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MICROBIOLOGÍA GENERAL
TEMA 1. INTRODUCCIÓN
Ciencia que va a estudiar los seres microscópicos. Se ha ido desarrollando en función de nuevos métodos de estudio. Estudia la relación entre morfología, estructura y función microbiana así como las alteraciones que producen los microbios en el ser humano. Es una ciencia experimental pero dirigida hacia el origen de las enfermedades infecciones. Los microorganismos (BACTERIAS, VIRUS Y HONGOS) permiten, contribuyen al estudio del origen de la vida , equilibrio de la biosfera , producen elementos esenciales (fermentación alcohólica, producción de antibióticos, síntesis de la vitamina B). Existe una microbiota beneficiosa (del intestino, por ejemplo. Un antibiótico que la destruye podría producir una necrosis intestinal) se debe cuidar (consumo de vegetales, yogur…) y evitar antibióticos que puedan alterarla. Protege de bacterias perjudiciales. Los aspectos perjudiciales son la contaminación de alimentos ( bacillus cereus , bacteria que pasa de estado vegetativo a espora (se encuentra en los alimentos) y si es ingierida podría producir la muerte por su toxina) y las enfermedades infecciosas , vehiculizadas por aire, alimentos, otras personas infectadas (tuberculosis). Vamos a ir estudiando cada enfermedad, por qué se produce y de dónde procede el agente infeccioso. No siempre es fácil ( Clostridium difficile es una bacteria que puede estar en el intestino en baja concentración, pero puede pasar de microbiota beneficiosa a perjudicial). La microbiología en medicina es importante porque nos permite el diagnóstico de las enfermedades infecciosas.
BASES DE LA MICROBIOLOGÍA
- En el siglo XVII (1676) , Antonio Van Leeuwenhoek construyó el primer microscopio con el cual visualizaba bacterias de su placa dental, fueron las primeras descritas. No compartió 1 cómo había fabricado el microscopio y no se volvió a tener datos del estudio de microorganismos hasta el siglo XIX (1838). Darwin (estudiaba la evolución), comparó las enfermedades que sufrían animales y personas: viruela y rabia, las tienen animales pero también humanos.
- Finalmente Pasteur ( 1857 ) recibió un encargo para estudiar vinos franceses y las enfermedades que tenían, estaban destruyendo la producción vinícola. Hizo estudios sobre la fermentación alcohólica, láctica, y estudiando la enfermedad que afectaba el vino. Con esto formuló la teoría microbiana (1859) : “ las enfermedades contagiosas deben su existencia a causas de la misma naturaleza que la de microorganismos de la fermentación ”.
- Pasteur es el padre de la microbiología, pero Semmelweis ( 1860 ) comprobó que mediante el lavado de manos evitaba el contagio de infecciones (inició el lavado de manos en cirugía), se disminuía la mortalidad.
- En 1863 Pasteur relacionó cada microorganismo con una infección diferente (fermentación distinta). Más adelante ( 1865 ) Lister inspirado en ls trabajos de Pasteur , empezó a usar la antisepsia en cirugía. En 1877 , F. Cohn establece su teoría germinal que establecía la primera clasificación de las bacterias.
- Robert Koch ( 1881 ) desarrolló medios de cultivo para el crecimiento de nuevas bacterias (conforme se descubrían nuevos microorganismos se necesitaban nuevas técnicas). Los medios de cultivo eran líquidos (inspirados de caldos de la cocina 2 ). A un tubo sin bacterias, se le añadía una y si el cultivo era positivo, pasaba de ser transparente a turbio (solo se veía que había cultivo, pero no el crecimiento). Koch presentó medios solidificados 3 con gelatina (placa Petri) donde es posible observar las colonias de bacterias en desarrollo. Lograron un medio de cultivo que permitía crecer al bacilo de Koch , productor de la tuberculosis.
- Hans Christian Gram 1884 desarrolló una técnica de tinción que se sigue usando ahora: la técnica de Gram.
- Las bacterias se clasifican en Gram positivas (tiñen de violeta ) y Gram negativas (tiñen de rojo ). Esa tinción permite establecer esta clasificación de las bacterias. Con el microscopio electrónico se comprobó que las paredes de estas bacterias eran diferentes, se teñían en función a su distinta estructura
- Frederick Griffith ( 1918 ) describió la transformación en neumococos. Había un paso de información genética de una bacteria muerta a una viva: origen de la plasticidad genética de las bacterias.
- En 1928 Fleming descubrió la penicilina e inició el desarrollo de los antibióticos que junto a las vacunas han permitido prolongar la vida y disminuir la mortalidad infantil.
- Selman A. Waksman ( 1944 ) descubrió la estreptomicina y permitió tratar a enfermos con tuberculosis (en su mayoría morían) salvando muchas vidas (y las sigue salvando). (^1) No se le considera un científico porque no compartió sus progresos. (^2) Gran parte del trabajo de laboratorio es copia del trabajo de la cocina (^3) Se le ocurrió a su mujer (colaboradora de su trabajo), Frau Hesse que usaba gelatina para solidificar su tarta de queso.
Las bases de la microbiología están sentadas en las dos grandes escuelas del siglo XIX y XX : A. ESCUELA FRANCESA liderada por Pasteur (+ Roux, Chamberland…) Evolucionó de una investigación básica a una aplicada, a partir de la fermentación alcohólica acabaron describiendo el origen de enfermedades infecciosas, iniciaron la esterilización de medios de cultivo= pasteurización (esterilizar medios de diagnóstico, beber leche sin bacterias), realizaron estudios de la relación huésped-parásito sobre todo para la síntesis de nuevas vacunas (virulencia y atenuación) y descubrieron nuevos microorganismos ( gangrena gaseosa, carbunco, rabia ). Pasteur fue el primero en aplicar l a vacuna antirrábica. B. ESCUELA ALEMANA : Instituto de Higiene de Berlín ( Kock, Von Behring, Loeffler… ) Mucho de lo que aprendió Koch provenía de Pasteur. Aplicó una mentalidad etiopatiogénica (qué agente produce la enfermedad), descubrió la tuberculina (para diagnosticar la tuberculosis), estudio sobre neumococos, meningococos , peste y tétanos. Recibió el premio Nobel. Para bien o para mal, la microbiología se basa en reglas que se cumple pero siempre aparece alguna excepción: todas las bacterias tienen pared menos los micoplasmas. Toda generalización tiene excepciones.
OBJETIVOS DE LA MICROBIOLOGÍA
Vamos a centrarnos en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. ¿Cómo demostrar que un agente infeccioso (concretamente una bacteria) es el causante de una enfermedad? Mediante los postulados de Koch.
- La bacteria debe encontrarse en todos lo casos en los que aparezca la enfermedad.
- Se aislará a partir de lesiones de la persona infectada y se mantendrá en un cultivo puro.
- Si se inocula en un animal de experimentación produce la enfermedad.
- Se reaislará en el animal en el que se ha inducido la infección EJEMPLOS. Myocbacterium tuberculosis ⇶ tuberculosis| Bordetella pertussis ⇶ tos ferina | Clostridium botulinum ⇶ botulismo. Aunque también existen enfermedades mixtas en las que varios agentes pueden producirlas.
DIAGNÓSTICO MICROBIOLÓGICO
Importante el CRONOGramA. La microbiología es muy lenta, una bacteria tarda al menos un día en crecer, y esto supone una limitación. El cronoGrama plantea que cuando se tiene una muestra (ejemplo: faringitis purulenta) con la tinción de Gram procesan si hay bacterias y se someterán a cultivo. Al día siguiente comprobación si hay crecimiento positivo o negativo, en el primer caso se procede a la identificación de la bacteria y se somete a discos de antibiótico para determinar el tratamiento. La muestra se obtiene a día 0, tras el procesamiento y cultivo, el tratamiento puede darse a las 48h , rango en el que podría empeorar el sujeto (con una meningitis no se puede esperar tanto). Esquema básico: diagnóstico, visión directa, cultivo y tratamiento a aplicar. EJEMPLO. Infección de orina, resultado a las 48h de crecimiento positivo de Escherichia coli y sensible a antibióticos como nitrofurantoina, fosfomicina o norfloxacino. Si en la orina no hay infección (crecimiento negativo) puede darse el resultado a las 24h.
MIROBIOTA
Comunidad de bacterias que forman parte de nuestro organismo, están en su nicho ecológico. Son distintas las bacterias del pie, cuello y mano, pero no son patógenas. El microbioma es el conjunto de genes o genomas que forman la microbiota. La disbiosis es una alteración de la microbiota. Estos datos se obtienen por secuenciación masiva, exceso de datos pero la información (y difícil interpretación) pero al final se concluyó que determinadas zonas del cuerpo tienen phylum distintos. Para el diagnóstico de las enfermedades estudiaremos las ESPECIES , regidas por la taxonomía, tienen un género y familia. Al estudiar la microbiota o microbioma obtenemos datos en función de los phylum (grupos más grandes de familias bacterianas).
INVESTIGACIÓN EN MICROBIOLOGÍA. Lo más importante es el diagnóstico mediante técnicas rápidas, desarrollo
de nuevos antibióticos , adaptación de las vacunas, aparición de nuevos microorganismos (nuevas especies de mycobacterias ). La microbiología está en constante evolución.
CLASIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS
Hemos ido descubriendo microorganismos, en gran parte gracias a los microscopios (a partir de 0’1mm el ojo humano no tiene capacidad de resolución). Gracias a los avances hemos podido diferenciar microorganismos por su tamaño pero también por su nivel de organización: microbiología engloba un campo desde priones o virus , acelulares y muy elementales, hasta bacterias, unicelulares, pero además, hongos como levaduras, de estructura unicelular) y hongos pluricelulares (pudiendo estar en esporas, setas en el campo…) Por último todos los parásitos visibles a simple vista. Nivel complejo de organización: pluricelulares eucariotas: animales y fungi [artrópodos, helmintos y hongos] y unicelulares eucariotas: protistas y fungi [protozoos y levaduras].
TAXONOMÍA
Ciencia que nos permite clasificar, nombrar e identificar. Diferencia las características de los microorganismos tanto geno como fenotípicas. Utiliza el ARN 16s para diferenciar y es dinámica , con la técnica de secuenciación masiva pueden secuenciarse genomas obteniendo mucha información y pudiendo diferenciar unos microorganismos de otros. Los manuales de Bergey de 2012 son 5 volúmenes de bacterias en los que barca 26 phylum (24 bacterias y 2 arqueobacterias). Archea y bacterias Gram ⊖ ( cianobacterias ). Volumen I. Proteobacterias (Gram⊖ , interés médico) son el volumen II. Firmicutes (bacterias Gram ⊕ con bajo contenido de C-G). Volumen III. Tenericutes , Chlamydae , Spirochaetes … Volumen IV. Actinobacteria (Gram ⊕ con alto contenido en C-G). Volumen V. CLASIFICACIÓN : las bacterias se ordenan por su grado de similitud en el gen ARN 16s. Phylum es lo más alto (extenso) > clase > orden > familia > género y por último especie , pudiendo haber incluso tipo o serotipo (si tiene mucho interés médico, hay algunas que tienen ciertos Ag en su pared celular, por los cuales se comportan diferente. Será interesante conocer su serotipo). La Salmonella entérica es su especie, necesitamos decir el serotipo (en el caso de salmonella , serovar ): enteridis. En la práctica se dice salmonella enteridis. Generalmente, todas las clases, órdenes y familia tienen la misma terminación: clase (-tes), orden (-ales), familia. Luego el género y especie son únicos. Phylum Tenericutes , Clase Mollicutes , Orden Mycoplasmatales , Familia Mycoplasmatacea , Género Mycoplasma , Especie M. pneumoniae. Para las bacterias se usa el sistema binomial y los nombres de los microorganismos se adjudican desde nombres descriptivos ( staphylococcus , coco es “racimo”, al microscopio parece un racimo de uvas), por el nombre del autor , por acontecimientos … el nombre del género es único, pero el “apellido” puede repetirse ( pneumoniae , por ejemplo, porque produce neumonía). Se pone Sp cuando no se ha podido identificar una especie ( staphylococcus sp ). Spp se pone para varias especies, Staphylococcus spp (si hablamos de bacterias que producen neumonía, staphylococcus spp : muchas especies de este género pueden producir neumonía). Los 5 volúmenes contienen las diferencias y características geno y fenotípicas para la identificación bacteriana. Para la identificación se hacen pruebas bioquímicas (agrupación en racimos, catalasa ⊕, fermentación glucosa y productor de coagulasa: Staphylococcus aureus ) Además es importante el TIPADO, con el que se diferencian grupos de microorganismos dentro de una misma especie (puede haber Ag más o menos importantes, en casos de epidemiología, brotes en hospitales…)
PARED CELULAR
(PÉPTIDOGLICANO) SÍ^ NO^ NO
MITOCONDRIAS NO NO NO
RIBOSOMAS 70s 70s 80s PRIMER AÁ SÍNTESIS PROTEICA Formilmetionina^ Metionina^ Metionina ESTEROLES (MEMBRANA) NO NO SI
TÉCNICAS DE ESTUDIO
En microbiología salvando excepciones necesitamos el microscopio para el estudio. Las bacterias son transparentes, precisamos de tinciones para visualizar y diferenciarlas. Hay muchas técnicas de tinción, la más utilizada es la tinción de Gram , descrita a finales del siglo XIX. Gracias a ella se diferencian bacilos Gram ⊕ y ⊖ y cocos Gram ⊕ y ⊖ Aparte de servir para identificar bacterias, en casos de extrema gravedad se hace para acelerar el diagnóstico bacteriano: meningitis, detección de bacterias en sangre (bacteriemia). Otra tinción: de Ziehl - Neelsen
MORFOLOGÍA
BACTERIANA
Cocos (aislados, en parejas, cadenas, racimos, tétradas, sacrinas) y bacilos (cocobacilos, extremos de maza, extremos cuadrados, estreptobacilos, vibrios, espirilos)y helicoidales (espirotecas). El bacilo tuberculoso permanece teñido rojo sobre el fondo azul del resto de la mucosa patológica. TEMA 3. ESTRUCTURA BACTERIANA Es importante conocer la estructura bacteriana, contiene los elementos que producen el daño, y así determinar los tratamientos. HANS CHRISTIAN GRAM. En 1884 desarrolló un método de tinción de bacterias denominado tinción diferencial standard. Trabajando junto a otro investigador en base a estudios de pulmones de fallecidos por neumonía, estableció una técnica con la que clasificar a las bacterias en Gram ⊕ y Gram ⊖. Esta es una primera distinción que se puede hacer en bacterias: las primeras se tiñen de violeta y las segundas de rojo. Bacterias Gram ⊕ o monodermas , solo con una capa y más anchas, y Gram ⊖ o didermas , con dos capas y más complejas. Las primeras fueron las monodermas, con capacidad de producir antibiótico (que las destruía a si mismas); desarrollaron una nueva estructura de pared más compleja surgiendo las Gram ⊖. Las ⊕ son las más arcaicas. Gram ⊕ tienen una membrana y encima la pared. Las ⊖ una membrana celular seguida de una estructura donde está la pared celular o proteoglicano (el espacio periplásmico) y encima otra membrana. Las clasificamos por la tinción de Gram: colores de la pared monodérmicas Gram ⊕ (violeta) y didérmicas Gram ⊖ (rojo). La tinción descubrió una diferencia ultraestructual y todas se pueden clasificar según este criterio pero el inconveniente de la microbiología es que cuando aparece una norma siempre hay una excepción: Legionella pneumophila , mycobacterium tuberculosis y treponema pallidum. Las dos primeras no se tiñen pero son cultivables, el tercero ni se tiñe ni se cultiva en los medios habituales.
ELEMENTOS OBLIGATORIOS O CONSTANTES
Necesarios para sobrevivir. Son importantes porque son los elementos sobre los cuales atacar para destruir la bacteria. Luego hay otros elementos permiten vivir a la bacteria de manera más agresiva pero sin ellos puede sobrevivir.
Tinción Gram
1.Violeta de Genciana (principal)
**2. Lugol (mordiente)
- Alcohol acetona (decolorante)
- Safranina o fucsina (contraste)**
Gram + Gram -
Se tiñe Violeta
Permanece Violeta
Permanece Violeta
Permanece Violeta
Se tiñe Violeta
Permanece Violeta
Se decolora
Se tiñe Rojo
Etapas
Tinción Ziehl-Neelsen
**1. Fucsina (principal)
- Calor (mordiente)
- Alcohol clorhídrico (decolorante)
- Azul de metileno (contraste)** Ac. Alcohol R No Ac. Alcohol R
Se tiñe Rojo
Permanece Rojo
Permanece Rojo
Permanece Rojo
Se tiñe Rojo
Permanece Rojo
Se decolora
Se tiñe Azul
Etapas Bacilo tuberculoso permanece teñido en rojo, contrastando con el fondo azul del resto de la muestra patológica
TINCIÓN DE GRAM.
VIOLETA DE GENCIANA + LUGOL
(mordiente) + ALCOHOL ACETONA (decolorante) + SUFRANINA (contraste). Los Gram positivos se quedan violeta desde el primer momento. Los Gram negativos con los dos primeros quedan violetas, con el alcohol se decolora y con el último se tiñen de rojo. Grampositivos-Gramnegativos
Hay dos tipos de ENVOLTURAS : cápsula y glicocálix, FLAGELOS , PILIS , ESPORAS Y PLÁSMIDOS. Todo elemento facultativo se relaciona con una patología. GLICOCÁLIX DE STREPTOCOCCUS MUTANS (VIRIDANS). Envoltura que rodea a la bacteria y le permite adherirse a la boca, produciendo placa dental y acaba originando caries.
ENVOLTURAS. Incrementan la virulencia. Formadas por polisacáridos, facilitan el diagnóstico de la infección, con
microscopio observaremos presencia o no de cápsula (tinción). En neumococo (o S. pneumoniae ) hay alrededor una capa (es capsulado ). Podemos tener además una clasificación función al tipo de cápsula ( Ag K ). Las bacterias crecen como con un moco por encima= la cápsula. Un ejemplo típico es el neumococo. Con cápsula son virulentos, sin cápsula no. En el desarrollo de la vacuna se utilizan distintos tipos de neumococos, según las cepas que se clasifican en serotipos 1,2… (se utiliza un neumococo capsulado). E. Coli K1 es productora de meningitis neonatal. Las mujeres que acaban de dar a luz transfieren las bacterias de su intestino al recién nacido pudiendo producir meningitis. Dentro de una misma especie ( E.coli ), diferenciamos sin cápsula o K1 (productora de meningitis).
FLAGELOS. Son apéndices proteicos, flexibles, que permiten a las bacterias moverse. Además nos posibilitan identificar a
la bacteria, tienen el Ag H. Son más frecuentes en bacilos (sobre todo en enterobacterias ).
PILIS. También formados por estructura proteica ( pilina ), hay comunes , que permiten la adhesión de bacterias a células
( Neisseria gonorrhoeae o gonococo es capaz de producir esterilidad en la mujer si tiene pilis; sin ellos no producen ni infección ni esterilidad. Pilis sexuales , esenciales en la conjugación bacteriana : se emite un pili que contacta con una célula receptora y a través de él se acepta material genético. A la bacteria con su único cromosoma le llega gracias al pili un plásmido (dotación genética= cromosoma + plásmido, que si codifica para la resistencia ante un antibiótico, esa bacteria sin el plásmido era sensible a dicho antibiótico pero ahora se ha hecho resistente).
ESPORAS. Son formas de resistencia cuando la bacteria tiene menos nutrientes, ambiente seco, frío; es una “forma
durmiente”. Permite la supervivencia y mantenimiento durante mucho tiempo. Suelen aparecer en bacilos Gram ⊕ (es arcaico evolutivamente) como bacillus anthracis (productor de carbunco) o clostridium tetani (tétanos). En relación a la virulencia son importantes. Una espora de tétanos puede encontrarse en el ambiente y acabar produciendo tétanos. CLOSTRIDIUM DIFFICILE. La presencia de ácidos biliares primarios producen la germinación de esporas. Al tratar esta infección debe restablecerse la microbiota intestinal (está totalmente alterada). Las esporas son características de bacterias Gram ⊕, phylum firmicutes (bajo contenido en G+C y más antiguas evolutivamente). Una enterobacteria no produce esporas. TEMA 4. METABOLISMO BACTERIANO METABOLISMO. Conjunto de procesos por el cual las bacterias captan distintos nutrientes para realizar sus funciones específicas: adquirir energía del medio y almacenarla para realizar sus funciones, convertir los nutrientes exógenos en otras moléculas precursoras de los componentes macromoleculares de la célula bacteriana y formar y degradar moléculas necesarias para cumplir sus funciones: movilidad, captación de nutrientes… El metabolismo se produce por secuencias de reacciones catalizadas enzimáticamente: anabolismo o biosíntesis , sintetizan sus propios componentes para lo cual se consume energía; catabolismo, degradación de estos componentes, proceso en el que se libera energía. Las bacterias captan nutrientes externos del ambiente y por catabolismo se genera CO 2 , H 2 O y ATP que usará para sintetizar sus propias biomoléculas.
NUTRICIÓN BACTERIANA
Dependiendo de lo que necesite, se clasifican en nutricionalmente no exigentes , aquellas que no requieren nada especial para desarrollarse, cualquier medio de cultivo es válido ( prototróficas ), nutricionalmente exigentes ( auxotróficas ), necesitan vitaminas o factores para crecer. Y hay otras, incapaces de producir ni almacenar energía, viven dentro de las células, intracelulares , necesitan cultivos celulares para ser aisladas. Estas son las energéticamente exigentes. No exigentes : Staphylococcus , enterobacterias. Exigentes : Haemophilus influenzae , necesita determinados cofactores. En función de la muestra que queramos analizar debemos saber las necesidades de cada bacteria. ABSORCIÓN DE NUTRIENTES Se realiza a nivel de la membrana, por gradiente osmótico (a mayor concentración exterior por difusión pasiva entran más nutrientes: O 2 , CO 2 , H 2 O, glicerol). Otras moléculas necesitan de ciertas proteínas ( permeasas ) para poder acceder a la bacteria ( difusión facilitada ): azúcares, aá… Estos dos procesos son pasivos, sin gasto de energía. El transporte activo = bombas de Na, K… pueden tanto entrar como salir moléculas y necesitan aporte energético. Nutrientes esencuales: agua, fuentes de carbono, compuestos de nitrógeno y fósforo. Otros nutrientes no esenciales: iones de K, Mg, vitaminas, aá, oligoelementos (Fe, Cu, Co)… Fe. En condiciones normales está unido a proteínas ( transferrina, ferritina, mioglobina, Hb ). En ambiente anaerobio es muy soluble (las bacterias anaerobias lo captan fácil [Fe2+]) pero en situaciones con O 2 , aerobias , su solubilidad es baja [Fe3+] y va unido a proteínas, las bacterias tienen sistemas para captar ese hierro: siferóforos, directamente de la transferrina o del hemo de destrucción tisular. Fe alto= infección (cuanto más patógenas son, más capacidad de coger Fe tienen. En caso de hematomacrosis se tiene más tendencia a sufrir infecciones que un sujeto con niveles normales de Fe). REQUERIMIENTOS DE CO 2 Y O 2 Aeorobias estrictas. En ausencia de O 2 no crecen (necesita un 21% apróx.) ( pseudomonas , mycobacterium ) Microaerófilas. Necesitan pequeñas cantidades de O 2 (5%), si hay más no pueden crecer ( campylobacter , helicobacter ) Anaerobias obligadas o estrictas. El O 2 es “veneno” para ellas, no pueden crecer en presencia de él ( fusobacterium , clostridium ) Anaerobias aerotolerantes. Con poco O 2 (0’5%) pueden sobrevivir pero no desarrollarse ( actinomyces , propionilbacterium ) Anaerobias facultativas. Crecen en cualquier condición, aero y anaerobiosis (casi todas, enterobacteriaceae, staphylococcus, streptococcus ) Capnófilas. Además de O 2 (5-10%) necesitan algo de CO 2 (gonococo, meningococo… Neisseria , Haemophilus ) Tenemos un caldo de cultivo e introducimos una bacteria. Se calienta y al día siguiente se comprueba: si la bacteria ha crecido en la parte superior del tubo será aerobia estricta , en el fondo, anaerobia estricta , a la mitad microaerófila , y si crece por todo el tubo es facultativa. TEMPERATURA Situación normal (37ºC) suele ser la temperatura óptima de crecimiento de la mayoría de bacterias ( mesófilos. Rango que comprende desde 25-40ºC). Otras necesitan bajas temperaturas ( sicrófilas. 15-20ºC) e incluso a temperaturas inferiores (bacterias del fondo del mar y polos). Por último las termófilas , toleran altas temperaturas (óptima=55ºC, máxima= 80ºC). pH El pH neutro (6’5-7’5) suele ser el óptimo para el crecimiento bacteriano aunque hay excepciones: algunas son acidófilas , crecen en condiciones de pH ácido (4) ( lactobaciullus ) u otras en medio alcalino ( vibrio cólera ). PRESIÓN OSMÓTICA La mayoría de bacterias no toleran altas concentraciones de sal, aunque hay algunas halófilas (sí lo soportan) y otras que soportan hasta 2% ( halófilas facultativas : staphylococcus aureus ).
A: Aerobia estricta
B: Anaerobia estricta
C: Microaerófila
D: Anaerobia facultativa
- Según la composición química: GENERALES , donde crece cualquier tipo, SELECTIVOS (en agar sangre o agar chocolate crece de todo, pero usamos placas con componentes que inhibe crecimiento de ciertas bacterias lograremos ir discriminando. Placas que seleccionan los Gram ⊖ y añadiendo lactosa, se diferencia ( DIFERENCIALES ) si fermenta la lactosa o no ( enterobacteria ). DATO RANDOM. Más del 80% de las heces son bacterias (90% anaerobias). 2-3kg son heces.
CRECIMIENTO BACTERIANO
Se utiliza para aumentar el número (no de tamaño), duplicación de ADN y se divide en dos, de cada bacteria salen dos hijas idénticas. Es multiplicación bacteriana , y algunas se dividen en 20minutos ( E. coli ) pero otras necesitan días. Las mycobacterium tuberculosis hay que tenerlas hasta 6 semanas para demostrar su presencia. La curva de crecimiento bacteriano tiene una fase de adaptación , latencia (muy activa, bacterias sintetizando sus productos, se preparan para dividirse pero no el nº de microorganismos no varía), exponencial (crecimiento logarítmico, hay división y se ve crecimiento. Es la fase en la que más fácilmente actúa el antimicrobianos se está formando la bacteria. Aumenta la actividad metabólica, depende del tiempo de generación de cada bacteria), llega un momento en el que ya no hay más alimento, crece pero no tiene más nutrientes (fase estacionaria ). Actividad metabólica más lenta pero producen metabolitos secundarios ( toxinas que quedan en el medio), y algunas bacterias podrían producir esporas ( clostridium forman esporas que la hacen resistente, son mecanismos de defensa a condiciones adversas). Por último la fase de declinación o muerte , las bacterias mueren y autolisis. Esto autolimita la diseminación de infecciones. TEMA 5. GENÉTICA BACTERIANA Las bacterias han ido evolucionando y adquiriendo nuevas características para sobrevivir. GENOTIPO. Potencial genético que pasa a la descendencia. FENOTIPO. Caracteres manifestados a consecuencia de la interacción entre genotipo y medio en el que crece la bacteria. Se clasifican las variaciones genéticas bacterianas en fenotípicas (afectan al fenotipo) y genotípicas (afectan al genoma). Estas segundas pueden dividirse en las que aparecen sin material genético extraño ( mutaciones ) y las que aparece material genético extraño (proveniente desde otra bacteria, transformación , transducción y conjugación ). Para estudiarlo tenemos una base experimental microbiológica, un laboratorio con placas donde crecen las bacterias y las vamos a ir utilizando para experimentar. Dependiendo de la bacteria se trabaja con una campana de protección para evitar infección. En prácticas trabajamos con bacterias no patógenas por lo que no necesitaremos la campana de flujo laminar. Algunas como la Brucella son muy tóxicas.
VARIACIONES FENOTÍPICAS
Modificaciones en el fenotipo por cambios en el ambiente (modificando las condiciones de la placa se pueden estudiar). CARACTERÍSTICAS:
- No modifican el genoma (no son hereditarias).
- Depende del sustrato o condiciones del medio donde se desarrolla la bacteria.
- Afectan a toda la población expuesta. Tenemos un experimento en el que ponemos una bacteria con flagelos en un medio líquido → toda la población que crezca en ese medio tendrán flagelos porque crecen en un ambiente húmedo.
- Son reversibles. Si deshidratamos el medio líquido, la bacteria no tiene capacidad de desarrollar flagelos y revierte. EJEMPLOS. Variaciones morfológicas : Brucella a 37ºC es un cocobacilo y a 22ºC un bacilo ; Proteus en un medio húmedo tendrá flagelos perítricos (rodean todo el cuerpo de la bacteria), pero en un medio seco, la bacteria crece sin flagelos. Variaciones cromógenas : Serratia marcescens ) crece a menos de 37ºC con color rojo pero a 37ºC o más, es transparente. Es una bacteria que crece contaminando heridas (puede indicar crecimiento de la bacteria en una herida).
Variaciones patogénicas : c.diphteriae segrega una toxina proteica si en el medio hay suficiente Fe (paciente con altos niveles de Fe en sangre, esta bacteria podrá expresar la toxina). Una misma bacteria puede producir un cuadro clínico en un sujeto y en otro no. Son importantes para estudiar en el laboratorio pero al no ser hereditarias nos permiten clasificar a las bacterias por su fenotipo cambiante dependiendo del medio. Una Serratia cambia de color según la temperatura del experimento. Son variaciones menos importantes que las que afectan al genoma.
VARIACIONES GENOTÍPICAS
MUTACIONES
Se veían como un error evolutivo ya que se pensaba que en biología se tendía a la perfección. Pero realmente es el motor que alimenta la evolución de las bacterias, es un mecanismo de adaptabilidad (si no tuvieran capacidad de aceptar material genético o eliminarlo, serían siempre iguales y no podrían adaptarse a los cambios en antibióticos, por ejemplo). Son cambios en la secuencia de nucleótidos del ADN y pueden ser espontáneas (al azar) e inducidas (estudiadas en laboratorio, producidas por agentes físicos o químicos, en microbiología se centran en producidas por antibióticos). Afectan a una pequeña parte de la población, pueden ser sustrato independiente o dependientes y son hereditarias. Si una bacteria sufre una mutación, sus hijas la tendrán. Son irreversibles (cambiando la bacteria a un medio donde no haya ese antibiótico, la bacteria ya es resistente). Son poco frecuentes , estables (el carácter que atribuyen permanece en el tiempo) y son específicas , afectan a un carácter. Afectan siempre al cromosoma , no hay material genético extraño. EJEMPLO. Mycobacterium tuberculosis , productor de tuberculosis. Cuando se descubrió la estreptomicina se pudo empezar a tratar pero se hicieron resistentes a este antimicrobiano. Para evitar esto se dan tratamientos combinados , estreptomicina + rifampicina , evitando así que se hagan resistentes. Son MUTACIONES PUNTUALES. Partiendo de una cepa salvaje evoluciona a una cepa mutante. Tenemos un paciente con tuberculosis, se trata con estreptomicina: la cepa salvaje es sensible pero como se enfrenta al antimicrobiano, haciendo un nuevo cultivo posteriormente se observa crecimiento de una cepa mutada. Afectan a la morfología : influyen en la presencia de cápsula, pared o flagelos; patogenia : puede hacerla más virulenta; sensibilidad a fagos y bacteriocinas (por la mutación se hace más resistente y sobrevive mejor) y sensibilidad a antibióticos.
ESTUDIO DE LAS MUTACIONES. Mediante antibiogramas podemos ver como crece una bacteria
(coco Gram ⊕ sensible) y su sensibilidad a determinados antimicrobianos. Alrededor de los discos de antibiótico no hay crecimiento de bacteria si es sensible. Las bacterias no tienen mutaciones y el antibiótico actúa contra ella: es una cepa salvaje sin mutación. Con el segundo antibiograma (de un bacilo Gram ⊖), hay crecimiento alrededor de los discos de arriba a la izquierda, es una cepa con mutaciones. Al principio el antibiótico podía ser eficaz pero al final quedan las poblaciones resistentes y no funcionará el tratamiento. Con una placa podemos valorar cuándo aparece una mutación.
MECANISMOS DE INTERCAMBIO GENÉTICO^5
La bacteria recibe material genético de fuera que le permite tener plasticidad para sobrevivir en el medio.
TRANSFORMACIÓN. Se estudió el S. pneumoniae , bacteria que podía o no ser capsulada. Las capsuladas son las cepas
que en el medio de cultivo crecen como con un moco y son las que producen neumonía o meningitis. Una no capsulada no produce ninguna de las dos enfermedades. Existen unos 90 serotipos de neumococo en función de la cápsula que tienen. La transformación se describió como el fenómeno de la reversión neumocócica ( Griffit , 1928h). Se diseñó un experimento con cepas de neumococo capsuladas y virulentas ( S ) y otras rugosas, no capsuladas y avirulentas ( R ).
- Inocularon bacterias vivas en un ratón que murió, demostrando que eran virulentas (S).
- Las (R) vivas dejaban al ratón vivir.
- Posteriormente, un inoculo con bacterias de la cepa (S), capsulada, muertas por el calor, dejaban vivir al ratón.
- Por último, mezclaron las capsuladas muertas por calor + las no capsuladas vivas y el ratón murió. (^5) Flujo de información entre bacterias.
atendía por médicos (que venían de autopsias, sin lavarse las manos) y otra por comadronas, habiendo más muertes en el primer caso. Se asoció la muerte puerperal con las manos contaminadas de los médicos. Lister fue el primero en usar el calor como esterilizante y fenol como antiséptico.
CONCEPTOS GENERALES
ESTERILIZACIÓN. Proceso físico o químico que destruye toda forma de vida microbiana (incluidas esporas).
DESINFECCIÓN. Destrucción, inactivación o eliminación de microorganismos que pueden ocasionar daño o infección, a
veces sin ser necesario eliminar esporas. Solo destruye lo que pueda causar infección o efectos indeseables.
BIOCIDA. Producto químico que inhibe el crecimiento de microorganismos o los destruye: sobre objetos inanimados son
desinfectantes , sobre tejidos, antisépticos (en el primer caso las cantidad o [] es mayor, no la soportaría el tejido).
ASEPSIA. Mecanismos para evitar que los microorganismos lleguen a lugares determinados, como un quirófano.
ANTISEPSIA. Procedimientos que usamos para inhibir o destruir los microorganismos posiblemente patógenos.
LIMPIEZA. Acto para eliminar la suciedad (grasa, polvo…), fundamental para que el antiséptico o desinfectante pueda
contactar con el material, debe estar limpio.
ANTIBIÓTICO. Producto metabólico natural que procede de bacterias u hongos y que se descubre al azar.
QUIMIOTERÁPICOS. Aquellos que actúan similar a los antibióticos pero se producen por síntesis química.
ANTIMICROBIANOS. Aquellos antibióticos o quimioterápicos.
La PENICILINA fue descubierta por el azar. Flemming , parece ser que era algo dejado en su laboratorio. Realizaba experimentos sobre s. aureus y dejó las placas en el laboratorio unos días. El ambiente no era aséptico y se contaminaron las placas con el penicilium. Alrededor del hongo se inhibía el crecimiento de la bacteria. Se dio cuenta y así aparecieron los antimicrobianos.
CLASIFICACIÓN DE ANTIBIÓTICOS
Antibióticos según el efecto antimicrobiano:
- BACTERICIDAS. Actúa sobre la pared bacteriana o membrana citoplasmática produciendo la lisis bacteriana (efectos irreversibles. Ej= β-lactámicos).
- BACTERIOSTÁTICO. Si inhibe su crecimiento de la bacteria pero no la destruye. El huésped tiene papel importante, la bacteria no puede dividirse por el antibiótico y el SI humano acaba con ella (tetraciclinas).
Por su espectro de acción:
- Amplio si es eficaz para Gram ⊕ y ⊖, aerobio y anaerobio. Carbapenems, tetraciclinas…
- Medio cuando actúa frente grupos pero no tan grandes. Macrólidos.
- Reducido cuando son activos frente a un pequeño grupo de microorganismos. Glucopéptidos.
MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN
Esterilizar material quirúrgico, de laboratorio, médico… AGENTES FÍSICOS. Calor seco o húmedo, radiaciones ionizantes, UV, filtración… CALOR SECO. El material se mete en hornos que los somete a aire caliente 170ºC durante 2-4h para deshidratar las células y oxidarlas, destruyéndolas. Así se esteriliza material estable al calor: vidrios, matraces… Limitaciones: materiales que no soporten altas temperaturas. INCINERACIÓN. Se usa para eliminar animales de experimentación y en laboratorios de micro, para esterilizar asas de platino. La contaminación ambiental es una limitación. CALOR HÚMEDO. Es el más usado, produce la coagulación de las proteínas y el agua ayuda a destruir los microorganismos. Se usa el vapor a presión, autoclave. En condiciones normales el vapor de agua es a 100ºC pero si se somete a presión (15 lbs) puede alcanzar hasta 121ºC, que durante 15minutos es suficiente para esterilizar. Útil para materiales resistentes al calor y permeables al agua (el cristal no se puede esterilizar así). Semejante al autoclave pero para materiales que no soportan estas temperaturas: TINDALIZACIÓN. Es una esterilización fraccionada: 60-100º - 30mins-1h durante 3 días consecutivos con periodos de incubación intermedia. Las formas vegetativas se eliminan por calentamiento y las esporas germinan durante la incubación intermedia, y serán eliminadas en el siguiente calentamiento (se mantiene a 37ºC, la bacteria ante esta situación cómoda pasa de espera a forma vegetativa y ya con mayor temperatura se elimina).
RADIACIONES. NO IONIZANTES(UV). Son radiaciones absorbidas por las proteínas y ácidos nucleicos de las bacterias, produciendo modificaciones químicas (dímeros de timina) que llevan a una errónea lecturas del código (mutaciones que impiden las funciones vitales -muerte). La penetración es escasa, puede producir quemaduras en piel y ojos y sus efectos pueden revertirse. Se usa para desinfección de superficies y aire. IONIZANTES. Rayos α, β, 𝞬, X y protones y neutrones de alta energía. Al absorber estas radiaciones se producen radicales libres que dañan a la célula. Útil para esterilizar material quirúrgico y equipo médico sensible al calor. Son peligrosas y necesitan instalaciones costosas y muy controladas. FILTRACIÓN. Consiste en pasar un líquido o gas a través de unos poros que hacen que las bacterias queden atrapadas. Lo que queramos desinfectar debe tener pocas partículas porque se satura fácilmente. AGENTES QUÍMICOS. GASEOSOS. Óxido de etileno. Agentes alquilantes que destruyen rápidamente células vegetativas y esporas.. Se utiliza en cámaras para esterilizar material quirúrgico pero es explosivo e inflamable. El formaldehído también es alquilante, se combina con NH 2 , COOH y SH en ácidos nucleicos y proteínas. Se utiliza para descontaminar antes del cambio de filtros (cuando se procesan y siembran las muestras debe hacerse en cabinas de seguridad biológica, con ventiladores, filtros que retienen partículas…) y para esterilizar instrumentos. Lo negativo es su poca penetración y que es corrosivo. Dependiendo de la concentración, serán desinfectante o esterilización y depende del tiempo de contacto.
DESINFECCIÓN
Biocidas son productos químicos que inhiben el crecimiento de microorganismos o los destruye, alterando la estructura, entrada/salida de elementos vitales… Casi todos actúan en varios puntos, desestructurando proteínas, impidiendo acción enzimática… las dianas suelen ser la pared celular, membrana citoplasmática o citoplasma. DESINFECTANTE= objetos inanimados; ANTISÉPTICO= tejidos.
RESISTENCIA DE MICROORGANISMOS
Priones (enfermedad de Creutzfeld - Jakob ) - coccidios ( Cryptosporidium ) - esporas bacterianas ( bacillus spp. y clostridium spp .) - mycobacterias ( Mycobactrium tuberculosis ) - quistes de parásitos ( giardia ) - virus pequeños no envueltos ( poliovirus ) -trofozoitos ( acanthamoeba ) - bacterias Gram ⊖ ( Pseudomonas spp .) - hongos ( Asperguillus spp., Candida spp .)
- bacterias gram ⊕ ( Staphylococcus spp .) - virus con envuelta lipídica ( VIH , hepatitis B). Estos últimos son los más sensibles.
FACTORES QUE DETERMINAN LA EFECTIVIDAD
Depende: del propio biocida ([], composición química, modo de acción), de la exposición (tiempo de contacto, temperatura, pH, sustancias interferentes como la suciedad), y del microorganismo ([], grado de agregación (aislados es más fácil), tamaño y afinidad por los lípidos). CONTACT TIME ⇰ depende de [biocida] y tiempo de contacto
DESINFECTANTE DE ALTO NIVEL. Destruyen bacterias, virus, hongos, mycobacterias y la mayor parte de esporas.
NIVEL INTERMEDIO. Actúa frente bacterias, virus, hongos y mycobacterias.
BAJO NIVEL. Sobre algunas bacterias, virus y hongos.
Dependiendo del material a esterilizar el desinfectante tendrá que tener un nivel u otro.
INSTRUMENTAL Y MATERIAL MÉDICO
- Instrumentos críticos: contactan con cavidades estériles o torrente sanguíneo (catéter). Debe esterilizarse, no sirve desinfectante.
- Semicríticos: contacto con mucosas o piel no intacta (material para endoscopias). Desinfección de alto nivel.
- No críticos: tocan la piel (fonendos, termómetros…)
Efecto antiplaca o antigingiviti (alta sustantividad). Si es baja, son simples inhibidores de la placa. Pueden teñir los dientes, descamación… a largo plazo
HERIDAS AGUDAS. Pueden ser limpias (quirófanos) y con antiséptico es suficiente. Si es traumática, hay fístulas,
material contaminado, herida sucia: debe lavarse (solución salida isotónica) + antiséptico. Se aconseja usarlo 24-48h Para heridas crónicas con carga bacteriana baja, los antisépticos son tóxicos para granulocitos, monocitos, firboblastos y tejidos de granulación, debe usarse durante tiempo limitado hasta que disminuye la inflamación. TEMA 7. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS ANTIBIÓTICOS ANTIBIÓTICOS hace referencia a los productos metabólicos naturales con actividad antimicrobiana de hongos y bacterias del medio ambiente. Los QUIMIOTERÁPICOS son de síntesis química pero con misma acción.
CLASIFACIÓN DE ANTIBIÓTICOS
Según su efecto antimicrobiano. Bactericida o bacteriostático. El primero es capaz de matar completamente la bacteria, actuando sobre diferentes estructuras vitales. Son los más eficaces, y a veces un mismo antibiótico puede comportarse de distinta forma según el microorganismo al que se enfrenta y la concentración. Los segundos inhiben, impiden el desarrollo de la bacteria pero no llegan a destruirla. Hay antibióticos con amplio espectro de acción (amplio nº de microorganismos, Gram ⊕ y ⊖, ae/anaerobios…), otros de espectro intermedio y otros de espectro reducido. Según la farmacocinética. Hay antibióticos son dependientes de concentración y otros de tiempo. En el primer caso, la concentración mínima inhibitoria es la mínima para destruir la bacteria. Tendrán mejor actuación cuanto mayor sea la concentración por encima de la CMI. Se busca un pico máximo de concentración para una acción óptima. Los betalactámicos no necesitan mucha mas [] por encima de la CMI pero deben mantenerse (tiempo dependientes). Luego también puede haber mixtos, dependientes tanto de tiempo como de concentración. (Clasificación más usada) según su mecanismo de acción. Acción sobre la pared bacteriana , membrana citoplásmica , inhiben síntesis proteína y metabolismo de estructura de ácidos nucleicos e inhibidores de vías metabólicas. Dependiendo de las características de las bacterias cambiarán espectro de acción de los antibióticos. Las Gram ⊕ tienen pared celular de péptidoglicano muy ancha y sólida, espacio periplásmico y membrana celular igual que la de gran ⊖, que cuentan con una pared muy fina e irregular y por fuera una membrana externa (bicapa lipídica).
INHIBIDORES DE SÍNTESIS DE PARED BACTERIANA
Protege frente presión osmótica, entrada de sustancias… se sintetiza en 4 fases : 1º precursores de péptidoglicano en citoplasma bacteriano, síntesis en la que puede actuar la FOSFOMICINA. Una vez formados deben transportarse al exterior atravesando la membrana celular, transporte sobre el que puede actuar la BACITRICINA , (impidiendo la formación de la pared). Una vez los precursores fuera deben organizarse. En un primer estadío pueden actuar los GLUCOPÉPTIDOS ; y ya al final, los BETALACTÁMICOS. La FOSFOMICINA interfiere en síntesis de proteoglicanos destruyendo los precursores (y la bacteria muerte). Tiene espectro amplio, sobre Gram ⊕ y ⊖ GLUCOPÉPTIDOS inhiben la organización de precursores. Activos frente a Gram ⊕ 7. Se usan mucho en S.aureus , y Clostridium difficile. Son bactericidas, y bastante nefrotóxicos. Están en antibióticos como la vancomicina. BETALACTÁMICOS. Es uno de los grupos más amplios. Tienen un anillo betalactámico en su estructura. Los precursores en el exterior van formando la pared; para el ensamblaje necesitan PBPs + enzimas. Los betalactámicos tienen alta afinidad por esta s enzimas e impiden que ejerzan su acción → se desestructura la pared y se lisa la bacteria. Hay algunos que activan enzimas autolisinas que terminan de producir la muerte de la bacteria. (^7) Son incapaces de atravesar la membrana externa de los Gram ⊖.
Tienen pocos efectos secundarios, espectro muy amplio, Gram ⊕, ⊖ y espiroquetas, excepto mycoplasmas (que no tienen pared celular), bacterias intracelulares ( Chlamydia spp. ni Rickettsias spp .) ni micobacterias (tienen membrana muy rica en lípidos impermeables que impiden el paso de los betalactámicos). Se diferencian en la rapidez de difusión, resistencia de las bacterias (pueden desarrollar enzimas con las que destruyen los anillos betalactámicos, betalactamasas ), capacidad de escapar a sistemas de expulsión (el antibiótico entra a la bacteria pero esta podría echarlo) y la afinidad con las PBP. ÁCIDO CLAVULÁNICO. Inhibe a las betalactamasas, no tiene actividad antibiótica pero se administra unido a un betalactámico para permitir la acción de este.
SE HAN DIVIDIDO EN GENERACIONES.
PENICILINA
- DE PRIMERA GENERACIÓN O NATURALES. Penicilina G y V. Inicialmente activas frente a gran número de Gram ⊕. Ahora siguen actuando frente a S.pyogenes y Treponema pallidum (sífilis). Su vida media es muy corta y la dosificación muy frecuente pero dada con peni G-procaína y peni G-benzatina, se alarga su vida media (ya que la hace más soluble).
- DE SEGUNDA GENERACIÓN. Son resistentes a peniclinasas (primeras betalactamasas) del S.aureus. (También se les llama antiestafilocócicas): meticilina, oxacilina, cloxacilina. Existe resistencia cruzada , si se hace resistente a una, lo será a los demás betalactámicos.
- DE TERCERA GENERACIÓN O AMINOPENICILINAS. Son frente a Gram⊕ y algún ⊖ (que no produzcan betalactamasas). Amoxicilina y ampicilina. Se combinan con inhibidores de betalactamasas para ampliar su espectro de acción (amoxicilina-ácido clavulánico, piperacilina-tazobactam y ampicilina-sulbactam).
- CUARTA GENERACIÓN. Mayor actividad frente a Gram ⊖ hospitalarios ( Pseudomonas aeruginosa ) se combinan con inhibidores de betalactamasas. Carbenicilina, ticarcilina y piperacilina. CEFALOSPORINAS PRIMERA GENERACIÓN muy activas frente a S.aureus y algunos Gram ⊖. Cefalotina, cefazolina y cefalexina. SEGUNDA GENERACIÓN menos activos frente a S.aureus pero más a bacilos Gram⊖. Cefuroxima y cefoxitina (cefamicina. Activa frente a bacterias anaerobias frecuentes como Bacteroides fragilis ). TERCERA GENERACIÓN mayor espectro frente a Gram⊖. Cefotaxima, ceftriaxona y ceftizidima (activa frente a Pseudomonas aeruginosa ). CUARTA GENERACIÓN mayor actividad frente a bacilos Gram ⊖ y Gram ⊕. Cefepima y cefpiroma. También frente a Pseudomonas aeruginosa.
2 CEFALOSPORINAS NUEVAS.
- CEFTAROLINE. Similar a las de tercera generación, actividad bastante amplia frente a Gram ⊕ y ⊖. Su peculiaridad es que se trata del único betalactámico que mantiene su actividad ante un Staphylococcus resistente a meticilina.
- CEFTOLOZANO. Sería de quinta generación. Es muy activa frente a Pseudomonas , actividad variable frentea Acinetobacter pero poca actividad frente Gram ⊕ y anaerobios. Sobre todo indicado para Pseudomonas multiresistentes. MONOBATÁMICOS. Sustancias de origen natural con un anillo betalactámico y nada más. Espectro de actividad bastante amplio frente a Enterobacterias y Pseudomonas pero no frente a anaerobias y Gram ⊕. Principal representante: Aztreonam. CARBAPENÉMICOS. Muy activos frente a todos lo Gram⊕ excepto a SARM ( S.aureus meticilina resistente, tienen un gen que muta su PBP, no se une a los betalactámicos y no actúan), Gram⊖ y bacterias anaerobias. Imipenem, meropenem doripenem y ertaenem. Deben usarse con cuidado porque pueden favorecer infecciones por otros microorganismos (hongos).
amplio espectro, levofloxacino, moxifloxacino. Se utilizan infecciones hospitalarias y extrahospitalarias como son: urinarias, del tracto respiratorio, gastroenteritis, ETS. La ventaja que presentan es su actividad intracelular. Se administran por vía oral e intravenosa.
- DE PRIMERA GENERACIÓN. Activas frente a enterobacterias (ITU). Ácido nalidíxico y ácido pipemídico.
- SEGUNDA GENERACIÓN. Fluorquinolonas. Aumentan el espectro antibacteriano frente a Gram ⊖, moderada actividad frente a cocos Gram ⊕ y micobacterias , no sirven para anaerobios. Norfloxacino y ciprofloxacino ( Pseudomonas aeruginosa ).
- TERCERA GENERACIÓN. También fluorquinolonas. Más potentes frente a Gram ⊕ ( Streptococcus pneumoniae ) y patógenos intracelulares ( Mycoplasma , Chlamydia y micobacterias ). Mantienen su actividad frente a Gram ⊖. Levofloxacino.
- CUARTA GENERACIÓN. Fluorquinolonas más potentes frente a Gram ⊕ y anaerobios. Moxifloxacino.
QUE BLOQUEAN LA SÍNTESIS DE FACTORES METABÓLICOS
Bloquean la síntesis de folatos (necesarios para obtener elementos esenciales como los aá o las bases púricas y pirimidínicas de los nucleótidos). Son sulfonamidas y trimetoprima. Se usan juntos (trimetroprim- sulfametoxazol: cotrimoxazol), actúan sinérgicamente como BACTERICIDAS. Útiles para tratar infección urinaria (resistencias en aumento de E. coli ). Profilaxis de la neumonía por Pneumocystis en SIDA. Agentes antituberculosos: isoniacida, rifampicina, etambutol, pirazinamida y estreptomicina. Actúan frente a Mycobacterium tuberculosis complex. Son tratamientos de larga duración, asociando varios fármacos.
CARACTERÍSTICAS DE ANTIMICROBINOS
ANTIBIÓTICO IDEAL. Toxicidad menor posible (solo tóxica a la bacteria), amplio espectro, mejor bactericida que bactestático, cuanto mayor vida media dosificación más cómoda, distribución buena y entrada óptima a LCFR, administración (algunos solo intravenosos, solo orales…) no interferencia con otras drogas (pacientes multitratados…), CMI: concentración mínima de un antibiótico que puede inhibir la multiplicación de un microorganismo en un tiempo. En función de la CMI calculada podremos decir si es sensible , intermedio o resistente a cada antibiótico. Sensible significa que puede conseguirse “in vivo” con dosis terapéuticas (habrá altas posibilidades de respuesta). Intermedio necesita dosis mayores a las terapéuticas y resistentes suponen elevada probabilidad de fallo porque no alcanzamos esas dosis “in vivo”. Debe usarse una guía local de las bacterias que circulan por el hospital y desde microbiología se distribuye una guía para dar un tratamiento empírico adecuado según esas guías y después el antibiograma CMI EN LABORATORIO. Difusión en agar, mecanismo disco-placa o εtest. En una placa se cultivan bacterias, y se coloca un disco con una [antibiótico] en el centro. Al día siguiente, se ve el crecimiento de la bacteria a excepción de un halo cerca del disco (si inhibe la bacteria). Si es resistente a él, la bacteria crece por toda la placa. Deberá medirse el halo y según los mm que mida, siguiendo unas guías, se determina si es sensible, intermedio o resistente. El εtest es una tira impregnada de antibiótico con dosis crecientes. El punto donde deja de crecer la bacteria es la CMI. Hay otras guías para estos test. Métodos de dilución, en medios sólidos o líquidos, son los más exactos y son cuantitativos. Se inocula la bacteria en un antibiótico con diferentes concentraciones, al cabo de 18-24h se ve si crece o no la bacteria. El primer pocillo donde no hay crecimiento es la CMI. Otros métodos es conociendo sus mecanismos de resistencia de las bacterias. Suelen tener base genética, por cambios en ciertos genes. Se detectan genes en bacterias que pueden expresar el mecanismo de resistencia. TEMA 8. RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS Los antibióticos no actúan contra virus. Antes eran de libre disposición, hecho que ha desencadenado problemas de resistencia.
ACTITUD TERAPÉUTICA
Tratamiento empírico. Aparece niño en urgencias con meningitis meningocócica→ se dará una cefalosporina de tercera generación. El tratamiento se administra aun desconociendo el agente causal de la infección, se debe limitar porque produce más
resistencias. Es necesario conocer el espectro antimicrobiano del antibiótico y el microorganismo que se sospecha por la clínica (meningitis en niño de 6 años, probablemente sea un meningococo ). Pero se debe orientar el tratamiento de manera etiolçogica, identificando al microorganismo. Ante una infección de orina se hace un análisis, aislamiento de la bacteria y atibiograma para encontrar el antibiótico a usar. El tratamiento es dirigido a una especie concreta Cronograma del diagnóstico microbiológico. El tratamiento 1 se hace a hora 0 y el segundo a las 48h. En 24h sabremos si el cultivo es positivo o negativo y a las 48 sabremos qué bacteria y qué antibiótico debemos usar.
ESTUDIO DE LA SENSIBLIDAD DE LA BACTERIA AL ANTIBIÓTICO.
Mediante el método de difusión disco - placa. Colocación de un disco de antibiótico en una placa donde están las bacterias. Si alrededor del disco hay crecimiento, no se puede usar; si hay un halo de inhibición, si podremos usarlo para el tratamiento. Esta prueba se realiza en laboratorio y permite saber qué antibiótico debemos usar. Hay dos posibilidades : Antibiograma de una bacteria muy sensible , hay halos. En la segunda imagen se observan subpoblaciones alrededor del disco, es una bacteria difícil de tratar (resistente). Método de dilución , se realiza en laboratorios para determinar la concentración mínima inhibitoria (CMI). Tubos con un medio líquido donde hay una [] fija de bacteria y una [] decreciente de antibiótico. En las concentraciones más altas de antibiótico no hay crecimiento bacteriano y el tubo se ve transparente. En el tubo que contenga la CMI será la menor [] a la que no haya crecimiento, menores [] ya permitirán el desarrollo de la bacteria. Un tubo estéril, sin crecimiento, es transparente; si hay crecimiento de bacteria, se enturbia.
MECANISMOS GENÉTICOS DE RESISTENCIA
Sin material genético externo : mutaciones Con material genético externo : transformaciones , trasnducciones y conjugaciones. “Dan la orden” (los genéticos) y aparecen los MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE RESISTENCIA. Una bacteria puede hacerse resistente a muchos antibióticos y los mecanismos de resistencia no son excluyentes. Una bacteria puede producir todos los mecanismos que vamos a ver (luego daremos una excepción). INACTIVACIÓN O MODIFICACIÓN ENZIMÁTICA DEL FÁRMACO BETALACTAMASAS (hidrolizan el anillo betalactámico), ( EMAGs ) ENZIMAS MODIFICANTES DE AMINOGLICÓSIDOS (modifican la actividad del aminoglicósido con distinta intensidad: el enzima de una especie puede ser producido de manera más elevada que en otra: tenemos un gen que codifica la producción de este enzima en un plásmido , que puede transferirse desde una Enterobacteria a una Pseudomona en la que la expresión de ese enzima es peor y produce menor cantidad que la enterobacteria ). CLORANFENICOL FENIL TRASNFERASA ( CAT ) (muy poco uso actualmente ya que es muy tóxico. Antes se usaba para tratar la meningitis, o en veterinaria. Produce anemias aplásicas). Hay resistencia a antibióticos como la apramicina porque se usa en animales. CARACTERIZACIÓN DE BETALACTAMASAS. Son el mecanismo de resistencia más estudiado; al poco de descubrirse la penicilina, se descubrieron los penicilinasas (hidrolizan la penicilina haciéndola inactiva). Cada vez hay más (en 2018= 2771), ha aumentado el consumo de antibióticos y existen bacterias más resistentes, pero también ha mejorado la tecnología que permite estudiarlas. De muchas de las descubiertas en 2018 se sabe su secuencia genética pero no su función. Cuando se quiere tratar una infección interesan las bacterias que tengan betalactamasas para saber cómo tratar la infección. BACTERIAS QUE NO PRODUCEN BETALACTAMASAS. Streptococcus pneumoniae, S.pyogenes, Helicobacter pylori, Mycoplasma spp, Chlamydia spp. No producen betalactamasas porque tienen una estructura genética que les permite hacerse resistentes a los betalactámicos por otros mecanismos ( pregunta de examen ). S.pyogenes puede seguir tratándose con penicilina porque no produce betalactamasas. Bacteria resistente a los aminoglicósidos por enzimas modificantes de aminoglicósidos. FOSFORILASAS , ACETILASAS Y NUCLEOTILIDILASAS. Pueden tener una alteración del efflux (permite que al entrar un antibiótico en la bacteria pueda sacarlo en mayor cantidad del que entra) o tener un punto diana alterado (ribosomas alterados, el aminoglicósido no es activo). La bacteria puede ser resistente a aminoglicósidos por los enzimas, efflux o puntos diana. SUPERBAG: superbacteria que se haría resistente a todos los antibióticos= miedo. Anti gram sens Antib bacil nega subp resis alred de an 0.25 Turbio 0.5 Turbio Turbio (^1) Transparente (^2) Transparente 4 Máxima concentración Mínima concentración DE ESTUDIO DE SENSIBILIDAD A LOS ANTIBIÓTICOS : todo de dilución: Concentración mínima inhibitoria (CMI) CMI: 2 SIN CRECIMIENTO BACTERIANO
