Interacciones entre huespedd y microrganismos

Lic. Daniel Zamora FernandezMicrobiologia y Parasitologia

Efectos Directos Producción de bacteriocinas

Producción de metabolitos tóxicosReducción del potencial de óxido reducciónConsumo de nutrientes esencialesCompetencia por receptores

Efectos Indirectos Aumento de la producción de anticuerposEstímulo de la fagocitosisAumento de la producción de interferónDeconjugación de ácidos biliares

Importancia de la flora normal

La flora humana normal representa un importante mecanismo

de defensa del huésped. Contribuye al desarrollo de la respuesta inmunológica, como

ha sido demostrado en modelos animales que nacen y son criados en condiciones estériles (individuos axénicos).

Estos animales presentan un pobre desarrollo de los componentes de su sistema inmunitario.

La flora normal, además, ayuda a evitar la colonización de la piel o las mucosas por bacterias que pueden ser patógenas.

Generalmente los microorganismos para iniciar la infección deben primero colonizar los epitelios. Allí, seguramente compiten con los integrantes de la flora normal por factores tales como receptores celulares y nutrientes.

En la cavidad Oral Aparato Digestivo

Se denominan probióticos aquellos alimentos que contienen bacterias cuya presencia en el intestino es beneficiosa porque favorecen la digestión de alimentos y eliminan competidores.

Se denominan alimentos prebióticos aquellos que estimulan el desarrollo de las poblaciones bacterianas intestinales beneficiosas.

Vagina Aparato Respiratorio Conjuntiva Aparato urinario Piel

Donde?

Un cuerpo humano está formado por alrededor de 10^14 células, de

las que sólo aproximadamente el 10% son humanas, el resto son microrganismos asociados

Se denomina microbiota normal, flora normal o flora nativa al conjunto de microorganismos que viven de forma habitual en un cuerpo sano.

Desarrollan tareas beneficiosas para el ecosistema general del cuerpo. Estas tareas incluyen la participación en los procesos de digestión de alimentos y de síntesis de vitaminas en el intestino, la producción del pH ácido de la vagina o la protección competitiva frente a patógenos.

Los antibióticos de amplio espectro o la acción antiséptica de algunos productos de limpieza (jabones, por ejemplo) pueden alterar la flora normal lo que, en ocasiones, deja la puerta abierta para el desarrollo de procesos infecciosos oportunistas que pueden llegar a ser graves

La flora normal está formada por microorganismos que se han adaptado a la permanencia en organismos superiores.

Concepto de flora normal

La interacción de los microorganismos con el

hombre no siempre es beneficiosa o inocua sino que también puede ser una interacción patogénica. Esto puede ser debido bien a la actividad de microorganismos intrínsecamente patógenos o a la de microorganismos patógenos oportunistas bien de la microbiota normal o de otras poblaciones bacterianas que por heridas o por descenso de las defensas inmunitarias llegan a colonizar sitios no permitidos desarrollando allí su acción patógena.

INTERACCIÓN PATOGÉNICA

ENTRE HUÉSPED Y BACTERIA

El término infección hay que distinguirlo, también, del de enfermedad ya que aquel se refiere únicamente al desarrollo de un microorganismo dentro de un huésped, mientras que este hace referencia también a la respuesta del huésped al crecimiento y factores de virulencia de un microorganismo.

La infección puede adquirir varios grados: • Colonización que es el grado mínimo de la infección.

Las bacterias colonizan las mucosas y se multiplican allí sin que haya una respuesta clínica o inmune por parte del huésped. (Por ejemplo, la presencia de estafilococos potencialmente patógenos en la cavidad nasal.)

• Infección inaparente en la que el huésped no muestra una respuesta clínica específica, pero sí se observa una respuesta inmune. Es una infección asintomática o subclínica.

• Enfermedad infecciosa en la que se producen síntomas clínicos y respuesta inmune.

1. El microorganismo debe encontrarse en todos los casos de la

enfermedad 2. Debe aislarse y obtenerse como cultivo puro a partir de las

lesiones 3. Debe reproducir la enfermedad cuando se inocula, a partir de

un cultivo puro, en un animal de experimentación susceptible (modelo animal)

4. Debe aislarse el mismo microorganismo en cultivo puro a partir de las lesiones producidas en el animal.

5. El microorganismo debe inducir una respuesta inmune con la aparición de anticuerpos específicos en la sangre del hombre o animal infectado que puedan demostrarse por pruebas serológicas.

Postulado de Koch

Patogenicidad se refiere a la capacidad o incapacidad de un microrganismo

para producir una enfermedad Virulencia que indica el grado de patogenicidad de el parásito y

normalmente se indica por la dosis o número de microorganismos que son necesarios para que se desencadene la enfermedad en un tiempo dado.

La patogenicidad es una característica intrínseca del microorganismo. Por tanto, la patogenicidad nos permite comparar diferentes especies microbianas. La virulencia, por el contrario, es una característica de las diferentes cepas de una misma especie y permite realizar comparaciones entre ellas.

La patogenicidad no depende únicamente del patógeno, sino también del huésped ya que microorganismos patógenos o muy patógenos para un tipo de huésped pueden ser poco patógenos o apatógenos para otro.

La virulencia tampoco es una característica totalmente estable dentro de una cepa, sino que esta puede variar como consecuencia de mutaciones, transferencia horizontal de genes, etc.

PODER PATOGÉNICO Y VIRULENCIA

Son los patógenos verdaderos o estrictos. Tienen la capacidad

de colonizar de producir enfermedad en huéspedes normales sanos en los que superan las barreras de defensa normales.

Son los patógenos clásicos: Staph. aureus, Streptococcus del grupo A, Neisseria gonorrhoeae, Salmonella, Shigella, Brucella, Corynebacterium diphteriae, Vibrio cholerae, etc.

Estos patógenos se caracterizan porque: Proceden de una fuente exógena y es necesario adquirirlos por

contagio. Su acción patógena es debida principalmente a factores

dependientes del mismo propio microorganismo (factores de virulencia)

Producen un cuadro clínico más o menos específico de la enfermedad lo que facilita el diagnóstico.

MICROORGANISMOS INTRÍNSECAMENTE

PATÓGENOS

Son capaces de colonizar el organismo sólo cuando fallan sus defensas y

cambian sus condiciones ecológicas. Por tanto, las condiciones alteradas del huésped son el factor determinante de las enfermedades infecciosas producidas por patógenos oportunistas.

A este grupo pertenecen muchos microorganismos de la flora normal o de la flora ambiental tales como Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Proteus, Pseudomonas, Staph. epidermidis, estreptococos del grupo D, Bacteroides, herpesvirus, Pneumocystis carinii, Candida, etc.

Estos patógenos se caracterizan porque: En general proceden de una fuente endógena (microorganismos de la flora

normal o de la flora externa que se han integrado como parte de la flora normal por un periodo de tiempo antes de desencadenar la enfermedad).

Su acción patógena es debida principalmente a las condiciones deficitarias del huésped.

Producen un cuadro clínico atípico que se añade al estado que presenta el enfermo lo que dificulta el diagnóstico.

PATÓGENOS OPORTUNISTAS O

PATÓGENOS POTENCIALES

Lleguen a la superficie del huésped por una

puerta adecuada, colonicen el epitelio y resistan la acción de los sistemas fagocitarios

Penetren el epitelio para llegar a los tejidos internos.

Se multipliquen en los tejidos del huésped Produzcan alteraciones o lesiones en las

células o tejidos del huésped.

FACTORES DETERMINANTES DE LA

ACCIÓN PATÓGENA

En relación con su interacción con las células, las bacterias pueden

agruparse en tres clases (los virus son todos patógenos intracelulares): • Las bacterias extracelulares se multiplican en los espacios

intercelulares y son eliminados con facilidad por los fagocitos. Sólo producen enfermedad si pueden escapar de la acción de los fagocitos (por ejemplo, cápsulas) o si el huésped tiene el sistema inmune deficitario. Son ejemplos Staphylococcus, Neisseria, Clostridium, Cryptococcus

• Las bacterias intracelulares facultativas se multiplican en el medio extracelular y si son fagocitadas desarrollan mecanismos para inhibir la digestión y pueden permanecer vivas largo tiempo en el interior del fagocito o invadir desde él otras células. Por ejemplo, Mycobacterium tuberculosis, Listeria, Brucella.

• Bacterias intracelulares obligadas. Sólo pueden multiplicarse en el interior de las células. Por ejemplo: M. leprae y las clamidias.

PATÓGENOS INTRACELULARES Y

PATÓGENOS EXTRACELULARES

Algunas bacterias son capaces de realizar su actividad patógena

sin atravesar el epitelio (en general las bacterias toxigénicas como C. diphteriae, V. cholerae o Bordetella pertusis).

Un segundo grupo penetra de una forma pasiva bien mediante la acción de vectores tales como mosquitos, pulgas, etc, o cuando se produce una alteración funcional o física del epitelio (bacterias que penetran por heridas, por ejemplo.)

Por último, hay bacterias con sistemas activos de penetración mediante un sistema de endocitosis inducida (Salmonella, por ejemplo).

Las bacterias que son capaces de penetrar pueden multiplicarse destruyendo el epitelio sin penetrar al tejido submucoso (por ejemplo, Shigella, E. coli enteroinvasivo), o pueden penetrar hasta tejidos más internos (Staph. aureus, S. typhi).

Penetracion

Una vez que el patógeno ha penetrado el interior del

tejido, debe multplicarse para alcanzar un número crítico que le permita iniciar la infección, invadir el organismo y desarrollar su acción patógena. Para ello deben obtener del huésped los nutrientes mientras evitan la acción de los sistemas de defensa

Para el establecimiento de la enfermedad infecciosa no solo es necesaria la multiplicación sino que también es importante la velocidad de crecimiento ya que este factor condiciona el tiempo requerido para que el patógeno colonice el huésped.

MULTIPLICACIÓN

En el curso de la infección, las bacterias producen como

consecuencia de su metabolismo diversas substancias que dificultan o impiden la acción de los sistemas de defensa del huésped. Entre estos factores hay que considerar las alteraciones en la pared celular que hacen a las bacterias resistentes a la lisozima y a otros factores del sistema de defensas humorales, la presencia de cápsulas que impiden la fagocitosis (neumococo), la liberación de toxinas antifagocíticas y la producción de enzimas como la coagulasa que permiten a la bacteria (Staph. aureus) formar una cubierta protectora. Por último, hay bacterias capaces de inhibir su digestión dentro de los fagocitos.

Las bacterias utilizan diferentes vías para lograr la invasión del cuerpo

Invasion

Contigüidad. La difusión por contigüidad es especialmente frecuente en los epitelios y mucosas. Esta vía de difusión está favorecida cuando los patógenos producen sistemas enzimáticos que destruyan el tejido subepitelial. Por esta vía pueden diseminarse infecciones en las vías respiratorias que pueden llegar hasta el oído medio (otitis) o a los senos frontales (sinusitis).

• Vía linfática. Las bacterias alcanzan el sistema linfático y llegan hasta los ganglios donde, si son capaces de resistir el ataque de los elevados números de fagocitos allí presentes pueden colonizarlos, quedarse en los ganglios linfáticos (peste) o utilizar los fagocitos como sistemas de transporte hacia otros lugares del cuerpo.

• Vía sanguínea El sistema circulatorio es generalmente de difícil acceso para los microrganismos. Sin embargo, pueden llegar a la sangre a través de heridas, picaduras o catéteres. Al sistema sanguíneo también puede llegarse a través del sistema linfático; pero es una vía más larga. La vía sanguínea es muy rápida para la difusión del patógeno y este puede alcanzar todo tipo de órganos donde los microorganismos pueden establecerse y desarrollar su acción patógena.

La bacteremia es un paso ocasional o fugaz de bacterias a través de la sangre. Se puede producir como consecuencia de extracciones, de la masticación o del cepillado de dientes. Es producida normalmente por bacterias de la microbiota normal que son rápidamente eliminadas por el sistema de fagocitos. Sin embargo cuando existe una disminución general de los sistemas de defensa inespecíficos, las bacteremias pueden permitir a las bacterias localizarse e iniciar procesos patógenos (endocarditis).

La septicemia o sepsis es un paso masivo de bacterias a la sangre a partir de un foco séptico. Generalmente se produce fiebre y están asociadas con un cuadro clínico grave. Para que se produzca una septicemia es necesario un foco de infección constante de tipo tromboflebítico o por una puerta de entrada gastrointestinal.

• Vía nerviosa. No es frecuente en el caso de las bacterias aunque sí en el de los virus. Es también una vía de difusión importante de ciertas toxinas como la tetánica.

CAPACIDAD LESIONAL

Las bacterias patógenas se caracterizan porque producen alteraciones celulares y tisulares responsables del cuadro patológico. Estas alteraciones pueden producirse por formación de substancias tóxicas, por acción directa como consecuencia del proceso inflamatorio o por mecanismos inmunológicos

Las toxinas son substancias bacterianas que presentan acciones nocivas y

estimulan una respuesta inmunológica (lo que las diferencia de los venenos minerales, alcaloides y glucósidos).

1) Las toxinas pueden ser exotoxinas proteicas sintetizadas en el citoplasma bacteriano durante la fase de crecimiento exponencial y que se liberan al exterior. Su acción tóxica es muy elevada y con unas características determinadas responsables de un efecto específico que puede presentar una

a) acción general como en el caso de la toxina diftérica, las toxinas de Pseudomonas aeruginosa, la toxina de Bacillus anthracis

b) neurotoxinas como la tetánica y la botulínica c) enterotoxinas como la colérica, las enterotoxinas de E. coli y otras

enterobacterias, de Staphylococcus y de Clostridium perfringens y C. difficile. 2) Endotoxinas que forman parte del lipopolisacárido de Gram-negativas. Se

caracterizan por tener una menor toxicidad que las exotoxinas y tener una acción inespecífica con producción de fiebre, alteraciones en la composición celular de la sangre, alteraciones vasculares y shock.

Acción Toxica

Se produce como consecuencia de que las

toxinas antifagocíticas son capaces de destruir los fagocitos que llegan al punto de infección liberándose, como consecuencia de su lisis, substancias que aumentan el daño celular y causan muchos de los síntomas celulares, tisulares y vasculares que caracterizan el cuadro patológico de la infección (pus).

Mecanismo Inflamatorio

La respuesta inmune produce una serie de reacciones de

tipo humoral (vasodilatación, edema, infarto ganglionar) que pueden influir en el cuadro patológico.

De forma añadida a esto hay que considerar la posibilidad de reacciones de tipo anafiláctico en las que se liberan substancias vasoactivas responsables de fenémenos patológicos (shock, broncoespasmo e inflamación local), reacciones citotóxicas que producen la lisis de células del huésped, reacciones por complejos inmunes que dan lugar a acciones irritativas sobre vasos y tejidos y reacciones mediadas por células de tipo inflamatorio y de formación de granulomas.

Mecanismo inmunológico

Respuesta Inmune Adquirida

Es la forma como el cuerpo reconoce y se defiende a sí mismo contra

bacterias, virus y sustancias que parecen extrañas y dañinas. Información El sistema inmunitario protege al organismo de sustancias

potencialmente nocivas al reconocer y responder a los antígenos, que son moléculas (usualmente proteínas) que se encuentran en la superficie de las células, los virus, los hongos o las bacterias. Las sustancias inertes como toxinas, químicos, drogas y partículas extrañas (como una astilla) también pueden ser antígenos. El sistema inmunitario reconoce y destruye sustancias que contengan estos antígenos.

Incluso las propias células corporales tienen proteínas que son antígenos. Éstos incluyen un grupo de antígenos llamados antígenos HLA. El sistema inmunitario aprende a ver estos antígenos como normales y usualmente no reacciona contra ellos.

Respuesta inmunitaria

INMUNIDAD INNATA

La inmunidad innata, o inespecífica, es un sistema de defensa con el cual usted nació y que lo protege contra todos los antígenos. La inmunidad innata consiste en barreras que impiden que los materiales dañinos ingresen al cuerpo. Estas barreras forman la primera línea de defensa en la respuesta inmunitaria. Ejemplos de inmunidad innata abarcan:

El reflejo de la tos Enzimas en las lágrimas y en los aceites de la piel Moco que atrapa bacterias y partículas pequeñas Piel Ácido estomacal La inmunidad innata también viene en forma de químico proteínico, llamado inmunidad humoral innata. Los ejemplos

abarcan: el sistema de complementos del cuerpo y sustancias llamadas interferón e interleucina 1 (que causa la fiebre).

Si un antígeno traspasa estas barreras, es atacado y destruido por otras partes del sistema inmunitario. INMUNIDAD ADQUIRIDA

Es la inmunidad que se desarrolla con la exposición a diversos antígenos. El sistema inmunitario de la persona construye una defensa que es específica para ese antígeno. INMUNIDAD PASIVA

Se debe a anticuerpos que se producen en un cuerpo diferente al nuestro. Los bebés tienen inmunidad pasiva, dado que nacen con los anticuerpos que la madre les transfiere a través de la placenta. Estos anticuerpos desaparecen entre los 6 y 12 meses de edad.

La inmunización pasiva también puede deberse a la inyección de antisuero, que contiene anticuerpos formados por otra persona o animal. Esto brinda protección inmediata contra un antígeno, pero no suministra una protección duradera. La inmunoglobulina sérica (administrada para la exposición a la hepatitis) y la antitoxina para el tétanos son ejemplos de inmunización pasiva.

Tipos de Inmunidad

COMPONENTES DE LA SANGREistema inmunitario incluye ciertos tipos de glóbulos

blancos, al igual que sustancias químicas y proteínas en la sangre, como anticuerpos, proteínas del complemento e interferón. Algunas de éstas atacan directamente a las sustancias extrañas en el cuerpo, mientras que otras trabajan juntas para ayudar a las células del sistema inmunitario.

Los linfocitos son un tipo de glóbulos blancos y los hay del tipo B y T. Las células B producen anticuerpos, los cuales se adhieren a un antígeno específico y

facilitan la destrucción del antígeno por parte de las células inmunitarias. Las células T atacan los antígenos directamente y ayudan a controlar la respuesta

inmunitaria. Ellas también liberan químicos, conocidos como citoquinas, los cuales controlan toda la respuesta inmunitaria.

A medida que los linfocitos se desarrollan, aprenden normalmente a diferenciar entre los tejidos corporales propios y las sustancias que normalmente no se encuentran en el cuerpo. Una vez que se forman las células B y T, algunas de ellas se multiplican y brindan "memoria" para su sistema inmunitario, lo que le permite responder más rápida y eficientemente la próxima vez que usted esté expuesto al mismo antígeno y, en muchos casos, impide que usted se enferme. Por ejemplo, un individuo que haya padecido o que haya sido vacunado contra la varicela es inmune a contraer esta enfermedad de nuevo.

Mire éste video sobre:Respuesta inmunológica

Componentes de la sangre

La respuesta inflamatoria (inflamación) se presenta cuando los tejidos son lesionados por

bacterias, traumatismo, toxinas, calor o cualquier otra causa. El tejido dañado libera químicos, incluyendo histamina, bradiquinina y prostaglandinas. Estos químicos hacen que los vasos sanguíneos dejen escapar líquido hacia los tejidos, causando inflamación. Esto ayuda a aislar la sustancia extraña del contacto posterior con tejidos corporales.

Los químicos también atraen a los glóbulos blancos llamados fagocitos que se "comen" a los microorganismos y células muertas o dañadas. Este proceso se denomina fagocitosis. Los fagocitos finalmente mueren. El pus se forma debido a la acumulación de tejido muerto, bacterias muertas y fagocitos vivos y muertos.

Mire éste video sobre:Fagocitosis TRASTORNOS DEL SISTEMA INMUNITARIO Y ALERGIAS Los trastornos del sistema inmunitario ocurren cuando la respuesta inmunitaria es

inadecuada, excesiva o no se presenta. Las alergias involucran una respuesta inmunitaria a una sustancia que los cuerpos de la mayoría de las personas perciben como inofensiva.

Para mayor información, ver los artículos sobre: Alergias Trastornos autoinmunitarios Trastornos por inmunodeficiencia

Inflamacion

La vacunación (inmunización) es una forma de desencadenar la respuesta inmunitaria. Se

suministran pequeñas dosis de un antígeno, como virus vivos debilitados o muertos, para activar la "memoria" del sistema inmunitario (linfocitos B activados y linfocitos T sensibilizados). Dicha memoria le permite al cuerpo reaccionar rápida y eficientemente a exposiciones futuras.

Mire éste video sobre:Vacunas COMPLICACIONES DEBIDO A UNA RESPUESTA INMUNITARIA ALTERADA Una respuesta inmunitaria eficiente protege contra muchas enfermedades y trastornos, mientras

que la respuesta inmunitaria ineficiente permite que las enfermedades se desarrollen. La respuesta inmunitaria inadecuada, inapropiada o excesiva causa trastornos en el sistema inmunitario.

Las complicaciones relacionadas con la alteración de la respuesta inmunitaria son, entre otras: Alergia o hipersensibilidad Anafilaxia Trastornos autoinmunitarios Reacción a transfusión de sangre Desarrollo de enfermedad Enfermedad injerto contra huésped Trastornos por inmunodeficiencia Enfermedad del suero Rechazo al trasplante

Inmunizacion