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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL ESTE SEDE CIUDAD DEL ESTE Carrera: Medicina – 2° curso Responsables: Carlos Javier Melgarejo (titular) – Zunilda Cañete Duarte (adjunto) Microbiología y Parasitología I UNIDAD II MICROBIOTA NORMAL Y PATÓGENA Texto de referencia: Murray Roshental. 2017, Microbiología médica, Elsevier Mosby. España Interés de la microbiología médica Interacción ENFERMEDAD Supervivencia del ser humano POBLACIÓN COMENSAL Metabolización de productos alimentarios, proporciona factores esenciales para el crecimiento, protege frente a las infecciones provocadas por gérmenes de alta virulencia y estimula la respuesta inmunitaria. El término flora normal se utiliza para describir los microorganismos que con frecuencia se encuentran en diversos sitios del cuerpo en los individuos normales y saludables. Los integrantes y el número de representantes de la flora varían en distintas áreas del cuerpo y a veces dependen de la edad y del estado fisiológico. Incluyen microorganismos cuyas propiedades morfológicas, fisiológicas y genéticas les permiten colonizar y multiplicarse en las condiciones que existen en sitios específicos, coexistir con otros organismos colonizadores e inhibir a los intrusos competidores. HUÉSPED Cualquier organismo capaz de favorecer los requerimientos de crecimiento nutricionales y físicos de otro. INFECCIÓN Describe la presencia y la multiplicación e un organismo vivo en la superficie o dentro del huésped. RELACIÓN ENTRE HUESPED Y MICROORGANISMO Ecología de las bacterias • Ubicuas • Presentes en todas las condiciones que permiten la existencia de cualquier forma de vida • Comprometidas constantemente en la síntesis de nuevos compuestos orgánicos. • Constante lucha de supervivencia entre especies. Relaciones entre bacterias • Neutras – No interfieren en la utilización de suplementos alimenticios disponibles. – No excretan materiales tóxicos con sus productos de desecho. • Antagonistas – Ocasionan alteraciones en el ambiente. – Elaboran antibióticos y bacteriocinas específicamente inhibidores de ciertos organismos. • Sinergistas – Esfuerzo cooperativo que provoca un resultado que un organismo no podría lograr individualmente. Relaciones entre las bacterias y el hospedero humano • Comensalismo • Mutualismo • Parasitismo Asociación entre organismos de distinta especie en el que el comensal vive sobre su huésped sin producirle beneficio ni daño alguno. Si bien las bacterias colonizantes adquieren necesidades nutricionales y de albergue, el huésped no se ve afectado de manera adversa por la relación. Asociación entre organismos de distinta especie en el que ambas partes resultan beneficiadas. Se aplica a la infección en la que el microorganismo y el huésped reciben beneficios de la interacción. Ejemplo: Ciertos habitantes del tracto gastrointestinal humano extraen nutrientes y secretan sus productos de vitaminas esenciales del metabolismo (vitamina K) que el huésped absorbe y utiliza. Fenómeno de relación entre organismos de diferentes especies, en el cual uno de ellos se beneficia directamente del otro, que no obtiene ninguna ventaja de esta asociación. Se puede considerar el parasitismo como una relación de depredación entre el parásito y el huésped. Si el huésped sufre lesión o daño patológico en respuesta a una infección parasitaria, el proceso se denomina enfermedad infecciosa. • Patógeno – Microorganismo capaz de infectar o parasitar individuos normales • Oportunista – Microorganismos que viven en equilibrio en un organismo sano, pero que pueden causar enfermedades cuando las defensas del organismo se debilitan. – Se aprovechan de la "oportunidad" que éste les ofrece para atacarlo. Las principales excepciones son las enfermedades provocadas por la introducción directa de microorganismos en el torrente sanguíneo o en los órganos internos. La colonización microbiana puede terminar con: 1) la eliminación del microorganismo sin que el huésped quede afectado; o 2) una infección en la que los microorganismos se multiplican y el huésped reacciona con una respuesta inmunitaria o de otro tipo. Relación Hospedero-Bacteria • INFECCIÓN BACTERIANA – Entrada, establecimiento y multiplicación de bacterias en la superficie o interior del huésped con o sin manifestación clínica. • COLONIZACIÓN BACTERIANA – Capacidad de las bacterias para establecerse y multiplicarse en piel o mucosa del huésped manteniendo cierto número poblacional. – Su presencia no causa respuestas clínicas ni inmunes. • INFECCIÓN INAPARENTE o SUBCLÍNICA (ASINTOMÁTICA) – Establecimiento de bacterias que induce una respuesta orgánica específica pero sin causar manifestaciones clínicas. • ENFERMEDAD INFECCIOSA – Enfermedades causadas por múltiples agentes patógenos (bacterias, virus, hongos y parásitos). Signos y síntomas. MICROBIOTA NORMAL Población de microorganismos que habita en la piel y en las mucosas de personas normales y sanas. Residente: población de microrganismos encontrados con regularidad en determinada área y que siendo perturbada se repone con facilidad. Transitoria: microorganismos no patógenos o potencialmente patógenos que permanecen en la piel o mucosas por horas, días o semanas, provenientes del medio externo, sin provocar enfermedad ni estableciéndose en definitivo sobre la superficie. MICROBIOTA NORMAL • Impedir la colonización por patógenos del medio externo y el posible desarrollo de enfermedad por medio de interferencia bacteriana. • Ayudar a la absorción de nutrientes. IMPORTANTE: Cuando los m.o. de la microbiota residente son introducidos en lugares extraños y en grandes cantidades, pueden provocar enfermedad. Funciones de la Microbiota Residente - La flora microbiana presente tanto en la superficie como en el interior del organismo humano se encuentra en un continuo estado de flujo determinado por factores diversos como : La edad, la dieta, el estado hormonal, el estado de salud y la higiene personal. Mientras que el feto humano se desarrolla en un ambiente estéril y protegido, el recién nacido se ve expuesto a microorganismos procedentes tanto de la madre como del medio ambiente. Lo primero que colonizan los microorganismos es la piel del lactante, seguida de la bucofaringe, el aparato digestivo y otras mucosas CARACTERISTICAS DE LA MICROBIOTA NORMAL - Los cambios del estado de salud también pueden alterar de forma espectacular el delicado equilibrio que existe entre el ser humano y los microorganismos heterogéneos que subsisten en su interior. Por ejemplo, la hospitalización de un paciente puede hacer que microorganismos normalmente no virulentos de la bucofaringe sean sustituidos por bacilos gramnegativos (p. ej., Klebsiella, Pseudomonas) PATÓGENO BACTERIANO bacteria que causa daño dando lugar a la enfermedad PATOGENICIDAD Proceso por el cual se lleva a cabo el daño - ENFERMEDAD • Debido al gran contacto con el ambiente, la piel está propensa a abrigar microorganismos transitorios. • La piel presenta una microbiota residente bien definida y constante. • Se diferencia por la región anatómica, por secreciones, uso habitual de ropa o su cercanía de mucosas. Microbiota normal de la Piel Microorganismos residentes: •Bacilos difteroides aerobios y anaerobios •Estafilococos aerobios y anaerobios no hemolíticos •Bacilos Gram positivo aerobios •Estreptococos alfa-hemolíticos y enterococos •Bacilos coliformes Gram(-) •Hongos y levaduras en los pliegues cutáneos •Micobacterias no patógenas en áreas ricas en secreción sebácea. El pH bajo, los ácidos grasos en las secreciones sebáceas y la lisozima pueden ser factores importantes para la eliminación de la flora no residente de la piel. Lasudoración profusa, la higiene o el baño no eliminan o modifican significativamente la flora residente. Aunque un gran número de microorganismos están en contacto con la superficie cutánea, este ambiente relativamente hostil no es favorable para la supervivencia de la mayoría de ellos. 1. Colonizar a la persona de forma transitoria; 2. Colonizar en forma permanente 3. Provocar la ENFERMEDAD La exposición de una persona a un microorganismo puede ocasionar uno de estos tres resultados. El microorganismo puede: 1 y 2 no alteran las funciones normales 3 ocasiona un proceso patológico --- PROVOCA DAÑO AL HUESPED COMPRENSIÓN DE LA MICROBIOLOGÍA MÉDICA EXIGE: Diferenciar las clases de microorganismos existentes, sino también su predisposición a causar enfermedades. Patógenos estrictos (es decir, microorganismos que se asocian siempre a enfermedad en el ser humano). Algunos ejemplos de patógenos estrictos y la enfermedad que provocan son Mycobacterium tuberculosis (tuberculosis), Neisseria gonorrhoeae (gonorrea), Francisella tularensis (tularemia), género Plasmodium (paludismo) y el virus de la rabia (rabia). Sin embargo, la mayoría de las infecciones se deben a patógenos oportunistas, es decir, unos microorganismos que forman parte de la microflora normal del paciente (p. ej., Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida albicans). Así tenemos: Para comprender mejor la población microbiana se ha iniciado un proyecto a gran escala, llamado Human Microbiome Project (HMP, proyecto microbioma humano), para caracterizar de forma exhaustiva los microbios humanos y analizar su implicación en la salud y la enfermedad humana. • Los microorganismos predominantes en la conjuntiva son difteroides, Staphylococcus epidermidis y estreptococos no hemolíticos. • Con frecuencia se encuentran especies de Neisseria y Moraxella. • La microbiota de la conjuntiva es controloada por el flujo de las lágrimas (contenido de lisozima) MICROBIOTA NORMAL DEL OJO El microorganismo que coloniza más a menudo el oído externo es Staphylococcus coagulasa-negativo. En esta localización se han aislado también otros microorganismos que colonizan la piel, así como patógenos potenciales como S. pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa y especies de la familia Enterobacteriaceae. OIDO La superficie ocular está colonizada por estafilococos negativos para coagulasa, así como por microorganismos poco frecuentes que se asocian a la nasofaringe (p. ej., géneros Haemophilus y Neisseria, Streptococcus viridans). La enfermedad se relaciona habitualmente con S. pneumoniae, S. aureus, H. influenzae, N. gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, P. aeruginosa y Bacillus cereus. OJO MICROBIOTA: CABEZA Y APARATO RESPIRATORIO Boca, orofaringe y nasofaringe Las vías respiratorias superiores están colonizadas por numerosos microorganismos y existen entre 10 y 100 bacterias anaerobias por cada bacteria aerobia . Las bacterias anaerobias más frecuentes pertenecen al género Peptostreptococcus y a otros cocos anaerobios relacionados, Veillonella, Actinomyces y Fusobacterium. Las bacterias aerobias más frecuentes se incluyen en los géneros Streptococcus, Haemophilus y Neisseria. VÍAS RESPIRATORIAS INFERIORES - Por regla general la enfermedad aguda de las vías respiratorias inferiores se debe a bacterias orales más virulentas (como S. pneumoniae, S. aureus y especies de la familia Enterobacteriaceae como Klebsiella) - Algunos hongos como C. albicans son una causa infrecuente de enfermedad en las vías respiratorias inferiores, aunque se debe demostrar la invasión tisular por estos microorganismos para excluir una colonización simple. • Al nacer, las mucosas de la boca y faringe son contaminadas durante el paso por el canal del parto. •En las primeras 4-12 horas de vida, Streptococcus viridans coloniza y se vuelve el miembro más importante de la microbiota residente, permaneciendo toda la vida. •Luego aparecen estafilococos aerobios y anaerobios, diplococos Gram negativo, difteroides y lactobacilos. Microbiota de la boca y las vías aéreas superiores Con la dentición, aumentan en ese medio espiroquetas anaerobias, Provetella spp, Fusobacterium spp. Las levaduras, Candida spp, son encontradas en la boca. La microbiota de la nariz consiste en corinebacterias, estafilococos y estreptococos. En la faringe y tráquea se encuentran estreptococos alfa-hemolíticos y no hemolíticos, neiserias, estafilococos, difteroides, neumococos, hemófilos, Mycoplasma spp y Provetella spp. Los bronquiolos y alveolos son normalmente estériles. MICROBIOTA: TUBO DIGESTIVO El tubo digestivo se encuentra colonizado por microorganismos ya desde el nacimiento, y sigue albergando una variada población de microbios durante toda la existencia del organismo huésped. Aunque la ingestión de alimentos y agua supone cada día una oportunidad de colonización por nuevos microorganismos, la población microbiana permanece relativamente estable a no ser que se altere el equilibrio de la microflora como consecuencia de factores exógenos, como un tratamiento antibiótico. Las especies de Bacteroides son las bacterias naturales más frecuentes del intestino grueso y son inocuas en ese lugar. Pero si se introducen en la cavidad peritoneal libre o en los tejidos pélvicos en combinación con otras bacterias por algún traumatismo, generan supuración y bacteriemia. ESÓFAGO Se pueden aislar levaduras y bacterias orofaríngeas, así como bacterias que colonizan el estómago, a partir de muestras del esófago. Sin embargo, aparentemente la mayoría de estos microorganismos son colonizadores temporales que no se establecen de forma permanente en esta localización. Las bacterias rara vez causan enfermedad en el esófago (esofagitis); la mayor parte de las infecciones son debidas al género Candida y a virus como el virus del herpes simple o el citomegalovirus. • Las bacterias productoras de ácido láctico (géneros Lactobacillus y Streptococcus) y Helicobacter pylori. H. pylori es un agente etiológico de gastritis y enfermedad ulcerosa. • La población microbiana puede sufrir unas notables modificaciones tanto en número como en diversidad en los pacientes tratados con fármacos que neutralizan o disminuyen la producción de ácidos gástricos. Al nacer el intestino es estéril. Los microorganismos son introducidos a través de los alimentos. Al amamantarse los lactantes llenan al intestino de microorganismos aerobios y anaerobios, Gram positivo e inmóviles: estreptococos y lactobacilos productores de ácido láctico. En lactantes que se alimentan con fórmula la microbiota tiende a ser más mixta, con menor cantidad de lactobacilos. MICROBIOTA NORMAL DEL TRACTO INTESTINAL • El esófago contiene microorganismos provenientes de la saliva y de los alimentos. • El nivel de microorganismos en el estómago se mantiene a un nivel mínimo por la acidez gástrica. • El pH ácido del estómago protegen al individuo de las infecciones de algunos patógenos entéricos. • A medida que el pH del contenido intestinal se torna alcalino, la microbiota aumenta gradualmente. MICROBIOTA NORMAL DEL TRACTO INTESTINAL MICROBIOTA NORMAL DEL TRACTO INTESTINAL • En el colon, 96-99% de la microbiota residente está constituida de anaerobios: especies de Bacteroides, especies de Fusobacterium, lactobacilos anaerobios, clostridios y cocos gram positivo anaerobios. • 1-4% de la microbiota del colon es constituida de aerobios facultativos • 10% de traumatismos intestinales leves pueden inducir a una bacteremia transitoria. MICROBIOTA NORMAL DEL TRACTO INTESTINAL Importancia: • Síntesis de vitamina K (menaquinona) • Conversión de pigmentos y ácidos biliares • Absorción de nutrientes y productosde degradación • Antagonismo con los patógenos • La microbiota intestinal produce amonio y otros productos de degradación que son absorbidos por el organismo. • La administración de antimicrobianos puede suprimir temporalmente los miembros de la microbiota fecal susceptibles a esos fármacos. En contraste con la porción anterior del aparato digestivo, el intestino delgado está colonizado por numerosas bacterias, hongos y parásitos. La mayoría de estos microorganismos son anaerobios, como Peptostreptococcus, Porphyromonas y Prevotella. Aunque algunos microorganismos que causan a menudo gastroenteritis (como Salmonella y género Campylobacter) pueden subsistir como residentes asintomáticos a bajas concentraciones, su identificación en el laboratorio habitualmente se asocia a enfermedad. INTESTINO DELGADO INTESTINO GRUESO • Las bacterias más frecuentes pertenecen a Bifidobacterium, Eubacterium, Bacteroides, Enterococcus y la familia Enterobacteriaceae. E. coli se halla en prácticamente todos los seres humanos desde su nacimiento hasta su muerte. Aunque este microorganismo representa una proporción inferior al 1% de la población microbiana intestinal, se considera la bacteria aerobia responsable con mayor frecuencia de las enfermedades intraabdominales. • Bacteroides fragilis es un miembro poco destacado de la microflora intestinal, constituye el principal microorganismo anaerobio responsable de la aparición de enfermedades intraabdominales. • C. difficile también prolifera con rapidez cuando hay tratamiento con antibióticos y origina una patología que comprende desde la diarrea hasta la colitis seudomembranosa. MICROBIOTA: APARATO GENITO URINARIO Uretra Ambos sexos contienen un pequeño número de m.o. provenientes de la piel y el perineo. Los m.o. son eliminados regularmente por la micción. La uretra puede verse colonizada de forma transitoria por microorganismos fecales, como Enterococcus, miembros de la familia Enterobacteriaceae y Candida, todos los cuales son capaces de invadir el aparato genitourinario, multiplicarse en la orina y ocasionar enfermedades significativas. MICROBIOTA NORMAL DE URETRA Y VAGINA Vagina • La población microbiana de la vagina es muy heterogénea y se ve influida en gran medida por diversos factores hormonales. • Las recién nacidas están colonizadas ya por lactobacilos desde su nacimiento, los cuales predominan durante aproximadamente 6 semanas. • Después de nacer aparecen lactobacilos aerobios que persisten mientras el pH permanece ácido. • Cuando el pH se torna neutro (antes de la pubertad) aparece una microbiota mixta compuesta de cocos y bacilos. MICROBIOTA NORMAL VAGINAL • En la pubertad los lactobacilos aerobios y anaerobios reaparecen en grandes cantidades y contribuyen para mantener el pH ácido. • Cuando los lactobacilos son suprimidos por algún agente antimicrobiano, las levaduras o bacterias aumentan en número, causando inflamación e irritación local. • Después de la menopausia los lactobacilos disminuyen en número y reaparece una flora mixta. MICROBIOTA NORMAL VAGINAL • Estreptococos hemolíticos del grupo B • Estreptococos anaerobios • Especies de Provetella, clostridios, Gardnerella vaginalis, Ureaplasma urealyticum y algunas especies de Listeria o Mobiluncus. • El moco cervical contiene lisozima y posee actividad antibacteriana. Figura. Célula epitelial y lactobacilos en una muestra de exudado vaginal. Figura. Cambios en la mucosa vaginal durante las distintas etapas de la vida de una mujer. Durante la prepubertad , los bajos niveles de estrógenos resultan en una mucosa delgada, con bajos niveles de glucógeno y una microbiota diversa. En la etapa adulta de la vida, los niveles de estrógenos y de glucógeno aumentan y proliferan los lactobacilos. En la postmenopausia, los niveles de estrógenos descienden otra vez, disminuye la concentración de lactobacilos y aumenta la diversidad bacteriana. Composición de la microbiota vaginal en mujeres adultas sanas. La microbiota vaginal en mujeres adultas sanas se puede dividir en cinco grupos. Los grupos I, II, III y V están dominados por las especies L. crispatus, L. gasseri, L. iners y L. jensenii, respectivamente, mientras que el grupo IV es diverso en su composición. Basado en: Ravel et al. (2011). MICROBIOMA HUMANO MICROBIOMA CENTRAL La mayoría de las personas comparten un microbioma nuclear, que se define arbitrariamente como las especies que están presentes en una localización especifica en al menos el 95% de las personas. Los máxirnos números de especies compartidas están presentes en la boca, seguida por la nariz, el intestino y la piel, y el menor número de especies compartidas se encuentra en la vagina. Microbioma secundario Esta formada por pequeñas cantidades de muchas especies que pueden no estar compartidas ampliamente por diversas personas. La composición de la microbiota depende de - Higiene personal - Alimentación - Fuente de agua de bebida - Fármacos - Exposición a toxinas ambientales IMPORTANCIA DEL MICROBIOMA EN ESTADOS DE ENFERMEDAD La alteración de la microflora normal ( denominada habitualmente disbiosis) puede producir enfermedades por la eliminación de microorganismos necesarios o porque permite la proliferación de bacterias perjudiciales. Ej: colitis asociada a antibióticos: después de la exposición a antibióticos y la supresión de la flora intestinal normal C. difficile puede proliferar y expresar enterotoxinas, lo que produce inflamación del colon. Colitis ulcerosa: se asocia a mayor concentración de bacterias productoras de sulfatasas que degradan la mucina, lo que causa degradación del revestimiento mucoso protector de la pared intestinal y estimulación de respuestas inmunitarias e inflamatorias. Otras alteraciones mas sutiles en el microbioma intestinal pueden predecir la aparición de enfermedades coma enterocolitis necrosante (ECN), enfermedad inflamatoria intestinal y tendencia a la obesidad. Los lactantes con enfermedad de inicio temprano tienen predominio de Firmicutes (fundamentalmente Staphylococcus), mientras que los lactantes con ECN de inicio tardío tienen predominio de Enterobacteriaceae. Otros ejemplos de microorganismos que influyen en la aparición de enfermedades La proliferación de bacterias coma Akkermansia muciniphila, que producen sulfatasas que degradan la mucina, es responsable de la degradación del revestimiento de la pared intestinal. Además, un aumento de los miembros de la familia de anaerobios Prevotellaceae causa activación de la inflamación mediada por quimiocinas. Cepas enterotoxigenas de Bacteroides fra gilis también puede inducir respuestas inflamatorias mediadas por linfocitos T cooperadores que se asocian a colitis y son precursoras de hiperplasia colónica y tumores colorrectales. Figure| Heritable species are partially responsible for the altered microbiome composition in obesity. Obesity is associated with differential abundance of specific microbial species. Several of these species have been shown to be heritable, including Christensenella minuta, Akkermansia muciniphila and Methanobrevibacter smithii, which are consistently under- represented in obesity, and Blautia, which is over- represented in obesity PROBIÓTICOS – algunas consideraciones Los probióticos son mezclas de bacterias o levaduras que tras su ingestión colonizan y proliferan en el intestino, aunque solo sea de forma transitoria. Los consumidores de probióticos creen que actúan reequilibrando el microbioma y funciones tales coma el aumento de la digestión de los alimentos y la modulación de la respuesta inmunitaria innata del individuo. Los probióticos habitualmente son bacterias grampositivas(p. ej., Bifidobacterium, Lactobacillus) y levaduras (p. ej., Saccharomyces). Muchos de estos microorganismos se encuentran en cápsulas para ingerir y coma complementos alimentarios (p. ej., yogur, kefir). Se han utilizado los probióticos para tratar la diarrea asociada a C. difficile y la enfermedad inflamatoria intestinal, para conferir protección frente a la enfermedad por Salmonella y Helicobacter pylori, como tratamiento de la dermatitis atópica infantil y de enfermedades autoinmunitarias, e incluso para la reducción de la caries dental, aunque no se ha demostrado la utilidad de los probióticos en muchas de estas enfermedades.
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