Conceptos Básicos de Microbiología Cesar O Ramos Vélez

Conceptos Básicos de Microbiología Microbiología: es la ciencia encargada del estudio y análisis de los microorganismos, seres vivos pequeños no visibles al ojo humano. Microrganismo: Los microorganismos son aquellos seres vivos más diminutos que únicamente pueden ser apreciados a través de un microscopio. Como las bacterias, hongos, virus, protozoarios etc. Comensal: tipo de interacción que se da en la biología, donde una de las partes obtiene algún beneficio y la otra no sale favorecida, pero tampoco resulta perjudicada.

Conceptos Básicos de Microbiología Patógeno: Un patógeno o agente biológico patógeno es aquel elemento o medio capaz de producir algún tipo de enfermedad o daño en el cuerpo de un animal, un ser humano o un vegetal. Toxina: Las toxinas son sustancias creadas por plantas y animales que son venenosas o tóxicas para los seres humanos. La mayoría de las toxinas que causan problemas a los humanos son secretadas por microorganismos como bacterias. Infección: Invasión de gérmenes o microorganismos patógenos (bacterias, hongos, virus, etc.) que se reproducen y multiplican en el cuerpo causando una enfermedad.

Conceptos Básicos de Microbiología (Cont.) Enfermedad: al proceso y a la fase que atraviesan los seres vivos cuando padecen una afección que atenta contra su bienestar. Condición: es el estado de la capacidad de rendimiento psico-física de una persona o animal en un momento dado. Salud: es un estado de completo bienestar físico, mental y social, no solamente la ausencia de enfermedad o dolencia. Higiene: es el conjunto de conocimientos y técnicas que aplican los individuos para el control de los factores que ejercen o pueden ejercer efectos nocivos sobre su salud.

Características de los microorganismos Son muy ubicuos, están en todas partes, menos en ambientes estériles o condiciones de asepsia. Se reproducen muy activamente, una sola célula microbiana puede dar lugar a millones de ellas. Alteran los ambientes donde viven, es decir, toman los nutrientes del medio y expulsan residuos, no los podemos ver a simple vista pero sí se aprecian sus efectos, como por ejemplo la putrefacción de un alimento. Pueden producir enfermedades, aunque la mayoría de los microorganismos conviven con el ser humano sin producir daños (Ej.: flora intestinal), otros, sí que causan una serie de trastornos al reproducirse o debido a los residuos que expulsan. Pueden vivir en un pH ligeramente alcalino.

Breve Historia de Christian Gram y como se clasifican las bacterias La tinción GRAM es uno de los procesos más utilizados a la hora de determinar al microscopio óptico la filogenia de un microorganismo. Fue desarrollada en 1884 por el bacteriólogo danés Christian Gram Gregersen estableció que las diferencias entre las GRAM+ y las GRAM- eran debidas a la diferente composición de la pared celular.

Bacteria Gram positivo y Gram Negativo En bacterias Gram Positiva el tinte se pinta color Purpura. En bacterias Gram Negativa el tinte se pinta color Rojo.

Imagen Bacteria Gram positiva y Gram Negativa

Tinción Bacteria Gram (+) y Gram (-)

Clasificación de los microorganismos Bacterias: son microorganismos procariotas que presentan un tamaño de unos pocos micrómetros (por lo general entre 0,5 y 5 μm de longitud) Forma de las Bacterias: Filamentos Esferas (cocos) Barras (bacilos) Sacacorchos (vibrios) Hélices (espirilos).

Funcionamiento de la bacteria y estructura de las bacterias Membrana celular: Parecidas a la membrana de células eucariotas, pero no tiene colesterol en su membrana, en su lugar tienes lo que se conoce como hopanoide, una estructura parecida al colesterol. La membrana plasmática bacteriana tiene una funciones metabólicas como: respiración, fotosíntesis, síntesis de lípidos y constituyente de la pared celular. Posee receptores que les permite responder a sustancia químicas. Citoplasma: contiene algunos orgánulos no rodeado con una membrana, contiene 70% de agua. Contiene cuerpo de inclusión, pero uno de los más importante son el glucógeno para obtener energía y llevar a acabo biosíntesis

Funcionamiento de la bacteria y estructura de las bacterias (Cont.) Vacuola de gas: ayuda a la bacteria a flotar en un medio y almacena glucógeno. Ribosomas: Los ribosomas localizados en el citoplasma sintetizan proteínas para usarse dentro de la célula y los ribosomas localizados en la membrana celular sintetizan proteínas para expulsarlos fuera. Nucleoides: esta contenido el material genético una solo cadena circular de DNA. Pili: estructura que permite transferir el material genético a otras células y también la resistencia a los antibióticos.

Funcionamiento de la bacteria y estructura de las bacterias (Cont.) Pared celular: están formada por una proteína de proteoglicano le da forma a la célula y contiene poros, que funciona como una membrana semipermeable permitiendo el paso de agua y otras moléculas pequeñas. Plasmidios: material extra cromosómico que puede transferir a otras bacterias, incluyendo la resistencia a los antibióticos. Flagelos: para la movilidad de la bacteria en el medio.

División Bacteriana (Fisión Binaria Reproducción asexual)

Transmisión de un Plasmidio a otra Bacteria

Estructura de una Bacteria

Clasificación de Bacterias Las bacterias pueden ser de tres tipos: Aeróbicas: necesitan oxigeno como fuente de energía. Anaeróbicas: no necesitan oxígenos. Facultativas: pueden existir con o sin oxígeno.

Antibióticos Sustancia químicas que actúan matando las bacterias o impidiendo que se reproduzcan. Los antibióticos usan 6 procesos para matar la bacteria Previene la formación de acido fólico (Vitamina B9), estas son las sulfonamidas Interfiere con la formación de la pared celular(penicilinas y las cefalosporina) Bloqueando la formación de proteínas(macrolidos, tetraciclinas y amino glucósidos) Interfiriendo con el DNA(Quinolonas) Destruyendo la membrana celular Destruyendo el DNA

Tipos de Antibióticos Bactericida: Mata e invade al microorganismo. Bacteriostático: Inhibe el crecimiento y multiplicación de la bacteria.

Resistencia Anti-microbiana La resistencia a los antimicrobianos (o fármaco-resistencia) se produce cuando los microorganismos, sean bacterias, virus, hongos o parásitos, sufren cambios que hacen que los medicamentos utilizados para curar las infecciones dejen de ser eficaces.

Resistencia Anti-microbiana (Cont.) Factores que le dan resistencia a una bacteria: El mal uso de los medicamentos No terminar el tratamiento La habilidad de la bacteria para deshabilitar la droga o impedir que entre.

Imagen de una bacteria y como crea la resistencia

Fármacos Relacionados Sulfonamidas Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Bactrim, Bactrin DS, Septra DS Sulfamemethoxazole-trimethprim Rx Azulfidine Sulfasalazine Gantrisin Sulfisoxazole Fármacos Relacionados Macrobid, Macrodantin Nitrofluratoin

Usos de las Sulfonamidas Infecciones Urinarias Otitis Media Colitis Ulcerativa Infecciones respiratorias Y como medida profiláctica en pacientes con neumonía que tenga el sistema inmunológico comprometido

Estructura molecular de las sulfonamidas

Estructura molecular del ácido p-amino benzoico

Estructura molecular del ácido Fólico

Mecanismo de Acción de las sulfonamidas Las bacterias necesitan el ácido p-amino benzoico para sintetizar acido fólico. Cuando introducimos en una célula bacteriana una sulfamida esta compite con el PABA, por lo cual se dice, que la sulfonamida es un inhibidor competitivo, la cual una vez formado el complejo con la sulfonamida, será incapaz de catalizar la síntesis del ácido fólico. Sin dicho ácido, las bacterias no pueden sintetizar los ácidos nucleicos que necesitan para su crecimiento, por lo cual el crecimiento bacteriano queda interrumpido.

Las Penicilinas Antibiótico altamente efectivo, por lo general no toxico. Extraído de la Penicillium chrysogenium. Previene la formación de la pared celular de la bacteria. Sin la pared celular la bacteria muere por osmosis.

Mecanismo de Acción de las penicilinas La pared celular de las bacterias están hechas de peptidoglicano La penicilina se inserta en los pasos de síntesis de esta proteína de manera que no se forme. La pared celular de las bacterias es necesario para: La división celular bacteriana. Los procesos de transporte de sustancias a los que limita por sus características de permeabilidad. Capacidad patógena y antigénica de las bacterias, ya que contienen endotoxinas bacterianas.

Imagen del mecanismo de acción

Resistencia a la Penicilina Algunas bacterias poseen enzimas llamadas B- lactamasa que desactivan la penicilina. Tres tipos de fármacos se han desarrollado para esto: Penicilina resistente la lactamasa que trabaja en la mayoría de las bacterias Gram positiva. Penicilina de espectro extendido que trabaja en las bacterias Gram negativo. Drogas de combinación, que contiene inhibidor de B- lactamasa

Efectos Secundarios y Precauciones de la penicilina Reacciones alérgicas Nausea Fotosensitividad El fármaco tiende a cristalizarse, por lo cual de be tomarse de 6-8 vasos de agua al día. Debe tomarse con el estomago vacío. No tomar colas o jugos de frutas acido. Puede causar diarrea. Anafilaxis.

Penicilinas Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Amoxil Amoxicilina Rx Principen, Omnipen Ampicilina Penicilina G __________ Penicilina V Augmentin Amoxicilina - clavulanate

Usos de la penicilinas Meningitis Otitis media Neumonía Infecciones respiratorias Infecciones Orales Endocarditis Sífilis y gonorrea

Cefalosporinas Tiene un mecanismo similar al de las penicilinas. Posee un espectro mas amplio Utilizado en bacterias gram negative Alrededor de 1% de los pacientes alérgicos a la penicilina, pueden ser alérgicas a las cefalosporina Se clasifican de acuerdo a las generaciones

Cefalosporinas de Primera generación Se usan en infecciones no causadas en hospitales, ambulatorias Nombre Comercial Nombre Genérica Estatus Duricef Cefadroxil Rx Ancef Cefazolin Keflex Cephalexin

Cefalosporina de Segunda Generación De mayor actividad patógena, especialmente contra la Haemophilus influezae. Se usa mayormente en niños menores de 5 años (Haemophilus influezae.) Se usa en otitis media Infección del tracto respiratorio y urinario

Cefalosporina de Segunda Generación (Cont.) Medicamentos de Segunda Generación Nombre Comercial Nombre Genérico Status Ceclor Cefaclor Rx Cefzil Cefprozil Ceftin Cefuroxime

Cefalosporina de Tercera Generación Tiene un amplio espectro en contra de bacteria Gram negativa Tiene una media vida larga. Excelentes para estudiantes. Nombre Comercial Nombre Genérico Status Omnicef Cefdinir Rx Suprax Cefixime Vantin Cefpodoxime Cedax Ceftibuten Rocephin Ceftriaxone

Cefalosporina de Cuarta Generación Considerado de amplio espectro Se usa para el tratamiento de Neumonía, Sepsis. Causado por bacteria Gram negativo. Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Maxipine Cefepime Rx

Tetraciclina Un antibiótico bacteriostático Amplio espectro Inhibe la síntesis de proteínas, pegándose en el ribosoma Requiere fagocitosis

Usos de la tetraciclinas, Efecto Secundarios y Precauciones Acné Bronquitis Crónica Infección por clamidia Precauciones: No mezclar con laxante que contengan magnesio, calcio y aluminio Fotosensitividad Efecto Secundario: Malestar de estomago con diarrea y vómitos

Medicamentos Tetraciclinas Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Vibramycin Doxycyclina Rx Minocin Minociclina Sumycin Tetraciclina

Macrolidos Los macrólidos son antibióticos naturales, semisintéticos y sintéticos que ocupan un lugar destacado en el tratamiento de infecciones causadas por bacterias intracelulares. Son bacteriostáticos.

Mecanismo de Resistencia Diversos mecanismos de resistencia han sido descritos: Impermeabilidad de la pared celular: Azitromicina penetra mejor la membrana externa de la pared de bacterias Gram negativas. Eflujo o bombeo activo de la droga al exterior, puede ser de origen plasmídico. Inactivación de la droga., mediante enzimas bacterianas que hidrolizan el anillo lactónico. Descrita en bacilos gramnegativos, Alteración en el sitio de unión del antibiótico: El cambio de un solo aminoácido a nivel de la proteína blanco del ribosoma.

ERITROMICINA Farmacocinética Se absorbe bien por vía digestiva, lo que mejora con el ayuno. Difunde fácilmente hacia la mayoría de los tejidos. Se excreta en forma activa por la bilis La vida media es de 1,4 horas y los niveles en plasma se mantienen hasta 6 horas. En caso de insuficiencia renal no es necesario ajustar su posología.

Usos clínicos y dosis recomendadas -Infecciones respiratorias -Otitis media y faringitis. - Infecciones de piel. - Infecciones gastrointestinales- Es una alternativa de tratamiento en las embarazadas con enfermedad inflamatoria pélvica. Esta droga atraviesa la placenta y puede encontrarse en la leche materna, aunque no se han descrito efectos teratogénicos. Enfermedades de transmisión sexual.

Medicamentos Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Zithromax, Zpak, Z-max Azithromycin Rx Biaxin Clarithromycin Dynabac Dirithromycin Pediazole Erythromycin/sulfisoxazole Erythrocin Erythromycin

Quinolonas Acción Bactericida rápida en contra de bacteria Gram-negativa y Gram- positiva. Mecanismo de Acción Interacciona con la enzima de la bacteria que provoca que el DNA se replique lo rompe y mata la bacteria

Medicamentos Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Cipro Ciprofloxacin Rx Floxin Ofloxacin Levaquin Levofloxacin Avelox Moxifloxacin Tequin Gatifloxacin

Fungí

Fungí Organismo unicelular pero bien parecido a las células humanas A diferencia de las bacterias se clasifican como eucariotas En su membrana celular tiene ergosterol, mientras nosotros tenemos colesterol.

Personas con riesgo de padecer infección por fungí Sistema inmunológico débil, Ejemplo: Corticosteroide. Mala nutrición Personas que han recibidos trasplante HIV

Mecanismo de Acción de Antifungales Previene la síntesis de ergosterol que da fluidez e integridad a la membrana, permite la función apropiada de muchas enzimas unidas a ella como la inhibición del citocromo P-450. El citocromo P-450 del humano difiere al Citocromo P-450 de los hongos.

Medicamentos Antifungales Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Mycelex Clotrimazole Rx Nizoral Ketoconazole Lamisil Terbinafine Mycostatin Nystatina Diflucan Fluconazole Sporanox Itraconazole Fulvicin PG Griseofluvin

Virus

Virus Agente de infección mas pequeñas que las bacterias. No posee los componentes necesario para su propia replicación. Son parásitos. La partícula individual de los virus se llama virion, Pueden ser virus cubierto por una membrana o no. En su interior puede tener DNA O RNA.

Etapas de la infección viral Virus de pega a la célula receptora. El virus penetra la célula (Endocitosis). El virus escapa al citoplasma. El virus presenta el DNA O RNA al núcleo. Empieza la replicación de virus.

Clasificación de Infección Viral Infección aguda viral: No hay latencia. Ejemplo: Resfriado común, Influenza. Infección Viral Crónica: Tiene periodo de remisión y aparición. Ejemplo Herpes. Infección viral lenta: Mantiene un curso viral por meses y anos. Conlleva danos acumulativos. Ejemplo: HIV (AIDS).

Medicamentos Anti-virales Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Zovirax Acyclovir Rx Symmetrel Amantadina Famvir Famciclovir Tamiflu Oseltamivir Flumadine Rimantadine Valtrex Valacyclovir Relenza Zanamivir

Medicamentos Anti-virales para HIV Nombre Comercial Nombre Genérico Estatus Videx Didanoside Rx Epivir Lamivudine Zerit Stavudine Retrovir Zidovudine Sustiva Efavirens Viracept Nelfinavir Fortavase Saquinavir