producen diferentes tipos de hemólisis, característica que permite clasificarlos en beta- hemolíticos, alfa-hemolíticos o no hemolíticos. No forman pigmentos, son catalasa negativa, inmóviles, no esporulados, con formación de cápsula variable. Son aerobios y anaerobios facultativos. FACULTAD DE MEDICINA - UN Diagnóstico de Laboratorio Las colonias de estreptococos son variables, dependiendo de la especie. Para iniciar la identificación, además de las características de crecimiento tanto en medio líquido como sólido y la coloración de Gram, se utiliza la prueba de la catalasa que permite diferenciarlos del género estafilococo, el cual produce esta enzima. Para identificar especies se utilizan diferentes pruebas bioquímicas dentro de las cuales están las siguientes: FACULTAD DE MEDICINA - UN 9 • Bacitracina Principio: Streptococcus pyogenes es sensible a bajas concentraciones (0.04U) de Bacitracina. Procedimiento: Sembrar la colonia masivamente en cuadrícula sobre una placa de agar sangre, colocar un disco de bacitracina y presionar suavemente. Posteriormente incubar a 35°C por 24 horas. Resultados: Sensible: cualquier halo de inhibición alrededor del disco Resistente: crecimiento alrededor del disco FACULTAD DE MEDICINA – UN • CAMP Principio: Se basa en que Streptococcus agalactiae produce un factor llamado CAMP (factor de monofosfato de adenina cíclica) que aumenta la zona de hemólisis producida por algunas cepas de Staphylococcus aureus productoras de ß lisina. Procedimiento: Sembrar sobre la placa de agar una estría de estafilococo ß lisina positivo. Perpendicular al estafilococo, hacer una estría con la colonia en estudio e incubar a 35°C por 24 horas. 10 • Optoquina Principio: el clorhidrato de etildihidrocupreína (optoquina) a muy bajas concentraciones, inhibe en forma selectiva el crecimiento de Streptococcus pneumoniae. La optoquina puede inhibir a otros estreptococos del grupo viridans, pero solo a concentraciones más altas. Procedimiento: Sembrar la colonia masivamente en cuadrícula sobre una placa de agar sangre. Colocar un disco de Optoquina y presionar suavemente. Incubar a 35ºC por 24 horas. Resultados Sensible: aparición de un halo de inhibición > 16 mm de diámetro Resistente: crecimiento alrededor del disco o halos < 16 mm FACULTAD DE MEDICINA – UN Resultados Positivo: presencia de zona de hemólisis en forma de flecha Negativo: Ausencia de la hemólisis en flecha Modificado de ASM MicrobeLibrary.org 11 • Solubilidad en Bilis Principio: Se basa en la capacidad de determinadas especies bacterianas de lisarse en presencia de sales biliares, las cuales disminuyen la tensión superficial y destruyen la célula. Este fenómeno es especialmente evidente sobre colonias de S. pneumoniae Prueba en tubo: Se debe preparar la suspensión (equivalente al estándar 0.5 de McFarland) del microorganismo en solución salina estéril. Dividir la suspensión en dos tubos iguales, en uno añadir solución salina y al otro desoxicolato de sodio al 2% (sales biliares). Incubar a 35°C – 37°C durante 2 horas. Si el tubo se aclara o pierde turbidez, el resultado es positivo. Modificado de https://microbiologyinfo.com/bile-solubility-test-principle-reagents-procedure-and-result-interpretation/ Prueba en placa: Aplicar una gota de la solución de desoxicolato de sodio al 10% directamente sobre la colonia de la cepa sospechosa. Mantener la placa a temperatura ambiente (25°C a 27°C) durante 15 minutos o hasta que se seque el reactivo de la sal de bilis. El resultado es positivo si las colonias desaparecen o aparecen como colonias aplastadas. Modificado de: https://co.pinterest.com/pin/758434393471419925/?nic_v2=1a6KW9tMu 12 Algoritmo de Identificación GÉNERO Streptococcus FACULTAD DE MEDICINA – UN FACULTAD DE MEDICINA – UN G É N E R O E N T E R O C O C C U S Los enterococos son células esféricas Gram positivas dispuestas en pares o cadenas cortas. Al igual que los estreptococos, requieren de factores de crecimiento como la sangre y sus derivados. Son capaces de desarrollarse en medios que contienen altas concentraciones de NaCl (6.5%) y de bilis (40%). Pueden producir hemólisis de tipo alfa, beta o ser no hemolíticos. No forman pigmentos, son catalasa negativa, inmóviles, no esporulados, con formación de cápsula variable. Son aerobios y anaerobios facultativos. Obtenido de JULIET L., CHRYSTAL. (2002). Estudio de susceptibilidad in vitro de Enterococcus spp. Revista chilena de infectología, 19(Supl. 2), 111-115. https://dx.doi.org/10.4067/S0716-10182002019200009 13 Diagnóstico de Laboratorio Las colonias de enterococos son variables, dependiendo de la especie. Para iniciar la identificación, además de las características de crecimiento tanto en medio líquido como sólido y la coloración de Gram, se utiliza la prueba de la catalasa que permite diferenciarlos del género estafilococo, el cual produce esta enzima. Para identificar especies se utilizan diferentes pruebas bioquímicas dentro de las cuales está: FACULTAD DE MEDICINA - UN • KF Principio: Determinar la capacidad de un microorganismo de crecer en un medio inhibidor y fermentar un carbohidrato produciendo un cambio de color. Procedimiento: Sembrar por doble picadura y estría en la superficie del agar KF e incubar a 35°C por 24 horas. Resultados Positivo: El medio vira a amarillo Negativo: el medio permanece del color original FACULTAD DE MEDICINA - UN 14 . • Agar bilis esculina Principio: Los enterococos son microorganismos con capacidad de hidrolizar la esculina en esculetina y glucosa. La esculetina reacciona con una sal de hierro cambiando el color del medio a castaño oscuro o negro. Por otro lado, la adición de bilis al medio inhibe el crecimiento de la mayoría de los estreptococos, razón por la cual este agar se utiliza para diferenciar entre las bacterias de los géneros Enterococcus y Streptococcus, dado que los enterococos son capaces de crecer en presencia de un 40% de bilis. Procedimiento: Siembra en el medio e incubación en condiciones de aerobiosis, a 35° a 37°C hasta por 72 horas Resultados Positivo: se observa un oscurecimiento del medio de cultivo Negativo: medio permanece igual Modificado de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bile_esculin_agar_test.jpg 15 Algoritmo de Identificación GÉNERO Enterococcus FACULTAD DE MEDICINA - UN
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