ESTRUCTURA BACTERIANA INTRODUCCION • • •
Las bacterias pertenecen al reino Procaryotae. Son elementos unicelulares sin un nucleo verdadero. Su tamaño aproximado es de 1-3 micras.
Estructura de una Bacteria ELEMENTOS BACTERIANOS A los elementos bacterianos los podemos dividir en: Elementos obligados: • • • • •
Pared bacteriana. Membrana citoplasmatica. Citoplasma. Ribosomas. Nucloide (Nucleoide) o cromosoma bacteriano.
Elementos facultativos: • • • • • • •
Capsula. Flagelos. Fimbrias o pili. Esporo. Glicocalix. Plasmidos. Transposones.
PARED CELULAR • •
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Se pone de manifiesto con la tinción de Gram, la cual permite dividir a las bacterias en dos grandes grupos: grampositivos y gramnegativos. Es una estructura compleja y fundamental para la bacteria formada por peptidoglicanos (mureína o glucopeptido), cuyo componente básico es un monómero del disacarido N-acetilglucosamina (NAG) y el pentapeptido Nacetilmurámico (NAM). Su espesor varia segun se trate de bacterias grampositivas o gramnegativas: o En las bacterias grampositivas es una capa sólida de 50-100 moleculas de peptidoglicanos o En las bacterias gramnegativas tiene un espesor de solo una o dos moleculas. Por su rigidez le da su forma peculiar a la bacteria La protege de los cambios de la presion osmótica del medio que la rodea. Es el lugar donde se localizan numerosos determinantes antigénicos que permiten diferenciar a las bacterias entre si. La endotoxina de algunos grupos tambien se encuentra aquí. La pared celular se constituye (se "fabrica") mediante una serie de etapas enzimaticas en las que participan al menos 30 enzimas. Es el sustrato donde actuan antimicrobianos como los beta-lactámicos.
Dibujo artistico de las diferentes morfologias bacterianas. (Fuente: Museo Natura de San Diego) MEMBRANA CITOPLASMATICA • • • •
Esta formada por fosfolipidos y proteinas, y a diferencia de las eucariotas, no contiene esteroles (excepto el mycoplasma). Las enzimas del transporte electronico se encuentran aquí (produce energia). Componentes de la capsula y la pared celular son sintetizados aquí. Es una barrera osmótica, selectiva y activa: o Actúa como barrera osmótica para la célula. o Contiene sistemas de transporte para los solutos y regula el transporte de productos celulares hacia el exterior.
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Las bacterias gramnegativas tienen dos membranas: una interna y otra externa, mientras que las grampositivas, solo poseen una membrana (interna). Es sitio de acción de detergentes y antibióticos polipeptídicos como la polimixina (Por ejemplo: colistin). CITOPLASMA
Formado 85 % por agua. Contiene los ribosomas y el cromosoma bacteriano. RIBOSOMAS Compuestos por ARN ribosomico. Su importancia radica en ser el sitio de accion de numerosos antibioticos: Aminoglucosidos, tetraciclinas, cloranfenicol, macrolidos y lincosamidas. NUCLEOIDE O CROMOSOMA BACTERIANO Llamado tambien equivalente nuclear. No posee membrana nuclear (de alli el termino nucleoide). Esta formado por un unico filamento de ADN apelotonado (superenrollado). Confiere sus peculiaridades geneticas a la bacteria. Regula la sintesis proteica. CAPSULA Estructura polisacarida de envoltura. Factor de virulencia de la bacteria. Protege a la bacteria de la fagocitosis y facilita la invasion. Permite la diferenciacion en tipos serologicos. FLAGELOS Estructuras proteicas, de mayor longitud que los pili. De estructura helicoidal y locomotores (responsables de la motilidad bacteriana). Según la posicion de los flagelos tenemos bacterias: Monotricas: un flagelo en un extremo o ambos. Logotricas: varios flagelos en un extremo o ambos. Peritricas: flagelos en toda la superficie.
Bacteria y sus flagelos FIMBRIAS O PILI Son estructuras cortas parecidas a pelos. Visibles solo al Microscopio Electronico. Carentes de motilidad. Los poseen fundamentalmente las Gramnegativas. Intervienen en la adherencia de las bacterias al huesped. Facilitan el intercambio de ADN durante la conjucion bacteriana. Tiene capacidad antigenica. ESPORAS Estructura presente en algunas especies bacterianas exclusivamente bacilares. Le permite a la celula sobrevivir en condiciones extremadamente duras. El material genetico de la celula se concentra y es rodeado por una capa protectora, que hace que la celula sea impermeable a la desecacion, al calor y numerosos agentes quimicos. Se coloca en una situacion metabolica de inercia. Puede permancer meses o años asi. Cuando las condiciones son mas favorables se produce la germinacion, con la formacion de una celula unica que despues se reproduce con normalidad. El esporo no se tiñe con los colorantes habituales y se identifica como una zona clara, redondeada u ovalada, que contrasta con el resto de la bacteria que aparece coloreada. GLICOCALIX Entramado de fibrillas polisacaridas situadas en posicion extracelular. Facilita la adherencia. PLASMIDOS Y TRANSPOSONES Los plásmidos (plasmidios) son elementos extracromosómicos compuestos por ADN de doble cadena, con frecuencia circular, autoreplicativos y autotransferibles.
Los transposones (genes saltarines o móviles) son elementos compuestos de ADN que pueden moverse de forma autosuficiente a diferentes partes del genoma bacteriano. No poseen la capacidad de autoreplicarse pero pueden transferirse a traves de plasmidios. El transposon al cambiar de posicion puede arrastrar una secuencia de ADN contigua y originar cambios fenotipicos en la bacteria. MICROBIOLOGIA DE LA FLORA NORMAL HUMANA (COLONIZACIÓN INDÍGENA) INTRODUCCION La flora normal o flora indígena es una colección de organismos que se encuentra habitualmente en el individuo sano normal y que coexisten en forma bastante pacífica en una relación equilibrada con su huesped. La mayoría de los organismos de la flora son bacterias. Algunos virus, hongos y protozoos pueden encontrarse habitualmente en individuos sanos, aunque sólo constituyen un componente menor en la población total de organismos residentes.
Se ha estimado que los humanos tienen aproximadamente 1013 células en el cuerpo y alrededor de 1014 bacterias asociadas a ellas, la mayoría en el intestino grueso. Bajo ciertas ciertas circunstancias (estrés, inmunocomprometidos o en recién nacidos) pueden causar enfermedad. Algunos de estos organismos son beneficiosos para el huesped, y su importancia para la salud se puede desvelar en forma bastante espectacular bajo terapia antibiótica : los antibioticos causan una reducción drástica de la flora normal y como consecuencia el huesped puede, quizás, ser infectado por patógenos nuevos o por crecimiento excesivo de organismos presentes normalmente en número pequeño. Por ejemplo: la proliferación del clostridium difficile que sobreviene al tratamiento antibiótico con clindamicina, y que ocasiona colitis pseudomembranosa.
La flora normal se adquiere con rapidez durante y poco después del nacimiento, y cambia de forma continua durante el crecimiento. Refleja la edad, la nutrición y medio ambiente del individuo. Por ejemplo, los lactantes alimentados al pecho tienen estreptococos y lactobacilos en su tracto gastrointestinal, mientras que los alimentados con biberón muestran una variedad mucho mayor de organismos. Los organismos se encuentran en las partes del cuerpo expuestas al medio ambiente o que comunican con él (piel, nariz y boca, intestino y tracto urogenital). Los órganos y tejidos internos son normalmente estériles. FUNCIONES DE LA FLORA NORMAL La flora normal previene la colonización de otras bacterias potencialmente patógenas. Lo hacen liberando factores con actividad antibacteriana (bacteriocinas, colicinas), así como productos de desecho metabólicos que junto con la falta de oxígeno disponible impiden el establecimiento de otras especies. Por ejemplo, los lactobacilos les mantienen un medio ambiente ácido que suprime el crecimiento de otros organismos. Las bacterias intestinales liberan también ciertos factores que pueden tener algún valor metabólico para el huesped; además producen vitaminas B y K en cantidades suficientes para complementar una dieta deficiente. Además se cree que la estimulación antigénica proporcionada por la flora tiene importancia para asegurar el desarrollo normal del sistema inmunitario. PROBLEMAS OCASIONADOS POR LA FLORA NORMAL Existe un riesgo potencial de diseminación hacia zonas normalmente estériles del cuerpo, lo cual puede suceder bajo diversas circunstancias, por ejemplo, cuando se perfora el intestino o se produce una herida cutánea, durante la extracción de un diente (los estreptococos viridans pueden entrar al torrente sanguineo) o cuando las escherichias coli provenientes de la piel perianal, ascienden por la uretra y causan infección del tracto urinario. El crecimiento excesivo de la flora normal puede producirse cuando varía la composición de la misma, varía el medio ambiente o el sistema inmune se hace ineficaz. FLORA DE LA PIEL •
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Staphilococcus (estafilococos): o epidermidis (90 % del total de germenes aerobios de la piel). o aureus: presente en cara y manos de "portadores nasales" de dicho germen. Streptococcus (estreptococos). Difteroides (corinebacterias), en folículos pilosos, glándulas sebáceas y sudoríparas. o Propionibacterium ácnes. Micrococcus. Candida: sobre todo en personal sanitario.
Las distintas zonas de la piel soportan floras distintas, lo que gran parte está determinado por el grado de humedad disponible. A mayor humedad, mayor flora, ya que ésta se relaciona con las glandulas sudoriparas. Los staphilococcus y el propionibacterium producen acidos grasos que inhiben el crecimiento de los hongos. El olor axilar se produce como resultado de la actividad de la flora bacteriana sobre las secreciones de las glándulas sudoriparas apocrinas La secrecion de estas glandulas tomada de forma aseptica es inodora. ZONAS DE LA PIEL CON MAYOR FLORA • • • •
Cuerto cabelludo, cara y oido. Axilas. Regiones urinarias y anal. Plantas y espacios interdigitales de los pies. FLORA DE LA NARIZ
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Staphilococcus (Estafilococos). o aureus (20 % de la poblacion). o epidermidis. Micrococcus. Streptococcus (Estreptococos). Difteroides. FLORA DE LA CONJUNTIVA
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Staphilococcus: o epidermidis. o aureus. Streptococcus. Propionibacterium acnes. Haemophillus sp. Neisserias sp. FLORA DE LA BOCA
La cavidad oral es uno de los habitats microbianos mas complejos y heterogeneos del cuerpo. •
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Streptococcus del grupo viridans: o mitis. o mutans (relacionados con las caries). o sanguis. o Otros. Otros Streptococcus no viridans. Bacteroides.
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Fusobacterium. Actinomyces. Trichomonas tenax. Cándida.
La superficie de los dientes y los surcos gingivales contienen un gran número de bacterias anaerobias. La placa es una película de células bacterianas, que se anclan en una matriz de polisacáridos secretada por los microorganismos. Cuando los dientes no se limpian con regularidad, la placa se puede acumular rápidamente y la actividad de ciertas bacterias, especialmente el Streptococcus mutans, puede dar lugar a la destrucción dental (caries). La prevalencia de caries guarda relación con la dieta. FLORA FARINGEA •
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Streptococcus: o grupo viridans o S. pyogenes (Beta Hemolítico del grupo A) o S. pneumoniae (neumococo) Staphylococcus: o epidermidis. o aureus. Especies de Neisseria. o A veces: Neisseria meningitidis. Haemophilus influenzae.
Algunos de los componentes de la flora en individuos sanos son potencialmente patógenos (ej: neumococo, Strep.pyogenes, Haemophilus). FLORA DEL PULMÓN •
Pneumocystis carinii (en muchas personas, según algunos expertos)
El tracto respiratorio es bastante estéril en condiciones normales, a pesar de la entrada continua de organismos con la respiración. FLORA DE LA URETRA ANTERIOR • • • •
Staphylococcus epidermidis. Estreptococos, sobre todo alfa hemoliticos. Enterococcus feacalis. En ocasiones: o Corinebacterias y bacilos gramnegativos.
En los pacientes con sondas Foley permanentes puede aparecer Cándida en la orina. FLORA DE LA VAGINA
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Experimenta cambios en su flora con la edad. Antes de la pubertad predominan staphilococcus, streptococcus, difteroides y escherichia coli. Luego de la pubertad predomina el Lactobacillus aerophillus, y la fermentación del glucógeno por esa bacteria es responsable del mantenimiento de una pH ácido, lo que evita el crecimiento excesivo de otros organismos vaginales. Se encuentran algunos hongos, incluyendo Cándida, que puede proliferar para causar candidiasis si el pH vaginal aumenta y disminuyen las bacterias competidoras. El protozoo Trichomonas vaginalis se puede hallar en mujeres sanas.
Lactobacillus y células epiteliales de la vagina (CDC). FLORA DEL ESTOMAGO El estómago, por su acidez, puede considerarse una barrera contra la penetración de bacterias extrañas al tracto intestinal. La cantidad de bacterias presentes en el estómago es generalmente baja y, en sus paredes, podemos encontrar: • •
Lactobacilos. Streptococcus (Estreptococos) acidotolerantes.
Estas bacterias aparecen poco despues del nacimiento, estando bien establecidas a la semana de vida. FLORA DEL INTESTINO DELGADO • • • • •
Lactobacilos. Estreptococos. Enterobacterias. Especies de bacteroides. Candida.
En primera parte del intestino delgado, adyacente al estomago, es muy acida y se parece al estomago en su flora normal. A medida que el ph se hace alcalino aumenta el numero de bacterias.
FLORA DEL INTESTINO GRUESO (COLON) En el intestino grueso la gran mayoría de las bacterias son anaerobias 95 - 99 %. • • • •
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Especies de bacteroides. Especies de fusobacterium. Enterococo feacalis. Enterobacterias. o Escherichia coli. o Especies de Klebsiella. o Salmonellas. Pseudomonas. Eubacterias. Bifidobacterias. Lactobacillus. Especies de Clostridium. Staphilococcus aureus Estreptococos. Candida. GERMENES PRESENTES EN LA MATERIA FECAL
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Especies de bacteroides. Bifidobacterias. Eubacterias. Coliformes. Enterococo feacalis. Candida.
En el intestino existen varios protozoos inócuos que pueden ser considerados parte de la flora normal a pesar de ser animales ej: Entamoeba coli. CLASIFICACION BACTERIANA Bacterias GRAM (+)
Citrobacter Freundil Citrobacter Diversus Corynebacterium Diptherias Diplococcus Pneumonia Enterococcus Aerogenes Listeria Monaestaens Myxobacteria Spp. Staphylococcus Albus Staphylococcus Aereus Staphylococcus Citrens Staphylococcus Epidermis Streptococcus Pyogenes Streptococcus Viridans Streptococcus Faecalis
Bacterias GRAM (-)
Enterobacter Aerogenes Escherichia Coli Klebsiella Pneumonias Nisseria Gonorrhea Proteus Mirabilis Proteus Morganii Proteus Vulgaris Providence Spp. Pseudomonas Aeurinosa Pseudomonas Fragi Pseudomonas Pseudomallei Salmonella Choleraesuis Salmonella Enteritides Salmonella Gallinarium Salmonella Paratyphi Salmonella Shotmulleri Salmonella Typhimurium Salmonella Typhosa Serratia Marcesens Shigella Flexneri Tipo II
Shigella Sonnei Vibrio Cholerae
BACTERIAS GRAM POSITIVAS COCOS GRAM POSITIVOS
Cocos Gram positivos. Segun diferentes pruebas bioquimicas los dividimos en: •
Catalasa positivos: o Bacitracina Resistente: Staphilococcus: Coagulasa positivo: Staphilococcus aureus Coagulasa negativos: Novobiovina sensible: Staphilococcus epidermidis. Staphilococcus hominis. Staphilococcus haemoliticum. Staphilococcus lugdunensis. Novobiovina resistente: Staphilococcus saprophiticus. o Bacitracina Sensibles: Cloruro de Na+ 6,5 % positivo: Micrococcus. Cloruro de Na+ 6.5 % negativo: Stomatococcus.
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Catalasa negativos: o Cocos del grupo Streptococcus: Beta-Hemolíticos: PYR positivo: Grupo A (Streptococcus pyogenes). PYR negativos: Hipurato positivo: Grupo B (Streptococcus agalactiae). Hipurato negativo: Grupo C. Grupo F. Grupo G. Alfa-Hemolíticos: Optoquina sensible: Streptococcus pneumoniae. Optoquina resistente: Streptococcus viridans. Gama-Hemoliticos (no hemolíticos) : Streptococcus milleri Streptococcus anaerobios o Cocos no Streptococcus: Optoquina resistentes: Enterococcus. Telurito positivo: E. faecalis. Telurito negativos: E. faesium. E. gallinarum. E. raffinosus. Pediococcus. Leuconostoc. BACILOS GRAM POSITIVOS
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Aerobios o Formador de esporas: Bacillus (espora). o No formadores de esporas: Corynebacterium. Nocardia. Rodhococcus. Listeria. Lactobacillus.
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Anaerobios o Clostridium (esporas). o Actinomyces (ramificados). BACTERINAS GRAM NEGATIVAS COCOS GRAM NEGATIVOS
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En pareja (diplococos) y oxidasa positiva: o Neisseria. o Branhamella.
BACILOS GRAM NEGATIVOS •
Fermentadores (en TSI): o Oxidasa positivos: Escherichia. Klebsiella (mucoides). Salmonella. Shigella. Proteus (ureasa positivo). Serratia. Citrobacter. Enterobacter.
Providencia. Morganella. Yersinia. Edwarsella. Oxidasa negativos: Vibrio (forma de coma). Pleiomonas. Aeromonas.
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No fermentadores (en TSI): o Oxidasa positivos: Pseudomonas (+++). Burkholderia cepacia (+). o Oxidasa negativos: Stenotrophomonas maltophilia. Burkholderia cepacia. Acinetobacter baumanii.
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Otros bacilos gram negativos: o Legionella. o Pasteurella. o Helicobacter y Campylobacter. o Bartonella. o Bordetella. o Brucella. o Haemophilus: influenzae. parainfluenzae. aegyoticus. haemolyticus. parahaemolyticus. ducreyi. o Grupo HACEK: Actinobacillus. Cardiobacterium hominis. Kingella kingae. Eikenella corrodens. Haemophillus.
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Anaerobios: o Fusobacterium. o Bacteroides.
ORGANISMOS QUE SE TIÑEN POCO O NADA CON LA COLORACION DE GRAM • • • • • • • •
Micobacterium (bacilos acidoalcoholresistentes o BAAR). Treponemas (espirales). Leptospira (espirales) Borrellia (espirales) Micoplasma (sin pared celular) Rickettsia (bacterias intracelulares). Coxiella (bacterias intracelulares). Clamydia (bacterias intracelulares).