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MICROBIOLOGIA
La Tierra tiene una antigüedad de 4.000 a 4.500 millones de años. Los fósiles más antiguos están formados por cianobacterias. Las bacterias son los seres más antiguos conocidos.
La microbiología como ciencia es reciente pero sus efectos son conocidos relativamente en la actualidad. Las enfermedades infecciosas tienen factores climatológicos.
En el s.XVI Fracastorius (padre de la salud pública) dijo que las enfermedades infecciosas se debían a unos seres, que llamaba seminarias , que producían las enfermedades y describió los métodos de transmisión, pero nadie le creyó.
En el s.XVII Redi escribe el “ tratado de los parásitos ” (padre de la prasitología)
Van Leeuwenhoek (tratante de tejidos) (considerado el verdadero padre de la parasitología) Inventó el microscopio compuesto, debido a su afición por las lentes.
S.XIX Lister: creador de la técnica de la antisepsia. A la zona que se preparaba para la operación se le aplicaba “fenol” (1º antiseptico) y al instrumental. Hizo dos estudios en dos salas de un mismo hospital, una atendida por medico y la otra por enfermeras para comprobar la mortalidad debido a las infecciones que se daban por la falta de antisepsia.
Pasteur: Fue el primero en decir que la enfermedad era producida por microorganismos vivos. (Zoonosis: enfermedad de los animales que se puede transmitir al hombre)
Cogió animales infectados con el carbunco y los puso con animales inmunizados y con animales sanos pero no inmunizados y así demostró que los microorganismos causaban la enfermedad.
Robert Koch descubre el mycobacterium tuberculosis (y el cólera de las gallinas)
Concepto de Microbiología
“La Microbiología, como ciencia pura, es la parte de la biología que estudia el mundo de los microorganismos, por lo que son y lo que significan como tales seres vivos, su hábitat y comportamiento”
(Microbiología aplicada puesto que estudian los microorganismos que producen enfermedades en el hombre)
Zoología: animales pluricelulares Botánica: plantas
Protistas: unicelulares (Haeckel, 1886)
Protistas superiores Protistas inferiores
Eucariotas (No poseen pared celular, Procariotas (Poseen pared celular pero si memb. celular) pero no membrana)
Protozoos Algas Hongos Bacterias Cianobacterias
Acariotes: Virus
Woese y Col (1990) buscaron (un marcador ancestral) una molécula que se hubiera transmitido con el menor cambio posible desde el origen de a vida (este marcador se hallo en una subunidad del ribosoma). A la que se le denominó “ Dominio ”. Existen 3 dominios:
- Dominio Eucarya: animales, plantas, hongos, algas, protozoos
- Dominio bacteria: Gram + y -, Micoplasma, Cianobacteria
- Dominio Archae (“arquea”): Reino Euryarcheota y crenaarcheota (Bacterias superresistentes a las inclemencias del ambiente que les rodea)
Bacteria : Elementos superficiales de la bacteria.
Cápsula Pared bacteriana ó celular Memb. Citoplasmática o bacteriana Mesosoma (forma parte de membrana bacteriana) Flagelos Pili o Fimbria Cromosoma bacteriano
Elementos internos
- Cromosoma bacteriano
- Ribosomas
- Inclusiones citoplasmáticas
Descripción de los elementos superficiales de la bacteria.
Pared bacteriana de las Gram +
- Bacilos (1, 5 y 6 micras de longitud)
- Helicoidales (de 8 a 15 micras de tamaño)
Membrana citoplasmática
Se divide en 3 zonas, 2 densas y una clara. En ella se encuentra las proteínas de transporte llamadas “ permeasas”.
Polo hidrófilo Proteínas Polo hidrófobo
Funciones (selectividad molecular)
- (^) Membrana semipermeable
- Se producen reacciones de fosforización oxidativa (Conversión de ADP a ATP)
- Metaboliza los polímeros de la pared y de la cápsula
Mesosomas
- Función secretora de exoenzimas (catalasa, etc.)
- Interviene en la síntesis del tabique (cuando se produce en la multiplicación de la bacteria)
- (^) Interviene en la división el cromosoma bacteriano.
La cápsula
Es un elemento facultativo (la puede poseer o no). Toda bacteria que sea capaz de elaborar cápsula se le denomina “ bacteria capsulada ”. Cuando una bacteria elabora la cápsula decimos que esta en fase lisa (S) y fase rugosa ® cuando la pierde y pierde virulencia pero no vitalidad. Cuando la bacteria esta capsulada dificulta el proceso de
fagocitosis y decimos que tiene antígeno K puesto que tiene especificidad antigénica. Dependiendo del tamaño de la cápsula la bacteria tendrá más o menos virulencia.
Flagelos
Elemento facultativo y móvil (confiere movilidad a la bacteria). Su longitud oscila entre los 15 a 25 micras y los 100 a 200 Å de diámetro.
Tipos de flagelos:
(lofótrica)
Pili o fimbria
Es de tamaño más fino que el flagelo y lo encontramos de 2 tipos:
- Pilis comunes o fimbrias (sirven para la adherencia).
- Pili sexual (fenómeno de transferencia genética).
Elementos internos de la bacteria
Cromosoma bacteriano : Constituido por una cadena de ADN circular doble. No tiene membrana limitante
Plásmido (elemento facultativo): Unidad genética extracromosómica (trozo de ADN)
Tipos:
Deformantes: Central Subterminal Terminal
Formación de la espora
Espora libre Célula vegetativa
Se inicia la multiplicación de la espora
Perdida del soma bacteriano Espora desarrollada
Partes de la espora
Exosporium (restos de membrana) Pared esporal Membrana esporal Nucleoplasma CORE Citoplasma Exina Intina
Al estar impermeabilizada no absorbe agua porque empieza a fabricar el “ dipicolinato calcico ” (Ácido dipicolinico). Es la principal sustancia de la intina.
En estado vegetativo pierde el dipicolinato calcico y empieza a absorber agua.
Curva de crecimiento
Tiempo de generación bacteriana. Crecimiento y multiplicación.
- Fase de latencia (multiplicación de ribosomas)
- Fase exponencial o logarítmica
- Fase estacionaria (se multiplican las mismas que mueren por lo que se llega a un equilibro)
- Fase de declinación y muerte
Multiplicación bacteriana
Mesosoma
- Tienen un periodo de multiplicación muy corto, exceptuando algunas bacterias (ej: tuberculosis).
- (^) En las se inicia la multiplicación mediante la DNA polimerasa. Estos puntos se denominan “origen” y en ellos comienza una duplicación del material genético.
- Los mesosomas realizan la separación y se fusionan entre sí y se inicia la formación de los componentes de la pared de esta manera el resultado son dos células hijas. LA amidasa rompe la pared en dos partes iguales.
Fenómenos de transferencia
Intercambio de material genético de una bacteria a otra o de un virus a una bacteria.
Transformación : Una bacteria toma fragmentos de DNA por la lisis de otras bacterias. Transferencia de un fragmento de DNA de una bacteria que se ha lisado a otra bacteria y se incorpora al ac.nucleico de la bacteria destino.
Transducción : el paso o transferencia de DNA de una bacteria a otra mediante un bacteriofago (microorganismo que ataca a la bacteria pero no al hombre) que lo vehiculiza.
Transfección : es cuando el ac.nucleico de un virus penetra en una bacteria.
- Fósforo: Ac. Nucleicos y fosfolípidos
- Azufre: parte de AA y Vitaminas.
- Potasio: Activador de enzimas
- Hierro: enzimas que participan en los procesos de óxido-reducción.
- Agua: la bacteria esta constituida por un 60% a 70%.
Micronutrientes
Cobalto, cobre, manganeso, níquel,…..
Reacciones energéticas
Grupo nutricional Fuente de carbono Fuente de energía Fotoautótrofos CO2 E. Lumínica Fotoheterótrofos Compuesto orgánico E. Lumínica Quimioautótrofos CO2 Sales inorgánicas
Quimioheterótrofos (afectan al hombre)
Compuesto orgánico Compuesto orgánico
Productos resultantes del anabolismo
- Componentes del soma bacteriano
- Toxinas
- Exoenzimas
- Fermentos
- Antibióticos
- Piocinas y bacteriocinas
- Pigmentos
- (^) Vitaminas
Condiciones ambientales
- Agua
- Oxigeno:
- (^) Aerobia : necesita oxígeno para vivir
- Aerobia estricta : obligatoriamente necesita oxígeno para vivir
- Aerobias y anaerobias facultativas : se adaptan perfectamente a la ausencia de oxígeno.
- Anaerobias aerotolerantes : bacterias que pueden aguantar un tiempo determinado en presencia de oxígeno.
- Anhídrido carbónico: respiración microaerofilas, necesario un 10% de anhídrido carbónico para vivir.
- Temperatura óptima de crecimiento. clasificación:
- (^) Psicrófilas: aquellas que su temp.opt. esta entre los 20 y 22 grados.
- Psicrófilas extremas: -70/-80 grados
- Mesófilas: 37 grados
- Termófilas: 47,48,49 grados (termófilas extremas: 103 grados)
Características patogénicas de los microorganismos.
Contaminación (objetos inanimados): contacto de ese microorganismo en ese objeto. Deposito de microorganismos en la superficie de un objeto.
Colonización : Es la presencia de microorganismos en la superficie del organismo y el microorganismo se multiplica solo para mantener su número.
Infección : Proceso de etiología bien bacteriana, vírica, fúngica o parasitaria que va a producir un proceso infeccioso sin características nosológica específicas. Ej: faringitis.
Enfermedad infecciosa: Proceso de etiología bien bacteriana, vírica, fúngica o parasitaria con características nosológicas específicas. Ej: sífilis.
- Capacidad para penetrar en le huésped.
- Capacidad de multiplicación en los tejidos del huésped.
- (^) Disponer de medios para producir el daño.
- Resistir y superar las defensas del organismo.
Patogenicidad: es el poder patógeno que tiene un microorganismo para poder producir enfermedades.
Virulencia: grado de dicha capacidad patógena.
TOXINAS
Las toxinas son sustancias que elabora el microorganismo y las puede arrojar al exterior. Pueden ser “ Exotoxinas ” ó “ Endotoxinas ”.
Las exotoxinas son sustancias de naturaleza proteica que se desarrollan en el interior de la bacteria y viajan a distancia. Son muy toxicas y se caracterizan porque su mecanismo de acción y cuadro clínico son muy específicos. Son muy lábiles, es decir, se modifican fácilmente, entre los 60º y 63º se destruye a la toxina. Tienen un gran poder inmunogeno y son fácilmente transformables en “ toxoides ” (toxina desnaturalizada que ha perdido su poder patógeno pero no el inmune). Son producidos por bacterias Gram + y Gram -.
Las endotoxinas son lipopolisacáridos que se encuentran dentro de las Gram -. Son de menor toxicidad. Su mecanismo de acción y cuadro clínico son inespecíficos. Son relativamente estables, no se transforman en toxoides. Son débilmente antigénicas y son principalmente generadas por bacilos y cocos Gram – (rara vez por una Gram +).
Enzimas toxicas
- Factores humorales: Sistema complemento y Sistema Interferón.
Interfiere en la replicación viral (la impide) intracelularmente. Inhibe el crecimiento de células malignas, acción estimulante sobre la fagocitosis.
Interferón alfa: leucocitos, linfocito T Interferón beta: firosblasto Interferón gamma: linfocito T
El interferón sale de otras células. El interferón se codifica en el cromosoma 9. Estas células tienen a un represor que impide que este se sintetiza. El virus penetra en la célula y comienza su multiplicación y la inhibición del represor y el interferón se elabora.
Antibiótico : Sustancia producida por microorganismos capaces de inhibir o destruir la reproducción bacteriana. Espectro de acción : Grupo de bacterias o de microorganismos sobre los que actúa el antibiótico. Elevada potencia biológica : La concentración mínima inhibitoria es la misma concentración de ese antibiótico que necesitamos para inhibir el crecimiento bacteriano. Toxicidad selectiva : Que se a capaz de destruir microorganismos en el interior del organismo sin dañarlo.
Los antisépticos actúan en la superficie del organismo. Los desinfectantes se aplican en el medio ambiente.
Los antibióticos y quimioterápicos son compuestos químicos capaces de inhibir el crecimiento o incluso de destruir ciertas especies microbianas de forma específica a bajas concentraciones y sin toxicidad (o muy baja para el organismo).
Los antibióticos se pueden clasificar por:
Origen:
- Biológicos: producidos por microorganismos
- Sintéticos: producidos artificialmente por síntesis química.
- Semisintéticos: sobre el núcleo de un antibiótico biológico se le añaden radicales químicos que disminuyen la toxicidad, mejorándolo.
Espectro de acción:
- De amplio espectro
- De espectro intermedio
- De espectro corto o reducido
Forma de actuación:
- (^) Bacteriostáticos: inhiben el crecimiento bacteriano.
- Bactericidas: son aquellos que producen la lisis bacteriana.
Mecanismo de acción
- Síntesis de la pared bacteriana. Impide que la bacteria sintetice la pared por lo que la bacteria se lisa. Estos antibióticos son poco tóxicos. Para que ocurra esto debe de estar en crecimiento logarítmico.
- Alteran la membrana citoplasmática. No se usan mucho porque son tóxicos y alteran las propias células del organismo destruyendo la bicapa de fosfolípidos.
- Alteración de la síntesis de proteínas: se unen al ribosoma 50S y 30S y alteran la síntesis proteíca.
- (^) Bloqueo de la síntesis de ac.nucleicos: este bloqueo se puede realizar a varios niveles. Las enzimas para la síntesis de ADN y ARN, otros son los antimetabolitos que intervienen en el metabolismo del ácido folico (necesario para la formación de ADN).
Estructura química
Aminoglucósidos, anfenicoles, cefalosporinas, glucopéptidos, macrólidos, penicilinas, quinolonas, rifamicinas, sulfonanidas, tetraciclinas.
A veces se unen asociaciones de antibióticos.
Tipos de asociaciones:
- Sinergia: la acción combinada de dos antibióticos es mayor que la suma de ambos.
- Adición: la acción combinada de dos antibióticos es menor que la del producto más eficaz.
- Antagonismo: la acción combinada de dos antibióticos es menor que la del producto más eficaz.
- Indiferencia: la acción combinada de dos antibióticos no es más potente que la del producto más eficaz.
Se emplean asociaciones sinergicas:
- (^) Para prevenir resistencias
- Como terapéutica inicial
- En infecciones mixtas
- Para reducir la toxicidad
- Para producir sinergias
Resistencia al antibiótico
Se considera una capa resistente, cuando necesita para inhibirse concentraciones de fármacos superiores a la concentración que el antibiótico puede alcanzar en el sitio de la infección.
Puede ser:
En el timo el linfocito se convierte en LT y ya son inmunocompetentes. El LT se convierte en “Linfoblasto” y el LB en “Plasmoblasto”. El linfoblasto se va a transformar en el resto de linfocitos (ver libro). El plasmoblasto se transforma en células plasmáticas y estas en anticuerpos.
Antigeno (Ag): Toda sustancia extraña al organismo inmunologicamente maduro que desencadena una respuesta inmunitaria. Puede ser humoral o celular.
Para que esa sustancia extraña sea reconocida como Ag debe tener 2 caracteristicas:
- Poder inmunogeno (PI): Poder de esa sustancia de provocar una respuesta inmunitaria.
- Especificidad antigénica (EA): Poder de reaccionar con ese anticuerpo ó con esa célula sensibilizada que él provocó la formación.
Ag. Fuerte: gran poder inmunogeno Ag. Débil: poco poder inmunogeno
Hay unos antígenos que no son verdaderamente antígenos que reciben el nombre de “Haptenos” porque cuando penetran en el organismo no desencadenan una respuesta inmunitaria, pero son capaces de reaccionar con anticuerpos desencadenados por otro Ag. Un hapteno no tiene P.I. pero si E.A.
En los microorganismos hay Ag estructurales y metabólicos. Las estructuras son los Ag que forman parte de la estructura de la bacteria por ejemplo el Ag flagelar (Ag H), Ag capsular (Ag K), Ag pili ó cimbia (Ag F), Ag de la pared (Ag O).
Los metabólicos son las exotoxinas y las endotoxinas.
Hay otro Ag que se denomina protector, es aquel que cuando desencadenan una respuesta inmunitaria en un organismo es específica y protectora para el individuo.
Ag heterogénicos ó genéticos: son Ag que suelen pertenecer a una misma familia de microorganismo y reacciona con distintos tipos de anticuerpo.
Factores determinantes del P.I. (ver libro pag 22)
Anticuerpo (Ac) (libro pag 23):Son inmunoglobulinas que reaccionan con el anticuerpo que produjo su producción. Es el 20% de todas las proteínas plasmáticas. En el hombre existen 5 tipos:
- Ig A
- Ig D
- Ig E
- Ig G
- (^) Ig M
Como mínimo las inmunoglobulinas están formadas por dos cadenas pesadas y dos ligeras y son polipéptidos. En las cadenas externas superiores son aminoterminales
(NH3+). Los extremos inferiores de la cadena son carboxiterminales (COO-). Estan unidos por puentes de disulfuro que pueden ser:
- Intercatenarios: entre las distintas cadenas
- Intocatenarios: dentro de las cadenas
Todas las inmunoglobulinas tienen una zona llamada bisagra que es la zona de inflexión de la cadena pesada, los dos tipos de cadena tienen unas zonas o dominios que son variables y constantes.
- Las cadenas ligeras tienen una zona variable y un dominio cte.
- Las cadenas pesadas tienen 3ó 4 dominios
- Los dominios variables de las cadenas ligeras se les llama VL.
- Los dominios ctes. de las cadenas ligeras CL , los dominios variables de las cadenas pesadas son VH y los dominios ctes son C H1 , C H2 y C H3. Estos nombres corresponden a la cadena larga “L” y las cadenas pesadas “H”.
Las zonas variables de las dos cadenas van a tener a su vez zonas hipervariables. El número de zonas hipervariables pueden ser 3 ó 4. En cada zona variable se disponen en una forma y en otras veces nos la encontramos en otra posición, pero también tienen zonas hipervaribles, es decir, que varían constantemente debido al antígeno que desencadene su producción.
Es en las zonas hipervariables en donde se une el anticuerpo con el antígeno. Se llama zona combinante y solo se une a una pequeña parte del antígeno.
Ig G
Representa el 7% de todas las inmunoglobulinas. Se sintetiza tardíamente y en poca cantidad en un primer contacto con el antígeno. Al 2º contacto la producción es rapidísima y en altas concentraciones. Esta se caracteriza por poder atravesar la placenta dándole protección al feto y actúa como anticuerpo opsonizante y actúa también como antitoxina.
Ig M
Es una macro globulina de gran tamaño y nos la encontramos confinada en el torrente circulatorio. Se sintetiza precozmente en un primer contacto con el antígeno pero en cantidades pequeñas en un 2º contacto con el antígeno. Esta Ig no puede atravesar la placenta, pero es la Ig que es capaz de sintetizar el feto cuando sufre una infección intrautero. Esta Ig nos la encontramos en el torrente sanguíneo y en la superficie de los linfocitos B. Es una Ig que nos protege contra las bacterias como para los virus.
Ig A
Es la llamada “Ig. Secretora” localizada a nivel de las mucosas y nos va a proteger contra infecciones de esas mucosas principalmente todas las mucosas respiratorias, la intestinal y vaginal. Esta Ig protege contra bacterias y virus.
Ig E
- Bacteriolisis (cuando la célula esta en mal estado)
- Fagocitosis (C´3b)
- Inflamación
Funciones que producen daño celular
Reacción Ag-Ac
Se realizan pruebas serológicas a través del suero fisiológico (se centrifuga una muestra de sangre para obtener el suero de la misma) de donde se obtienen Ag. Y Ac.
Fiabilidad de una prueba diagnostica
Sensibilidad : Proporción de individuos realmente enfermos que dan la prueba positiva (una prueba es muy sensible cuando detecta pocos Ac.)
Especificidad : Proporción de individuos sanos que dan la prueba negativa
Hay pruebas de reacción de precipitación, pero son poco sensibles y poco específicas, por eso se sustituyen por pruebas de aglutinación en las que se enfrenta suero del paciente (inmunosuero) con antígenos particulados (apoyados en algo). Se realiza en un porta o en una batería de tubos. En porta se realiza una prueba cualitativa, solo dice si es positiva ó negativa. La prueba cuantitativa se realiza en una batería de tubos vemos la cantidad de antígenos que tiene el individuo.
La prueba “ELISA”, para el SIDA, es muy sensible y específica (tres maquinas procesan la misma muestra). El Westers-blot es una prueba aún más específica para cuando elisa no es concluyente y detecta toda la gama de anticuerpos que actúan contra el SIDA.
Reacción de fijación de complemento
- Necesitamos suero del paciente descomplementado (calentándolo a 63º)
- Ag. Conocidos
- C´(complemento de cobaya)
- Sistema apoceptor formado por hematíes de carnero y hemolisina anticarnero
Todo esto se introduce en un tubo y pueden suceder 2 cosas:
- (^) El tubo no presenta reacción Ag-Ac y se unen los hematíes y la hemolisina con el complemento. Si esto sucede el Ag queda suelto y no hay Ac y se produce la hemolisis enrojeciendo el color del tubo, por lo tanto es negativo.
- El Ag y el Ac se unen y esta reacción necesita del complemento y el color no cambia por lo que decimos que la prueba es positiva.
Fenómenos de hipersensibilidad inmediatos o tardíos
- Se pone en marcha la inmunidad humoral (inmediata)
- Se pone en marcha la inmunidad celular (tardía)
Existe la clasificación de los fenómenos de hipersensibilidad:
- (^) Tipo 1 : Reacción anafilactica y atópica: Sustancia que el organismo reconoce como Ag y forma Ac y estos Ac se depositan en la superficie de la célula cebada. Cuando por segunda vez penetra el mismo Ag, este Ag se une al Ac formado produciendo la desnagrulación de la célula cebada liberando sustancias anafilacticas y atópicas.
- Tipo 2 : Reacción citotóxica: cuando entra el Ag se producen Ac circulantes. Al penetrar por 2ª vez el Ag se le une el complemento produciendo alteraciones celulares directas.
- Tipo 3 : Reacciones por complejos inmunitarios: cuando por 2ª vez penetra el Ag en el organismo se une al Ac producido y se deposita el complejo Ag-Ac en los tejidos alterándolos.
- Tipo 4 : Hipersesibilidad mediada por células (tardía): la reacción que se produce, cuando entra un Ag por linfocitos sensibilizados o por sustancias liberadas por ellos como son las linfoquinas.
Fenómenos de anafilaxia (Pág. 32 libro)
Un fenómeno de hipersensibilidad inmediata se produce en las siguientes circunstancias:
- (^) Que se administre una inyección parenteral de alguna sustancia.
- Que transcurra un período de latencia (aprox. de 8 a 21 días)
- Que se vuelva administrar esa misma sustancia.
- Al primer punto lo llamamos “Inyección sensibilizante”
- Al tercer punto lo llamamos “Inyección desencadenante”
Sustancias mediadoras de la anafilaxia. Factores que se liberan cuando se unen el Ag- Ac.:
- (^) Histamina
- Bradiquinina
- Factor quimiotactico de los eosinófilos de la anafilaxia
- Sustancias de reacción lenta de la anafilaxia
