tema 4 el mundo de los microorganismos y sus aplicaciones

8/18/2019 TEMA 4 El Mundo de Los Microorganismos y Sus Aplicaciones

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BIOLOGÍA_Tema 4_UNIVERSIDAD 1

TEMA 4.- EL MUNDO DE LOS MICROORGANISMOS YSUS APLICACIONES

1. CONCEPTO DE MICROORGANISMO

Todos aquellos seres vivos que por su reducido tamaño sólo son visibles con el microscopio sellaman microorganismos o microbios. Es un concepto muy heterogéneo, tanto por el tamaño y laorganización de sus células, como por sus características funcionales y evolutivas, o por el medioen que viven, incluyéndose organismos pertenecientes a grupos taxonómicos muy distintos,pertenecientes tanto al Dominio Procariota (Reino Monera (bacterias (eubacterias yarqueobacterias)), como al Dominio Eucariota (Reino Protoctista (protozoos y algas) y Reino Fungi(hongos)).

En líneas generales los microorganismos, independientemente del grupo taxonómico al quepertenezcan, presentan unas características comunes:

• Su relación superficie/volumen es muy alta, debido a su diminuto tamaño, por lo que tienenun intercambio de nutrientes con su entorno más eficiente que una célula grande. Noobstante necesitan un volumen mínimo para acumular la información genética y el aparatobioquímico que les permita vivir.

• Su metabolismo es muy rápido, por las distancias tan pequeñas que separan a losmetabolitos y nutrientes.

• Se reproducen con gran rapidez, debido a la sencillez de su organización y a su rápido

metabolismo.


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• Tienen una gran capacidad para alterar el medio en el que se desarrollan, por agotamientode los nutrientes o modificación de sus características por la acumulación de productos dedesecho. En este punto se basa su poder patógeno y su aplicación en microbiologíaindustrial.

Además de los microorganismos encontramos otra serie de formas acelulares cuyo estudio serealiza dentro del ámbito de la microbiología. No se trata de seres vivos, al no estar formadas porcélulas, ni cumplir las funciones vitales, ni tan siquiera la reproducción, pues para dar lugar anuevas unidades deben parasitar células (se trata de parásitos intracelulares).

• Virus: son extraordinariamente simples, y afectan a prácticamente todos los seres vivos,provocándoles enfermedades más o menos graves. Están formados por una cápsida, cono sin envoltura y ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, mono o bicatenario.

• Viroides: pequeñas moléculas de ARN monocatenarias desnudas, con capacidadinfecciosa, que se alojan en el núcleo de células vegetales, donde provocan enfermedadescomo la exocortis de los cítricos, las cicatrices en la piel de manzana, patatas ahusadas, elcadang-cadang del cocotero… No se conoce bien su mecanismo de replicación ni deinfección. Parece que la RNA polimerasa de la célula huésped se encarga de su

replicación. Sí se sabe que no se trata de un genoma que codifique proteínas (ya que nopresenta codón de iniciación) sino que simplemente se introduce y afecta, alterando, elgenoma de la célula huésped (pues interacciona con las histonas) y secuestrando la ARNpolimerasa II, impidiendo que lleve a cabo sus procesos normales. Su origen parece estaren intrones de eucariotas.

• Virusoides: se consideran virus de los propios virus. Es ARN satélite, pequeñas moléculasde ácido ribonucleico, encapsuladas en ciertos virus de plantas con ARN de mayortamaño. Este virus al que a su vez parasita (virus asistente) es necesario para queproduzca un infección exitosa (a diferencia de los viroides, donde no es necesario).

• Plásmidos: se trata de ADN circular, presente en el interior de algunas bacterias, queactúan de forma independiente al genoma bacteriano, y que pueden pasar de unasbacterias a otras. Como los provirus no producen enfermedades, pero sí induce pequeñas

mutaciones en las bacterias.• Provirus: son fragmentos de ADN móviles, constituyen genes que pueden pasar de una

célula a otra, si bien no producen enfermedades sí provocan pequeñas mutaciones, alincluirse dentro del genoma celular. Son formas autónomas de transposones, pero adiferencia de los provirus los transposones se insertan en el ADN en lugares biendeterminados.

• Priones (prion: proteinaceous infectious particle): son moléculas proteicas con capacidadinfecciosa, desconociéndose el mecanismo de actuación sí se sabe que son capaces deproducir nuevos priones en células infectadas. Parece ser que favorece un cambio en laestructura terciaria de las proteínas afectadas. Producen enfermedades en varios gruposanimales; en el caso del ser humano provoca, al menos, cuatro enfermedades distintas

(además de estar relacionado posiblemente con el Alzheimer): Kuru, insomnio familiarletal, síndrome Gestmann-Sträussler y síndrome de Creutzfeldt-Jakob. Todas estasenfermedades presentan un desarrollo lento y consecuencias mortales, no existiendotratamiento alguno en la actualidad.

2. LOS VIRUS

Descubiertos a finales del siglo XIX, cincuenta años antes que la aparición del microscopioelectrónico, por medio de la interpretación a dos estudios experimentales relativos a dosenfermedades, la rabia y el mosaico del tabaco.

Los virus eran reconocidos por tres propiedades:• Tratarse de patógenos o agentes infecciosos.• Ser muy pequeños, invisibles al microscopio óptico.


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Además pueden contar con una envoltura, a modo de “membrana”, denominándose virus conenvoltura, frente a los que no la presentan, que son virus desnudos. La envoltura está formada poruna estructura membranosa lipoproteica, que son fragmentos de la membrana de la célulahospedadora en la que se llevó a cabo la reproducción viral. De estas membranas pueden partirespículas, con capacidad enzimática, normalmente codificadas por el propio virus. Son virus conenvoltura la mayoría de los que afectan a células animales, mientras que son desnudos en plantasy bacterias.

La clasificación de los virus se hace basándose en cuál es el hospedador, en virus animales,vegetales y bacteriofagos (o fagos). A su vez los virus animales y los fagos se clasifican enfamilias, mientras que los vegetales se hacen en grupos.

• Bacteriófagos: su genoma está formado por ADN bicatenario, de cápside compleja ydesnudos. Son virus que desarrollan ciclos líticos, provocando la muerte de la bacteria elliberarse. Algunos presentan ciclos lisogénicos, permaneciendo el ADN vírico incorporadoal bacteriano durante varias generaciones, hasta que espontáneamente se vuelvenvirulentos y lisan la bacteria. Familias de los fagos son myovirus, bacteriófagos T-par,coricovirus, levivirus…

•

Virus vegetales: presentan ARN monocatenario como genoma, su cáspside es helicoidal ysiempre son virus desnudos. Producen una sintomatología muy peculiar (mosaicos,manchas, necrosis, agallas o tumores…) en patologías como el mosaico del tabaco o latristeza del naranjo. Son grupos de virus vegetales tobamovirus, potyvirus, comovirus,closterovirus…

• Virus animales: pueden presentar cualquier tipo de ácido nucleico, su cápside suele sericosaédrica y la envoltura es frecuente. Son familias de virus animales retrovirus,herpesvirus, paramixovirus, ortomixovirus, picornavirus, togavirus…En el caso del ser humano destacamos:

o Herpesvirus: virus icosaédricos, con envoltura y ADN bicatenario. Se transmiten porcontacto directo y gotículas. Provocan enfermedades como la varicela, el herpeszoster, herpes genital, la mononucleosis y la neumonía vírica.

o Poxvirus: con ADN, desnudos y cápside compleja. A este grupo pertenecía el virusde la viruela, enfermedad hoy día erradicada. Otras enfermedades son la dermatitisinfecciosa y el molluscum contagioso, ambas enfermedades dérmicas.

o Picornavirus: icosaedricos, desnudos, con ARN. Encontramos dos grupos, losrhinovirus (catarros) y enterovirus (enfermedades intestinales leves, hepatitis A ypoliomielitis).

o Ortomixovirus: con envoltura, varias cadenas de ARN y cápside helicoidal. El virusde la gripe es un ortomixovirus.

o Paramixovirus: con las mismas características generales que los ortomixovirus(junto con ellos forman el grupo de los mixovirus). Son paramixovirus el virus delsarampión, paperas y rubéola.

o Rhabdovirus: con ARN, envoltura y simetría helicoidal. A él pertenece un únicovirus, el de la rabia.

o Retrovirus: presentan ARN, envoltura y simetría helicoidal esférica. Se trata de ungrupo de virus muy peculiar, ya que presentan una enzima denominadaretrotransciptasa o transcriptasa inversa, que cataliza el paso de ARN a ADN, queposteiromente se integra en el material genético de la célula hospedadora gracias ala acción de otra enzima, la ADN endonucleasa o integrasa. El VIH, responsabledel SIDA, es un retrovirus.

3. MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

Los microorganismos que sintetizan productos útiles para el ser humano son unos pocos

centenares de especies de entre las más de 100.000 que existen en la naturaleza.


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Existen cuatro grupos de microorganismos de interés industrial: las bacterias unicelulares, losactinomicetos (bacterias filamentosas), las levaduras y los mohos. Los productos de interéscomercial se encuadran en cuatro categorías:

• Células microbianas propiamente dichas, como los microorganismos con los que sefabrican pienso granulado para la alimentación de ganado.

• Macromoléculas, como las enzimas y polisacáridos (dextrano y xantano).• Productos del metabolismo primario (compuestos esenciales para su crecimiento o

resultantes como residuos), como el etanol, ácido acético, acetona, butanol, aminoácidos,vitaminas, dióxido de carbono…

• Productos del metabolismo secundario (compuestos no esenciales para su desarrollo)como los antibióticos o la botulina.

Microorganismo Tipo de organismo ProductoSaccharomyces cerevisae Levadura (hongo) Pan, cerveza, etanol, invertasa…Streptococcus termophilus Bacteria YogurLactobacillus bulgaricus Bacteria YogurClostridium acetobutylicum Bacteria Acetona y butanolCorynebacterium glutamicum Bacteria LisinaCandida utilis Levadura (hongo) Proteína microbianaPseudomonas denitrificans Bacteria Vitamina B12 Trichoderma reesii Hongo CelulasaPenicillium chrysogenum Hongo PenicilinasStreptomyces sp. Bacteria AntibióticosEscherichia coli Bacteria Insulina, hormona del crecimientoBacillus thuringiensis Bacteria Insecticidas

3.1. PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS Y BEBIDAS

La producción de alimentos y bebidas por fermentación constituyen hoy día un sector muyimportante dentro de la industria alimentaria. Las fermentaciones más relevantes por el volumende ventas son la fermentación láctica y la alcohólica.

De la fermentación láctica destaca la elaboración del queso y del yogur.

Se cree que el primer producto del que el ser humano se aprovechó mediante un procesomicrobiológico fue el queso, al sufrir la leche una invasión bacteriana que convertía la lactosa de laleche en ácido láctico, acidificando el producto y provocando su coagulación y la precipitación delas proteínas lácticas, separándose la cuajada del suero.


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El arte de fabricar quesos depende de la naturaleza de las bacterias que se emplean comoiniciadores. Otros factores son la presencia o ausencia de flora bacteriana secundaria, latemperatura de fabricación y la materia prima (leche empleada).

Otros productos lácteos fermentados son líquidos o semilíquidos, el más popular es el yogur, quese fabrica fermentando leche entera con dos bacterias lácticas, Streptococcus thermophilus yLactobacillus bulgaris .

De la fermentación alcohólica hay que citar la elaboración del pan y la de bebidas alcohólicas.

El descubrimiento de la harina y, por tanto, la primera fabricación del pan parece que ocurrió enEgipto. Al principio se hacían los panes ázimos (sin fermentar), para posteriormente utilizar panfermentado por levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae . La levadura degrada losazúcares de la masa originando alcohol etílico y dióxido de carbono, le primero desaparecedurante el horneado y el segundo queda atrapado en la masa formando las burbujas que dan elaspecto esponjoso al pan.

La elaboración de cerveza, vino y otras bebidas alcohólicas se basa en la utilización de granos decereales o de otras partes vegetales, y en el empleo de levaduras como Saccharomyces

cerevisiae (en cervezas tipo ale), S. calsbergensis (en cervezas tipo lager), S. cidrii (en lafabricación de sidra), S. uvarum (en la obtención del vino) o de mohos como Aspergillus oryzae (en la fabricación del sake) entre otros, de forma que se obtiene un líquido con un porcentajedeterminado de alcohol etílico.

3.2. PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS

La aplicación de la microbiología en la industria farmacéutica trajo consigo una auténticarevolución. Los avances obtenidos en el conocimiento de los microorganismos y en las técnicasde su manipulación genética encuentran hoy su aplicación rutinaria en la identificación de nuevassustancias terapéuticas.

Los productos de interés para la industria farmacéutica pueden agruparse en cuatro categorías:agentes antiinfecciosos (antibióticos, vacunas, sulfonamidas…), enzimas, vitaminas y esteroides.

Desde una perspectiva comercial clínica los antibióticos constituyen la clase más importante defármacos que se obtienen de los microbios. Son metabolitos secundarios, de modo que suacumulación se produce después del crecimiento de las células que los sintetizan.

Un hito en la producción de fármacos por microorganismos fue la síntesis de un péptido humano,la somatostatina, por una célula bacteriana. Gracias a las técnicas de ADN recombinante seconsiguió fabricar el gen de la somatostatina conociendo la secuencia de aminoácidos quecodifica. El péptido tiene sólo catorce aminoácidos y se elabora en el hipotálamo humano pararegular la síntesis de la hormona del crecimiento y de la insulina.


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Otros logros posteriores han sido la obtención de la hormona del crecimiento, la insulina y elinterferón (agente antitumoral). Así mismo, por ingeniería genética se ha conseguido que unalevadura produzca una vacuna contra la hepatitis B (enfermedad vírica).

3.3. ELABORACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS INDUSTRIALES Y COMBUSTIBLES

Los microorganismos fabrican multitud de productos químicos de uso industrial que se empleancomo disolventes, combustibles, lubricantes, adhesivos, acidulantes, plásticos, explosivos,pesticidas, colorantes, cosméticos…, un total de unas doscientas sustancias de interés comercial.

Entre ellas figuran, como más importantes desde un punto vista económico, las siguientes:• Enzimas: se emplean principalmente como descomponedores de grandes moléculas

(como agentes de limpieza en detergentes, coadyuvantes de la digestión en piensos paraanimales…), y para la obtención de fructosa a partir de glucosa (isomerización de laglucosa).

• Compuestos orgánicos alifáticos:o Disolventes: etanol, glicerol, acetona y n-butanol: se emplean como lubricantes,

anticongelantes, aditivos para combustibles o directamente como combustibles.o Ácidos orgánicos industriales: ácido acético, cítrico y láctico: el más importante el

acético, que se usa para fabricar goma, plásticos, colorantes, productosfarmacéuticos, insecticidas, materiales fotográficos…

• Aminoácidos: añadidos como aditivos en le pienso de ganado (lisina y metionina) y comopotenciador del sabor (glutamato monosódico).

3.4. APLICACIONES MINERAS

En el ámbito de la minería el uso de microorganismos en los métodos de extracción de metalespesados, metales preciosos, uranio y petróleo es ya un hecho.

En los métodos de recuperación de petróleo se añaden determinadas sustancias al agua que seintroduce en los pozos de petróleo para hacerla más viscosa; uno de los compuestos utilizados esla goma de xantano. Este polisacárido es producido por la bacteria Xanthomonas campestris ; suestructura molecular hace que sea un agente muy eficaz que permite a la mezcla de agua y gomaactuar como un pistón bombeando el petróleo hacia los pozos.

En la minería, los yacimientos con bajas concentraciones de menas metálicas no puedenexplotarse de forma convencional por su alto coste. Los últimos trabajos están empleandomicroorganismos que extraen y concentran los metales valiosos de forma barata. Un ejemplo es labacteria Thiobacillus ferroxidans , que se nutre de sulfuro de hierro y lo transforma en ácidosulfúrico y sulfato de hierro, de forma que ataca las rocas que la rodean y disuelve muchosminerales metálicos, proceso llamado biolixiviación; así se puede convertir sulfuro de cobreinsoluble en sulfato de cobre soluble. El uranio, níquel, plomo, cobalto, cadmio, galio, mercurio yantimonio pueden ser lavados y concentrado de la misma forma.

3.5. APLICACIONES MEDIOAMBIENTALES

Los microorganismos pueden servirnos de gran ayudaante diferentes problemas medioambientales, mediantediferentes técnicas de biorremediación (proceso quetiene por fin corregir un problema ambiental y queemplea un organismo vivo para tal fin).

Uno de los más acuciantes que tenemos es el de lacontaminación de aguas utilizadas por las industrias yen los domicilios, es decir, las aguas residuales. Las


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plantas de tratamiento requieren de sistemas de biorremediación mediante bacterias que eliminanmetales pesados que acumulan en su citoplasma (algunos Thiobacillus ), uranio (Pseudomonasaeruginosa ), fenoles y derivados (Nocardia corallina ), hidrocarburos (algunas Pseudomonas )…

Las mareas negras y los lavados de los tanques de los petroleros es otro de los problemasambientales a los que nos debemos enfrentar. Para esto se están usando diferentes cepas dePseudomonas que pueden consumir diferentes hidrocarburos.

Otros problemas que se están intentando solucionar con la ayuda de microorganismos son: losresiduos sólidos urbanos (su parte orgánica puede usarse para obtener compost o metano),aceites de coches usados, purines de cerdos y vacas, restos de almazaras, lucha contra plagas…

4. LOS MICROORGANISMOS Y LAS INFECCIONES HUMANAS

Son muchas las enfermedades del ser humana provocadas por microorganismos, quedandocitadas algunas de ellas en las siguientes tablas:

PRINCIPALES ENFERMEDADES MICROBIANAS EN LA ESPECIE HUMANA

TRANSMITIDAS A TRAVÉS DE LA PIEL O MEDIANTE HERIDAS

(b) = Bacteria


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TRANSMITIDAS A TRAVÉS DEL AIRE

(b) = Bacteria

DE TRANSMISIÓN SEXUAL

(b) = Bacteria; (h) = Hongo; (p) = Protozoo


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TRANSMITIDAS POR EL AGUA Y LOS ALIMENTOS

(b) = Bacteria; (p) = Protozoo

TRANSMITIDAS POR ANIMALES

(b) = Bacteria; (p) = Protozoo

4.1. PIE DE ATLETA

El pie de atleta o tinea pedis es una infección micótica producida por hongos dermatofitos (que sealimentan de queratina) o por levaduras (en casos muy raros con alteración del sistema inmune).Afecta los pliegues interdigitales, la planta y los bordes del pie.


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Las dermatofitosis son micosis producidas por un grupo de hongos que tienen la capacidad deinfectar tejidos cutáneos queratinizados no viables, incluso el estrato córneo, uñas tinea unguiüm ypelo tinea capitis . Hay unas 42 especies de dermatofitos que pueden afectar los tejidosqueratinizados. Entre los dermatofitos que pueden dar el pie de atleta se incluyen el Trichophytonrubrum , el Trichophyton mentagrophytes y, en menor proporción, el Epidermophyton floccosum .

Es la dermatofitosis más frecuente y representa un 70 por ciento de las tiñas y un tercio de lasinfecciones del pie. El 20 por ciento de los individuos son portadores asintomáticos de una tiñacontagiosa. Es frecuente ver el paso del organismo a zonas distantes del pie a través de toallas,ropa contaminada y sábanas, entre otras.

El pie de atleta es más frecuente en hombresque en mujeres, y se ve tanto en niños comoen adultos. Los atletas y deportistaspresentan una mayor morbilidad. El contagioes por transmisión directa de persona a

persona, así como de superficies húmedasdonde el hongo persiste por meses, talescomo piscinas, baños, duchas, toallas,alfombras, en cuarteles, colegios, saunas,hoteles y gimnasios. El mantener el piehúmedo (sudor, por ejemplo) por tiemposprolongados y uso de calzado cerrado comolas botas aumenta el riesgo de aparición opermanencia de la infección, pues crea unambiente cálido, húmedo y oscuro favorablepara el hongo.

El pie de atleta causa enrojecimiento y picorconstante. Algunos casos puedenpresentarse sin síntomas, excepto por lacaracterística maloliente de la infección. Esfrecuente ver también grietas, ampollas yescamas en el área afectada.

Hay que tener en cuenta que no sólo loshongos del pie de atleta causan irritación delpie. Múltiples enfermedades, como el eccema y la psoriasis interdigital pueden ocasionar síntomasparecidos. Muchas veces el diagnóstico es incorrecto, pues se trata en realidad de otra dolenciaque no es causada por pie de atleta seguida de un tratamiento incorrecto, que incluso puede

agravar el problema. Por ello, es importante acudir a un médico. El diagnóstico correcto debe serprecedido por una historia clínica completa, la toma de muestra raspando la zona afectada, pararealizar un examen directo en busca de hifas características del hongo y para llevar a cabo lasiembra de un cultivo micológico, con objeto de identificar el organismo causante.

El tratamiento consiste en la utilización de un antimicótico, bien por vía oral o tópica. Por vía tópicala desaparición completa del dermatofito es difícil: un 65% de los pacientes vuelven aexperimentar la enfermedad en un plazo de dos años. Para estas recaídas son de utilidad losantimicótico por vía oral.

4.2. SALMONELOSIS

La salmonelosis humana es una enfermedad infectocontagiosa producida por enterobacterias delgénero Salmonella . Comprende un conjunto de cuadros clínicos cuya principal manifestación es la


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gastroenteritis aguda, una de las intoxicaciones alimentarias más comunes causadas por agua yalimentos contaminados, especialmente carnes.

No todas las especies, cepas o serotipos reconocidos tienen igual potencial patogénico. Losprincipales agentes etiológicos corresponden a Salmonella typhi , Salmonella paratyphi ,Salmonella typhimurium y Salmonella enteritidis .

Son bacilos Gram negativos, anaerobios facultativos de la familia Enterobacteriaceae. Seencuentran fundamentalmente asociados a la flora intestinal y, por ello, a aguas y alimentos quehayan contactado con material fecal. Producen grandes cantidades de gas durante lafermentación de azúcares, y llevan a cabo una fermentación ácido mixta, produciendo grancantidad de productos ácidos y gases.

El principal reservorio de la Salmonella es el tracto intestinal de aves domésticas y silvestres.Destacan especialmente gaviotas, palomas, pavos, patos, loros y aves costeras.

Su patogenia comienza con la ingestión del inóculo. Si el inóculo es suficientemente grande,

superará la barrera gástrica que supone el pH ácido. El patógeno logra atravesar la barreraintestinal y es fagocitado a nivel de las placas de Peyer. Su protección frente apolimorfonucleares, sistema del complemento e inmunoglobulinas le permite diseminarselinfáticamente y colonizar los territorios del sistema reticuloendotelial. Comenzará entonces amultiplicarse y a aumentar en número, llegando a producir la necrosis de las placas de Peyer.

Podemos diferenciar dos tipos de salmonelosis: las salmonelosis tifoideas y las no tifoideas.

Salmonelosis tifoidea:

El agente causal de la fiebre tifoidea/paratifoidea es Salmonella typhi o Salmonella paratyphi .

Se adquiere procedente de otro enfermo o de un portador asintomático mediante alimentos o aguacontaminados.

Su prevalencia es baja en Europa y más alta en los países del Tercer Mundo, en los que hay 17millones de casos al año, 6.000 de los cuales acaban en defunción. Son especialmentesusceptibles los niños menores de 1 año. Actualmente están apareciendo resistencias al

tratamiento, lo que complica considerablemente la curación.


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El tiempo de incubación de la enfermedad varía de 3 a 21 días, dependiendo del inóculo, de laedad, de la salud y de otras características del paciente.

Aparecen escalofríos, cefalea, náuseas, anorexia, tos y diarrea o estreñimiento. La fiebre esprolongada y varía de 38,5 °C a 40 °C. Entre un 20 y un 40 % de los casos presentan dolorabdominal.

La roseola tifoidea aparece durante la primera semana y dura 2 a 5 días: su aspecto es demáculo-pápulas color salmón que, en un cultivo, serán positivas para Salmonella .

En ocasiones también podemos encontrar hepatoesplenomegalia, epistaxis, bradicardia relativa, eincluso delirios (recogen objetos imaginarios) y coma (typhos ).

Pueden aparecer complicaciones durante la tercera y cuarta semana, sobre todo si no se trata laenfermedad. Las más frecuentes son las perforaciones intestinales y las enterorragias. Otrasmenos habituales que también pueden aparecer son abscesos, endocarditis, osteomielitis,meningitis o hepatitis.

Aproximadamente el 1,5 por ciento serán portadores crónicos.

El diagnóstico de certeza lo dan los cultivos positivos. En el 90 por ciento serán positivos durantela primera semana, mientras que sólo el 50 por ciento lo serán ya durante la segunda semana.Hay que tener en cuenta el no haber administrado antibióticos antes de la toma para realizar elcultivo, pues bajan su rendimiento. Los coprocultivos darán positivo incluso durante la tercerasemana.

En la era preantibiótica, la mortalidad era del 15%. Cuando en 1948 comenzó a usarse elcloranfenicol, descendió al 1%, y se observó que la fiebre se reducía a 3-5 días. Sin embargo,

comenzaron a aparecer resistencias, y se observó que producía aplasia medular. Se comenzó ausar entonces un tratamiento combinado de diversos antibióticos, pero en 1989 aparecieron cepasmultirresistentes (MDR). Actualmente se usan otros antibióticos mucho más potentes.

Salmonelosis no tifoidea:

Los agentes causales más frecuentes son Salmonella enteritidis y Salmonella typhimurium . Suprevalencia aumenta considerablemente en verano, especialmente en ancianos, niños einmunodeprimidos. También reviste mayor gravedad cuando coexiste con otras enfermedades conotros patógenos como la malaria o los parásitos.

Sus reservorios principales son los animales, entre los cuales destacan los reptiles, las mascotas

(gatos y perros, sobre todo) y diversas aves.

Su transmisión depende fundamentalmente de productos contaminados. En el caso de los huevosSalmonella enteritidis infecta uno de cada veinte mil que, al ser empleados en tortillas, mahonesasy otros productos, provocan el 80% de las gastroenteritis agudas.

El signo más representativo es la diarrea. Es indistinguible de otras gastroenteritis agudasbacterianas o víricas. Cursa con vómitos y náuseas, las diarreas se producen de 6 a 48 horasdespués de la ingesta contaminada. La diarrea es poco voluminosa y no es hemorrágica. Habráfiebre de 38-39 °C y, en ocasiones, dolor abdominal que puede manifestarse con la clínica de unapseudoapendicitis o de una enfermedad inflamatoria intestinal.


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La gastroenteritis es auto limitada a 3-7 días, y la fiebre remite en unas 72 horas. Loscoprocultivos serán positivos durante 4-5 semanas.

El 1% por ciento de los pacientes quedarán como portadores crónicos.

Además otro riesgo importante estriba en que estas bacterias tienen preferencia por los vasossanguíneos, donde pueden alojarse y generar diversas patologías como arteritis, endocarditis…,así como posteriores infecciones en diversas partes del organismo (abdomen, pulmones, sistemanervioso central, tracto urinario, huesos…).

No se deben administrar antibióticos sistemáticamente. Los antibióticos no modifican el cursoclínico de la enfermedad y, sin embargo, facilitan las recaídas, a la vez que retrasan la eliminacióndel microorganismo. La rehidratación es el principal tratamiento en esta enfermedad, parafavorecer la recuperación de agua y electrólitos.

Los antibióticos sólo deben administrarse si hay riesgo de expansión de la bacteria en el cuerpo,pues su abuso facilita la aparición de resistencias.

Es muy importante vigilar la industria alimentaria durante toda la cadena productiva, incluida lamanipulación de la materia prima y del producto final. Los productos lácteos deben sercontrolados estrictamente, y someterse a pasteurización antes del consumo humano.

4.3. SIDA (SÍNDROME DE INMUNODEFICIENCIA HUMANA)

El virus del SIDA es un retrovirus, conocido como virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), delcual se desconoce el origen exacto, si bien parece estar relacionado con el VIS (virus de lainmunodeficiencia simia).

Los primeros casos aparecen en el año 1981, presentándose como un extraño conjunto deenfermedades en personas homosexuales. Poco a poco van apareciendo casos entredrogodependientes, hemofílicos, mujeres heterosexuales…, identificándose comoinmunodeficiencia en 1982, cuando recibe el nombre de SIDA. En 1984 se identifica a un viruscomo responsable de esta patología y en 1986 dos grupos de científicos identifican dicho virus(VIH). Posteriormente, y estudiando casos de los años 50 y 60 en África se ha determinado que yaentonces varias personas pudieron padecer el SIDA.

Actualmente según los datos de ONUSIDA (el programa de Naciones Unidas para el seguimientodel SIDA) en el mundo hay unos 40 millones de afectados, de los que 25 millones viven en África(principalmente en el Sur y el Este). El ritmo de nuevas infecciones es de unos 2 millones denuevos casos al año (1,5 en África), y el número de fallecidos por SIDA al año también de 2

millones (1,6 en África). En España el registro de casos es de unos 140.000 casos, siendo el paísde la Unión Europea, junto con Francia, que mayor incidencia presenta.

Transmisión del VIH y prevención:

Los estudios epidemiológicos realizados en Europa, América, África y Australia han documentadode forma reiterada que solamente hay tres formas de transmisión del VIH:

• Por relación sexual (homosexual o heterosexual) con personas infectadas, pues setransmite a través de semen, flujo vaginal y sangre.

• Por contacto con la sangre, hemoderivados, semen y los órganos transplantados depersonas infectadas.

• Por transmisión de madre infectada a hijo. La mayor parte de las veces antes del

nacimiento y quizás durante el parto (transmisión perinatal), aunque también a través de laleche materna.


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• No se transmite por orina, sudor, saliva…, donde el virus está presente pero no encantidad suficiente como para permitir la infección.

Se ha comprobado que en la mayoría de casos las personas afectadas se han infectado del VIHpor:

• Compartir la misma jeringuilla o agujas sin desinfectar.• Las relaciones sexuales con personas enfermas o portadoras (seropositivas), sin utilizar

preservativos.• Otros tipos de relaciones en las que se ha producido heridas entre las personas con riesgo

de contagio.

Es un virus que no resiste la acción de la lejía (al 10% durante 20 minutos), el agua oxigenada, losdetergentes, el alcohol 70º ni el calor por encima de 60 ºC. Sí es resistente a la radiación

ultravioleta, X y gamma, así como a las bajas temperaturas.

Al no existir un tratamiento 100% efectivo, ni vacuna alguna, pues se trata de un virus que mutacon muchísima rapidez, por ello son de suma importancia las medidas preventivas para combatirsu avance. Las medidas preventivas están íntimamente ligadas a las vías de transmisión:

• No compartir objetos que hayan estado en contacto con la sangre (jeringuillas, cuchillas debisturí…).

• Análisis de sangre y órganos que van a ser transplantados.• No aceptar sangre para donaciones en aquellos casos en los que se hayan realizado

prácticas de riesgo (consumo de drogas, intervenciones quirúrgicas, relaciones sexualessin preservativo, haberse hecho tatuajes o puesto piercings…).

• Uso del preservativo en las relaciones sexuales.


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• En mujeres afectadas: evitar el embarazo, si se da emplear medicación profiláctica (tieneuna eficiencia del 70%). El parto se llevaría a cabo mediante cesárea y no se darálactancia materna. Al recién nacido también se le medica.

Estructura del VIH:

Está constituido por dos moléculas de ARN acompañadas de dos o más moléculas de la enzimaretrotranscriptasa (o transcriptasa inversa). Rodeando a la zona central hay dos envolturasproteínicas distintas que, a su vez, están rodeadas por una bicapa lipídica con glucoproteínasinsertas. Las porciones proteínicas de las moléculas superficiales contienen regiones constantesidénticas de una cepa del virus a otra y regiones variables.

Ciclo del VIH:

Cuando el VIH entra en el organismo, las glucoproteínas externas se unen a las moléculas CD4de los linfocitos T cooperadores (linfocitos T4), también puede infectar macrófagos, sin embargo,para entrar en el interior del linfocito necesita fusionarse con la membrana celular (1 ).

Una vez dentro de la célula, el RNA se libera de la cápsula que lo contiene (2), y la transcriptasainversa cataliza la transcripción inversa sintetizando un ADN complementario del ARN viral (3 y 4).Este ADN se incorpora a un cromosoma de la célula hospedadora (5), gracias a la acción de laintegrasa vírica, en esta etapa el virus es extremadamente sensible a los inhibidores de dichaenzima. A continuación comienza a replicarse (6) originando nuevas partículas virales (7) (en cuyaformación participa la proteasa) que salen del linfocito T (8) e invaden a otros linfocitos u a otrascélulas. Frecuentemente el linfocito T resulta destruido.

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1

2

3

4

5

6a

6b

7

a

b

c

d

Virus del SIDA: a) envolturamembranosa; b) cápsida ; c) ácidonucleico (ARN); d) espículas proteicas


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Se sabe que la replicación del VIH se produce desde las fases muy precoces de la infección y entasas muy elevadas, por medio de continuados ciclos de infección. Si el seropositivo no enfermahasta transcurrido un tiempo es porque el organismo dispone de herramientas eficaces parahacerle frente.

En un solo día pueden originarse en una persona infectada del orden de 1000 millones de nuevaspartículas víricas, produciéndose cada 48 a 72 horas la renovación de buena parte de los viruscirculantes y de los linfocitos infectados. Esta situación amplifica enormemente la variabilidadgenética del virus, la cual se produce como consecuencia de los errores de copia que tienen lugardurante la transferencia de información desde el ARN viral hasta el ADN. Muchas de las variantesgenéticas originadas por mutación resultan no ser viables, pero algunas sí lo son y llegan a formarun cúmulo de variantes que explicaría por qué finalmente el sistema inmunitario acaba porfracasar, ante la imposibilidad de mantener una lucha contra un enemigo tan inestable.

Algunas de las formas mutantes del virus implican cambios en la estructura de los péptidos queactúan como determinantes antigénicos. Aunque muchos de estos cambios no parecen afectar a

la actividad del sistema inmunitario, distintos investigadores han sugerido que algunos puedenhacer que determinado péptido se vuelva invisible a las defensas del organismo (mutanteselusivos). Este encadenamiento de determinantes antigénicos variables y mutantes escurridizosexplicaría la pervivencia de la infección y la dificultad de erradicarla (además de complicar labúsqueda de vacunas).

Detección del SIDA:

Para determinar si una persona está o no infectada se llevan a cabo analíticas de sangre (delsuero o plasma) aunque también se puede usar orina y saliva.

Se realizan pruebas indirectas, que buscan la existencia de anticuerpos antiVIH, y directas, que

buscan la presencia del propio virus:• Pruebas indirectas:

o Prueba de cribado ELISA o EIA (análisis inmunoenzimático): es un métodorutinario, el primero que se le practica a una persona que desee saber si está o noinfectado, sirve detectar la presencia de anticuerpos, pero pueden salir falsospositivos (por lo que en ese caso de resultado positivo se practica una prueba deconfirmación) y falsos negativos (más peligrosos, pues nos podemos considerarlibres de virus cuando no es así).

o Prueba de confirmación WB (western blot): mucho más específica, pero máscostosa económicamente y en tiempo. Pueden aparecer falsos resultados, pero laprobabilidad de ello es mucho menor. Falla muy poco en el periodo ventana(primeras 6-8 semanas tras la infección).

• Pruebas directas:o Prueba de confirmación PCR (reacción en cadena de la polimerasa): se trata de

detectar directamente el virus. Es muy eficaz, pues la probabilidad de error es muybaja. Pero es más costosa aún que la WB.

Desarrollo del SIDA:

Se dan tres fases, siendo sólo la última la que corresponde con el SIDA, en las dos primeras sehabla de persona seropositiva, pues presenta anticuerpos antiVIH en su suero o plasmasanguíneo, pero no ha desarrollado las enfermedades propias del SIDA. En las etapas deseropositivo se puede transmitir el VIH a otras personas.

•

Fase inicial, precoz o aguda: tiene una duración de unos tres meses. El VIH se ha idorepartiendo por todo el organismo, introduciéndose en los linfocitos T4. Aparecen síntomasparecidos a los de un enfriamiento: malestar, dolor de cabeza, febrícula, dolor muscular,


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diarrea, erupción cutánea…, también puede aparecer alguna infección oportunista (herpes,candidiasis leve…). En el momento que la prueba ELISA da positivo empezamos a hablarde seropositivo.

• Fase intermedia o crónica: en el 50% de los casos dura unos diez años, pero puede serinferior o incluso muy superior (se han recogido casos de hasta 30 años). No hayprácticamente manifestaciones físicas. La duración de este periodo varia, entre otrosaspectos, en función de factores que acortan este periodo: como una dieta pobre, elestrés, infecciones, reinfecciones con VIH (muy peligroso), consumo de drogas; y defactores que lo alargan: el ejercicio diario y el uso de medicación. En esta fase esimprescindible el seguimiento médico.

• Fase final, de crisis o SIDA: con una duración de 4 a 5 años de media, aunque cada vez(en el Primer Mundo) es mayor. Empiezan a manifestarse multitud de enfermedadesrelacionadas con la inmunodepresión, que hay que ir tratando de modo paralelo a lainfección del VIH. Las enfermedades infecciosas más comunes son la tuberculosis y lacandidiasis grave, y entre las tumorales destaca el sarcoma de Kaposi (tumor de afecta alos capilares de la piel).

Tratamiento e investigación:El tratamiento debe comenzar lo antes posible, realizándose seguimiento médico por parte de unespecialista cada 3-6 meses, en los que se hacen recuentos de linfocitos y de VIH.

La medicación empleada consiste en la combinación de diversos fármacos, tomados varias vecesal día. Cada vez se intenta reducir el número de pastillas a tomar, pero es imprescindible suseguimiento total y cambiar a menudo de fármacos para evitar la aparición de resistencias porparte del virus. En cualquier caso es un tratamiento costoso (unos 50 €/día/paciente) y conimportantes efectos secundarios.

Existen varios tipos de fármacos:


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• Inhibidores de entrada o de fusión: maraviroc y enfuvirtida.• Inhibidores de la transcriptasa inversa análogos de los nucleótidos (NRTI): AZT (retrovir o

zidovudina), ddl (didanosina), d4T (estavudina)…• Inhibidores de la transcriptasa inversa no análogos de los nucleótidos (NNRTI): nevirapina,

delavirdina, efavirenz…•

Inhibidores de la integrasa vírica: raltegravir, elvitegravir… Son los fármacos de últimageneración.• Inhibidores de la proteasa (IP): ritonavir, indinavir, saquinavir…

Como fármacos profilácticos, en caso de posible contacto directo con el VIH se emplean durantedos-cuatro semanas un combinado de dos (2 NRTI) o tres fármacos (2 NRTI y 1 IP), resultandomuy eficaz si se comienza su aplicación en las primeras 36 horas de contacto con el virus.

En mujeres embarazadas se emplea el AZT, reduciendo en un 70% la posibilidad de transmisiónal feto.

En cuanto a la investigación se trató en principio de determinar qué producía esta enfermedad y

cómo se transmitía, para pasar posteriormente a trabajar en medidas de prevención. Después secentro en el modo de actuación del virus y a partir de ahí la medicación a emplear.

La investigación en busca de una vacuna es mucho más lenta, debida a las características delVIH.

La principal investigación está casi siempre en manos privadas (farmacéuticas) y muy pocaparticipación pública.

4.4. ENFERMEDAD DE CREUTZFELDT-JAKOB

Es una forma de daño cerebral que lleva a una disminución rápida de la función mental y del

movimiento. Se cree que la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) es causada por una proteínallamada prión, la cual provoca que las proteínas normales se plieguen de manera anormal. Estoafecta la capacidad de otras proteínas para funcionar.

Los priones son partículas infecciosas proteicas que provocan las encefalopatías espongiformestransmisibles:

• Poseen la misma secuencia aminoacídica de una proteína normal, pero presentan unaestructura diferente.

• Inducen, por un mecanismo hasta ahora desconocido, la transformación de proteínasnormales en anómalas.

• Contradicen el dogma central de la

biología molecular, según el cual elflujo de información es en todos losseres vivos: ADN ARNm secuencia de aminoácidos estructura tridimensional de lasproteínas. La teoría de los prionespropuesta por Prusiner supone laexistencia de dos plegamientos parauna única secuencia de aminoácidos.Además, el replegamiento de la PrPnormal por acción de la PrP patológica,implica un flujo de información de una

proteína a otra a nivel de estructuraterciaria.


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Existen varios tipos de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. El trastorno es muy poco común,presentándose aproximadamente 1 caso por cada millón de personas. Generalmente, apareceprimero entre los 20 y 70 años. Los síntomas por lo regular comienzan a partir de los 55-60 añosde vida.

La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob se puede agrupar en dos tipos: enfermedad clásica o nuevavariante.

Los tipos clásicos de esta enfermedad son:• Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob de tipo esporádico que comprende la mayoría de los

casos y que ocurre sin razón conocida. La edad promedio de inicio es a los 65 años.• Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob de tipo familiar que resulta cuando una persona hereda

el prión anormal de uno de los padres (este tipo hereditario es poco común).

El tipo clásico de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob no está relacionado con la enfermedad delas “vacas locas” (encefalitis espongiforme bovina).

Sin embargo, la variante de la enfermedad de Creutzfeld-Jakob (vECJ) es una forma de laenfermedad que está relacionada con la enfermedad de las vacas locas. Se cree que la infecciónque causa la enfermedad de las vacas locas es la misma que ocasiona la nueva variante de laenfermedad de Creutzfeld-Jakob en humanos.

La variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob representa menos del 1% de los casos y tiendea afectar a personas más jóvenes. Sin embargo, menos de 200 personas en todo el mundo tienenesta enfermedad.

La variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob puede ser causada por la exposición aproductos contaminados. Se han presentado otros casos de la nueva variante de ECJ cuando laspersonas recibieron trasplantes de córnea, otros tejidos o transfusiones de sangre de donantes

infectados. También puede ser ocasionada por electrodos contaminados utilizados en cirugíacerebral (antes de que se comenzara a desinfectar adecuadamente los instrumentos).

La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob puede estar relacionada con algunas otras enfermedadescausadas por priones, como:

• La enfermedad consuntiva crónica (encontrada en los venados).• El kuru (visto en mujeres de Nueva Guinea, quienes se comen los cerebros de los

parientes fallecidos como parte del ritual funerario).• La encefalopatía espongiforme ovina (que se da en las ovejas).• Otras enfermedades humanas raras, como la enfermedad de Gertsmann-Straussler-

Scheinker y el insomnio familiar mortal.

Los síntomas son:• Visión borrosa (algunas veces).• Cambios en la marcha (caminar).• Confusión o desorientación.• Demencia que ocurre en el transcurso de unas pocas semanas o meses.• Alucinaciones.• Falta de coordinación (por ejemplo, tropezones y caídas).• Rigidez muscular.• Fasciculaciones musculares.• Convulsiones o espasmos mioclónicos.• Sensaciones de estar nervioso o sobresaltado.• Cambios de personalidad.• Somnolencia.• Problemas del habla.


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La ECJ rara vez se confunde con otros tipos de demencia (como la enfermedad de Alzheimer),debido a que en la ECJ los síntomas progresan mucho más rápidamente. Ambas formas de laenfermedad de Creutzfeldt-Jakob se diferencian de la demencia por que los síntomas progresanrápidamente a discapacidad y la muerte.

A comienzos de la enfermedad, una evaluación del sistema nervioso y del estado mental mostraráproblemas de memoria y cambios en otras funciones mentales. Posteriormente en el transcursode la enfermedad, una evaluación del sistema motor puede mostrar:

• Reflejos anormales o aumento en la respuesta de los reflejos normales.• Incremento en el tono muscular.• Fasciculaciones y espasmos musculares.• Respuesta de sobresalto fuerte.• Debilidad y pérdida del tejido muscular (atrofia muscular).

Hay pérdida de la coordinación relacionada con cambios en el cerebelo, el área del cerebro quecontrola la coordinación (ataxia cerebelosa). Una evaluación ocular muestra áreas de ceguera que

posiblemente la persona no note.En cualquier caso la enfermedad sólo se puede confirmar mediante una biopsia del cerebro o unaautopsia, tras la muerte del paciente.

No se conoce cura para esta enfermedad. Las interleucinas y otros medicamentos pueden ayudara retrasar la enfermedad. La persona puede necesitar cuidados al principio de la enfermedad.Asimismo, se pueden necesitar medicamentos para controlar los comportamientos agresivos.

El hecho de brindar un ambiente seguro, controlar el comportamiento agresivo o agitado ysatisfacer las necesidades de la persona puede demandar vigilancia y asistencia bien sea en elhogar o en un centro de cuidados médicos. El asesoramiento familiar le puede ayudar a la familia

a enfrentar mejor los cambios requeridos para la atención en el hogar.

Las personas con esta enfermedad pueden necesitar ayuda para controlar las conductasinaceptables o peligrosas. Esto consiste en recompensar las conductas positivas e ignorar lasnegativas (cuando es seguro hacerlo). También pueden necesitar ayuda para recibir orientaciónhacia sus alrededores.

El desenlace clínico de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob generalmente es muy desalentador. Alcabo de 6 meses o menos del inicio de los síntomas, la persona será incapaz de cuidarse.

El trastorno es mortal en un tiempo corto, generalmente en cuestión de 8 meses, pero unas pocaspersonas sobreviven hasta 1 o 2 años. La causa de la muerte por lo general es infección,

insuficiencia cardíaca o insuficiencia respiratoria.

En la actualidad, la mayoría de los países tienen pautas estrictas para el manejo de las vacasinfectadas, con el fin de evitar la transmisión de la enfermedad de Creutzfeld-Jakob a loshumanos. Medidas similares fueron adoptadas por distintos países que no permite donar aquienes hayan vivido un tiempo (acumulado) de al menos seis meses en el Reino Unido entre1980 y 1996.

tema 4 el mundo de los microorganismos y sus aplicaciones

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