Bacterias gramnegativas anaerobias

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38 Bacterias gramnegativasanaerobias
La mayoría de los bacilos gramnegativos anaerobios con relevancia clínica inicialmente 
fueron clasificados en el género Bacteroides. Aunque muchos de estos microorganismos fueron 
reclasificados, Bacteroides fragilis continúa siendo el miembro más importante de este grupo.
1. ¿Cuál es el factor de virulencia más importante de B. fragilis?
2. ¿Qué infecciones están causadas típicamente por B. fragilis?
3. ¿Qué antibióticos son generalmente activos frente a B. fragilis?
Las respuestas a estas preguntas están disponibles en www.StudentConsult.es
Los anaerobios gramnegativos más importantes que colo-nizan las vías respiratorias superiores, el aparato genitou-
rinario y el aparato digestivo de los humanos son los bacilos 
de los géneros Bacteroides, Fusobacterium, Parabacteroides, 
Porphyromonas y Prevotella, y los cocos del género Veillonella 
(tabla 38-1). Los anaerobios son las bacterias predominantes 
en cada una de estas localizaciones, sobrepasando el número 
de bacterias aerobias de 10 a 1.000 veces. La diversidad de 
las especies anaerobias es amplia, y se cree que hasta 500 es-
pecies diferentes colonizarían la bolsa periodontal y que mu-
chas de ellas son anaerobias. A pesar de la abundancia y de 
la diversidad de estas bacterias, la mayoría de las infecciones 
están producidas por un grupo relativamente pequeño de 
especies (tabla 38-2).
fisiologíA y estructurA
El género Bacteroides está compuesto por más de 90 es-
pecies y subespecies y Bacteroides fragilis es el miembro más 
importante de este género. Una característica compartida por 
la mayoría de las especies que pertenecen a este género es la 
estimulación de su desarrollo por bilis al 20%. Las especies 
de Bacteroides son pleomorfas en tamaño y forma y remedan 
una población microbiana mixta cuando se examina de forma 
accidental en una tinción de Gram (fig. 38-1). Otros bacilos 
gramnegativos anaerobios pueden ser muy pequeños (p. ej., 
Porphyromonas, Prevotella) o alargados (p. ej., Fusobacterium; 
fig. 38-2). La mayoría de los gramnegativos anaerobios se 
tiñen débilmente con la tinción de Gram, por lo que las mues-
tras teñidas se deben examinar cuidadosamente. Aunque las 
especies incluidas en el género Bacteroides crecen con rapidez 
en el cultivo, los demás bacilos gramnegativos anaerobios son 
exigentes desde el punto de vista nutricional y sus cultivos 
se deben incubar durante al menos 3 días antes de poder 
detectar el crecimiento de las bacterias.
Los bacteroides tienen una estructura de pared celular 
típica de los gramnegativos, que puede estar rodeada de una 
cápsula de polisacáridos. Un componente fundamental de la 
pared celular es un lipopolisacárido (LPS) de superficie. En 
contraposición con las moléculas de LPS de Fusobacterium y 
de los bacilos gramnegativos aerobios, el LPS de Bacteroides 
ejerce una actividad escasa o nula de endotoxina. Esto se 
debe a que el componente lípido A del LPS carece de grupos 
fosfato en los residuos de glucosamina y el número de ácidos 
grasos unidos a los amino azúcares es reducido; ambos fac-
tores se correlacionan con la pérdida de actividad pirógena.
Los cocos gramnegativos anaerobios rara vez se aíslan de 
las muestras clínicas, excepto cuando se presentan como 
contaminantes. Las especies pertenecientes al género Vei­
llonella son los anaerobios predominantes en la bucofaringe, 
pero representan menos del 1% de todos los anaerobios que 
se aíslan en las muestras clínicas. Los restantes cocos rara 
vez se aíslan.
PAtogeniA e inmunidAd
A pesar de la gran variedad de anaerobios que colonizan al ser 
humano, son relativamente pocos los responsables de produ-
cir enfermedades. Por ejemplo, Parabacteroides distasonis y 
Bacteroides thetaiotaomicron son las especies predominantes 
de Bacteroides que se encuentran en el aparato digestivo; sin 
embargo, la mayoría de las infecciones intraabdominales se 
asocia a B. fragilis, un microorganismo que desempeña un 
papel menos destacado en la microflora gastrointestinal. La 
mayor virulencia de éste y de otros anaerobios patógenos se 
atribuye a varios factores de virulencia que facilitan la adhesión 
de los microorganismos a los tejidos del hospedador, la protec-
ción frente a la respuesta inmunitaria y la destrucción tisular.
Adhesinas
B. fragilis y las cepas de Prevotella melaninogenica son ca-
paces de adherirse a la superficie peritoneal de forma más
eficaz que otros anaerobios debido a que su superficie está
recubierta de una cápsula de polisacáridos. B. fragilis y otras
especies del género Bacteroides, al igual que Porphyromonas
gingivalis, se pueden adherir a las células epiteliales y
moléculas extracelulares (como fibrinógeno, fibronectina,
lactoferrina) por medio de las fimbrias. Las fimbrias de
P. gingivalis también desempeñan una señalada función en la
inducción de la expresión de citocinas proinflamatorias, como
el factor de necrosis tumoral a (TNF- a) y la interleuci-
na 1b (IL-1b).
Protección frente a la fagocitosis
La cápsula polisacárida de estos microorganismos tiene acti-
vidad antifagocítica, al igual que otras cápsulas bacterianas. 
Además, los ácidos grasos de cadena corta (p. ej., el ácido 
succínico) que se generan durante el metabolismo anaerobio 
346 MICROBIOLOGÍA MÉDICA
inhiben la fagocitosis y la destrucción intracelular. Finalmen-
te, algunas especies de Porphyromonas y Prevotella sintetizan 
proteasas que degradan las inmunoglobulinas.
Protección frente a la toxicidad del oxígeno
En general, los anaerobios capaces de causar enfermedad 
pueden tolerar la exposición al oxígeno. Muchas de las cepas 
patógenas poseen las enzimas catalasa y superóxido dismuta-
sa, las cuales inactivan el peróxido de hidrógeno y los radicales 
libres de superóxido (O2−), respectivamente.
Destrucción tisular
Se ha asociado una gran variedad de enzimas citotóxicas 
a los anaerobios gramnegativos. Muchas de estas enzimas 
se encuentran tanto en las cepas virulentas como en las no 
virulentas, por lo que no está claro el papel que desempeñan 
en la enfermedad.
Producción de toxinas
Las cepas de B. fragilis enterotoxigénico que originan una 
enfermedad diarreica sintetizan una toxina termolábil de 
metaloproteasa de zinc (toxina de B. fragilis). Esta toxi-
na induce cambios morfológicos en el epitelio intestinal a 
través de la organización de la actina-F, lo que estimula la 
secreción de cloruro y la pérdida de líquidos. La entero-
toxina también induce la secreción de IL-8 por las células 
epiteliales intestinales, lo que contribuye a la lesión in-
flamatoria del epitelio.
ePidemiologíA
Como ya se ha mencionado, los cocos y los bacilos gramne-
gativos anaerobios colonizan al ser humano en un número 
muy elevado. Entre sus múltiples y destacadas funciones 
en estas localizaciones se encuentran la estabilización de la 
flora bacteriana residente, la cual impide la colonización por 
microorganismos patógenos de origen exógeno y favorece la 
digestión de la comida. Estos microorganismos protectores 
normales producen enfermedades graves cuando migran 
desde sus nichos endógenos a zonas que normalmente son 
estériles (lo mismo que se ha descrito para los anaerobios 
grampositivos no formadores de esporas en el cap. 37). Por 
Figura 38-1 Bacteroides fragilis. Los microorganismos aparecen como 
bacilos gramnegativos pleomorfos y débilmente teñidos.
Tabla 38-1 Anaerobios gramnegativos 
importantes
Microorganismos Origen histórico
Bacteroides bacter, bastón o barra; idus, forma (en forma 
de barra)
B. fragilis fragilis, frágil (relacionado con colonias frágiles)
B. thetaiotaomicron de las letras griegas zeta, iota, ómicron
Fusobacterium fusus, huso; bakterion, pequeña barra 
(pequeño bacilo en forma de huso)
F. nucleatum nucleatum, portador de un grano o nucleado 
(en referencia al aspecto moteado o de 
cristal molido de las colonias)
F. necrophorum necros, muerto; phorum, portador (productor 
de necrosis)
Parabacteroidespara, relacionado con (relacionado con 
Bacteroides)
P. distasonis distasonis, Distaso (debe su nombre a 
A. Distaso, bacteriólogo rumano)
Porphyromonas porphyreos, púrpura; monas, unidad (bacilos 
pigmentados)
P. asaccharolytica a, no; sacchar, azúcar; lyticus, capaz de relajarse 
(que no digiere carbohidratos; asacarolítico)
P. gingivalis gingivalis, relativo a las encías
Prevotella Prevotella, debe su nombre al microbiólogo 
francés A. R. Prevot, un precursor de la 
microbiología de anaerobios
P. intermedia intermedius, intermedio (clasificado 
previamente como una de las 
tres subespecies de Bacteroides 
melaninogenicus: subsp. melaninogenicus, 
subsp. intermedius y subsp. 
asaccharolyticus)
P. melaninogenica melas, negro; genicus, productor (que produce 
un color o una colonia negra)
P. bivia bivius, que dispone de dos vías (en relación 
con las actividades sacarolítica y proteolítica 
de la especie)
P. disiens disiens, que va en dos direcciones (actividades 
sacarolítica y proteolítica)
Veillonella parvula Veillonella, debe su nombre a A. Veillon, el 
bacteriólogo francés que aisló por primera 
vez la especie tipo; parvula, muy pequeña 
(¡en referencia al tamaño de los cocos, no del 
bacteriólogo!)
Tabla 38-2 Bacterias gramnegativas anaerobias 
predominantes en las enfermedades 
en el ser humano
Infección Bacteria
Cabeza y cuello Bacteroides ureolyticus
Fusobacterium nucleatum
Fusobacterium necrophorum
Porphyromonas asaccharolytica
Porphyromonas gingivalis
Prevotella intermedia
Prevotella melaninogenica
Veillonella parvula
Intraabdominal Bacteroides fragilis
Bacteroides thetaiotaomicron
P. melaninogenica
Ginecológica B. fragilis
Prevotella bivia
Prevotella disiens
Piel y tejidos blandos B. fragilis
Bacteriemia B. fragilis
B. thetaiotaomicron
Especies de Fusobacterium
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tanto, los componentes de la microflora residente son capaces 
de diseminarse como consecuencia de un traumatismo o 
un proceso patológico desde las superficies mucosas que 
normalmente colonizan hasta tejidos o líquidos estériles.
Como cabría esperar, estas infecciones endógenas se 
caracterizan por la presencia de una mezcla polimicrobiana 
de microorganismos. Sin embargo, es importante tener en 
cuenta que la mezcla de bacterias de las superficies mucosas 
sanas es diferente de la de los tejidos afectados. Los es-
tudios sobre la población microbiana, o microbioma, de las 
superficies mucosas sanas muestran una mezcla compleja 
de muchas especies de bacterias. En el estado de enferme-
dad, la mezcla cambia a una menor diversidad (es decir, 
está representada por un menor número de especies) y al 
predominio de microorganismos con mayor significación 
clínica. Por ejemplo, B. fragilis se suele asociar a infeccio-
nes pleuropulmonares, intraabdominales y genitales. Sin 
embargo, este microorganismo constituye menos del 1% de 
la microflora del colon, y rara vez se aísla de la bucofaringe 
o del aparato genital de los individuos sanos a no ser que se 
usen técnicas muy selectivas.
enfermedAdes clínicAs
Infecciones del tracto respiratorio
Casi la mitad de las infecciones crónicas de los senos y de los 
oídos, y prácticamente todas las infecciones periodontales, 
presentan una mezcla de anaerobios gramnegativos entre 
los que se aíslan más a menudo distintas especies incluidas 
en los géneros Prevotella, Porphyromonas, Fusobacterium y 
Bacteroides no fragilis. Los anaerobios se asocian con una fre-
cuencia menor a infecciones de las vías respiratorias inferiores 
excepto en aquellos sujetos con antecedentes de aspiración 
de secreciones orales.
Absceso cerebral
Las infecciones cerebrales por anaerobios se asocian de forma 
característica a antecedentes de sinusitis o de otitis crónica. 
Estos datos se confirman por medio de datos radiológicos de 
extensión directa al cerebro. Una causa menos frecuente 
de estas infecciones es la diseminación bacteriémica desde un 
foco pulmonar. En este caso suelen estar presentes múltiples 
abscesos. Los anaerobios más frecuentes en estas infecciones 
polimicrobianas pertenecen a especies de Prevotella, Porphy­
romonas y Fusobacterium (así como Peptostreptococcus y otros 
cocos anaerobios y aerobios).
Infecciones intraabdominales
A pesar de la diversidad de poblaciones bacterianas que 
colonizan el aparato digestivo, son relativamente pocas las 
especies que se asocian a las infecciones intraabdominales. 
Los anaerobios se aíslan en casi todas estas infecciones, y 
B. fragilis es el microorganismo más frecuente (fig. 38-3). 
Otros anaerobios importantes son B. thetaiotaomicron y 
P. melaninogenica, así como los cocos grampositivos anaerobios 
y aerobios.
Infecciones ginecológicas
Distintas combinaciones de anaerobios son, con frecuencia, 
responsables de producir infecciones en el aparato genital 
femenino (p. ej., enfermedad inflamatoria pélvica, abscesos, 
endometritis, infección de las heridas quirúrgicas). Aunque 
en las pacientes con estas infecciones se puede aislar una gran 
variedad de anaerobios, Prevotella bivia y Prevotella disiens 
son los patógenos más importantes; B. fragilis suele estar 
implicado en la formación de abscesos.
Infecciones cutáneas y de tejidos blandos 
(caso clínico 38-1)
Aunque las bacterias gramnegativas anaerobias no forman 
parte de la flora normal de la piel (a diferencia de Peptos­
treptococcus y Propionibacterium), pueden introducirse por 
una mordedura o por la contaminación de una superficie 
que haya sufrido un traumatismo. En algunos casos, los mi-
croorganismos pueden simplemente colonizar la herida sin 
producir enfermedad; en otros casos, la colonización pue-
de progresar rápidamente a una enfermedad que ponga en 
peligro la vida, como la mionecrosis (fig. 38-4). B. fragilis es 
el microorganismo que se asocia con mayor frecuencia a una 
enfermedad importante.
Bacteriemia
En otros tiempos, los anaerobios se consideraron responsables 
de más del 20% de las bacteriemias clínicamente significativas; 
sin embargo, estos microorganismos se relacionan actualmente 
con entre un 3% y un 5% de estas infecciones. No se conoce 
adecuadamente la reducida incidencia de esta enfermedad, 
pero probablemente se pueda atribuir al uso generalizado de 
antibióticos de amplio espectro. El anaerobio que se aísla con 
mayor frecuencia en los hemocultivos es B. fragilis.
Figura 38-2 Fusobacterium nucleatum. Los microorganismos son 
alargados y delgados con extremos en forma de huso (fusiformes) que 
se tiñen débilmente.
Figura 38-3 Abscesos hepáticos causados por Bacteroides fragilis.
348 MICROBIOLOGÍA MÉDICA
Gastroenteritis
Las cepas de B. fragilis productoras de enterotoxinas pueden 
causar una diarrea acuosa de resolución espontánea. La mayor 
parte de las infecciones afectan a niños menores de 5 años, si 
bien la enfermedad se ha descrito también en la población adulta.
diAgnóstico de lABorAtorio
Microscopia
El examen microscópico de las muestras de los pacientes con 
sospecha de infecciones por anaerobios puede ser de utilidad. 
Aunque las bacterias se pueden teñir débilmente o hacerlo de 
forma irregular, el hallazgo de bacilos gramnegativos pleomor-
fos e irregulares puede aportar una información inicial valiosa.
Cultivo
Las muestras se deben recoger y transportar al laboratorio 
en un sistema carente de oxígeno, inocularse rápidamente en 
medios específicos para el aislamiento de anaerobios, e in-
cubarse en un ambiente anaerobio. Debido a que la mayoría 
de las infecciones anaerobias son endógenas, es importante 
recoger las muestras de modo que no se contaminen con la 
población bacteriana normal que está presente en las mucosas 
adyacentes. Las muestras se deben mantener también en un 
ambiente húmedo, ya que la desecación conlleva una pérdida 
significativa de las poblaciones bacterianas.
La mayoría de los bacteroides crece rápidamente y se 
deberían detectar tras un períodode incubación de 2 días; sin 
embargo, el aislamiento de otros anaerobios gramnegativos 
puede precisar de un período de incubación más prolongado. 
Además, algunas veces es difícil aislar todas las bacterias 
clínicamente significativas debido a la presencia de diferentes 
microorganismos en las infecciones polimicrobianas. El uso 
de medios selectivos, como los medios complementados con 
bilis, ha facilitado el aislamiento de los anaerobios más impor-
tantes (fig. 38-5). Por otra parte, los medios enriquecidos con 
sangre lisada estimulan la producción de pigmentos en mi-
croorganismos como Porphyromonas y Prevotella (fig. 38-6).
Identificación bioquímica
Aunque la identificación de los anaerobios gramnegativos 
tradicionalmente se ha llevado a cabo mediante pruebas bio-
químicas, la proliferación de nuevas especies reconocidas ha 
hecho que este enfoque no sea fiable. El análisis de las secuen-
cias de genes específicos de cada especie (p. ej., gen del ARN 
ribosómico 16S) es un método de confianza pero laborioso y 
caro. Más recientemente, para la identificación del microor-
ganismo se han empleado los instrumentos proteómicos (es 
decir, la espectrometría de masas para el análisis espectral de 
los perfiles de proteínas específicos de cada especie). Aunque 
esta tecnología está restringida principalmente a los grandes 
laboratorios de referencia, es probable que se adquiera rápi-
damente en la mayoría de los laboratorios clínicos.
CASO CLÍNICO 38-1
Fascitis necrosante retroperitoneal
Pryor y cols. (Crit Care Med 29:1071-1073, 2001) 
describieron el desafortunado caso de un paciente 
con fascitis polimicrobiana. Un varón de 38 años con 
historia de 10 años de evolución de infección por 
el virus de la inmunodeficiencia humana se sometió 
a una hemorroidectomía sin complicaciones. Durante 
los 5 días siguientes, presentó dolor en el muslo y la nalga 
con náuseas y vómitos. Cuando acudió al hospital, 
el paciente tenía una frecuencia cardíaca de 120 latidos/min, 
una presión arterial de 120/60 mmHg, una frecuencia 
respiratoria de 22 respiraciones/min y una temperatura 
de 38,5 °C. La exploración mostraba un extenso eritema 
alrededor del lecho quirúrgico, el flanco, los muslos y 
la pared abdominal. Se encontró gas en los tejidos 
subyacentes a los focos de eritema y que llegaba a la 
parte superior del tórax. Durante la cirugía se encontraron 
áreas extensas de necrosis tisular con exudados pardos 
malolientes. Fueron precisas múltiples intervenciones 
quirúrgicas para realizar un desbridamiento agresivo 
de los tejidos afectados. Los cultivos obtenidos durante 
las mismas demostraron una mezcla de gérmenes 
aerobios y anaerobios, con Escherichia coli, estreptococos 
b-hemolíticos y predominio de Bacteroides fragilis. Este 
caso clínico demuestra las posibles complicaciones 
de una cirugía rectal: destrucción agresiva del tejido, 
etiología polimicrobiana con predominio de B. fragilis 
como un germen importante y tejido necrótico maloliente 
con formación de gas.
Figura 38-5 Crecimiento de Bacteroides fragilis en agar bilis-esculina 
para Bacteroides. La mayoría de las bacterias anaerobias y aerobias se 
inhiben por la bilis y la gentamicina en este medio, mientras que los mi-
croorganismos del grupo de B. fragilis se estimulan con la bilis, son resis-
tentes a la gentamicina y son capaces de hidrolizar la esculina produciendo 
un precipitado negro.
Figura 38-4 Infección polimicrobiana sinérgica por Bacteroides fragilis 
y otros anaerobios. La infección se inició en el escroto y se diseminó con 
rapidez al tronco y hacia los muslos, con mionecrosis amplia.
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trAtAmiento, PreVención y control
El tratamiento antibiótico combinado con la intervención 
quirúrgica es el enfoque fundamental para tratar las infec-
ciones anaeróbicas graves. Casi todos los miembros del grupo 
B. fragilis, muchas especies de Prevotella y Porphyromonas, 
y algunas cepas de Fusobacterium sintetizan b-lactamasas. 
Estas enzimas confieren resistencia a penicilina y a muchas 
cefalosporinas. Los antibióticos dotados de la mejor actividad 
frente a los bacilos gramnegativos anerobios son el metro-
nidazol, los carbapenems (como imipenem, meropenem) 
y las combinaciones de b-lactámicos con inhibidores de 
b-lactamasas (como piperacilina-tazobactam). La prevalencia 
de la resistencia a clindamicina de Bacteroides, la cual está 
codificada en un plásmido, se ha incrementado; una media 
del 20% al 25% de las cepas aisladas en Estados Unidos son 
ahora resistentes.
Debido a que las especies de Bacteroides constituyen una 
fracción importante de la flora microbiana normal y puesto 
que las infecciones son el resultado de la diseminación endó-
gena de los microorganismos, la enfermedad es prácticamente 
imposible de controlar. Sin embargo, se debe tener en cuenta 
que la alteración de las barreras naturales de las superficies 
mucosas por procedimientos diagnósticos o intervenciones 
quirúrgicas puede introducir estos microorganismos en luga-
res que normalmente son estériles. El tratamiento profiláctico 
con antibióticos está indicado en caso de invasión de estas 
barreras.
EStUDIO DE UN CASO y PREGUNtAS
Un hombre de 65 años acudió al servicio de urgencias de 
un hospital local. Parecía estar enfermo de gravedad, con dolor 
a la palpación abdominal y fiebre de 40 °C. El paciente fue 
trasladado al quirófano porque se sospechó una apendicitis. 
En la laparotomía se encontró un apéndice perforado rodeado 
de 20 ml de pus maloliente. El pus se drenó y se remitió 
para cultivo de aerobios y anaerobios. En el postoperatorio, 
el paciente comenzó con tratamiento antibiótico. La tinción 
de Gram de la muestra reveló la presencia de una mezcla 
polimicrobiana de microorganismos, y el cultivo fue positivo 
para B. fragilis, Escherichia coli y Enterococcus faecalis.
1. ¿Qué microorganismo o microorganismos están implicados 
en la formación de abscesos? ¿Qué factores de virulencia 
intervienen en la formación de abscesos?
2. ¿En qué otras localizaciones del organismo causa infecciones 
B. fragilis?
3. ¿Qué antibióticos se deben seleccionar para tratar 
las infecciones polimicrobianas?
4. ¿Qué otros bacilos gramnegativos anaerobios son 
importantes causas de enfermedad en el ser humano?
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Figura 38-6 Crecimiento de Prevotella en agar sangre lisada. Obsérvese 
la pigmentación negra de las colonias.