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01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 1 de 28 Microbiología y Parasitología Ramas de las ciencias médicas dedicadas al estudio de los agentes biológicos que viven a expensas del hombre y producen enfermedad en él. AGENTES BIOLÓGICOS 1. Organización subcelular: Priones y Virus 2. Procariotas: Bacterias 3. Eucariotas: Hongos, Protozoos, Helmintos, Artrópodos. VIRUS BACTERIAS MYCOPLASMA Poseen un solo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) Parásitos intracelulares estrictos. Se multiplican sólo dentro de una célula viva específica, por lo que tienen dependencia de un hospedero para su replicación. En el medio extracelular son partículas inertes. Resistentes a los antibióticos. Microorganismos procariotas. Unicelulares. Reproducción asexual (fisión binaria) Ambos tipos de Ácido Nucleico (ADN y ARN) Pared celular compleja. Pueden poseer flagelos Morfología: Cocos, Bacilos y Espirilos. Unicelulares Altamente pleomorfos, pues carecen de una pared celular. No tienen morfología definida. Poseen ambos tipos de Ácido Nucleico. RICKETTSIA CHLAMYDIA HONGOS Unicelulares. Poseen ambos tipos de Ácidos Nucleicos. Parásitos intracelulares obligados. Se transmiten por artrópodos. Unicelulares Parásitos intracelulares obligados Ambos tipos de ácidos nucleicos No se transmiten por artrópodos Microorganismos eucarióticos. Microscópicos. Pared celular quitinosa. No fotosintéticos Se dividen en filamentosos (pluricelulares), levaduriformes (unicelulares) o dimorfos. Micosis superficiales, cutáneas, subcutáneas o profundas. PROTOZOOS: Eucariotas Unicelulares Microscópicos COCO ESPIRILOS BACILOS Pueden ser 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 2 de 28 Helmintos Eucariotas. Pluricelulares. Vermes o gusanos parásitos multicelulares. – Nematelmintos: Cuerpo cilíndrico, alargados, de color blanquecino o rosado. – Platelmintos: Gusanos aplanados. Cestodos: aplanados, acintados y segmentados. Trematodos: Aplanados en forma de hojas y no segmentados. Artrópodos Organismos que de una forma u otra están involucrados en la transmisión de agentes patógenos responsables de importantes enfermedades. Vectores biológicos o vectores mecánicos. Ectoparásitos. ____________________________________________________________________________ CONCEPTOS BÁSICOS: 1. Ecología: Es la ciencia que estudia la relación existente entre el medio ambiente y los seres vivos. 2. Biomasa: Cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre. Es decir, es la masa total de materia viva de una parte de un organismo, población o ecosistema y tiende a mantenerse más o menos constante. 3. Biosfera: Conjunto de ecosistemas del planeta tierra. 4. Biotopo: lugar o sitio donde hay una biomasa 5. Biocenosis: conjunto de seres vivos, que están en equilibrio en un sitio definido. 6. Hábitat: Lugar o sitio donde vive una especie. 7. Sistema: conjunto de elementos que siguen una determinada función. 8. Nicho ecológico: Es la función que un organismo tiene dentro de un ecosistema. 9. Medio Ambiente: Suma de todas las condiciones o influencias que afectan el desarrollo y la vida de los organismos (elementos físicos, químicos, biológicos, así como factores sociales y culturales que interactúan recíprocamente con los seres humanos y otros seres vivos). 10. Ecosistema: Es una biocenosis en un biotipo determinado. Sistema dinámico relativamente autónomo, formado por una comunidad natural y su ambiente físico. Tiene en cuenta las complejas interacciones entre los organismos que forman la comunidad y los flujos de energía y materiales que la atraviesan. Entre los distintos TIPOS DE ECOSISTEMAS están: Acuáticos Terrestres Aéreos Las relaciones entre los seres vivos pueden ser: Intraespecíficas: Cuando se relacionan individuos de una misma especie. Interespecíficas: Cuando la relación se establece entre individuos de especies diferentes. Depredación: un organismo llamado depredador se alimenta de otro animal nombrada presa. Comensalismo: Relación interespecífica donde un organismo (Comensal), vive en otro (Hospedero) sin causarle daño ni beneficio. Mutualismo: Relación interespecífica que es favorable y conveniente para ambas especies. Simbiosis: Relación interespecífica que es favorable e indispensable para ambas especies. Se establece una relación tan íntima que una especie no puede vivir sin la otra. Antibiosis: relación interespecífica en la que un organismo produce, libera o genera una sustancia, producto o elemento que inhibe la vida de otros organismos. Parasitismo: relación interespecífica en la cual un organismo vive a expensas de otro durante toda su vida o parte de ella provocándole daño o no, aparente o inaparente. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 3 de 28 SEGÚN LA UBICACIÓN EN LA CADENA ALIMENTARIA Relaciones positivas Relaciones negativas 1. Comensalismo 2. Mutualismo 3. Simbiosis 1- Parasitismo 2- Depredación 3- Antibiosis Parásito: Organismo (animal, vegetal, protista u otro) que pasa parte de su vida o toda ella, en el interior o exterior de otro u otros seres vivos más potentes que el, a expensas del cual o de los cuales se nutre produciendo o no lesiones aparentes o inaparentes. Hospedero: Organismo que alberga u hospeda al parásito, brindándole apoyo y nutrición. Saprofito: Organismo de vida libre que se nutre de materia inorgánica u orgánica. No interfieren en el funcionamiento normal de su hospedero o que no habitan sobre animales o vegetales vivos. Viven normalmente, sobre materias inanimadas o en sustancias orgánicas muertas y en descomposición. Vector: Artrópodo o invertebrado que transmite el parásito al hospedero ____________________________________________________________________________ Conceptos importantes Enfermedad transmisible: Producida por un agente infeccioso específico o por sus productos tóxicos. Capaz de transmitirse desde un enfermo o portador hasta un hospedero susceptible PASOS EN EL PROCESO INFECCIOSOS Colonización: Penetración y multiplicación de un agente infeccioso, sin respuesta inmune ni signos ni síntomas de la enfermedad que ellos producen. Infección: Penetración, multiplicación e invasión de un agente infeccioso, con respuesta inmune, pero sin signos ni síntomas de la enfermedad que ellos producen. (Individuos portadores) Enfermedad Infecciosa: Penetración, multiplicación e invasión de un agente infeccioso en el cuerpo, con respuesta inmune y con signos y síntomas de la enfermedad que ellos producen. PUEDE HABER INFECCIÓN SIN ENFERMEDAD INFECCIOSA PERO NO EXISTE ENFERMADAD INFECCIOSA SIN INFECCIÓN. Contaminación: Microorganismos presentes en objetos inanimados. Infestación: Presencia, alojamiento, desarrollo y reproducción de macroparásitos (artrópodos ectoparásitos) en el organismo (en la superficie del cuerpo) o en las ropas (Aplicamos también el término a cualquier artículo o local que albergue o sirva de alojamiento a artrópodos, roedores u otros animales) 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 4 de 28 ETAPAS DEL PROCESO INFECCIOSO 1. Período de incubación: Tiempo que transcurre desde que el agente biológico penetra en el hospedero susceptible, hasta la aparición de los primeros síntomas y signos de la enfermedad. Corto: Menos de 7 días(Difteria, cólera) Mediano: Entre 7 y 14 días (Dengue, Paludismo) Largo: Más de 15 días (TB, Sífilis) 2. Período prodrómico: Es el tiempo durante el cual el paciente sufre de algunos síntomas generales o inespecíficos. El paciente se siente enfermo, pero no tiene síntomas ni signos propios de la enfermedad en cuestión. 3. Período de estado: Desde que aparecen los signos y síntomas típicos de la enfermedad, hasta que estos desaparecen por la curación clínica. 4. Período terminal: Es cuando la enfermedad entra en su etapa final, el enfermo puede evolucionar hacia la agravación de su cuadro y puede fallecer por esta causa. 5. Período de transmisibilidad: Tiempo durante el cual las personas que padecen la enfermedad infecciosa se mantienen eliminando agentes infecciosos al medio ambiente. (tiempo en que el individuo es contagioso o infectante). Incidencia: Número de individuos nuevos de una determinada enfermedad en una población dada. Prevalencia: Por ciento de individuos con la enfermedad al mismo tiempo. Número de individuos totales con determinada enfermedad en una población dada. Variabilidad del proceso infección–enfermedad o Formas de Manifestación colectiva del proceso infección - enfermedad Son las formas de presentarse el proceso infección enfermedad en una comunidad humana, y que constituyen la variabilidad de la respuesta de las comunidades humanas a la agresión de los agentes causales de las enfermedades. Casos esporádicos o aislados: Aparición de enfermos aislados de una afección, sin relación aparente entre sí o con otro caso conocido. Lugar determinado y tiempo definido. Endemia: Número de casos habituales de una enfermedad, que no se apartan de la cifra esperada, en un lugar determinado y durante un tiempo definido. (Incidencia baja) Epidemia: Número elevado de casos de una enfermedad, muy por encima de lo esperado en un lugar determinado y en un tiempo definido. (Incidencia alta) Pandemia: Número elevado de casos de una enfermedad, muy por encima de lo esperado, en crecimiento continuo, que ocurre en un tiempo relativamente limitado (pueden ser años) y abarca una gran extensión territorial. Espacio indeterminado y en un tiempo determinado. (SIDA, Cólera, Influenza) Enfermedades Emergentes: Enfermedades recién descubiertas que causan serios problemas de salud y aquellas cuya incidencia en humanos se ha incrementado desde las décadas pasadas o tienden a aumentar en el futuro cercano. (Infecciones nuevas aparecidas en los últimos 30 años) Ejemplos: VIH, fiebre hemorrágica producida por el virus Ébola, el síndrome pulmonar por hantavirus. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 5 de 28 Enfermedades Reemergentes Enfermedades supuestamente controladas o prácticamente desaparecidas, que vuelven a constituir una amenaza sanitaria. Ej: Tuberculosis, dengue, difteria, la peste, la fiebre amarilla. Factores que facilitan la reaparición de enfermedades reemergentes 1. Cambios genéticos 2. Resistencia microbiana 3. Condiciones ecológicas variables 4. Resquebrajamiento en las medidas sanitarias Triada Ecológica 1. Agente Causal: MO, agentes físicos (calor, frío, electricidad), agentes químicos (Tóxicos) es decir, Cualquier elemento que actúe como causa determinante y sea capaz de producir una desviación de la salud. 2. Hospedero susceptible: Estado nutricional, defensa inmunológica, edad, sexo, entre otros. 3. Vía de transmisión: Temperatura, humedad, alimentos, agua, vectores, luz solar. Usos de la Cadena epidemiológica Esquematiza la transmisión de la enfermedad infecciosa. Permite analizar el o los eslabones más débiles de la cadena. Permite dirigir las acciones preventivas y de control en el lugar donde sea más fácil, rápido y económico actuar. Reservorios: Ser vivo o materia inanimada que hospedan naturalmente a un agente biológico y que sean fuente de infección para un hospedero susceptible. Con otras palabras: Guarida o hábitat natural donde habita el agente causal y de la cual depende su supervivencia, multiplicación y reproducción, está representado por el hombre, animal, y excepcionalmente por un elemento inanimado, a partir del que puede ser transmitido a un hospedero susceptible (humano, animal o mixto) 1. Reservorio humano: Resulta el más importante y abarca todas las formas en que se manifiesta el fenómeno infección enfermedad, es decir todas las formas que constituyen el espectro clínico de la infección enfermedad: el iceberg epidemiológico. (Polio, TB, varicela) 2. Reservorio animal: Después del humano es el más importante, aquellos animales que tengan mayor contacto con el hombre, tienen mayor importancia. Por lo general, existe cierta especificidad de la especie con el animal que es reservorio bajo condiciones naturales. (Leptospirosis, rabia, brucelosis) 3. Reservorio mixto: Existen algunos agentes biológicos, cuyos reservorios pueden ser humanos o animales. Ej. Clostridium tetani, Arbovirus B de la fiebre amarilla. Fuente de Infección: Generalmente un elemento inanimado del cual los agentes biológicos pasan inmediatamente al hospedero susceptible, es decir es el elemento directamente infectante para el hombre. Ej: Agua contaminada, alimentos contaminados Fuente de Contaminación: Elemento del ecosistema que contamina a la fuente de infección. Ej: el agua albañal contaminando al agua de tomar. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 6 de 28 Puerta de Salida Es el sitio del reservorio por donde salen al medio ambiente los agentes causales de las enfermedades transmisibles. o Digestiva: Vibrio cholerae o Respiratoria: Neisseria meningitidis. o Urinaria: Leptospirosis. o Piel y mucosas lesionadas: Neisseria gonorrhoeae. o Mecánica: Dengue, VIH. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 7 de 28 TRANSMISIÓN POR VÍA DIRECTA: TRANSMISIÓN POR VÍA INDIRECTA: 1. Inmediata o por contacto físico Sin solución de continuidad o con solución de continuidad 2. Mediata o por contacto personal Es una forma de relación muy sutil entre el reservorio y el hospedero. Requiere la presencia de ambos aun cuando no sea por contacto físico. 3. Transmisión vertical o congénita 4. Exposición directa de un tejido susceptible al hábitat de un agente infeccioso de vida saprófita 1. Vehículos inanimados (agua, alimentos, tierra, objetos) 2. Vehículos aéreos (inhalación, depósitos en piel y mucosas, depósitos en heridas) 3. Vehículos vectoriales (mecánico- biológico) Clasificación de las enfermedades transmisibles basada en su vía de transmisión: 1. Enfermedades de transmisión digestiva. (Shigelosis, Fiebre Tifoidea, Giardiosis) 2. Enfermedades de transmisión respiratoria. (Influenza A H1N1, Tuberculosis) 3. Enfermedades que se transmiten por contacto (piel y mucosas). (Sífilis, Blenorragia, Tétanos) 4. Enfermedades que se transmiten por vectores. (Dengue, Leishmaniosis) 5. Enfermedades de transmisión desconocida (Lepra). Puerta de Entrada: LUGAR O LOCALIZACIÓN EXACTA DEL CUERPO POR DONDE PENETRAN LOS AGENTES CAUSALES DE LAS ENFERMEDADES TRANSMISIBLES. RESPIRATORIA PIEL DIGESTIVA MUCOSAS Hospedero Susceptible: Cualquier hombre o animal vivo que, en circunstancias naturales, permite la subsistencia o el alojamiento de un agente infeccioso. ____________________________________________________________________________ La célula es la unidad estructural y funcional de todos los organismos vivos y posee una organización molecular que le permite desempeñar las funciones vitales: crecer, reproducirse y adaptarse al medio ambiente. CÉLULAPROCARIOTA: 1. Membrana celular rodeada de una pared celular. 2. Hacia el interior de la célula un citoplasma con ribosomas y una región nuclear (nucleoide). 3. Presencia en algunos casos, de gránulos, vesículas o ambos. 4. Flagelos, fimbrias y cápsula. Estructuras externas: Pared celular Compleja, rígida, cuyas funciones son: Protección osmótica. Responsable del mantenimiento de la forma de las bacterias y del comportamiento de las mismas frente a la coloración de Gram. Desempeña un papel importante en la división celular. Interviene en su propia biosíntesis. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 8 de 28 Diferentes capas de la pared celular son sitios de determinantes antigénicos de la superficie bacteriana. Las paredes de las bacterias Gram+ y Gram- son diferentes químicas y ultraestructuralmente. o Gram positivas: Tienen más peptidoglucanos, grandes cantidades de ácido teicoico y otras proteínas. Es menos compleja que la de las bacterias Gram negativas o Gram negativas: Tienen menor cantidad de petidoglucanos delgada, y su pared es más fina pero más compleja con la presencia de lipopolisacáridos, membrana exterior y lipoproteínas. Membrana citoplasmática 1. Se considera una barrera entre el exterior y el interior de la célula. 2. Está constituida por una doble capa de fosfolípidos donde se insertan proteínas y se asocian proteínas periféricas. 3. Posee una estructura lipídica de doble capa semejante a la observada en las membranas de los eucariotas, pero no contiene esteroles (colesterol). 4. Funciones: Regula el movimiento de material hacia el interior y el exterior de la célula Interviene en la biosíntesis (síntesis de la pared celular). Sus zonas de adhesión constituyen receptores de los fagos y una vía de entrada de compuestos que la célula bacteriana utilizará en su metabolismo. Transporte de electrones y fosforilación oxidativa. (Citocromos y otras enzimas de la cadena respiratoria localizados en la MC) Mesosomas: Son invaginaciones de la membrana citoplasmática, que intervienen en la división celular (Mesosomas de tabique) y en el transporte de electrones y fosforilación oxidativa (Mesosomas laterales) Flagelos: Apéndices filiformes, de origen endocelular, que se proyectan hacia el exterior de la célula. Estos le confieren movilidad a la bacteria. Cápsula: 1. Envoltura mucoide casi siempre de naturaleza polisacárida, que rodea la pared celular. 2. Las bacterias encapsuladas son a menudo más virulentas para el hombre. 3. Propiedades antifagocitarias y antigénicas. 4. Protección contra la desecación. 5. Cuando los polímeros forman una maraña de fibra que se extiende fuera de la célula, se denomina glicocálix y tiene un papel importante en la adherencia de la bacteria. Pili o fimbrias: Apéndices rígidos de la superficie bacteriana, más cortos y finos que los flagelos bacterianos. Están formadas por unas subunidades proteicas (pilina). Las fimbrias se diferencian morfológicamente de los flagelos por su menor diámetro y carecer de una estructura helicoidal. Se diferencian dos tipos de pili: 1. pili sexual: Permite durante el proceso de Conjugación, la aproximación de dos células, donde se trasmite material genético. 2. pili (adhesinas) que interviene en la adherencia de la célula bacteriana a las células del hospedero, facilitando la colonización e infección de las mucosas y epitelios. Estructuras internas: Citoplasma: 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 9 de 28 Contiene ADN cromosómico, ARNm, ribosomas, proteínas y metabolitos. Ocurren diferentes reacciones químicas, anabólicas y metabólicas. Nucleoide: 1. La célula procariota carece de núcleo verdadero, en cuyo lugar se encuentra el nucleoide o región nuclear, que es donde se encuentra el material genético. 2. Cromosoma bacteriano: Única molécula circular de doble cadena (ADN) 3. Es característica la ausencia de membrana nuclear y de aparato mitótico. Ribosomas: Son estructuras compuestas de ácido ribonucleico (ARN) y proteínas, muy abundantes y dispersas por el citoplasma celular. Son centros activos para la síntesis de proteínas. Consta de dos subunidades de 3OS y 5OS que forman un ribosoma 70S. Gránulos citoplasmáticos: Almacenan material de reserva (gránulos metacromáticos, de azufre, de glucógeno y lipídicos). Gránulo basal: A través de ésta se inserta el flagelo que es una estructura externa. Endosporas: Se forman en respuesta a condiciones desfavorables del medio (depauperación nutricional, desecación, agentes físicos y químicos con acción antibacteriana). Pasan de un estado vegetativo a un estado de latencia o espora. Presentan estructuras muy complejas y son capaces de sobrevivir largos períodos en condiciones adversas. Son una forma de resistencia de las bacterias y no una reproducción bacteriana. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 10 de 28 Microscopía y coloraciones Microscopía: Es la ciencia que se ocupa de los usos y aplicaciones interpretativas de los microscopios, los cuales hacen posible que partículas muy pequeñas sean percibidas por el ojo humano. Se utiliza en microbiología con dos propósitos básicos: Detección inicial de microorganismos Identificación preliminar o definitiva de los mismos. Tipos de Microscopios: 1. Microscopios luminosos: Es el más usado para la observación de frotis coloreados, pero puede también emplearse para examinar características morfológicas y la movilidad de los microorganismos. Pueden ser: o Simples: Compuestos por una sola lente de aumento. Son útiles para la disección, las mediciones y el examen de reacciones de aglutinación. Se utilizan en los contadores de colonias. o Compuestos: Constan por lo menos de 2 sistemas de lentes. Son útiles para examinar las características de las colonias de bacterias, hongos, cultivos de tejidos y otros organismos parásitos. 2. Microscopía de Contraste de Fase: Las ondas luminosas pasan a través de objetos transparentes como las células, emergiendo en fases diferentes dependiendo de las propiedades de los materiales que atraviesan. Por medio del uso de anillos en el condensador y las lentes del objetivo, las diferencias de fase se amplifican de manera que la luz en fase se ve más brillante que la luz fuera de fase. Permiten diferenciar las estructuras internas en células vivas. 3. Microscopía en Campo Oscuro: Se utiliza un microscopio luminoso, empleando un condensador que bloquea los rayos de luz directos, creando un campo oscuro que produce contraste contra los bordes destacados de los microorganismos, lo que nos permite observar su morfología. Es útil para visualizar flagelos bacterianos, y bacterias espirilares mal definidas en otros tipos de microscopías. Mejora significativa del poder de resolución en comparación con el microscopio luminoso, lo que permite detectar bacterias extremadamente delgadas. (espirilares). Imposibilidad de estudiar la estructura interna de los microorganismos debido a que la luz pasa alrededor en lugar de a través de ellos. 4. Microscopía por fluorescencia: Los Fluorocromos (compuestos capaces de absorber luz de una determinada longitud de onda y de emitir luz de mayor longitud de onda), pueden ser conjugados a anticuerpos empleándose en técnicas como la Inmunofluorescencia, que nos permite localizar antígenos en una muestra dada. Inmunofluorescencia (IF) Técnica que emplea anticuerpos conjugados a fluorocromos. Puede ser: Directa e Indirecta 1. Directa: Ocurre cuando un Ac marcado conocido interactúa de forma directa con el Ag desconocido. 2. Indirecta:Se produce cuando el proceso se lleva a cabo en 2 etapas: Ag conocido se adhiere a un portaobjetos. Se agrega el suero desconocido y la preparación se lava; si el Ac del suero desconocido es compatible con el Ag, se fijará al portaobjetos. Puede identificarse agregando un Ac antiglobulina marcado con fluoresceína, examinándolo al microscopio. Microscopio electrónico: Permite el detalle celular a nivel molecular. Ha permitido, además, la observación e identificación de virus. o Microscopio electrónico de transmisión: tiene gran poder de resolución, lo que permite la observación de micropartículas. o Microscopio electrónico de barrido: resulta muy útil para la observación tridimensional de objetos microscópicos, aunque tiene menor poder de resolución. los electrones rebotan en la superficie de la muestra con un cierto ángulo para generar una figura tridimensional. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 11 de 28 Coloraciones: un colorante biológico es una molécula que es capaz de unirse a una estructura de la célula y darle color. Objetivos de las coloraciones: Demostrar los microorganismos y algunas otras células. Poner de manifiesto algunas características morfológicas y estructuras microbianas tales como esporas, flagelos, gránulos, cápsulas, etc. Diferenciar los microorganismos según su comportamiento tintorial. Pueden ser: Simples: usan un solo colorante. Compuestas: usan más de un colorante. COLORACIÓN DE GRAM: La estructura de la pared bacteriana es la base de la reacción diferencial frente a la coloración de Gram. Las bacterias teñidas de azul-violeta serán Gram positivas y las teñidas de rojo serán Gram negativas. Se usan 4 reactivos diferentes: 1. Solución de cristal violeta que tiñe todas las células de azul-violeta. Se utiliza generalmente la violeta genciana. 2. Solución de Lugol: actúa como fijador. 3. Decolorante (acetona o etanol) remueve el colorante de las células gamnegativas. 4. Colorante de contraste (safranina): hace visible las células gramnegativas al teñirlas de color rojo. (la carbolfucsina se utiliza como variante para la coloración de bacilos anaerobios gramnegativos y especies de Legionella). Coloraciones de microorganismos acidorresistentes: Se utilizan en especies del género Micobacterium, Nocardias, algunos actinomicetos y coccidias que retienen los colorantes aún después de los procesos de decoloración con ácidos o soluciones de ácido-alcohol o ácido-acetona. Este carácter se atribuye a un componente lipídico en las paredes bacterianas. Tipos: 1. Coloración de Ziehl-Neelsen 2. Coloración de Kinyoun Coloración de Ziehl-Neelsen 1. Cubrir frotis con carbolfucsina 2. Se calienta hasta que emita vapores 3. Se decolora con alcohol-ácido (ácido clorhídrico al 3% en etanol) 4. Aplicar colorante de contraste (azul de metileno o verde de malaquita) o Microorganismos ácido-alcohol-resistentes (retienen el color rojo del primer colorante) o Microorganismos no ácido-alcohol-resistentes (toman el color del colorante de contraste) Coloraciones negativas: Son coloraciones que se emplean fundamentalmente para la observación de estructuras bacterianas que se tiñen con dificultad con otros métodos. Se fundamenta en hacer resaltar las células sin teñir, sobre un fondo teñido; para lo cual se usa tinta china o colorantes ácidos. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 12 de 28 Coloraciones para demostrar estructuras de los microorganismos: • Coloraciones de cápsulas, flagelos, esporas, gránulos metacromáticos, núcleo. Otras coloraciones en bacteriología: • Naranja de acridina: se utiliza para la tinción de Mycoplasma sp. Y de algunos parásitos. • Coloración de Giemsa, Machiavello y Castañeda: Permite la detección de ricketttsias con el empleo del microscopio luminoso. Las clamidias, son detectadas mediante las coloraciones de Giemsa y Machiavello. ____________________________________________________________________________ Metabolismo Todas las transformaciones químicas que ocurren en la célula. Para sobrevivir, todas las células precisan de un aporte constante de energía. Esta energía, habitualmente en forma de ATP, se obtiene a partir de la degradación controlada de diversos sustratos orgánicos (hidratos de carbono, lípidos y proteínas). ANABOLISMO: Formación o síntesis de componentes celulares (paredes celulares, proteínas, ácidos grasos y ácidos nucleicos), que requiere de un aporte de energía. CATABOLISMO: Degradación o descomposición de compuestos que aporta energía, generalmente en forma de ATP. Metabolismo Degradativo COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA • Adenosín trifosfato (ATP) • Guanina trifosfato (GTP) • Uridina trifosfato (UTP) • Citidina trifosfato (CTP) • Ácetil coenzima A (Acetil CoA) Generación de ATP Es generado por los siguientes mecanismos a nivel de membranas: Fosforilación a nivel de sustrato Transporte de electrones FERMENTACIÓN Proceso metabólico generador de ATP en el que compuestos orgánicos sirven tanto de donadores (oxidación) como de aceptores de electrones (reducción). Principales sustratos: Carbohidratos Ácidos orgánicos Aminoácidos Purinas y pirimidinas RESPIRACIÓN: Proceso metabólico generador de ATP en el que los donantes de electrones son compuestos orgánicos e inorgánicos y los aceptores, son compuestos inorgánicos. Esta puede ser aeróbica (donde el último aceptor de los electrones es el O2 /mecanismo más eficiente/) o anaeróbica (donde el último aceptor de los electrones es un compuesto inorgánico) Metabolismo Generador de ATP 1. Oxidación Biológica Fermentación: exclusiva de bacterias Respiración 2. Fotosíntesis La fosforilación a nivel del sustrato es el único modo posible de formación de ATP como resultado de una fermentación. Es realizada por: Anaerobios estrictos Facultativos Anaerobios aerotolerantes 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 13 de 28 Vías Biosintéticas 1. Síntesis de los componentes de la Pared Celular: Síntesis de Peptidoglucano Síntesis del Lipopolisacárido 2. Síntesis de los polímeros capsulares extracelulares. 3. Síntesis de Gránulos Alimenticios de Reserva ____________________________________________________________________________ CULTIVO: • Proceso mediante el cual se promueve el crecimiento de los microorganismos, proporcionándoles las condiciones ambientales (Nutricionales y Físicas) adecuadas, con fines diagnósticos, investigativos y productivos. Es un método confirmativo. • Durante el crecimiento se deben regular los factores nutricionales y los factores físicos. FUENTES DE ENERGÍA METABÓLICA: Las principales son: Fermentación, respiración y fotosíntesis. NUTRICIÓN: Es la provisión de nutrientes para el crecimiento de un organismo. 1. Factores Nutricionales: Fuente de Carbono: utilizada como fuente de energía y para la síntesis de elementos celulares. Fuente de Nitrógeno: Síntesis de enzimas, proteínas y ácidos nucleicos. Azufre: Elaboración de proteínas, coenzimas y otros componentes celulares. Fósforo: Síntesis de ATP, fosfolípidos y ácidos nucleicos. Elementos trazas: Na, CL, K, Zn, Ca, Fe, entre otros. Vitaminas: Ácido fólico, B12, vitamina K 2. Factores Físicos Concentración de iones hidrógeno (pH): Generalmente el pH óptimo es neutro (pH 7). • Acidófilas: pH 1.0 hasta 5.0 • Neutrófilas: pH 5.5 hasta 8.5 • Alcalinófilas: pH 9.0 hasta 11.0 Temperatura: Generalmente por encima de 30oC • Psicrófilas: entre 15 y 20OC • Mesófilas: entre 30 y 37OC • Termófilas: entre 50 y 60OC Concentración de oxígeno: • Aerobios Obligados: Se desarrollan en presencia de oxígeno libre. • Anaerobios Obligados: No necesitan oxígeno para su crecimiento, mueren en presencia de este. • Microaerofílicos: Se desarrollan en presencia de poca cantidad de oxígeno libre. • Anaerobios facultativos: Se desarrollan en presencia y ausencia de oxígeno. Humedad: • Generalmente todas las células con un metabolismo activo requieren agua del ambiente. • Presión hidrostática (presión atmosférica) • Presión osmótica (si la concentración fuera de la célula se torna demasiado alta, la pérdida de agua puede inhibir o detener el crecimiento celular) • Radiación: La energía radiante puede causar mutaciones y eventualmente ocasionar la muerte de los organismos. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 14 de 28 El CULTIVO puede ser mixto o puro. El Cultivo Puro: Es el cultivo donde todas las células formadoras de colonias son de igual género y especie (un solo tipo de microorganismo). Colonia: Agrupación de células de una misma especie de Microorganismo (MO) que se obtiene en un cultivo. Esta colonia desarrollada en un medio sólido y con características propias para cada especie, generalmente se puede ver a simple vista. Se logran cultivos puros por: 1. Siembra en placa por agotamiento del inóculo. 2. Por dilución Medios de Cultivo Es un medio utilizado para proporcionar condiciones nutricionales óptimas y controladas a los microorganismos, con el fin de lograr su crecimiento y multiplicación en el laboratorio. Se clasifica atendiendo a su: • Origen. • Composición química. • Consistencia. • Uso. Según su origen: Vivos: modelos animales o cultivos celulares) Inanimados: soluciones (compuestos químicos, bases nutritivas) Según su composición química: Naturales o no sintéticos: – No es posible conocer la proporción exacta de sus componentes nutricionales. (Composición química indefinida) – Se utilizan en su forma natural, tal y como se encuentran en la naturaleza. – Suplementados con extractos nutritivos (peptonas, extracto de carne, extracto de levadura, etc), suero, sangre, etc Sintéticos: Compuestos por un conjunto de nutrientes definidos cuyas proporciones son constantes, lo que permite reproducir el mismo medio de cualquier otro lote con exactitud. Según su consistencia: Líquidos: Ausencia de Agar (Caldos). Semilíquidos: 0,05-0,2 % de Agar. Semisólidos: 0.3-0,5 % de Agar. Sólidos: 1-1,7 % de Agar, cantidad suficiente para la gelificación del medio. Según sus usos: Universales o generales Medios de enriquecimiento Métodos de Cultivo Es la forma de obtención de un cultivo microbiano. 1. Inóculo: Una cantidad de microorganismos o de material infeccioso. 2. Siembra: Acto de colocar un inóculo en el medio de cultivo. 3. Resiembra: Traslado de microorganismos de un medio de cultivo a un nuevo medio estéril. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 15 de 28 Formas de sembrar 1. Con asa por estrías en superficie de agar 2. Con aguja por punción en profundidad 3. Con pipetas 4. Con hisopo Cultivo de virus: – Cultivo primarios – Líneas celulares diploides (cultivos secundarios) – Líneas celulares continuas Cultivo de Hongos: – Juego de pares: uno se incuba entre 25 y 30OC y otro entre 35 y 37OC Crecimiento Aumento ordenado de todos los componentes químicos de un organismo. Fase I: Fase lag o de retraso Vc=0 Adaptación a un medio ambiente de células empobrecidas del arsenal metabólico. Cese parcial de las funciones metabólicas. Formación de enzimas y metabolitos para la reanimación del crecimiento. Fase II: Fase de aceleración positiva Vc=creciente. Se forman enzimas y metabolitos intermedios que se acumulan hasta alcanzar concentraciones que permiten que el crecimiento se reinicie. Fase III: Fase exponencial o de crecimiento logarítmico. Vc=constante. Aumento en forma exponencial de la masa bacteriana. Equilibrio de flujo de material. En esta fase las células se encuentran en un estado de crecimiento sostenido. Se sintetiza material celular a una tasa constante y la masa aumenta de manera exponencial hasta que los nutrientes del medio se agoten o se acumulen sustancias tóxicas que inhiban el crecimiento. Fase IV: Fase de desaceleración o retardo. Vc=decreciente. Las células viven del metabolismo endógeno, disminuye la velocidad de crecimiento. Fase V: Fase estacionaria máxima. Vc=0 Cese completo del crecimiento por agotamiento de nutrientes y acumulación de sustancias tóxicas. Fase VI: Fase de declinación o muerte. VC=negativa. La célula pierde toda la capacidad para los procesos degradativos. Aplicación de la curva de crecimiento: Son fuente constante de células en fase exponencial. Permiten crecimiento continuo a una concentración muy baja de sustrato. – Medida de frecuencia de mutaciones en las bacterias. – Cambios evolutivos en poblaciones bacterianas. – Medir cinética de inducción en enzimas inducible a concentraciones bajas del inductor. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 16 de 28 GENÉTICA MICROBIANA GEN: Segmento de ADN que contiene en su secuencia de nucleótidos, la información para determinado carácter (fisiológico, bioquímico, morfológico). Constituye la unidad de la herencia. Funciones del material genético 1. Replicación Proceso mediante el cual la progenie hereda todos los determinantes genéticos específicos (Genotipo) de los progenitores. 2. Expresión: Determina las características estructurales y fisiológicas observables (fenotipo) de una célula Genotipo: Conjunto de genes Fenotipo: expresión del material genético, bajo determinadas condiciones de crecimiento, determina los caracteres observables. Con otras palabras: Está constituido por las Propiedades estructurales y fisiológicas colectivas de una célula o de un organismo Organización del genoma 1. Genoma Eucariótico: Está contenido en dos cromosomas lineales, separados del citoplasma por la membrana nuclear. Replicación del cromosoma eucariótico La secuencia de iniciación de la replicación se encuentra en varios puntos a lo largo del cromosoma lineal Maquinaria especializada: Huso, Mitosis, Meiosis. 2. Genoma Viral Puede contener ADN o ARN como material genético. La replicación del genoma viral depende de la energía metabólica y de la maquinaria sintetizadora de macromoléculas del hospedero. (Parásito intracelular obligado) 3. Genoma Procariótico DNA circular. Elemento genético autorreplicable (replicón) Replicación del cromosoma bacteriano Durante la replicación cada banda helicoidal del ADN sirve como un molde para la síntesis de una nueva banda complementaria. Cada molécula de doble cadena de ADN hija contiene una banda de polinucleótido vieja y una banda nueva sintetizada. Este tipo de replicación del ADN se denomina semiconservativo MUTACIONES: Cambios en la secuencia de nucleótidos de un gen, traen variaciones fenotípicas y genotípicas. Las mutaciones pueden ser: 1. Puntuales: Cambios en un par de bases 2. Múltiples: Cambios en dos o más pares de bases La mutación puede ser: 1. Espontáneas: Alteración en la replicación, son raras en las bacterias individuales. Baja frecuencia 2. Inducidas: • Agentes mutagénicos físicos: rayos gamma, rayos X, luz UV. • Agentes mutagénicos químicos: pigmentos de cridina, agentes alquilantes. La mutación puede ocurrir por: 1. Sustitución de un par de bases por otro 2. Pérdida de un par de bases(supresiones) 3. Inserción de un par de bases 4. Reordenamiento de bases 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍARANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 17 de 28 Transposones Segmentos de ADN que pueden moverse de un sitio a otro en una molécula de ADN o a una molécula diferente de ADN. (Proceso de Transposición). Causan mutaciones y no son elementos genéticos autorreplicables. Plásmidos 1. Pequeñas moléculas de doble cadena y circulares de ADN extracromosómico en las bacterias 2. Autorreplicables (independientes de la replicación del cromosoma) 3. Determinan rasgos genéticos adicionales (que no son esenciales para la viabilidad bacteriana). Ej: Resistencia antimicrobiana (Bacterias) y Mecanismos de patogenicidad (protozoos) Controlan la resistencia a uno o varios antibióticos, producción de toxinas y síntesis de estructuras de la superficie celular requeridas para la adherencia o colonización. Plásmidos más frecuentes: 1. Plásmidos F (fertilidad, confiere la capacidad de transferencia de genes) 2. Plásmidos col (información para la producción de colicinas) 3. Plásmidos que codifican toxinas 4. Plásmidos R (confieren resistencia a antibióticos) a. Factor de transferencia de resistencia. b. Determinante de resistencia. Los plásmidos son los elementos genéticos que con mayor frecuencia se transmiten por conjugación. Bacteriófago: (virus bacterianos, fagos) Son agentes infecciosos que se replican como parásitos obligados intracelulares en las bacterias. Recombinación genética de las bacterias: Transferencia de material genético. Proceso en el que coexisten una célula donadora y una aceptora, la cual adquiere características nuevas provenientes de la primera. • Mecanismos – Transformación – Transducción (mediada por fagos) – Conjugación (mediada por plásmidos) Mecanismos de RECOMBINACIÓN GENÉTICA: 1.Transformación: Transferencia de un fragmento de ADN desnudo libre en el medio, de un genoma donador a través de la membrana celular receptora y la incorporación de este fragmento en el genoma de esta célula. 2.Conjugación: Transferencia de material genético en una sola dirección, desde una célula donadora a otra receptora, promovido por determinados tipos de plásmidos (Ej: Plásmido F, de fertilidad) y que requiere contactos directos entre ambas, con intervención de estructuras superficiales especializadas (Ej: Fimbrias o Pili sexual). De manera resumida: Es el paso de material genético desde una célula donante a una receptora a través de un puente de conjugación (Pili F) 3.Transducción: Transferencia de genes entre una célula donadora y una aceptora mediada por fagos o bacteriófago. Aplicación en la biotecnología 1. Recombinación in vitro de moléculas de ADN no homologas 2. Creación de organismos nuevos desde el punto de vista genético que conservan las características propias 3. Ingeniería genética o ADN recombinante 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 18 de 28 Técnicas de ADN recombinante: permiten seleccionar región de ADN que contenga gen que se quiere estudiar su secuencia y construir un híbrido con un sistema génico que confiera estabilidad y capacidad de replicación en el interior de una célula viva. Perspectivas del uso de recombinantes: 1. Permite conocer los sistemas de regulación, secuencias y regiones clonadas en los genes. 2. Obtención de proteínas biológicas con propiedades específicas a una alta concentración y bajo costo. 3. Obtención de antígenos víricos o bacterianos para elaborar vacunas, enzimas, hormonas en grandes cantidades mediante cultivos industriales. ____________________________________________________________________________ EFECTO DE LOS AGENTES FÍSICOS Y QUÍMICOS SOBRE LOS MICROORGANISMOS Agentes antimicrobianos: Son aquellos utilizados para destruir o impedir el crecimiento de los microorganismos. Por su estado: Líquidos, sólidos o gases. Por su naturaleza: Físicos: calor (húmedo y seco), filtración y radiaciones. Químicos. Modos de acción 1. Desnaturalización de las proteínas 2. Rompimiento de la membrana o de la pared celular 3. Remoción de grupos sulfhidrilo libres 4. Interferencia con reacciones enzimáticas 5. de los MO y acción sobre el ADN. CONCEPTOS BÁSICOS 1. Bacteriostático: Agente que inhibe el crecimiento de la bacteria; este se reanuda cuando se retira el agente. Acción reversible 2. Bactericida: Agente que mata las bacterias. La mayoría no mata a las esporas bacterianas. Acción irreversible 3. Germicida: Agente capaz de matar MO rápidamente. Algunos actúan matando ciertos MO, e inhiben el crecimiento de otros 4. Virucida: Agente que inactiva a los virus 5. Fungicida: Agente que mata a los hongos 6. Esporicida: Agente que mata a las esporas bacterianas o micóticas 7. Estéril: Libre de vida de cualquier clase 8. Séptico: Presencia de MO perjudiciales en tejido vivo 9. Aséptico: Ausencia de MO patógenos. Toxicidad Selectiva Capacidad del antimicrobiano para inhibir procesos metabólicos en el MO a concentraciones toleradas por el hospedero, resultando nocivo para el parásito e inocuo para el hospedero. Desinfectante Agente químico usado para matar MO sobre objetos inanimados. Resulta tóxico para ser aplicado directamente a los tejidos, por no tener toxicidad selectiva. Antisépticos Agente químico usado para matar MO sobre la piel y en casos especiales, sobre las mucosas. Esterilización Proceso de destrucción o remoción de todas las formas de vida, patógenas o no, de un material u objeto 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 19 de 28 Desinfección Remoción de determinado objeto o de su superficie, de la totalidad o parte de los MO patógenos de manera que no constituyan una amenaza de enfermedad Antisepsia Concepto de desinfección aplicada a los tejidos Muerte Bacteriana Pérdida irreversible de la capacidad de reproducirse (crecer y multiplicarse). 1. Calor: Método muy eficaz en la destrucción de MO. Calor húmedo: (generalidad) • Desnaturalización y coagulación de las proteínas que constituyen las células microbianas. • Altera la estabilidad de la membrana citoplasmática bacteriana. • Salida de los constituyentes intracelulares como los iones potasio, aminoácidos y otros. Calor húmedo bajo presión: Equipos de esterilización (Autoclaves). Temperatura de 1210C y una presión de 15 lb/pulg2, en 15 minutos. Esterilización del material quirúrgico, ropas y medios de cultivos. Calor húmedo a temperatura inferior a 1000C: Pasteurización. Muy utilizado en la industria alimentaria. Calor húmedo a temperatura de 100 C: Agua en ebullición y Vapor fluente. Calor seco: Oxidación de los componentes de las células y la coagulación de sus proteínas. Estufas de aire caliente (hornos tipo Pasteur) Temperaturas de 160-1800C, por 1-2 horas. Materiales de vidrio, objetos de metal, aceites, grasas sólidas y líquidas, entre otras. Incineración: Mata por carbonización todos los MO presentes en el material o preparación. Para esterilizar los instrumentos de siembra (asas y agujas de platino), destrucción de residuos hospitalarios y de laboratorios. Filtración Ideal para la remoción de MO de líquidos y gases termolábiles y del propio aire atmosférico. Paso de un líquido o gas a través de un filtro capaz de retener los microorganismos presentes. Elimina debido a su talla bacterias, hongos y moléculas Radiaciones: 杲 Ionizantes (rayos X, gamma, y catódicos): Acción sobre los constituyentes de las células, el ADN y las proteínas celulares. 杲 No Ionizantes (rayos UV): Deben su efecto microbicida a su absorción por diferentes componentescelulares y alteración estructural del ADN. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 20 de 28 Clasificación de los agentes químicos según el mecanismo de acción: 1.- Agentes Químicos que desnaturalizan las proteínas: Iones de metales pesados a altas concentraciones Fenol Alcohol 2.- Agentes que alteran las funciones de la membrana celular: Detergentes Fenoles Alcoholes 3.- Agentes que modifican los grupos sulfhidrilo Agentes Oxidantes: Halógenos (Yodo y Cloro), Agua Oxigenada, Permanganato de Potasio, Ácido Peracético (Es un fuerte agente oxidante. En forma de vapor se usa en la esterilización de cámaras de cría de animales libres de gérmenes). Metales pesados: Derivados de Hg, Ag y Zn. Agentes alquilantes: Formaldehído y Óxido de Etileno. Fenoles Alteran la estructura y los mecanismos de permeabilidad selectiva de la membrana celular. Desnaturalizan las proteínas. Alcoholes (Etílico e Isopropílico) Acción pobre o nula sobre las esporas [70%] óptima: Solubilizar los lípidos de las membranas celulares Alterar y precipitar las proteínas. Halógenos Yodo y Cloro Destruyen act. proteínas celulares por oxidación de sus grupos sulfhidrilos. Empleo: TTO H2O, desinfección de objetos y superficies no metálicas, y cristalería de laboratorio. Aldehídos (Formaldehído, óxido de etileno y glutaraldehído) Agentes alquilantes, Inactivan enzimas y proteínas, mediante la sustitución de átomos lábiles de H+, por radicales alquilo. Metales Pesados Sales de Hg, Ag y Cu: [altas] Desnaturalizan las proteínas y son perjudiciales tejidos humanos. [bajas] Se combinan con los grupos sulfhidrilo. Detergentes Catiónicos (Cloruro de benzalconio, cetavlón y cetrimida) Actúan alterando la función de la membrana celular bacteriana. ____________________________________________________________________________ QUIMIOTERAPIA ANTIMICROBIANA. RESISTENCIA BACTERIANA. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 21 de 28 Para que un agente quimioterápico sea efectivo en el tratamiento de una enfermedad infecciosa no sólo debe de matar o inhibir al microorganismo causante de la infección, sino que además debe ser relativamente inocuo para las células humanas al exhibir Toxicidad Selectiva Capacidad del antimicrobiano para inhibir procesos metabólicos en el MO a concentraciones toleradas por el hospedero. Agentes Antimicrobianos Bactericidas: β-lactámicos, aminoglucósidos, rifampicina, vancomicina, polimixinas, fosfomicina, quinolonas y nitrofurantoínas. Bacteriostáticos: Tetraciclinas, cloranfenicol, macrólidos, lincosaminas, sulfamidas y trimetoprima. INHIBICIÓN FUNCIONES MEMBRANA CELULAR Polienos: Anfotericina B, nistatina. Azoles: Miconazol, ketoconazol, Fluconazol, Clotrimazol Alilaminas: Terbinafina Inhibición de la síntesis proteica La inhibición selectiva de la síntesis proteica es posible gracias a las diferencias estructurales entre los ribosomas bacterianos y eucariotas. Ribosomas bacterianos: Subunidad 30S: ARNr 16S y diversas proteínas llamadas S (small o pequeña) Subunidad 50S: ARNr 5S y ARNr 23S y proteínas L (large o grande) Se inhibe la transducción del material genético. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 22 de 28 Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos Inhibición de la síntesis de ADN por bloqueo de la ADN girasa (Quinolonas) Inhibición de la síntesis bacteriana del ARN por bloqueo de la subunidad beta de la ARN polimerasa ADN-dependiente bacteriana. (Rifampicina) Liberación de radicales nitritos que dañan el ADN por oxidación. (Nitroimidazoles) Nitrofurantoína (Se reducen en el citoplasma bacteriano para generar derivados tóxicos que dañan el ADN). Bloqueo de la síntesis de factores metabólicos Política para el uso de los antimicrobianos No indicar antibióticos innecesariamente. Educar a pacientes y familiares en el uso apropiado. Identificar a los MO patógenos a través de los estudios microbiológicos. Completar totalmente el tratamiento. Uso prudente del tratamiento profiláctico. Velar estrictamente por el cumplimiento de los procedimientos de higiene. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 23 de 28 Establecer sistemas de vigilancia para el control de la resistencia. Uso juicioso de los antibióticos en animales y plantas. ¿CÓMO ELEGIR EL ANTIMICROBIANO ADECUADO? 1. Conocer la sensibilidad Antimicrobiano más activo A ser posible que sea bactericida Espectro reducido Consecuencias del uso inadecuado de los Antibióticos Sensibilización de la población. Cambios en la Microbiota normal. Enmascaramiento de infecciones graves y sus síntomas. Toxicidad directa del medicamento. Desarrollo de Resistencia Microbiana. RESISTENCIA ANTIMICROBIANA Origen de la resistencia de las bacterias a los antibióticos 1. Origen no genético Bacterias metabólicamente inactivas, pueden resultar fenotípicamente resistentes a la droga. Pérdida de la estructura de blanco específico para ciertos medicamentos. Puede ocurrir por varias generaciones y volverse de esta forma resistente. Ejemplo: Formas L bacterianas, Micobacterias persistentes, Microorganismos dentro de macrófagos. 2. Origen genético Resistencia cromosómica – Cuando en un locus que controla la susceptibilidad a un antimicrobiano se desarrolla una mutación espontánea.(al azar) – Ejemplos: Transformación de una Betalactamasa en una Betalactamasa de espectro extendido. Mutaciones de los genes que codifican las porinas con el consecuente bloqueo del ingreso del antibiótico al interior del microorganismo. 2. Valorar estado del huésped Poco tóxico Características farmacológicas adecuadas A la igual eficacia al más barato 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 24 de 28 Resistencia extracromosómica – Proceso más común a través del cual la resistencia antibiótica es diseminada. Se logra principalmente a través de tres mecanismos: transformación, transducción o conjugación. Transformación: Las bacterias pueden incorporar ADN del medio ambiente y si éste posee genes que codifican la resistencia a uno o más antimicrobianos, la bacteria se convierte en resistente a estos Conjugación Importante entre bacterias gram (-), sobre todo en Enterobacterias como: E. coli, Salmonella y Shigella Resistencia a: Tetraciclinas, cloramfenicol, sulfonamidas, penicilinas y aminoglucósidos Transducción El bacteriófago transfiere ADN extracromosomal (Plásmido R) o una porción del cromosoma, desde una bacteria resistente a una sensible, de esta forma la bacteria sensible adquiere la resistencia y la capacidad de transferirla a su descendencia. Se observa en: Staphylococcus aureus que adquieren resistencia a las penicilinas. Resistencia cruzada: Es aquella que se condiciona en la bacteria de forma simultánea para antibióticos que comparten total o parcialmente un mismo mecanismo de acción. Esta relación existe de modo principal entre estructuras químicas análogas (Aminoglucósidos) o que tienen un modo semejante de acción o fijación (Macrólidos y Lincomicina) Mecanismos de resistencia bacterianos 1. Inactivación enzimática La ß-lactamasa rompe la unión amida del anillo ß-lactámico. Genera un compuesto inactivo. (Ac.peniciloico) 2. Cambios en la permeabilidad(de la membrana externa) al fármaco. La modificación de las porinas disminuye la permeabilidad a los ß-lactámicos, por lo que no pueden interactuar con las proteínas "blanco", localizadas en la membrana interior. 3. Modificación estructural del blanco o sitio de acción de la droga. El mecanismo de resistencia es el cambio en la estructura terciaria del sitio donde el AB efectúa su acción. Ejemplos: Alteración de las PBP (β-lactámicos) Alteración del receptor sobre la subunidad 50S (Eritromicina) Alteración de la subunidad A de la ADN girasa. (Quinolonas) Alteración de la subunidad B de la ARN polimerasa. (Rifampicina) 4. Desarrollo de bombas de eflujo activo. La bacteria expulsa el antibiótico, mediante un mecanismo de transporte activo. (Las porinas son orificios constituidos por proteínas, que forman canales destinados a la difusión libre de líquido del exterior hacia su interior) 5. Desarrollo de una vía metabólica diferente que pasa por alto la reacción inhibida por el antibiótico. Sulfonamidas: Los Mo resistentes no requieren PABA extracelular y utilizan el ácido fólico preformado. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 25 de 28 6. Desarrollo de una enzima diferente, que todavía puede efectuar su acción metabólica, pero es mucho menos afectada por el fármaco. Sulfaprim: En MO resistentes la dihidrofolato-reductasa, se inhibe menos que en una cepa sensible. Los mecanismos de resistencia bacterianos pueden ponerse en evidencia en el laboratorio a través de pruebas conocidas como: Pruebas de Susceptibilidad Antimicrobiana y se conocen con el nombre genérico de ANTIBIOGRAMA Antibiograma Consiste en enfrentar un MO (a una [x] predeterminada) a una [x] conocida del medicamento, para apreciar y medir el comportamiento del crecimiento del MO en un tiempo y a una temperatura dados, y compararlos con un patrón estándar conocido. Difusión (Bauer-Kirby) Es el internacionalmente recomendado para la práctica hospitalaria de rutina por su gran sencillez y bajo costo. Macrodilución: Es un método bastante exacto, pero de gran complejidad de realización y elevado costo. Nos da la CMI, que es la [x] más baja que es capaz de inhibir el crecimiento del MO. ____________________________________________________________________________ QUIMIOTERAPIA ANTIMICROBIANA. MÉTODOS DE RESPALDO AL TRATAMIENTO ANTIMICROBIANO. Los mecanismos de resistencia bacterianos pueden ponerse en evidencia en el laboratorio a través de pruebas conocidas como: Pruebas de Susceptibilidad NOTAS: En la actualidad existen más de un centenar de drogas antimicrobianas con capacidad variada para inhibir y matar microorganismos. Han sido clasificadas en grupos de acuerdo a diferentes características, una de ellas es precisamente su mecanismo de acción, o lo que es lo mismo, el modo o ruta biológica que siguen a través de la célula para lograr su efecto. Los mecanismos de resistencia de las bacterias de tipo genético constituyen la respuesta a los mecanismos por los que los antibióticos actúan. Los mecanismos de resistencia genéticos tienen un carácter heredable y transmisible. los mecanismos de resistencia bacterianos, no actúan por separado, por lo general se ponen de manifiesto de forma conjunta, aunque alguno en particular sea el que prevalezca. A este detalle precisamente se debe que los mecanismos de resistencia bacterianos sean tan eficientes. Las pruebas que miden la susceptibilidad a los antimicrobianos se conocen con el nombre genérico de ANTIBIOGRAMA. Un Antibiograma consiste en enfrentar un microorganismo a una concentración conocida de una droga antimicrobiana para evaluar su efecto midiendo el crecimiento microbiano a una temperatura y tiempos dados y comparándolos con un estándar de referencia 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 26 de 28 Todos los métodos de laboratorio conocidos se basan en diluir o hacer difundir el antibiótico que se va evaluar en un medio de cultivo específico donde posteriormente se cultiva el microorganismo de prueba. Algunos métodos combinan ambos principios (difusión y dilución) como el E-test. Otros, son métodos automatizados de fundamento variable en dependencia del sistema empleado. En todos los casos los resultados se interpretan a través de las denominadas categorías de susceptibilidad. Las categorías de susceptibilidad son... SUSCEPTIBLE: (S) Significa que el microorganismo causante del proceso infeccioso debe responder exitosamente al tratamiento con ese antibiótico a las dosis habituales recomendadas y por una vía apropiada. MEDIANAMENTE SUSCEPTIBLE O INTERMEDIO: (MS o I) Significa que el microorganismo solo se inhibirá por la droga, si ésta se aplica en una dosis máxima y utilizando una vía parenteral. Salvo excepciones, estos medicamentos no deben seleccionarse para el tratamiento, sobre todo aquellos casos en los que la dosis terapéutica está muy cercana a los rangos de toxicidad. RESISTENTE: (R) Significa que el microorganismo no se inhibirá a las concentraciones séricas habitualmente alcanzadas por la droga cuando ésta se administra a la dosis y por la vía recomendadas. los resultados que se obtienen en el laboratorio a través de una prueba de susceptibilidad por cualquiera de los métodos que se emplee, lejos de ser un resultado frío cualitativo y/o cuantitativo, constituye el fiel reflejo de los procesos moleculares que se producen en la célula. EL MÉTODO DE MACRODILUCIÓN EN CALDO: Fue el primero que se diseñó y constituye el método de referencia. Se realiza en tubos que contienen un caldo de cultivo apropiado (Caldo de Mueller-Hinton). En ellos se realizan diluciones sucesivas del antibiótico partiendo de una concentración conocida del mismo Luego, los tubos se inoculan con igual cantidad de inóculo del microorganismo de prueba y se incuban durante 18 – 24 horas a 37o C, tiempo al cabo del cual se realiza la lectura. Lectura: Se realiza a simple vista, identificando el tubo con la menor concentración del antibiótico en la cual hay total ausencia de turbidez indicadora de no crecimiento bacteriano. Observa la siguiente imagen: De derecha a izquierda: el tubo número 3 sería en la serie el identificado con la menor concentración en la cual no existe crecimiento microbiano visible. La menor concentración del antibiótico identificada en la cual no se observa crecimiento microbiano, se conoce como la concentración mínima inhibidora y se identifica por las siglas CMI que se expresa en µg/ml. Este resultado se compara con estándares de referencia creados al efecto internacionalmente por el que se determina entonces, que categoría de susceptibilidad se corresponde con esta concentración para ese antibiótico en específico. 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 27 de 28 Informe del Laboratorio El laboratorio informará el nombre del antibiótico y a continuación el valor de la CMI obtenido seguido entre paréntesis de la categoría de susceptibilidad correspondiente. Ejemplo: Penicilina: 32 µg/ml (R) Ventajas del método: Bastante exacto Desventajas: Gran complejidad de realización y elevado costo MÉTODO DE MICRODILUCIÓN EN CALDO: Es el mismo método llevado a microténica. Se realiza en placas de microtitulación de fondo plano. Tiene como ventajas que emplea una pequeña cantidad de recursos y mayor factibilidad de realización. Se considera el ideal para monitorear el tratamiento antimicrobiano en el paciente grave. Muchos métodos automatizados tienen actualmente como base esta variante. MÉTODO DE DIFUSIÓN DE BAUER-KIRBY: Es el internacionalmente recomendado parala práctica hospitalaria de rutina por su gran sencillez y bajo costo, aunque es necesario señalar que puede estar sujeto a múltiples errores técnicos por lo que debe ser seguido a través de un exhaustivo control de la calidad. 1. Se realiza en placas de cultivo conteniendo Agar de Mueller-Hinton sobre las que se extiende el microorganismo de prueba con un hisopo de algodón estéril. 2. Sobre la placa inoculada se colocan, ayudados por una pinza y bajo condiciones estériles, pequeños discos de papel de filtro preparados comercialmente que contienen cantidades específicas de cada antibiótico. 3. Las placas se incuban por 18-24 horas tiempo al cabo del cual se realiza la lectura. Observa el siguiente diagrama Aquí de una forma muy simple se esquematizan los pasos de que consta el montaje de un antibiograma por el método de difusión de Bauer-Kirby, llamado así precisamente en honor a sus diseñadores Al concluir este paso se realiza la incubación y posteriormente la lectura... LECTURA: El antibiótico impregnado en el disco, al hacer contacto con la superficie húmeda de la placa difunde en el medio impidiendo el crecimiento del microorganismo de prueba. En correspondencia con el grado de susceptibilidad, como resultado se producirá un halo de transparencia (halo de inhibición del crecimiento) alrededor de cada disco de antibiótico. En este momento se procederá a medir con una regla plana el diámetro de cada uno de estos halos en milímetros. Cada resultado se anotará para luego compararlo con los datos de las tablas con los valores de referencia creados al efecto para así determinar las categorías de susceptibilidad. El laboratorio informará El nombre del antibiótico y seguidamente la categoría de suceptibilidad correspondiente. Ejemplo: Penicilina: R 01- GENERALIDADES DE LA MICROBIOLOGÍA RANDY MEJÍAS GONZÁLEZ Página 28 de 28 OTROS CONCEPTOS BÁSICOS: Patógeno: Organismo que tiene la potencialidad de causar enfermedad, la que dependerá de la dosis infecciosa del parásito, la puerta de entrada y del hospedero. Microorganismos Virulentos: Tienen la capacidad de causar enfermedad cuando se introducen en el hospedero en cantidades pequeñas. Microorganismos Oportunistas: Solamente inducen enfermedad cuando los mecanismos de defensa del hospedero están comprometidos o debilitados Proceso Infeccioso depende de: 1. Dosis infecciosa del microorganismo 2. Puerta de Entrada 3. Hospedero
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