MODELOS DE RELACION. FLORA NORMAL

MODELOS DE RELACION HUESPED-BACTERIA

Los agentes bacterianos según sus condiciones de vida se pueden dividir en dos grandes grupos:

Saprofitos. Viven libres en la naturaleza y se nutren de materia inorgánica u orgánica no viva. Constituyen la mayor parte del mundo microbiano, intervienen en la transformación de la materia orgánica en mineral y son responsables de los ciclos del nitrógeno y del carbono en la naturaleza. Por lo general son incapaces de desarrollarse en el organismo animal, porque no encuentran las condiciones ecológicas y nutritivas necesarias para su supervivencia o éste presenta mecanismos defensivos que los inhiben o destruyen.


Simbiontes o parásitos. Habitan en la superficie o en el interior de otro ser vivo, del que obtienen protección y las condiciones ecológicas y nutritivas necesarias para su desarrollo y multiplicación. Aunque el término simbionte se considera más apropiado, pues significa «vida en común» y no prejuzga el resultado de la asociación, en microbiología médica tradicionalmente se acostumbran denominar parásitos en un sentido amplio o general.

La adscripción a uno de estos grupos no siempre es permanente u obligatoria, sino que a veces puede ser accidental o temporal, pues los simbiontes o parásitos pueden en ocasiones sobrevivir en la naturaleza o algunos saprofitos pueden adaptarse temporalmente a vivir en asociación con otro ser vivo, sobre todo cuando varían las condiciones ecológicas o se inhiben los mecanismos defensivos del huésped por cualquier causa.

Considerando que los simbiontes o parásitos encuentran condiciones beneficiosas en cuanto a protección y nutrientes, los resultados para el huésped pueden presentar diversos grados:


Comensalismo. Se produce cuando la asociación es indiferente para el huésped. En este caso no le reporta beneficio ni le causa perjuicio, como ocurre con la mayoría de la flora microbiana normal de la piel y mucosas del organismo. Hemos de tener en cuenta que la flora comensal está compuesta en general por bacterias no patógenas y también por patógenas potenciales u oportunistas, que sólo son capaces de producir enfermedad cuando concurren factores que disminuyen las defensas del huésped. Por otra parte, algunas bacterias patógenas pueden comportarse temporalmente como comensales; en estos casos, el huésped se considera como un «portador sano» de bacterias patógenas, aunque a veces, cuando se examina más profundamente esta asociación, se demuestra un estado de parasitismo (infección crónica leve).


Mutualismo. Se observa cuando la asociación es beneficiosa para el huésped. En este caso, la vida en común reporta beneficios tanto para la bacteria como para el huésped. Algunas bacterias del tubo intestinal sintetizan vitaminas (vitaminas K, B2, B6) otros componentes de la flora normal de la piel y mucosas secretan sustancias bactericidas que dificultan la colonización de los patógenos.

Parasitismo. Ocurre cuando la asociación es perjudicial para el huésped. En este caso, el desarrollo de las bacterias produce alteraciones, las bacterias son patógenas (parásitos en sentido restringido) y el huésped pone en marcha diversos mecanismos reactivos de defensa, dando como resultado la aparición de una infección o una enfermedad infecciosa.

Esto no implica que el parásito produzca necesariamente graves trastornos al huésped, sino que en los estados de parasitismo bien adaptados, que generalmente sólo se logran al cabo de mucho tiempo de esta asociación, se puede llegar a un estado de equilibrio, que sin apenas trastornos para el huésped ambos aseguren su supervivencia y propagación. Por el contrario, en los comienzos de la asociación parasitaria, cuando el parásito está poco adaptado al huésped, el organismo produce fenómenos reactivos que son tan perjudiciales para el huésped como para el parásito. La enfermedad siempre tiende a expulsar el parásito y. si es grave, puede abocar a la muerte, lo que representa un fracaso del parasitismo por pérdida de la fuente de nutrientes. Mientras que en la antigüedad la sífilis se manifestaba como una enfermedad aguda y grave, la constante asociación durante siglos de su agente causal (Treponema pallidum) con el hombre ha originado un mayor grado de adaptación, de manera que en la actualidad ha adquirido un curso cróníco y más benigno.

De estos modelos de interacción, en microbiología médica interesa fundamentalmente el conocimiento de la flora microbiana normal del organismo humano, compuesta por una mayoría de comensales, cierto número de mutualistas y escasos parásitos, y el estudio de las bacterias parásitas o patógenas capaces de desarrollar en el hombre una acción nociva y producir enfermedades infecciosas, que en su mayoría se encuentran entre los parásitos.

FLORA MICROBIANA NORMAL

Generalidades

Los microbios se encuentran ampliamente difundidos en la naturaleza; por ello, no es de extrañar que, aun siendo el feto estéril, el hombre a partir del nacimiento esté constantemente expuesto a los microorganismos que se encuentran en el medio ambiente, que por contacto, vía respiratoria o digestiva llegan a las superficies y cavidades cutaneomucosas del organismo, que representan zonas potenciales de colonización. La piel y la conjuntiva se contaminan ya durante el nacimiento como consecuencia de su paso por el canal vaginal; las demás mucosas son estériles en el momento de nacer, pero se contaminan rápidamente. Estas áreas presentan condiciones físico-químicas y nutritivas constantes, que pueden ser adecuadas para la supervivencia y multiplicación de gran número de especies bacterianas heterotrofas. Como en ellas existen, además, mecanismos defensivos del huésped que tienden a eliminarlas, en su mayoría no persisten durante largo tiempo.

Sin embargo, cierto número de especies son capaces de sobrevivir y aun de establecerse en el nuevo hábitat, adaptándose a las condiciones ecológicas existentes. Cuando estos microorganismos presentan propiedades patógenas, pueden producir una infección, frente a la cual el huésped despliega una serie de mecanismos reactivos que tienden a eliminarlos. Por el contrario, cuando no presentan una acción nociva, pueden integrarse en la zona, desplazan en ocasiones las especies existentes y entran a formar parte de una población microbiana equilibrada, que, en ausencia de cualquier cambio sustancial en las condiciones ambientales, puede permanecer estable.

La flora microbiana normal se encuentra localizada en la piel y en una parte de las mucosas; el resto del organismo no contiene microorganismos y debe considerarse, en condiciones normales, como una zona estéril. En su mayoría, la flora está constituida por bacterias, a las que siguen por orden de frecuencia los hongos, virus y protozoos.

Su composición es variable según los individuos y depende de la edad, alimentación, clima y condiciones económico-sociales, en relación con el grado de saneamiento ambiental y de higiene personal. Pero, además, en un mismo individuo, la composición de la flora varía según la zona orgánica que se considere. Las características ecológicas de cada zona difieren en cuanto a condiciones físico-químicas (temperatura, humedad, pH), respiratorias (potencial de óxido-reducción) y nutritivas (calidad y cantidad de nutrienles), y presencia de receptores específicos en la superficie de las células epiteliales y de sustancias inhibidoras (lisozima, bacteriocinas, ácidos grasos no saturados, IgA secretoras), lo que condíciona la existencia de diferentes biotopo que determinan la localización selectiva de determinadas especies microbianas según la zona.

En relación con la flora hay que distinguir dos tipos de bacterias: residentes y transeúntes. Las bacterias residentes también denominadas autóctonas o indígenas, son aquellas que se encuentran bien adaptadas a las condiciones ecológicas de la zona y son capaces de adherirse a los receptores de la superficie de las células epiteliales, multiplicarse a partir de los nutríentes, resistir o evitar la acción de los mecanismos defensivos del huésped y en definitiva establecerse y colonizar en determinados nichos ecológicos manteniéndose a un nivel estable. En la práctica. estas bacterias se encuentran y se aíslan constantemente en las personas normales.

Las bacterias transeúntes, menos adaptadas, se hallan libres en la superficie de la piel y mucosas o fijadas a restos alimentarios. En estas condiciones son capaces de sobrevivir y aun de multiplicarse durante cierto tiempo, pero, al no encontrar un nicho ecológico en condiciones normales, son eliminadas por los diversos mecanismos defensivos del huésped. Sin embargo, esta situación es relativa, ya que, cuando por cualquier causa se modifican las condiciones ambientales, las bacterias libres o transeúntes pueden fijarse y colonizar temporalmente en estos ecosistemas alterados.

Para la colonización de la piel y mucosas, uno de los factores más importantes es la capacidad de adherencia a las células epiteliales (cap. 14). Representa una gran ventaja ecológica, pues evita su eliminación y facilita la obtención de nutrientes, ya que la colonización microbiana es un proceso cíclico que comprende las etapas de fijación, multiplicación y liberación de las bacterias, con fijación en nuevas células epiteliales, lo que les permite establecerse de forma permanente.

La adherencia bacteriana, a su vez, incluye una serie de interacciones que se efectúan entre estructuras especializadas de las bacterias (polisacáridos superficiales, ácidos lipoteicoicos, glicocálix, fimbrias, extremidades diferenciadas de bacterias filamentosas) capaces de reconocer otras estructuras en la superficie de las células de la mucosa (receptores de la membrana o del glicocálíx).

Flora de la piel y mucosas

Piel

En la piel (tabla 13-1) se encuentra una flora poco abundante por ser un medio poco adecuado para el desarrollo de la mayoría de especies bacterianas. La escasa hidratación del estrato córneo, la baja disponibilidad de nutrientes, la acidez de las glándulas sudoríparas (pH 5-6) y la presencia de diversas sustancias inhibidoras de origen celular o bacteriano (ácidos grasos no saturados, lisozima) son los principales factores limítantes. Por otra parte, como la tensión de oxígeno es elevada, la mayoría de la flora es aerobia o anaerobia facultativa.

Predomina una flora grampositiva, constituida por cocos coagulasa-negativos y bacilos dífteromorfos, que por microscopia electrónica se observan formando microcolonias distribuidas irregularmente en la superficie de la piel y debajo del estrato córneo.

Tabla 13-1. Flora de la piel y mucosas superiores
 PielOído externoConjuntivaMucosa nasalFaringeBoca
Bacterias
Staphylococcus epidermiddis

+++

+++

+++

+++

++

+++

Micrococcus aerobios

++

++

+

+

+

+

Staphylococcus aureus

+

+

+

+++

++

+

Streptococcus sp. (+S. pyogenes)

+

-

-

-

+

+

Streptococcus pneumoniae

-

+

+

++

++

+

Streptococcus alfa-hemolíticos

+

+

-

+

+++

+++

Corynebacterium (difteroides)

+++

+++

+++

++

++

+

Propionibacterium

+++

+

+

+

+

+

Lactobacillus

+

+

-

+

+

+

Bacillus

+

+

+

+

+

+

Clostridium perfringens

+

-

-

-

-

-

Otros anaerobios

+

-

-

-

+

+++

Enterobacteriaceae

+

+

-

+

+

+

Pseudomonas

+

+

-

+

+

+

Acinetobacter

+

+

-

+

+

+

Neisseria

+

-

+

+

+

+

N. meningitidis

-

-

-

-

+

+

Moraxella

-

-

+

+

+

+

Haemophilus

-

-

+

+

+

+

Hongos
Candida

+

-

-

+

+

+

Pityrosporum

+++

+

-

-

-

-

Dermatofitos

+

-

-

-

-

-

Virus
Herpesvirus

-

-

-

-

+

+

Adenovirus

-

-

+

-

+

-

-. Información negativa o insuficiente.

Entre los cocos grampositivos, los más abundantes son Staphylococcus epidermidis y diversas especies de micrococos aerobios, que producen sustancias antibacterianas (bacteriocinas, microcinas) responsables de la inhibición de la flora grampositiva (Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes) e incluso gramnegativa. Los bacilos difteromorfos forman un grupo heterogéneo perteneciente al género Corynebacterium, entre los que destacan las especies lípófilas muy difundidas en las zonas húmedas (axilas, ingle). Secretan lipasas que actúan sobre los lípidos (glándulas sebáceas) y producen ácidos grasos de acción antibacteriana sobre la flora grampositiva. responsables del mal olor. Además, se encuentra Propionibacterium acnes, microorganismo anaerobio, que, al igual que los anteriores, se localiza en zonas profundas de las glándulas sebáceas y folículos pilosos de la cara y espalda. Esto explica que la desinfección de la piel no elimine las bacterias localizadas en profundidad, que muchas veces contaminan las muestras obtenidas por punción (venosa, raquídea).

El resto de la flora grampositiva es poco abundante, y pueden encontrarse cocos y bacilos anaerobios y aerobios (Pepiocaccus, Bacillus y Clostridium) procedentes de las mucosas próximas (zona perineal).

La flora gramnegativa es escasa y se halla localizada en las zonas húmedas, como dedos del pie (Acinetobacter calcoaceticus) y axilas e ingle del 20 % de personas (Klebsiella Enterobacter, Proteus y Pseudomonas). En el recién nacido, debido a su mayor hidratación y menor contenido en lípidos, la flora gramnegativa es más abundante.

Existen hongos levaduriformes lipófílos (Pityrosporum ovale y P. orbiculare) y no lipófilos (Candida, Torulopsis), que colonizan las zonas interdigitales y hongos filamentosos (Epidermophyton, Microsporum y Trichopityton), agentes causales de tiñas y del pie de atleta.

Oído externo

Está recubierto por un epitelio parecido al de la piel, donde se encuentran las glándulas del cerumen, que no tiene acción bactericida. Presenta una flora semejante con predominio de cocos grampositívos (S. epidermidis, Micrococcus, S. pneumoniae), bacilos grampositivos (difteromorfos) y hongos diversos; contiene, además, una pequeña proporción de bacilos gramnegativos (Enterobacteriuceue, Pseudomonas), que muchas veces predominan en las infecciones de la zona (otitis medias).

Conjuntiva

La mucosa conjuntival se contamína ya en el momento del nacimiento y contiene una flora semejante a la piel, con algunas especies adicionales del género Haemopltilus, Moraxella y Neisseria, y pueden aislarse en ocasiones adenovirus.

Vías respirotorios

La mucosa nasal representa el primer obstáculo para los microorganismos que ingresan por vía aérea, los cuales son detenidos por el moco y eliminados posteriormente por la secreción nasal. Por ello, en la mucosa nasal pueden encontrarse bacterias muy diversas, pero la flora residente está constituida fundamentalmente por estafilococos (S. epidermidis y también S. aureus que se encuentra en el 10-50 % de personas) y anaerobios; con menor frecuencia, por S. pneumoniae, Corynebacterium. H. influenzae, Neisseria, y, pocas veces, por otros bacilos gramnegativos (enterobacterias, Pseudomonas). Por su temperatura más baja (35 °C) es el lugar de multiplicación de algunas micobacterias y rínovirus.

La faringe (rino y orofaringe) presenta una flora variada, en parte semejante a la flora nasal. Está integrada par estafilococos (S. epidermidis, S. aureus), estreptococos alfa-hemolíticos, Corynebacterium, Neisseria, así como gérmenes patógenos en pequeña proporción (S. pyogenes, S. pneumoniae, N. meningitidis y H. influenzae), que pueden ser la causa de faringitis. También pueden encontrarse bacilos gramnegativos en pequeño número y anaerobios en las criptas amigdalares, así como micoplasmas, herpesvírus y hongos del género Candida.

Los microorganismos predominantes son los estreptococos alfa-hemoliticos o viridans, que presentan una acción inhibidora sobre otras especies de cocos grampositivos e incluso de bacilos gramnegativos. Cuando por causas ambientales se inhibe esta flora estreptocócica, se facilita el desarrollo de otros microorganismos, especialmente de cocos grampositivos (S. aureus, S. pyogenes); asimismo, las enfermedades debilitantes predisponen a la colonización por bacilos gramnegativos y la administración por vía oral de antibióticos de amplio espectro puede producir una superinfección por hongos del género Candida. Hay que tener en cuenta que el aislamiento de S. aureus de la mucosa nasal o faríngea no indica necesariamente que el sujeto sea portador de una cepa virulenta a taxigénica transmisible, que justifique la administración de antibióticos.

Como en cualquier comunidad bacteriana, en la flora faríngea pueden existir dos o tres especies que presenten capacidad de adherencia para las mismas células epiteliales y compitan por el mismo nicho ecológico. En estas condiciones, cuando por modificaciones ambientales se inhibe la especie con capacidad de adherencia preferente, otra de las especies puede fijarse, colonizar y adquirir carácter dominante, como se ha observado en la colonización por Candida, consecutiva a la administración de antibióticos de amplio espectro.

Las vías respirotonas inferiores (tráquea, bronquios y pulmones) suelen ser estériles. Sin embargo, pueden llegar cierto número de microorganismos y partículas, que, en su gran mayoría y con pocas excepciones (M. tuberculosis), son captados por la mucosa y rápidamente eliminados al exterior.

Fig. 13-1. Placa dental. (Por cortesía de A. Nadal, Escuela de Estomatología, Barcelona.)

Boca

La boca es estéril al nacer, pero a las pocas horas se contamina y el número de bacterias aumenta rápidamente. La composición de la flora bucal varía a lo largo de la vida según el tipo de alimentación, la presencia de dientes y la existencia de procesos patológicos (gingivitis, caries). Al comienzo, la flora bucal es fundamentalmente aerobía o anaerobía facultativa y está compuesta por lactobacilos (lactancia materna) y diversas especies de estreptococos alfa-hemoliticos, que aparecen en orden secuencial en distintas localizaciones, según su capacidad de adherencia específica. En primer lugar, S. solivarius coloniza la mucosa de la boca y lengua; posteriormente con la dentición aparece S. sanguis, que coloniza la superficie libre de las dientes, y más tarde se observa S. mutans en las fisuras y cavidades del diente. Simultáneamente aparecen otras bacterias anaerobias facultativas, que, al reducir la tensión de oxígeno y el potencial de óxido-reducción, facilitan la aparición de una flora anaerobia, especialmente en los dientes (placa dental) y en el surco gingival. Esto hace que la flora bacteriana sea muy variada y la boca no deba considerarse como un hábitat uniforme, sino que presenta diferentes nichos ecológicos, caracterizados por una flora también diversa.

En la lengua y partes blandas predomina S. salivarius. En la saliva, la flora no es muy abundante (107-108/ml), pues solo recoge las bacterias de la lengua y partes blandas, y muy pocos anaerobios de las dientes y del surco gingival; además, contiene diversas sustancias antibacterianas, como lísozima y lactoperoxidasas.

En los dientes, la flora es más abundante (109-1011/ml) y se concentra en la placa dental (109-1010/ml) y en el surco gingival (1011/ml). La placa dental (fig. 13-1) está constituida por diversas bacterias, que forman microcolonias en el seno de una sustancia matriz, compuesta por glicoproteinas de origen salival y bacteriano. Las glicoproteinas de la saliva forman rápidamente una fina película en el diente, que facilita la adherencia de estreptococos (S. mutans, S. sanguis) y de bacilos grampositivos, que constituyen la mayoría de la flora en el período inicial. Estos estreptococos presentan la propiedad de desdoblar la sacarosa y polimerizar la glucosa, formando glucanos, polisacáridos insolubles que facilitan la adherencia bacteriana. Producen el crecimiento de la placa, que cada vez engloba un mayor número de bacterias (Neisseria, Actinomyces, Leptothrix, Nocardia), y, al disminuir el potencial de óxido-reducción, facilitan el desarrollo de los anaerobios (Veillonella, Peptoestreptococcus, Bacteroides, Fusobacterium), vibriones y espiroquetas. A la vez se reduce la flora estreptocócica, y existen grandes variaciones en la composición de las distintas placas e incluso en zonas de una misma placa. En el surco gingival existe uua flora bacteriana muy abundante (1011/ml), de composición semejante a la placa dental, pero con una mayor proporción de anaerobios.

La placa dental se encuentra directamente relacionada con la aparición de caries, cuando existe un predominio de S. mutans (placa cariógena), o con la gingivitis y la enferme dad parodontal, cuando predominan las anaerobios, en especial Veillonella alcalescens (placa paradontógena) que incrementa la flora anaerobia de la boca. En estos casos existe un mayor riesgo de producir infecciones pulmonares anaerobias por aspiración de secreciones, que generalmente son plurimicrobianas. Para producir infecciones necróticas de la boca, el Bacteroides melaninogenicus necesita asociarse con otros anaerobios y difteroides, con los cuales establece interacciones, cuyo mecanismo es parcialmente conocido.

Tabla 13-2. Flora del intestino y mucosa vaginal

 1. delgado1. gruesovagina
Bacterias
Bacteroides, Fusobacterium++++++
Peptococcus, Peptoestreptococcus+++++
Eubacterium, bifidobacterium++++
Clostridium perfringens++++++
Staphylococcus aureus±++
Staphylococcus epidermidis+++
Streptococcus fæcalis++++++
Lactobacillus+++++
Corynebacterium sp.++++
Enterobacteriaceae++++±
Pseudomonas+++
Treponema sp.-+-
Mycobacterium sp.-+-
Mycoplasma sp.+++
Chlamydia--+
Hongos
Candidad++++
Actinomyces-++
Protozoos
Amebas, flagelados (Trichomonas Giardia)±+±
Virus
Enterovirus, rotavirus. adenovirus, herpesvirus-+±

Tubo digestivo

El intestino alberga un número enorme de bacterias (1014) y de especies microbianas (> 300), en su gran mayoría en el intestino grueso (tabla 13-2). Las bacterias residentes se encuentran por lo general adheridas a las células epiteliales de la mucosa, en nichos ecológicos a lo largo del tubo intestinal, donde se multiplican permanentemente. Además, existe una abundante flora transeúnte que procede del medio ambiente, de la alimentación o de tramos superiores del tubo digestivo, que se encuentra libre en la luz intestinal o asociada con partículas y restos alimentarios. Transita pasivamente y en condiciones normales es incapaz de fijarse y establecerse, y es eliminada al exterior.

Las condiciones ecológicas varían a lo largo del tubo digestivo, el cual puede considerarse constituido por una serie de biotopos, cada uno de los cuaJes contiene una flora característica, hay que destacar la disminución progresiva de la tensión de oxígeno y del potencial de óxido-reducción a lo largo del tubo digestivo, la acidez del jugo gástrico, el peristaltisma intestinal y la presencia de diversos nutrientes y sustancias inhibidoras.

En el esófago existen bacterias en pequeño número (104/ml), en su mayoría procedentes de los alimentos y de las secreciones de la boca y faringe.

El estómago presenta características especiales, como consecuencia de la acidez de la secreción gástrica (pH 2-3) y de la presencia de oxigeno aportado por la deglución. Por ello, la flora es escasa (103/ml) y está constituida por anaerobios facultativos resistentes a la acidez, pertenecientes a los géneros Lactobocillus, Streptococcus y algunas levaduras. Los lactobacilos se fijan en las células del epitelio escamoso y las levaduras, en las células del epitelio secretor. Se pueden encontrar también anaerobios en muy pequeña número en zonas protegidas.

El estómago constituye una barrera que regula la entrada de microorganismos en el tubo intestinal, especialmente de los patógenas, a no ser que resistan la acidez, como las micobacterias. Sin embargo, cuando ésta disminuye por cualquier causa, puede modificarse esta función de barrera y aumentar la flora. Ocurre fisiológicamente después de las comidas, cuando se produce hipoclorhidria o aclorbidría (cáncer gástrico, anemia perniciosa), el tránsito es rápido (resección gástrica) o se produce reflujo de bilis (obstrucción intestinal).

En el duodeno y primeros tramos del intestino delgado (yeyuno), existe una flora escasa (104-105/ml), muy semejante a la del estómago integrada fundamentalmente por bacterias grampositivas anaerobias facultativas y levaduras (Lactobacillus, Streptococcus, Corynebacterium, Candida). Más adelante, al disminuir la acidez y el peristaltismo, el número de bacterias aumenta progresivamente, empiezan a aparecer anaerobios y bacterias libres en el contenida intestinal y al final del íleon existe un número semejante de aerobios y anaerobios, cuya composición se hace más parecida a la del colon.

La escasez de la flora en el intestino delgado no parece debida a la bilis, sino más bien al tránsito rápido como consecuencia del peristaltismo intestinal. Mientras que la derivación de la bilis altera poco la flora, las modificaciones del peristaltismo la aumentan rápidamente; ocurre en las zonas de tránsito más lento, como en la extremidad del íleon (106), o cuando existen divertículos.

Por otra parte, el aumento en la cantidad de bilis por procesos obstructivos altos, aun cuando no modifica mucho el número dc bacterias, actúa como un factor selectivo y estimula el desarrollo de las especies resistentes, como S. faecalis, Proteus, S. typhi, C. perfringens y B. fragilis.

En el intestino grueso, el número de bacterias aumenta extraordinariamente debido a la presencia de residuos no absorbibles procedentes de los alimentos (celulosa, aditivos) y del propio organismo (moco, restos celulares, secreción biliar), y puede considerarse como un tanque de fermentación o un quimiostato.

La flora bacteriana es enorme (1011-1012/ml) y muy variada. En el pasado se dio una importancia exagerada a las enterobacterias, en especial a E. coli, que se consideró como el principal componente de la flora intestinal, pero más adelante se pudo demostrar el predominio absoluto de los anaerobios (la relación aerobios-anaerobios es de 1/10 en el colon transverso y de 1/100 en las heces), en especial de bacilos gramnegativos no esporulados del género Bocteroides. Es debido a que el potencial de óxido-reducción, que ya es bajo, disminuye aún más por la proliferación bacteriana, lo cual permite el desarrollo de los anaerobios estrictos.

La flora está compuesta por anaerobios no esporulados (> 90 %), que pueden ser bacilos gramnegativos (Bacteroides, fusobacterium), que son los más abundantes, cocos grampositivos (Peptococcus, Peptoestreptococcus) y bacilos grampositivos (Eubacterium, Bifidobacterium), con algunos bacilos gramposítivos esporulados (C. perfringens). Los anaerobios facultativos se encuentran en mucho menor número (0,1-10 %) y están constituidos por S. faecalis, S. aureus, Lactobacillus, enterobacterias (E. coli, Klebsiella, Enterobacter, Proteos) y Pseudomonas. Además, hay que añadir la presencia de hongos (Candida), a veces de protozoos (amebas y flagelados intestinales) o virus (rotavirus, enterovirus. adenovirus).

Bacteroides fragilis es la especie predominante en las heces, y cabe destacar que se encuentran además con gran frecuencia las especies valgatus y thetaiotaomicron. La primera es la más frecuente en las infecciones, y suele aparecer asociada con otros anaerobios facultativos.

La flora de las heces es enorme, pues representa el 40 % de su peso. Contiene en general todas las bacterias del tubo digestivo, pero no en la misma proporción, y su composición es muy parecida a la del colon. Por la facilidad en la obtención de muestras es la flora mejor estudiada, pero no constituye un reflejo fidedigno de lo que ocurre en el tubo digestivo, especialmente de las partes altas.

Su composición está relacionada con la dieta, pues se ha observado que la dieta hiperproteíca típica de los paises desarrollados condiciona un mayor desarrollo de anaerobios estrictos en el intestino grueso, y se ha sugerido que la actividad metabólica de esta flora estaría relacionada con una mayor incidencia de cáncer de colon. Par el contrario, en los países con dieta hidrocarbonada, como la India, la flora del intestino delgado es más abundante (x 100), incluidas especies aerobias y anaerobias.

En las heces de la mayoría de la población se encuentran en menor proporción C. perfringens y E. coli, bacterias indicadoras de la contaminación fecal de las aguas.

Teniendo en cuenta la importancia de la flora intestinal, especialmente de la anaerobia, y la gran cantidad de enzimas y productos que vierten al tracto digestiva, es evidente que su existencia influye en la anatomía y fisiología del tubo digestivo (peristaltismo), en la nutrición (vitaminas), en el desarrollo del sistema inmunitaria local (placas de Peyer, IgA secretora) y en la acción de barrera evitando o dificultando el establecimiento (adherencia, multiplicación) de los patógenos (Salmonella, Shigella, V. cholerae), especialmente cuando llegan en pequeño número. Por otra parte, puede intervenir en la producción de infecciones en zonas cercanas a la mucosa, donde las afecciones vasculares, intervenciones quirúrgicas, traumatismos, cuerpos extraños y tumores predisponen a las infecciones anaerobias.

Tracto genitourinario

El aparato urinario por lo general es estéril; sólo en el tercio anterior de la uretra masculina y en el meato existe una flora integrada por cocos grampositivos, difteromorfas y anaerobios; en la secreción prepucial se encuentran bacilos fusiformes y espiroquetas.

Por el contrario, en el aparato genital femenino existe flora bacteriana en la vagina y cuello del útero, cuya composición varia a lo larga de la vida y durante el ciclo menstrual (tabla 13-2). Antes de la pubertad, la flora está constituida por estafilococos, estreptococos, difteromorfos y bacilos gramnegativos. A partir de ella, las células de la vagina acumulan glucógeno, polisacárido que es fermentado por los lactobacilos (bacilos de Dödderlein), y queda como producto final ácido láctico, responsable de la acidez de la mucosa vaginal (pH 4,5) y de su papel de barrera. En la flora vaginal normal predominan los lactobacilos junto con escaso número de estreptococos (S. faecalis), levaduras (Candida), muy frecuentes en los casos de vaginitis, y anaerobios (Peptococcus, Peptoestreptococcus, Bacteroides, Fusobocterium, Veillonella), responsables de las infecciones en los casos de aborto provocado. Durante el embarazo, la flora del tracto genital aumenta (Lactobacillus, Corynebacterium, Streptococcus microaerófilos y anaerobios, Bacteroides).


Importancia de la flora normal

La flora normal por lo general es beneficiosa, pues las actividades metabólicas de algunos microorganismos pueden facilitar la digestión de productos no atacables por los fermentos digestivos y aun sintetizar nutrientes y algunas vitaminas (tiamina, píridoxina, ribaflavina, vitamina K). Destaca el papel de la flora como barrera defensiva, la importancia de la flora oportunista y el interés de su conocimiento para la práctica e interpretación de los exámenes microbiológicos.


Barrera defensiva

La función colectiva más importante de la flora normal es su papel de barrera defensiva, impidiendo o dificultando la colonización por bacterias exógenas, en especial las patógenas.

En este sentido constituye una de los factores más eficaces de la resistencia general inespecífica, como consecuencia de las interacciones de las diversas especies de la microflara entre sí y con el huésped, que dificultan el establecimiento de los patógenos. Es una acción sinérgica que puede ser debida a factores diversas: a) competición por un sustrato nutritiva o por un receptor celular, b) modificación de las condiciones físico-químicas (disminución del pH, del potencial de óxido-reducción), y c) producción de sustancias inhibidoras (bacteríocinas, ácidos grasos no saturados, sustancias de naturaleza antibiótica).

Por otra parte, algunas bacterias de la flora pueden inducir una respuesta inmunitaria local con la producción de anticuerpos (IgA secretora), de acción protectora frente al ingreso de aquellos patógenos que presenten antígenos comunes o relacionados (protección cruzada). Sin embargo, la flora residente, que se encuentra muy adaptada a la vida comensal, en general no produce reacciones inflamatorias ni respuesta inmune.

La administración por vía oral de antibióticos de amplio espectro, al destruir la mayoría de la flora, especialmente la anaerobia, que es la más sensible, anula la acción de barrera y selecciona las especies resistentes, que ante el vacío ecológico creado encuentran facilidades de multiplicacion. Cuando se trata de bacterias de la propia flora con resistencia natural o mutantes cromosómicas, por lo general el riesgo es pequeña, pero, cuando son mutantes plasmidicas, el peligro es mayor, ya que pueden transferir los plásmídos de resistencia a otras cepas de la flora normal residente, con la que aumenta el riesgo de su transmisión a cepas patógenas o potencialmente patógenas.


Animales libres de gérmenes y libres de patógenos

La importancia de la flora normal también se ha podido conocer estudiando lo que ocurre en animales que carecen de flora. Son los animales «libres de gérmenes» (animales axénícos), obtenidos antes del nacimiento mediante cesárea, aislados en cabinas estériles y mantenidos con alimentos esterilizados. En estas condiciones, los animales pueden crecer, desarrollarse y llegar al estado adulto e incluso alcanzar una mayor duración de la vida media. Sin embargo, se observa un retardo en el desarrollo del sistema linfoide y en la síntesis de inmunoglobulinas, de manera que, fuera de estas condiciones protectoras, presentan una gran susceptibilidad a las infecciones, con la excepción de la caríes dental que no se presenta y de las infecciones par Entamoeba hystolytica que necesita la presencia de bacterias para desarrollarse. Aunque la obtención de «animales libres de gérmenes» es posible, es un método artificial muy difícil de mantener en la práctica.

En el hombre, una situación comparable se produce en el tratamiento de los enfermos inmunodeprimidos o con enfermedades hematológicas graves. Son enfermos muy susceptibles a las infecciones, que se deben asistir en unidades estériles empleando el método aséptico para prevenir las infecciones exógenas, asociado con un tratamiento combinado de antibióticos que destruya la flora normal y evite las infecciones endógenas, mientras dura el tratamiento.

La eliminación de la flora intestinal se efectúa administrando una asociación de diferentes antibióticos por vía oral. Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta situación persiste poco tiempo y sólo mientras dura el tratamienlo, pues algunas bacterias localizadas en nichos ecológicos profundos escapan a la acción de los antibióticos, y a partir de estas bacterias y de las que ingresan con la alimentación se produce la recolonización al cesar el tratamiento.

Por otra parte, si animales «libres de gérmenes» se colonizan selectivamente con bacterias comensales, se obtienen animales «libres de patógenos» (animales gnotoxénicos), que se caracterizan por su superior peso y talla, una mayor expectativa de vida y mejor capacidad reproductora; los descendientes son de mayor peso y tamaño y se observa una gran reducción de la mortalidad en edades tempranas. La obtención de animales libres de patógenos en la práctica se logra más fácilmente evitando el contacto con otros animales de la misma especie, mejorando las condiciones higiénicas, practicando inmunizaciones frente a las infecciones más frecuentes e incluso administrando con la alimentación pequeñas cantidades de antibiótícos, que producen un aumento del desarrollo y una reducción de las enfermedades infecciosas durante el período de cría.

Esta situación se puede comparar con la de los habitantes de países desarrollados sanitariamente, donde las medidas de sanidad ambiental, los hábitos de higiene personal, las inmunizaciones y el tratamiento con antibióticos y quimioterápicos han logrado una gran disminución de las tasas de mortalidad par enfermedades infecciosas, especialmente de las más graves, y aun mediante el empleo de vacunaciones sistemáticas reducir la morbilidad a cifras mínimas para algunas enfermedades infecciosas (difteria, poliomielitis, tétanos, etc.) e incluso llegar a su erradicación (viruela).


Flora oportunista

En ocasiones, la flora normal puede ser perjudicial para el organismo que la alberga, no sólo dificultando los mecanismos de absorción de nutrientes, sino sobre todo interviniendo en procesos patógenos. Una parte de la flora normal se puede considerar compuesta por microorganismos potencialmente patógenos y puede dar lugar a infecciones diversas, cuando se produce una disminución de los mecanismos de resistencia del huésped por heridas, traumatismos, implantación de catéteres, administración de antibióticos de amplio espectro, etc. o un aumento de la acción patógena del microorganismo, como consecuencia de fenómenos de transferencia genética en las mucosas, que pueden aumentar la virulencia de la cepa (lisogenización, cambio de serotipo) o su resistencia a diversos antibióticos (transferencia plasmídica). En la actualidad gran número de infecciones son producidas por componentes de la propia flora del enfermo e incluso por microorganismos de vida libre (saprofitos), cuando disminuye la resistencia del huésped por cualquier causa; son las infecciones oportunistas, en su mayoría endógenas, tan frecuentes en los pacientes hospitalizados (infecciones hospitalarias o nosocomiales).


Análisis microbiológicos

El conocimiento de la flora normal es de gran interés para la práctica e interpretación de los análisis microbiológicos:

1. Para una correcta toma de muestras, que deberá ser selectiva y practicarse con la más completa asepsia, con objeto de evitar la contaminación de la muestra por microorganismos de la flora normal de la piel y mucosas del enfermo a del operador. En los casos de punciones en zonas estériles del organismo (sangre, LCR) se deberá tener en cuenta que no siempre la desinfección de la piel es completa y pueden pasar a la muestra microorganismos localizados en zonas profundas de la piel (S. epidermidis, Propionibacterium).

2. Para interpretar debidamente los resultados de los exámenes y poder determinar si un microorganismo aislado es significativo de infección o puede tratarse de una contaminación. El aislamiento de P. acnes en un hemocultivo sugiere una contaminación a partir de la piel.

3. Para poder sospechar los posibles agentes causales, cuando se ha producido una infección o traumatismo cerca de una mucosa, e incluso tener una idea sobre la puerta de entrada, como ocurre con las bacteriemias por B. fragilis, que por lo general son de origen intestinal.

INFECCION. PODER PATOGENO Y VIRULENCIA. FACTORES DETERMINANTES DE LA ACCION PATOGENA: COLONIZACION INFECCION

No existe una definición de infección que sea universalmente aceptada, lo que depende de la inclusión o no de la respuesta del huésped.

En su concepto más amplio se puede definir como ´la entrada, establecimiento y multiplicación de bacterias en la superficie o en el interior de un huéspedª. En este sentido no representa más que el establecimiento de una relación huésped-bacteria, que puede tener diversos grados:

Colonización. Es el grado mínimo de relación, que comprende el establecimiento de bacterias en la piel o mucosas del huésped y su multiplicación en grado suficiente para mantener su número, sin que existan pruebas de respuesta clínica ni inmunológica del huésped, como ocurre con la presencia de estafilococos en la mucosa nasal o en general de microorganismos potencialmente patógenos en las mucosas.

Infección inaparente. En este caso, el establecimiento del parásito no va seguido de manifestaciones clínicas, pero induce en el huésped una respuesta orgánica específica, que se puede demostrar por pruebas serológicas. También se denomina ´infección asintomática o subclínícaª.

Enfermedad infecciosa. Cuando, además, se producen alteraciones más o menos graves en el huésped, que se manifiestan por diversos signos y síntomas clínicos.

En la práctica es difícil distinguir entre colonización e infección inaparente, pues a veces no existen pruebas de laboratorio que permitan demostrar la existencia de una respuesta orgánica específica.

En un concepto más restringido, la infección comprende el establecimiento de bacterias asociado con una respuesta orgánica del huésped, que puede no expresarse clinícamente (infección inaparente) o ir acompañada de signos y síntomas clínicos (enfermedad infecciosa). En este caso, la colonización no se incluye en el concepto de infección.

La infección inaparente se presenta en general cuando el organismo es capaz de inducir una buena respuesta defensiva antes de que se alcance el número critico de microorganismos necesarios para producir la enfermedad. Ocurre cuando el contagio y la infección se producen por un pequeño número de microorganismos, cuando son poco virulentos o existe un normal funcionamiento de los mecanismos de defensa del organismo. Por el contrario, cuando la dosis es elevada, los microorganismos son virulentos o existen circunstancias que deprimen los mecanismos de resistencia o interfieren en la respuesta inmune, se produce la enfermedad.

La enfermedad infecciosa y la infección inaparente se caracterizan por presentar una evolución semejante. Sin embargo, en ocasiones, después de la infección, el microorganismo puede continuar su multiplicación en grado suficiente, persistir en el organismo y aun ser eliminado al exterior comportándose como un comensal: es el estado de ´portadorª, que a veces, si se examina detenidamente, puede demostrar una relación de parasitismo (forma crónica con síntomas mínimos).

Especificidad y postulados de Koch. Una propiedad de la infección es la especificidad. Cada microorganismo patógeno produce una infección determinada, imprimiendo al cuadro clínico un carácter especial relacionado directamente con el agente causal. La especificidad puesta de manifiesto desde los primeros estudios microbiológicos se plasmó en los célebres ´postulados de Kochª que señalan las condiciones que se deben exigir a cualquier microorganismo para considerarlo como el agente causal de una infección determinada y así poder diferenciarlo de otros microorganismos no patógenos, en especial de los comensales de la flora normal:

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

2. Debe aislarse y obtenerse en cultivo puro, a partir de las lesiones.

3. Debe reproducir la enfermedad cuando se inocula, a partir de un cultivo puro, un animal de experimentación susceptible.

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

Más tarde se añadió un quinto postulado de tipo indirecto. ´que el microorganismo induzca una respuesta inmune con la aparición de anticuerpos específicos en la sangre del hombre o del animal infectado que puedan demostrarse por pruebas serológicasª.

Sin embargo, no siempre pueden cumplírse todos los postulados de Koch, en su mayoría por razones técnicas, y no por ello puede dejar de considerarse el papel del microorganismo en la etiología de la enfermedad, algunas veces por dificultades en demostrar el agente en las zonas del organismo con abundante flora normal, como el aparato respiratorio y digestivo, en otras por la imposibilidad de su cultivo in vitro (Mycobacterium leprae, Treponemo pallídum) o por la falta de un animal susceptible (S. typhi).

PODER PATOGENO Y VIRULENCIA

Poder patógeno y virulencia son términos muy semejantes, aunque presentan algunas diferencias.

El poder patógeno, o patogenicidad, se refiere a la capacidad que poseen los microorganismos para producir una enfermedad, ya sea espontánea en el hombre o experimental en los animales de laboratorio: es, por tanto, un atributo general o cualitativo que se refiere a una especie microbiano y que permite compararla con las demás. (S. typhi y S. pneumoniae son patógenos y Lactobacillus lactis o Bifidobacterium no son patógenos.)

En cambio, el término virulencia se emplea para indicar el mayor o menor grado de patogenicidad entre las distintas cepas que componen una especie. Es un atributo cuantitatívo, que introduce el concepto de grado: así, dentro de la especie S. pneumoniae pueden existir cepas de distinta virulencia.

En realidad, el término virulencia se refiere a cepas y el poder patógeno, a especies. Sin embargo, en la práctica, muchas veces, ambos términos se consideran sinónimos y se utilizan indistintamente.

Por otra parte, hay que tener en cuenta que el poder patógeno o la capacidad de producir una enfermedad no dependen exclusivamente del microorganismo, sino también de características del huésped, ya que microorganismos muy patógenos para un huésped determinado pueden ser menos patógenos o apatógenos para otros, según su grado de resistencia orgánica. En consecuencia, como el poder patógeno o la enfermedad dependen de dos variables, se pueden expresar por un quebrado (fig. 14-1) en cuyo numerador se incluyen los factores dependientes del microorganismo, en especial su número y virulencia (que a su vez depende de su capacidad para colonizar, penetrar, multiplicarse, invadir y producir alteraciones patológicas), y en el denominador, el grado de resistencia del huésped (inespecífica y específica). En este sentido, la enfermedad podría producirse teóricamente, tanto por un aumento de la virulencia del microorganismo como por una disminución de los mecanismos defensivos del huésped. Aunque en algunos casos ha podido atríbuirse exclusivamente a características del agente, se ha visto que en su mayoría depende más de las condiciones del huésped, lo que ha permitido explicar que también los microorganismos poco virulentos pueden ser patógenos cuando existe una disminución de los mecanismos de resistencia del huésped. Incluso se ha llegado a sugerir que cualquier microorganismo podría ser patógeno, siempre que se produjera una disminución suficiente de estos mecanismos de defensa.

Fig. 14-1. Factores de la virulencia y del poder patógeno. E, Enfermedad. N, Número. V, Virulencia. R, Resistencia del huésped.

Variaciones de la virulencia. La virulencia de una cepa no es un carácter estable, sino que puede variar como consecuencia de la aparición de mutaciones en el curso de su desarrollo y la presencia de factores que condicionan la selección de estas mutantes.

Puede aumentar por pases en animales susceptibles, que seleccionan las mutantes mejor adaptadas al crecimiento, multiplicación e invasión del animal. Algo muy parecido ocurre durante el comienzo de las epidemias, cuando la frecuente transmisión de la bacteria causal incrementa progresivamente su virulencia, dado que el huésped actúa como un mecanismo de selección de las mutantes más virulentas.

También puede variar por resiembras periódicas en medios de cultivo, que favorecen la selección de mutantes mejor adaptadas al nuevo medio, las cuales por lo general se encuentran asociadas con una disminución de la virulencia de la cepa para el hombre y los animales. Este método de atenuación ya fue utilizado a comienzos de siglo para obtener las primeras vacunas. Calmette y Guerin, después de 237 resiembras de una cepa virulenta de Mycobacterium bovis, en patata glicerinada y biliada, lograron obtener la cepa atenuada BCC que se utiliza para la vacunación humana. Cuando las epidemias han afectado un porcentaje notable de población, la transmisión del agente a personas inmunizadas, que presentan en su suero y mucosas anticuerpos específicos frente a los antígenos superficiales responsables de la virulencia, inhibe el desarrollo de las cepas virulentas y favorece la selección de mutantes menos vírulentas o avirulentas, que condicionan la terminación de la epidemia.

Para conservar la virulencia se aconseja cultivar las cepas en medios enriquecidos (suero, sangre), reduciendo el número de resiembras y conservando las bacterias a baja temperatura, al abrigo de la luz y del oxígeno. Un buen método es la congelación en un medio protector o mejor la liofilización. En estas condiciones, algunas bacterias conservan su viabilidad y propiedades originales (virulencia) durante largo tiempo.


Medida de la virulencia. Se determina por la dosis mínima necesaria para producir un efecto patológico, que por lo general es la muerte del animal inoculado, o dosis letal (DL). Para reducir al mínimo las variaciones individuales de la resistencia del animal, la virulencia se ensaya inoculando un lote numeroso de animales normales de la misma especie, utilizando, por su mayor precisión, la dosis mínima que produce la muerte del 50 % de animales inoculados, dosis letal 50 ó DL
50; si se toma como punto final la producción de una infección, se obtiene la dosis infectíva 50 (DI50), que puede ser muy pequeña para Mycobacterium tuberculosis (1 x 101), moderada para S. typhi (1 x 104) o elevada para Vibrio cholerae (1 x 108). En virología se utiliza la dosis capaz de producir alteraciones citopáticas en el 50 % de cultivos celulares (DITC50).


Microorganismos patógenos y oportunistas. Atendiendo a su acción patógena, los microorganismos se han dividido tradicionalmente en dos grandes grupos, patógenos y no patógenos, segun fueran o no capaces de producir una enfermedad. Los patógenos a su vez se han diferenciado en patógenos verdaderos o estrictos y patógenos potenciales u oportunistas, según las condiciones del huésped.


Patógenos verdaderos o estrictos. Son aquellos que tienen la propiedad de colonizar y producir una enfermedad en huéspedes considerados normales, cuyas condiciones ecológicas no se han modificado o presentan una normalidad aparente. En estas condiciones son capaces de desarrollarse en el organismo, superar la acción de los mecanismos de defensa, establecerse y producir una acción patógena manifiesta.

Corresponden a los microorganismos patógenos clásicos, como S. aureus, Streptococcus del grupo A, Neisseria gonorrhoeae, Salmonella, Shigello, Brucella, Corynebacterium diphteriae y Vibrio cholerae. Se caracterizan en que:

1. Proceden de una fuente exógena, pues el contagio y la infección se producen a partir de enfermos, portadores y, menos veces, del medio ambiente.

2. Su acción patógena es debida en gran parte a factores dependientes del propio microorganismo, que en ocasiones se han podido determinar (toxinas, cápsulas).

3. Producen enfermedades infecciosas que se manifiestan por un cuadro clínico más o menos típico en relación con la especificidad del agente causal, el cual facilita su diagnóstico y permite orientar el tratamiento.

Patógenos potenciales u oportunistas. Son aquellos capaces de colonizar el organismo y producir enfermedad, sólo cuando se modifican las condiciones ecológicas normales del huésped y se produce un aumento de susceptibilidad. Las condiciones alteradas del huésped constituyen el factor determinante, pues representan una oportunidad necesaria para que estos microorganismos puedan expresar su acción patógena. Son debidas a factores que disminuyen o inhiben la eficacia de los. mecanismos de defensa en el epitelio cutaneomucoso o en el medio interno como consecuencia de la existencia de una enfermedad o deficiencia previa y a la aplicación de técnicas instrumentales o de tratamientos diversos. Los más importantes se encuentran en el grupo de los bacilos gramnegativos (Klebsiella, Enteroboater, Serratio, Proteus., Pseudomonas), cocos grampositivos, (S. epidermidis, Streptococcus del grupo D), anaerobios (Bacteroides) e incluso virus (Herpesviridae), protozoos (Pneumocystis carinii) y hongos (Candido). Se caracterizan en que:

1. Proceden en general de una fuente endógena, ya de microorganismos de la propia flora normal o procedentes del exterior (otras personas, medio ambiente) que en la mayoría de los casos sólo producen la enfermedad después de un período de integración en la flora normal del enfermo, y menos veces directamente.

2. Su acción patógena es debida fundamentalmente a condiciones deficitarias del huésped, que de ordinario se pueden demostrar (enfermedades, técnicas instrumentales, tratamientos.).

3. Producen un cuadro clínico atípico que se sobreañade al proceso o estado que presenta el enfermo, caracterizado por su pobreza sintomática (aumento de la fiebre, agravación de los síntomas) o la aparición de episodios diversos, que muchas veces pasan inadvertidas, lo que dificulta el diagnóstico. Constituyen la mayoría de infecciones hospitalarias, que exigen el establecimiento de sistemas de vigilancia clínica o microbiológica para llegar a un correcto diagnóstico, tratamiento y control, y es esencial el tratamiento del proceso de base que condiciona el oportunismo.

Mientras que la mayoría de parásitos y pocos saprofitos (C. botulinum) o comensales (portadores) pueden considerarse patógenos verdaderos. (tabla 14-1), un buen námero de microorganismos que forman parte de la flora normal (comensales y mutualistas) y algunos saprofitos deben incluirse como patógenos potenciales u oportunistas.

Tabla 14-1. Modelos de relación y poder patógeno

Poder patógeno

Modelos de relación

Saprofitos

Simbiontes

Comensales y mutualistas

Parásitos (sensu stricto)

M. patógenos

+(C. botulinum)

+(portador)

+++

M. oportunistas

+

++

-

M. no patógenos

+++

++

-

Parásitos intracelulares y extracelulares. Por otra parte, las bacterias patógenas en su relación con las células pueden dividirse en parásitos extracelulares, intracelulares facultativos o intracelulares estrictos, según su capacidad de interferir en los mecanismos de defensa del huésped.

1. Las bacterios extracelulares, se multiplican en los espacios intercelulares y la fagocitosis representa su rápida destrucción. Sólo pueden producir la infección si elaboran sustancias o presentan mecanismos que inhiban la fagocitosis, o el huésped presenta deficiencias en su sistema fagocitario que impidan la destrucción del parásito (Staphylococcus, Neisseria, Bacillus., Clostridium).

2. Las bacterias intracelulares facultativas se multiplican en el medio extracelular y, si se produce la fagocitosis, presentan mecanismos que interfieren con los procesos de digestión intracelular y pueden permanecer viables durante mucho tiempo en el interior del fagocito, en especial de las células, del sistema fagocitario mononuclear (Mycobacterium tuberculosis, Brucella, Listeria).

3. Las bacterias intracelulares obligadas o estrictas sólo pueden multiplicarse en el interior de las células, que suministran la energía, las enzimas, y parte de los mecanismos de biosíntesis (Mycobacterium leprae, Rickettsia, Chlamydia).

Estas tres categorías. son importantes porque de ellas dependen en gran parte la patogenia, diagnóstico y terapéutica de la enfermedad intecciosa correspondiente. En general, las bacterias intracelulares se caracterizan por producir con mayor frecuencia infecciones, persistentes, ya sean crónicas, latentes o lentas, por intervenir de manera preponderante factores, de inmunidad celular y porque en esta situación los microorganismos se encuentran protegidos y son más resistentes a los anticuerpos y también a los antimicrobianos.


FACTORES DETERMINANTES DE LA ACCION PATOGENA

Las bacterias para poder manifestar su acción patógena deben ser capaces de:

1. Llegar a la superficie del huésped por una puerta de entrada, colonizar el epitelio y resistir la acción de los sistemas locales de defensa capacidad de colonización.

2. Atravesar la barrera cutaneomucosa para alcanzar los tejidos subepiteliales, y ponerse en contacto con el medio interno: capacidad de penetración.

3. Multiplicarse en los tejidos del huésped interfiriendo con los mecanismos defensivos, humorales y celulares, del medio interno, lo que les permite establecerse e invadir el organismo: capacidad de multiplicación y de invasión.

4. Producir alteraciones y lesiones en las, células y tejidos, del huésped, responsables, del cuadro patológico: capacidad lesional.

COLONIZACION

Las bacterias capaces de producir una acción patógena pueden proceder: a) del exterior y llegar al organismo por una puerta de entrada, que puede ser la piel o, con mayor frecuencia, las mucosas del aparato respiratorio, digestivo o urogenital (infección exógena). o b) del propio organismo, en especial de la flora microbiana normal (infección endógena). En este caso se trata de bacterias potencialmente patógenas u oportunistas, capaces de manifestar su acción cuando llegan a otros tejidos o concurren circunstancias que disminuyen la eficacia de los mecanismos de defensa.

En cualquier caso, para iniciar la infección, los patógenos deben fíjarse o adherirse a las células, y colonizar el epitelio.

 

Interacciones en el epitelio cutaneomucoso

En el epitelio cutaneomucoso, el primer obstáculo que las bacterias tienen que superar está representado por el estrato córneo de la piel y el moco y gel mucoso que recubre las mucosas, en las que existen diversos mecanismos defensivos (cap. 17). Están constituidos, fundamentalmente por los sistemas mecánicos de eliminación (descamación del estrato córneo, sistema mucociliar del aparato respiratorio, peristaltismo intestinal), la presencia de fagocitos, sustancias bactericidas y anticuerpos locales (IgA secretora), así como por la existencia de una flora normal que actúa como barrera.

Las. bacterias patógenas presentan mecanismos, en gran parte desconocidos, que les permiten evitar la acción de estas defensas locales, que son, en algunos casos, semejantes a los que actúan en el medio interno. En este sentido se conoce que las bacterias pueden presentar o producir:

1. Fermentos del tipo de mucinasas glicosidasas o neuraminidasas (Vibrio cholerae), que descomponen las glicoprotainas del moco, facilitando la penetración.

2. Factores de superficie (cápsulas, antígenos de la pared celular), que inhiben la fagocitosis y la acción de las sustancias bactericidas de la mucosa.

3. Proteasas IgA. Cierto número de bacterias patógenas (N. meningitidis, N. gonorrhoeae. S. pneumoniae. H. influenzae) son capaces de secretar enzimas proteoliticas, que descomponen las IgA subclase Al, y por tanto, de inactivar el sistema de defensa local específico de las mucosas.

4. Sustancias inhibidoras y bactericidas, como las bacteriocinas., que les permiten competir con la flora normal.

Estos factores favorecen la penetración a través del moco y la implantación y adherencia de los patógenos a las células epiteliales.

ADHERENCIA BACTERIANA

La adherencia es una propiedad de gran número de bacterias que les permite su fijación a la superficie de las células (eucariotas o procariotas) y aun de materiales inertes. Constituye uno de los factores más importantes para la colonización de la piel y mucosas por la flora normal, y para la puesta en marcha de la infección y de la enfermedad infecciosa.

Fenómeno de adherencia

La adherencia es un fenómeno de superficie que supone la interacción de la bacteria con la célula. En la mayoría de los casos se considera como un fenómeno especifico como consecuencia de la combinación de sustancias presentes en la superficie de las bacterias o adhesinas con receptores de la superficie de las células.

Adhesínas. Son compuestos de la superficie de las bacterias que actúan de mediadores del fenómeno de adherencia. Los estudios realizados han permitido demostrar que las adhesinas se encuentran asociadas con estructuras superficiales como las fimbrias o pili comunes, con polímeros extracelulares que forman la envoltura mucosa (glicocálix), con diversos componentes de la membrana externa (proteínas, lipopolisacáridos) e incluso con estructuras más profundas que pueden aflorar a la superficie (ácidos lipoteicoicos.). Pueden ser de naturaleza proteica (fimbrias, proteínas de la ME), hidrocarbonada (glicocálix) o lipídica (ácidos Iipoteicoicos, lipopolisacáridos).

1. En las bacterias gramnegativos, la adherencia es debida en la mayoría de los casos a la presencia de adhesinas en las fimbrias o en otras estructuras de la membrana externa.

Fimbrias. Son apéndices filamentosos de naturaleza proteica frecuentemente portadores de adhesinas, que presentan la propiedad de combinarse con receptores. de naturaleza polisacárida localizados. en la superficie de las células epiteliales mediante uniones del tipo azúcar-lectina. La zona combinante está constituida por un pequeño segmento de las subunidades proteicas de la fimbria (región amino-terminal).

Las fimbrias se pueden diferenciar por una serie de caracteres como el tamaño, peso molecular, composición en aminoácidos y poder inmunógeno, y además y en relación con la presencia de adhesinas, por la capacidad de fijación selectiva en los receptores de diversas células y de diversas especies de hematíes responsables del fenómeno de hemaglutinación, por la naturaleza química de estos receptores y sobre todo porque la adición de receptores o de sustancias análogas presenta la propiedad de inhibir específicamente el fenómeno de adherencia o de hemaglutinación. Las. fimbrias de las enterobacterias se han clasificado en 6 tipos., de los. cuales cuatro (tipos 1, 3, 4 y 5) se encuentran asociados con adhesinas, y las adhesinas de las fimbrias., atendiendo a su sensibilidad al monosacárido manosa, se han dividido, en general, en dos grandes grupos: sensibles y resistentes a la manosa.

Tabla 14-2. E. coli. Caracteres de algunas fimbrias que median la adherencia

Adhesina

Origen de la cepa

Gene

Receptor (inhibición adherencia)

Aglutinación

Fimbria

Serotipo F

Manosa-sensibles   GlicoproteínasHematíes de cobayo, caballo, cordero, humanos y levaduras
Tipo 1

F1

UbicuoCromosomad-Manosa
Manosa-resistentes Enteropatógenos GlicolípidosHematíes
K88

F2

Diarrea de lechonesPlásmidoGangliósido GM1 (GalNac y GlcNac)Pollo y cobayo
K99

F3

Diarrea de bóvidosPlásmidoGangliósido GM2Caballo y cordero
987P

F4

Diarrea de lechonesPlásmido

-

-

CFAI

F5

Diarrea humanaPlásmidoGangliósido GM2 (Gal Nac ß 1-4, Gal 1-4 glc cer)Humanos, pollo, bovinos
CFAII

F6

Diarrea humanaPlásmido

-

Bovinos, pollo
E8775

-

Diarrea humanaPlásmido

-

Bovinos
  Uropatógenos   
P Infección urinaria (90 %)CromosomaGlobotetraos y l ceramido (Gal alfa 1-4 gal)Humano
Otras fimbrias

F7-F10

Infección urinaria (10%)

-

-

-

Las adhesinas o fimbrias manosa-sensibles, MS o fimbrias de tipo 1 son las más frecuentes y difundidas en las bacterias gramnegativas. Presentan la propiedad de combinarse con receptores que contienen d-manosa que, se encuentran en muchas glicoproteinas que existen en el moco, en gran número de células, incluidos los fagocitos, y en los hematíes de diversas especies de animales (cobayo, caballo, aves) y del hombre, produciendo el fenómeno de la hemaglutinación, reacción que es inhibida por la adición de d-manosa al medio o de sustancias análogas (mananos de levaduras). Estas fimbrias, por su capacidad de unirse a diversas células y tejidos, se consideran poco relacionadas con el poder patógeno pero intervienen en el proceso de colonización, habiéndose demostrado en la mayoría de enterobacterias.

Las adhesinas o fímbrias manosa-resistentes o MR, por el contrario, son menos frecuentes, y difundidas y se caracterizan porque producen la aglutinación de los hematíes, aun en presencia de d-manosa. Recientemente se ha demostrado que las fimbrias manosa-resistentes no forman un grupo homogéneo sino que agrupan todas las fimbrias que se combinan con receptores específicos que no contienen manosa; es, por tanto, un grupo heterogéneo en el que se incluven diversos tipos de fimbrias. Las fimbrias de E. colí más importantes, asociadas con el poder patógeno en el hombre y los animales se relacionan en la tabla 14-2.

Hay que señalar las fimbrias K88 y 987P relacionadas con la diarrea de los lechones, las fimbrias K99 asociadas con la diarrea de los bóvidos y las fimbrias o factores de colonización CFAI, CFAII y E8775, relacionadas con la diarrea humana. Estas adhesinas reconocen receptores celulares formados por glicolipidos pero cuya composición y especificidad aún no han sido estudiadas en detalle. Mención especial merecen los E. coli productores de infecciones urinarias y en especial de pielonefritis, que en el 90 % de casos presentan fimbrias. P con la propiedad de aglutinar los hematíes humanos que contienen el antígeno P. Es un glicolípido, que se ha identificado con un globósido, el globotetransilceramide o globotriosilceramide, que contiene un disacárido (Calalfa 1-4Cal) que constituye el receptor.

Por otra parte, se han estudiado las fimbrias sobre una base serológica, y se han identificado doce serotipos. de fimbrias (serotípos F), habiéndose observado que el serotipo (F1) está asociado con las. fimbrias de tipo 1 o MS, los serotipos F2 a F6 lo están con las fimbrias MR de las cepas enteropatógenas para los animales y el hombre, y parece que los serotipos F7 a F10 están asociados con algunas cepas uropatógenas.

Las bases genéticas de la adherencia han sido especialmente investigadas en E. colí. Se ha visto que la síntesis de fimbrias está codificada por genes localizados en el cromosoma o en plásmidos y que su expresión fenotípica está modulada por factores ambientales (temperatura, pH, nutrientes, fase de crecimiento, presencia de antibióticos, etc.). Las fimbrias MS de tipo 1 y las fimbrias P de E. coli vienen codificadas por genes localizados en el cromosoma, mientras que las adhesinas MR asociadas con la acción patógena en el intestino del hombre y de los animales son codificadas generalmente por plásmidos.

Ademas de hallarse en E. coli, se han demostrado fimbrias MS en la mayoría de enterobacterias. (Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Salmonella, Shigella, Citrobacter y Erwinia) y fimbrias MR en N. gonorrhoeae. N. meningitidis. V cholerae, B. pertussis. P. aeruginosa y P. mirabilis. (tabla 14-3).

Otros estructuras. Algunas bacterias gramnegativas no tienen fimbrias., pero presentan la capacidad de adherirse a los tejidos humanos o animales. En estos, casos, se ha pensado que las adhesinas podrían encontrarse en otras estructuras de superficie, especialmente en las proteínas de la membrana externa, en el lipopolisacárido e incluso en los flagelos. Así, en N. meningitidis y N. gonorrhoeae se han descrito adhesinas que estarían asociadas con proteinas de lo membrana externa. Mycoplasma pneumoniae también presenta adhesinas situadas en la membrana que reconocen receptores que contienen ácido sialico (tabla 14-3).

Asimismo se ha sugerido que los lipopolisacáridos de las enterobacterias, cuyas cadenas de polisacáridos se extienden a distancia de la membrana externa, podrían intervenir en la adherencia (Shigella flexneri) e incluso que, en Vibrio cholerae, las. adhesinas, podrían estar asociadas, con los flagelos, aunque estos hechos están pendientes, de confirmación.

2. En las bacterias gramposítivas., la adherencia se encuentra asociada a otros mecanimos, especialmente con la presencia de ácido lipoteicoico, glicocálix u otras estructuras en la superficie de la bacteria.

Tabla 14-3. Adhesinas en diversas especies bacterianas

Especie bacterianaAdhesinasReceptores
Vibrio choleraeFimbrias (¿flagelo?)Clucosa y manosa
Klebsiella aerogenesFimbrias de tipo 3?
Proteus mirabilisFimbrias de tipo 4?
Shigella flexneri¿Lipopolisacórido?Fucosa-glucosa
Pseidp,pmas aerigompsaFimbrias de tipo 5?
Bordetella pertussisFimbrias¿Esteroles?
Neisseria gonorrhoeaeFimbrias

Proteínas ME
Cangliósido CD1

(Gal ß1-3 Gal Nac-B1-4 Gal)
Neisseria meningitidis¿Proteinas ME??
Mycoplasma pneumoniaeProteína P1 de membranaAcido siólico (glicoforina)
Staphilococcus aureusLPT?
Streptococcus pyogenesLPT + proteína M¿Seroalbumina?
Streptococcus mutansProteínas fijadoras de glucano¿Glucano?
Streptococcus sanguisFibrillas de LPT, proteína fijadora¿Dextrano?
Chlandia?N-acetilglucosamina

Acído lípoteicoico. La adherencia de Staphylococcus aureus y Streptococcus del grupo A se encuentra asociada con la secreción de ácidos lipoteicoicos, que, teniendo su origen en zonas profundas cercanas a la membrana citoplásmica, aflorarían a la superficie de la bacteria, facilitando su fijación a las células de la mucosa nasal o faríngea, ya directamente (Staphylococcus) o formando complejos insolubles con la proteína M (Streptococcus pyogenes), que a manera de fibrillas los fijaría en los receptores de las células.

Glicocálíx. Cierto número de bacterias grampositivas, cuando se desarrollan en medios apropiados, sintetizan polimeros extracelulares, en su mayoría polisacáridos insolubles, que por microscopia electrónica se observan como un entramado de fibrillas, que envuelve la bacteria formando una envoltura mucosa (glícocálix intrínseco) o se libera en los líquidos orgánicos (glicocálix extrínseco), y que intervienen en los fenómenos de adherencia. Se observa en las bacterias recién aisladas y generalmente se pierde en los subcultivos, lo que se considera como un mecanismo de fijación y de supervivencia en los medios naturales.

En Streptococcus sanguis y S. mutans, la adherencia a los coágulos de fibrina y a la superficie del diente sería debida a la secreción por la bacteria de polisacáridos extracelulares (glicocálix) del tipo dextrano o glucano, lo que representaría un ejemplo de adherencia probablemente menos específico entre un polisacárido bacteriano y una superficie orgánica. También se ha observado que las moléculas. de estos polímeros (glucano) o de otros productos presentes en el medio pueden adherirse y formar una fina película en la superficie del diente o de otros materiales, comportándose como receptores específicos de proteínas superficiales de la bacteria (glucosiltransferasa, proteínas fijadoras. de glucanos), que en este caso constituirían las adhesinas. De la misma manera, la adherencia de las bacterias a materiales inertes implantados en el organismo, como prótesis, catéteres y material de sutura, sería debida a la secreción de polimeros que actuarían por un mecanismo semejante.

Adhesinas múltiples. Aunque por lo general las bacterias presentan un solo tipo de adhesina, en ocasiones pueden presentar más de una al mismo tiempo.

En los meningococos y gonococos se ha demostrado la existencia de adhesinas en las fimbrias y en las proteínas de la membrana externa, de manera que en una primera fase se produciría una adherencia laxa a distancia y a continuación intervendrían las proteínas de la ME, que determinarían una adherencia de membrana a membrana mucho más amplia y firme.

También se ha observado que la mayoría de E. coli aíslados de casos de pielonefritis manifiestan después del cultivo la presencia de dos tipos de fimbrias, fimbrias de tipo 1 (MS), que permiten la adherencia al moco urinario que recubre el epitelio y en particular a la glicoproteina de Horsfall y Tamm, y fimbrias P, que facilitan la adherencia a las células epiteliales del tracto urinario.

Receptores. Son compuestos que existen en la superficie de las células animales, que se combinan específicamente con las adhesínas bacterianas.

Las células de la mucosa están recubiertas por glícoproteínas y glicolipidos, de estructura fibríllar, que forman parte de la membrana y constituyen el glicocálix de la célula, que a su vez está recubierto por una capa de glicoproteinas ricas en mucina, secretadas por células especializadas del epitelio (células caliciformes) que forman el moco o gel mucoso.

Los receptores para las bacterias gram-negativos se encuentran en los carbohidratos del glicocálíx de la membrana y también del gel mucoso, y se identifican sus lugares combinantes con residuos de azúcares (enterobacterías) o polímeros más complejos (E. coli, N. gonorrhoeae), con una configuración complementaria de las adhesinas.

Los residuos de azúcares constituyen el sitio activo del receptor, que a su vez forma parte de moléculas de glicoproteínas o de glicolipicos (gangliósidos, globósidos).

La naturaleza química de los lugares combinantes del receptor se ha podido determinar estudiando la capacidad inhibidora de diversas sustancias sobre la adherencia, y se ha observado que los monosacárídos u oligosacáridos que contienen d-manosa inhiben la adherencia de las enterobacterías que presentan fimbrias de tipo 1 (adhesinas MS), los que contienen 1-fucosa inhiben la adherencia de V. choleroe, el disacárido (Gal alfa1-4 gal) inhibe las fimbrias P de E. coli los gangliósidos GMI y GM2, las de E. colí K88 y K99, y los gangliósidos con ácido siálico, las de Mycoplasma.

Los receptores para las bacterias grampositivas (S. pyogenes) son poco conocidos (tabla 14-3). Pueden encontrarse entre las proteínas o glicoproteinas de la membrana de la célula o de sustancias existentes en el medio de origen celular (mucína, fibronectina, seroalbómína) u bacteriano (glucanos) que se adsorben en la superficie de las células. Cada vez se concede mayor importancia a la fibronectina, glicoproteina muy ubicua, que se encuentra en forma soluble en el plasma y líquidos orgánicos, y en forma insoluble en la superficie de las células, que, si bien en ocasiones enmascararía la adhesinas de la célula, en otras, como ocurre en la cavidad bucal, presentaría la propiedad de combinarse con diversas bacterias grampositivas (S. aureus, S. pyogenes, S. mutuas, S. sulivarius), en especial con el ácido lipoteicoico que constituye la adhesina de los estreptococos, lo que no ocurre con las bacterias gramnegativas (enterobacterias, pseudomonas). La disminución del nivel de fibronectina en los enfermos hospitalizados podría explicar la colonización por gramnegativos que se observa en estos casos.

Mecanismo. La adherencia es un fenómeno de interacción de superficies, en el que intervienen factores fisicoquímicos y biológicos (teoría coloidal de Derjaguin y Landau, Verwey y Overbeek).

La adherencia requiere el contacto de la bacteria con la célula, pero, como ambas superficies son electronegativas se crea una fuerza de repulsión, que sólo es neutralizada en parte por débiles fuerzas de atracción (fuerzas de Van der Waals, enlaces iónicos, enlaces de hidrógeno, interacciones hídrofóbicas), lo que da por resultado la formación de una barrera electrostática que dificulta la aproximación. La presencia en la superficie de la bacteria de moléculas hidrofóbicas y en especial de adhesinas, que por su pequeño tamaño no están sujetas a las fuerzas de repulsión, permite neutralizar esta barrera y facilitar el contacto.

Por otra parte, se ha observado que las moléculas de adhesínas pueden presentar configuraciones complementarías de los receptores celulares, lo que les permite aproximarse a distancias cortas, combinarse en forma esteroespecífica y formar numerosos enlaces independientes que aumentarían la fortaleza de la unión. Su naturaleza no se conoce con certeza, pero se considera que, en la mayoría de los casos, la adherencia es un fenómeno específico, del tipo antígeno-anticuerpo o azócar-lectina, pues se puede inhibir por la adición de moléculas libres de cualquiera de los dos componentes (adhesínas o receptores purificados) o de sustancias análogas.

Una vez producida la adherencia, la bacteria puede a su vez adherirse a otras bacterias de la misma o diferente especie por un mecanismo semejante (adherencia entre células procariotas o fenómeno de coagregación), dando lugar a la formación de microcolonias o de acúmulos de bacterias en la superficie, lo que fortalece y estabíliza la colonización.

Tropismos y especificidad

Como la adherencia en la mayoría de los casos es un proceso específico, la distribución de los receptores en el hombre y los animales explicaría los tropismos y localización de las bacterias en la colonización y en la infección.

Se podría distinguir una especificidad de especie cuando los receptores se encuentran en las células de una misma especie animal, de manera que sólo se producirían infecciones en esta especie. Es el caso de E. coli K88, que solo produce diarreas en los lechones y de E. coli CFA I y II que produce diarreas en el hombre. Dentro de una misma especie, su distribución en el organismo podría ser variable, de manera que, cuando los receptores se encontraran en las células de un determinado tejido, existiría una especificidad o tropismo tisulur, como en las E. coli con fimbrias P, cuyos receptores sólo se encuentran en las células del tracto urogenital, en los meningococos que se fijan en las células secretoras de moco del tracto respiratorio superior, en S. salívarius que se fijan en la mucosa de la boca, en S. sanguis y S. mutuns en el diente, etc., o una localización menos específica, cuando los receptores se localizaran en células de diversos tejidos e incluso en las glicoproteinas del moco, como ocurre con las fimbrias del tipo 1 o MS de la mayoría de enterobacterias.

Además de su distribución, es importante la densidad de receptores en las células del organismo o en un tejido determinado, que podría estar relacionada con una mayor susceptibilidad a la infección. En los E. colí uropatógenos, los receptores se encuentran en los hematíes humanos y en las células del epitelio urinario de las personas que pertenecen al grupo sanguíneo P en cualquiera de sus fenotipos (Pl, P2, PK), a excepción de los raros casos del fenotipo P que carecen de dicho receptor. Estudiando el fenotipo P se ha observado que las células del fenotipo Pl contienen una mayor densidad de receptores, lo que estaría relacionado con una mayor predisposición genética a la infección urinaria.

Por otra parte, la adherencia de las bacterias a los materiates inertes podría considerarse como un fenómeno menas específico o inespecífico, como ocurre en la adherencia a los dientes y a diversos materiales implantados en el organismo. Se ha estudiado la adherencia de los estreptococos a los dientes, especialmente de S. mutuas, que, en presencia de una dieta con sacarosa, interviene en la formación de la placa dental y probablemente de las caries. Esta bacteria sintetiza enzimas extracelulares que desdoblan la sacarosa (invertasa) y a partir de la glucosa y por medio de la glucasiltransferasa forman polimeros insolubles, glucanos y fructanos, que intervienen en la adherencia y formación de la placa dental. Se ha observado que en la superficie del diente se forma rápidamente una fina película de productos de origen salival (mucina, lisozima, fibronectina, Ig) o bacteriano y que en presencia de una dieta rica en sacarosa se produciria un predominio en la fijación de glucanos, que en este caso actuarían como receptores de las proteínas de superficie de S. mutans (proteínas fijadoras de glucanos, glucosiltransferasa), fijando la bacteria al diente. Asimismo, los glucanos de la bacteria pueden actuar como adhesinas filando otras bacterias de la misma o diferente especie (S. sanguis, S. mitis, Actinomyces viscosus, Veillonella, etc.), que contribuyen a la formación de la placa dental.

Por otra parte, la adherencia de las bacterias a los materiales inertes implantados en el organismo (prótesis, catéteres, anastomosis, etc.) se considera debida a un mecanismo semejante. Las bacterias productoras de polímeros extracelulares (glicocálíx, capa mucosa) formarían una fina película de moco en la superficie de estos materiales, dependiendo de su estructura y composición, que a su vez podrían comportarse como receptores específicos de compuestos superficiales de estas bacterias o, por sus propiedades de hidrofobia, producir la adherencia por mecanismo inespecíficas. La observación de que, cuando se extraen estos materiales del organismo, muchas veces se encuentran recubiertos por una masa bacteriana mucosa fuertemente adherida apoya esta teoría.

Adherencia y colonización

La colonización de las mucosas es un proceso complejo, en el que, además del fenómeno de adherencia, intervienen otros factores que condicionan la llegada y contacto de las bacterias con la superficie epitelial.

La adherencia de la flora normal es debida probablemente a mecanismos diversos y, en gran parte, desconocidos. La mayoría de estudios se han efectuado por microscopia electrónica de barrido en el tubo digestivo de animales, y se ha observado que, en las zonas más activas de la mucosa, en continuo movimiento y recambio (movimientos peristálticas, de las microvellosidades), es necesaria la existencia de mecanismos que aseguren una adherencia firme con el glicocálix o la membrana de las células, incluso mediante la formación de estructuras especializadas, mientras que en las zonas poco activas pueden formarse adherencias menos firmes y ser suficiente en ocasiones la fijación en los receptores del gel mucoso.

La adherencia representa una ventaja ecológica para las bacterias de la flora normal, pues:

1. Impide su eliminación por los factores mecánicos de la piel y mucosas, asegurando su supervivencia.

2. Las sitúa en un nicho ecológico en condiciones físico-químicas y nutritivas adecuadas, cerca de la fuente de nutrientes, que por lo general tienden a concentrarse en las superficies y en la interfase sólido/liquido.

3. Facilita su desarrollo y multiplicación, dando lugar a la formación de microcolonias, que potencian sus funciones biológicas, como comensales y mutualistas, y contribuyen a la colonización y establecimiento de una flora normal, equilibrada y estable.

Adherencia e infección

La infección es un proceso secuencial cuya primera etapa sería la fijación y colonización de las bacterias patógenas en las células epiteliales de la puerta de entrada. Supone la presencia de factores que facilitan la penetración a través del gel mucoso, los cuales ya se han considerado, y de adhesinas que les permitan competir con la flora normal por los receptores de la membrana de las células epiteliales.

La adherencia de las bacterias patógenas al epitelio evita su eliminación por los factores mecánicos y facilita su desarrollo y multiplicación, lo que representa no sólo una protección frente a los agentes externos (otras bacterias, fagos, fagocitos, antibióticos, sustancias inhibidoras), sino que, además, les permite alcanzar el número critico de bacterias o la concentración adecuada de productos (fermentos, antígenos, toxinas) para poder iniciar la infección (infección aguda o subaguda).

Por otra parte, en la adherencia a los materiales inertes implantados en el organismo, el papel de estos materiales es el de ofrecer una superficie bien protegida, dependiendo de su estructura y composición. donde las bacterias puedan fijarse, multiplicarse y sintetizar grandes cantidades de polimeros extracelulares (glicocálix), dando lugar a la formación de mícrocolonias constituidas por una o diversas especies bacterianas fuertemente adheridas por el glicocálíx a estos materiales. Esta capa mucosa se puede demostrar en las infecciones de los catéteres y prótesis, y sí bien las bacterias se encuentran protegidas de los mecanismos naturales de defensa y de los antibióticos, también queda limitada su capacidad de difusión o la de sus productos (toxinas) a los tejidos vecinos, dando lugar a la producción de infecciones crónicas, persistentes y poco invasivas, en las que un tratamiento antibiótico de acuerdo con la susceptibilidad de la bacteria in vitro modifica poco la infección, que por lo general sólo puede resolverse por la extracción del material infectado.

El estudio de la relación entre adherencia e infectividad ha demostrado que en la mayoría de los casos existe un alto grado de correlación tanto en las infecciones invasívas como por toxinas (tabla 14-4). En general se ha observado que cepas de N. gonorrhoeae, Salmonella, Proteus mirabilis y E. coli enterotoxígeno, con una buena capacidad de adherencia in vitro, presentan un alto grado de infectividad in vivo. Se ha demostrado en voluntarios que la administración de una variante de E. coli enterotoxígeno, que había perdido la capacidad de adherencia, pero conservaba la de producir enterotoxina, fue incapaz de producir diarrea, a diferencia de la cepa original, lo que señala la importancia de la liberación de toxina a nivel de la célula diana (enterocito) para la producción del cuadro.

Por otra parte, se ha sugerido que los fenómenos de adherencia también intervienen en las infecciones bacterianas secundarias, sobre todo en relación con la presencia de receptores accesibles en las células de la mucosa. Se ha señalado que las alteraciones fisiológicas o patológicas de las células epiteliales producidas como consecuencia de la infección primaria podrían aumentar su capacidad de adherencia para otras bacterias por pérdida de ciertas sustancias de la superficie de la célula (fibronectina), que impedirían la accesibilidad de los receptores a las bacterias, o mediante la formación de nuevos receptores. como se supone que ocurre en las células infectadas por virus.

En este sentido se ha observado que en el curso de las virosis respiratorias, las células epiteliales infectadas presentan una mayor capacidad de adherencia para determinadas especies bacterianas (S. pneumoniae, S. aureus, N. influenzae) y que, en los enfermos graves, las células de la mucosa orofaríngea tienen aumentada su adherencia para los bacilos gramnegativos, se ha comprobado que la adherencia de Pseudomonas aeruginosa se encuentra asociada con una disminución de la fibronectína celular, que actuaría como un factor modulador no inmune de la adherencia bacteriana. Estos hechos permitirían explicar la patogenia de las infecciones bacterianas secundarias en las virosis y la colonización de las vías respiratorias superiores por bacilos gramnegativos en los enfermos hospitalizados, etapa previa para el desarrollo de procesos neumónicos.

Tabla 14-4. Colonización específica e infección

BacteriaAdhesinasFijación enInfección


E. coli
Fimbrias de tipo 1Epitelio urinario (ratón)Cistitis


E. coli
Fimbrias PEpitelio urinario (hombre, ratón)Pielonefritis
 Fimbrias P + de tipo I  
E. coli enterotoxígenaCFAI y CFAIIEpitelio del intestino delgado (hombre)Diarrea
N. gonorrhoeaeFimbrias y proteínas MEEpitelio uretral y cervicalUretritis, cervicitis
Pseudomonas aeruginosaFimbriasEndecardioEndocarditis (adictos a heroína)
Streptococcus sanguisProteínas fijadorasEndocardioEndocarditis (ratón)
Streptococcus mutansProteínas fijadoras de glucano (glucosil-transferasa)Esmalte dentalCaries
Streptococcus pyogenesLPT + proteína MFaringeFaringitis
Staphylococcus coagulasa-negativo?CatúterSepsis

Los datos anteriores indican que la capacidad de adherencia es uno de los factores determinantes de la acción patógena; sin embargo, no constituye un factor indispensable para la infección, pues, si se anulan o reducen los mecanismos de defensa de la mocosa (factores mecánicos, fagocitos, flora normal) por cualquier causa, bacterias sin capacidad de adherencia pueden multiplicarse e incluso producir una acción patógena. En consecuencia, la capacidad de adherencia representa una ventaja ecológica para la colonización e infección, pero no constituye un requisito imprescindible.

Por último, las bacterias también pueden adherírse a las fagocitos, lo que constituye el primer paso para su incorporación y destrucción. El carácter hidrofóbico de las superficies es el factor determinante del contacto, pero, además por reacciones de inhibición con diversas sustancias, se ha observado que también intervienen fenómenos específicos (adhesinas) de manera que la misma adhesina podría facilitar la infección y más tarde la fagocitosis o estos das fenómenos dependerían de mecanismos distintos.

Se ha señalado en algunas bacterias la existencia de adhesínas que presentan la propiedad de fijarse no sólo en las células epiteliales, sino, además en la membrana de las céluías fagocitarías lo que facilitaría la fagocitosis como ocurre con las fimbrias de tipo 1 de E. coli, las fimbrias de P. mirabilis y el ácido lipoteicoica de S. pyogenes, y que la presencia de más de un tipo de adhesinas (adhesinas múltiples), si bien sería ventajosa para la colonización en que se precisa la máxima capacidad de adherencia, podría ser perjudicial para la bacteria en etapas más avanzadas sí favorece la fagocitosis.

Ahora bien, las bacterias pueden evitar la fagocitosis por das mecanismos: a) la síntesis de cápsulas o capas mucosas que enmascaren las adhesinas y eviten su fijación en los receptores del fagocito, o b) la represión de la expresión de las adhesinas, fundamentalmente por la aparición de variantes no fimbríadas.

Se ha observado que las bacterias pueden sufrir variaciooes in vitro: variaciones genotípicas irreversibles por mutación o perdida del plásmido que codifica las adhesinas, pero sobre todo variaciones fenotípicas reversibles, por la acción de factores externos. Así, es conocido que las cepas capsuladas cuando se conservan en el laboratorio, pierden la capacidad de sintetizar la cápsula que recuperan cuando se inoculan a un animal de experimentación. De la misma manera, las cepas con fimbrias de tipo 1 de P. mirabílis y E. coli pueden sufrir variaciones fenotipicas en el curso de su ciclo de crecimiento, de manera que en la fase logarítmica se produce predominio de bacterias no fimbriadas y en la fase estacionaria, predominio de bacterias fimbriadas.

Estas variaciones también se han demostrado in vivo. Así, se ha observado que los meningococos virulentos aislados de la sangre en los casos de sepsis forman colonias transparentes, presentan disminuida su capacidad de adherencia y son más serorresistentes, lo que es debido a la presencia de una cápsula que enmascara las adhesinas de la ME y evitaría la fagocitosis mientras que los aislados de portadores nasofaríngeos presentan una mayor capacidad de adherencia y se desarrollan formando colonias opacas.

En la pielonefritis experimental de la rata por P. mirabilís se han aislado del epitelio de la pelvis renal cepas fimbriadas, mientras que del parénquima renal, sólo cepas que no presentan fimbrias. Estos hechos sugieren que, en la fase inicial de la infección urinaria, las cepas fimbriadas son las más importantes, pues son las que permiten la infección ascendente y la colonización de la pelvis renal, mientras que las no fimbriadas, al ser más resistentes a la fagocitosis pueden multiplicarse e invadir el parénquima renal, siendo las más patógenas. Estas variaciones permiten a la bacteria adaptarse a las direrentes condiciones ambientales.

En la pielonefrítis por E. coli uropatógenos se puede demostrar que la mayoría de las cepas eliminadas por la arma no tienen fimbrias y las adquieren después de 24 horas de cultivo en caldo, lo que indica que en el curso de su crecimiento en el parénquima renal se encontraba reprimida la capacidad de producir fimbrias. Estas cepas presentan en su mayoría adhesinas o fimbrias MS y P. Las adhesinas MS (fimbrias de tipo 1) parece que favorecen la persistencia de los E. coli en el reservaría intestinal y por su adherencia al moco urinario facilitan la colonización de la vagina uretra y vejiga en las fases iniciales de la infección, pero en períodos más avanzados la síntesis de estas adhesinas se reprime, la que evita la fagocitosis pero las fimbrias P que se fijan al uroepitelio facilitan la multiplicación la infección ascendente y más tarde la invasión.

Estos hechos son los que explican que, en el curso del procese infeccioso la presión en las condiciones ambientales son las que hacen que la bacteria exprese la síntesis de la cápsula o de una, dos a ninguna adhesina, lo que determina el éxito o fracaso del patógeno para colonizar la mucosa a evitar la fagocitosis.

Prevención de la adherencia

Teniendo en cuenta la importancia de la adherencia en la colonización e infección, se ha intentado llegar a la profilaxis de las enfermedades infecciosas en su fase inicial, interfiriendo en el proceso de adherencia, mediante tres tipos de medidas.

Inhibidores de la adherencia. Se ha observado in vitro que la administración de análogos de bajo pesa molecular de las sustancias que intervienen en la adherencia, en especial del carbohidrato receptor, puede interferir en el fenómeno por inhibición competitiva. Así se ha podido inhibir la adherencia de E. coli con fimbrias de tipo 1 manosasensibles, por la administración de análogos de la manosa (metil-d-manopiranósído), y de E. coli uropatógenos con fimbrias P con análogos de los globósídos (globotetraosil). También se ha podido inhibir la adherencia de S. mutans al diente y la formación de la placa dental administrando inhibidores de la glucosiltransferasa, que evitan la polimerización de la glucosa y la formación de glucanos. La dificultad de su empleo in vivo deriva de la necesidad de que alcancen en el organismo concentraciones susceptibles de competir con éxito con los factores de adherencia.

Sin embargo, en el caso de E. coli uropatógenos, cuyo reservorio es el intestino, se ha sugerido la posibilidad de que puedan eliminarse selectivamente del tubo digestivo por la administración por vía oral de partículas de agarosa recubiertas de globósidos, que produciría la fijación de E. coli con fimbrias P y su eliminación por las heces antes de que tuvieran la oportunidad de infectar el tracto urinario.

Antimicrobianos. Por otra parte, se conoce que algunos antimicrobianos pueden afectar la capacidad de adherencia in vitro. Ocurre con los inhibidores de la síntesis proteica (tetraciclinas, amínoglicósidos, cotrimoxazol) o los que modifican la estructura de la pared celular (ß-lactaminas) que actuarían produciendo una disminución de la síntesis o expresión de adhesínas o induciendo su liberación. En estos casos se ha observado que basta la administración de dosis subinhibitorias del antimicrobiano para que se produzca la inhibición de la adherencia sin que se afecte la viabilidad de las bacterias. Parece que las tetracíclinas inhiben la adherencia por fimbrias de tipo 1 de E. coli y el cotrimoxazol, la adherencia de E. coli uropatógenos. En modelas experimentales se ha vista que dosis subínhibítorias de vancomicina confieren una protección significativa frente a la endocarditis por S. sanguis. Se han efectuado pocos ensayos clinicos, pero algunos autores han obtenido buenas resultados con dosis bajas de cotrimoxazol o ampicilina en las infecciones urinarias recurrentes. Estos estudios se encuentran en su fase inicial y deben ser confirmados, ya que existen observaciones contradictorias.

Vacunas. Se ha estudiado la preparación de vacunas con suspensiones purificadas de adhesinas, en especial de fimbrias que induzcan la aparición de anticuerpos que inhiban específicamente la adherencia.

En los animales de abasto, se ha visto que la inmunización de las madres con una vacuna de fimbrias purificadas de E. coli K88 y 987 puede proteger a los lechones y terneros de la gastroenteritis por E. coli. Este tipo de vacunación indirecta de las madres para proteger a los recién nacidos se aplica en veterinaria con buenas resultados. Sin embargo, la vacunación indirecta de los adultos presenta dificultades, ya que la vacuna para ser eficaz debe inducir la aparición de anticuerpos locales (IgA) a nivel de la mucosa, que persistan durante largo tiempo, e incluir la mayoría de serotipos y las posibles variantes que se puedan presentar en las fimbrias. En este sentido se ensayan vacunas polivalentes que contengan los factores de colonización de E. coli (CFAI, CFAII y E8775] para la profilaxis de las gastroenteritis por E. coli enterotoxígenas y vacunas polivalentes de fimbrias P para la inmunización frente a las infecciones urinarias.

Interferencia con la flora normal

Los fenómenos de competición y antagonismo con los componentes de la flora normal son fundamentales para el establecimiento de los patógenos. La flora residente está plenamente adaptada a su hábitat o biotopo, presenta mecanismos de fijación al epitelio, obtiene del medio ambiente las sustancias nutritivas adecuadas para su desarrollo y multiplicación, y como consecuencia de su potencial metabólico crea condiciones ambientales (pH, rH, sustancias bactericidas) desfavorables. Los microorganismos patógenas se caracterizan en que, a pesar de su reducido número, son capaces de bloquear estos mecanismos inhibidores de la flora normal, lo que puede facilitarse cuando se producen alteraciones de la flora por mecanismos diversos.