PARTE I GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA

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1 PARTE I I GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA

2 1 INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Marta Negroni Contenidos Microbiología. Definición y alcances. Hábitat de los microorganismos. Ubicación de los microorganismos en la naturaleza. Ubicación de los seres vivos. Virus: concepto. Disciplinas que abarca la microbiología. Nociones de sistemática bacteriana. Unidades de medida de los microorganismos. Acciones de los microorganismos. Importancia de la microbiología y su relación con las demás ciencias odontológicas. Objetivos Describir la ubicación de los microorganismos en la naturaleza. Enumerar y definir las distintas disciplinas de las que se ocupa la microbiología. Citar las acciones de los organismos. Enumerar cuatro de ellas. Mencionar cómo se designan los microorganismos. Nombrar ciencias odontológicas relacionadas con microbiología. MICROBIOLOGÍA Definición y alcances Hay evidencias que permiten afirmar que existen rastros de bacterias, en la tierra, desde el período precámbrico, o sea, millones de años atrás. Sin embargo, la ciencia que se ocupa del estudio de estos organismos es relativamente nueva en comparación con ese período. El término microbiología (de micro- = pequeño, bíos = vida y logos = estudio o tratado) fue acuñado por el sabio francés Louis Pasteur ( ), para incluir el estudio de los organismos que sólo eran visibles con el auxilio del microscopio (véase cap. 31 segunda parte) y que se designaron como micoorganismos, microbios o gérmenes. No obstante, la microbiología, que abarca el estudio de las bacterias, los hongos, los protozoos, los virus (a los que se han agregado algunas algas microscópicas causantes de alteraciones en humanos), en realidad había nacido doscientos años antes, con el descubrimiento de los animálculos por parte de Antony van Leeuwenhock, que los visualizó en el material tomado de su boca (véase cap. 31 segunda parte) y que por ese motivo fue, sin saberlo, el primer microbiólogo oral. Aunque la historia de la microbiología está tachonada de nombres ilustres y de descubrimientos asombrosos, que contribuyeron a brindar importantes jalones a esta ciencia, no es la finalidad de este texto profundizar en esos aspectos, de modo que el lector que desee ahondar en este tema deberá hacerlo en otras fuentes o remitirse a la lista de descubrimientos que figura en el capítulo 32. Hábitat de los microorganismos Como se mencionó mas arriba, se considera que su origen se remonta a unos cuatro billones de años y se cree que fueron las formas vivientes más primitivas. Entre los miles y miles de seres microscópicos que existen algunos viven en la tierra y otros habitan en las aguas o en los vegetales, o forman parte de la biota normal de los organismos superiores. Recientemente se anunció que se descubrieron bacterias a tres kilómetros de profundidad, en la tierra, sin contacto con el exterior y que estarían viables. Muchos se encuentran aislados, mientras que otros se agrupan en comunidades que se han dado en llamar biofilme o biopelícula, capaces de depositarse aun en superficies inertes. Por fortuna sólo unos pocos producen daño en los animales, incluido el hombre, o en plantaciones. Estos últimos constituyen el grupo de los microorganismos patógenos o agentes que causan infecciones en los seres humanos, los animales

3 4 GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA Cuadro 1-1. Clasificación de reinos Reino Procariotae (reino Monera según Whittaker) Reino Protista Reino Fungi Reino Plantae Reino Animalia (Pro- = antes, primitivo, káryon = núcleo). Bacterias de vida libre o parasitaria que carecen de membrana nuclear. Unicelulares Eucariotas, con núcleo verdadero. Hongos mucosos, protozoos y algunas algas Eucariotas, sólo hongos unicelulares o pluricelulares Ciertas algas, musgos, helechos, coníferas y plantas sin flores Abarca esponjas, gusanos, insectos y vertebrados o las plantas. A los patógenos humanos conocidos recientemente se han sumado los patógenos emergentes, o sea, patógenos nuevos como el virus HIV y el Hanta virus, o reemergentes, como el virus Ebola. El grupo constituido por los gérmenes que con su metabolismo intervienen en procesos de gran utilidad es mucho más amplio. Por lo tanto, la microbiología tiene muchas especialidades: microbiología humana (dentro de ella está la microbiología bucal u oral), animal, vegetal, industrial, alimenticia, ambiental, del suelo y muchas más. La microbiología también se ocupa de la respuesta del organismo ante la agresión microbiana y lo hace a través de la inmunología, una rama en constante y rápido desarrollo que brinda conocimientos inapreciables para el estudio y la prevención de muchas enfermedades infecciosas, así como para el manejo de las respuestas no deseadas o alergias. UBICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN LA NATURALEZA Tradicionalmente se hablaba de los reinos animal, vegetal y mineral. Con el descubrimiento de los microorganismos surgió el problema de su ubicación dentro de estos reinos y la imposibilidad de hacerlo. En 1866 el zoólogo alemán Ernst Haeckel propuso el término protista para los microorganismos unicelulares. Este reino comprendía los protistas inferiores con un núcleo primitivo, sin membrana nuclear o procariotas y los protistas superiores, con una organización celular más compleja y, por ende, con membrana nuclear o eucariotas. Ubicación de los seres vivos Como todo lo que implica nomenclatura y clasificaciones, la ubicación de los organismos fue motivo de revisiones y redenominaciones. En 1969 Robert Whittaker clasificó a estos organismos y a otros superiores en cinco reinos: Reino Procariotae (pro = antes o primitivo; ká ryon = núcleo, reino Monera, según Whittaker). Este reino incluye distintos tipos de bacterias, sean de vida libre o parasitaria, que carecen de membrana nuclear. Son organismos unicelulares. Reino Protista. Esta designación se reserva para eucariotas (núcleo verdadero) del tipo de los hongos mucosos, los protozoos y algunas algas. Reino Fungi. Este reino sólo incluye eucariotas del tipo de los hongos unicelulares o levaduriformes, pluricelulares o filamentosos y hongos carnosos. Reino Plantae. Este reino está constituido por ciertas algas, musgos, helechos, coníferas y plantas sin flores. Reino Animalia. Esta designación abarca esponjas, gusanos, insectos y vertebrados (cuadro 1-1). Posteriormente se expuso otra clasificación para los microorganismos; que considera tres grupos: Archaebacterias, Eubacte-rias (procariotas de la anterior) y Eucariotas (hongos y protozoos). Las Archaebacterias difieren de las Eubacterias en el ácido ribonucleico ribosómico y cuando poseen pared celular, carecen de peptidoglucano (cuadro 1-2). En 1978, Carl Woese sugirió hacer una clasificación con el rango de Dominios, que está por encima de los Reinos. Así estableció el Dominio Eukarya, que comprende los reinos Animalia, Plantae, Fungi y Protista. El Dominio Bacteria incluye bacterias patógenas, no patógenas, bacterias del agua, del suelo y las fotoautótrofas (véase cap. 6). El Dominio Archae se creó para los procariotas, sin peptidoglucano (véase cap. 3) que habitan en ambientes extremos (de calor y otras condiciones desfavorables) (cuadro 1-3). Virus: concepto Los virus no pueden ser ubicados en ninguno de estos reinos, porque poseen una estructura subce- Cuadro 1-2. Ubicación de los microorganismos según otro criterio Archaebacterias Eubacterias Eucariotas Sin interés médico. Difieren de las eubacterias en el ácido ribonucleico ribosómico y no contienen peptidoglucano en sus paredes Corresponden al reino Procariota Incluyen hongos y protozoos

4 INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA 5 Cuadro 1-3. Clasificación según Woese Dominio Eukarya Dominio Bacteria Dominio Archae Comprende reinos Animalia, Plantae, Fungi, Protista lular de tamaño ultramicroscópico y carecen de vida propia; son parásitos endocelulares estrictos. Por tal motivo, sólo se desarrollan en otros seres vivos. Se conocen en la actualidad alrededor de 1550 especies. DISCIPLINAS QUE ABARCA LA MICROBIOLOGÍA Comprende bacterias patógenas y no patógenas, del agua, del suelo y fotoautótrofas Abarca bacterias que no contienen peptidoglucano y viven en ambientes extremos Pese al significado etimológico del término microbiología esta ciencia también se ocupa del estudio de parásitos pluricelulares que pueden ser visibles sin el auxilio del microscopio. Estos parásitos son gusanos planos o cilíndricos, pero en parte de su ciclo vital se presentan como quistes u otras formas de tamaño microscópico. En definitiva, la microbiología médica, que incluye la estomatológica, está compuesta por varias ramas que son la bacteriología, la micología, la virología, la parasitología y la inmunología (cuadro 1-4). La inmunología ha aclarado en gran medida los mecanismos de los que ella se ocupa, se analizan los mediadores químicos que intervienen. Estos conocimientos han sido aprovechados para otras aplicaciones, como por ejemplo con fines diagnósticos o también en la preparación de inmunógenos. Esta ciencia se ha desdoblado con la inclusión de la psiconeuroinmunobiología. En ella se relaciona la respuesta inmune del hospedante con aspectos del funcionamiento del Sistema Nervioso Central (SNC). Cuadro 1-4. Ramas de la microbiología La microbiología comprende Bacteriología Micología Inmunología Parasitología Virología La biología molecular ha pasado a ocupar un lugar preponderante dentro de esta especialidad, porque gracias a sus aportes es posible explicar la acción de ciertos factores de virulencia de los microorganismos, identificarlos con más certeza, establecer relaciones filogenéticas entre ellos y otras aplicaciones que se verán en otros capítulos. A partir de lo anterior es posible afirmar que los inicios de la microbiología se deben fundamentalmente a un químico, Louis Pasteur, y que en la actualidad la química molecular brinda otro inusitado impulso a esta ciencia. Nociones de sistemática bacteriana De acuerdo con el científico sueco Carl von Linneus o Karl von Linné ( ), los seres vivos deben recibir una designación binominal en latín (Sistema naturae, 1758); a saber, el nombre del género y de la especie. El nombre de la especie, que es el segundo, se escribe con minúscula y alude a alguna característica muy particular de ese microorganismo, o a quien lo describió por primera vez, o al lugar donde se lo encuentra, o a alguna acción que posee. El nombre del género antecede al de la especie, se escribe con mayúscula y es compartido por varias especies que poseen la misma característica a la que se refiere ese término. Esos nombres siempre deben destacarse mediante su subrayado o escribiéndolos en negrita, o en itálica o bastardilla. Por ejemplo, en el caso de Actinomyces israelii y Actinomyces odontolyticus, Actinomyces significa hongo en forma de rayo (miketos o myckes = hongo; actino = rayos o radiado), porque se creyó que este microorganismo era un hongo y debido a su aspecto microscópico radiado, e israelii por Israel, que fue quien lo describió primero, en tanto que el nombre odontolyticus se le dio porque se lo halló en el fondo de una cavidad cariosa, o sea, diente en lisis. Puede abreviarse el nombre del género colocando sólo la inicial en mayúscula seguida del nombre de la especie, p. ej., A. israelii. Los géneros que poseen similitudes constituyen familias, cuyo nombre debe terminar en -aeae, p. ej., familia Actinomycetaceae. Varias familias integran un orden, cuyos constituyentes son individualizados por el sufijo -ales (p. ej., Actinomycetales); éstos a su vez se agrupan en una clase. También existen divisiones, subórdenes, tribus, phylum, subphylum, Reinos y Dominios, etc. Esto constituye el capítulo de la sistemática, que es algo confuso porque está en constante reubicación en la medida en que los avances técnicos permiten descubrir otras características de estos seres.

5 6 GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA El Manual de Bergey acumula esta información y, a través de las distintas ediciones, la actualiza. Como este tema carece de interés desde el punto de vista de la patología, el lector que desee profundizar en estos conceptos deberá consultar otros textos. Unidades de medida de los microorganismos Las dimensiones de los agentes infecciosos varían de acuerdo con el grupo al que pertenecen y hay patógenos microscópicos, como las bacterias, los hongos patógenos y los protozoos, que se miden en micrómetros (µm) (la milésima parte de un milímetro). Los gusanos y los artrópodos son visibles sin microscopio y se miden en milímetros o sus múltiplos. Los virus son submicroscópicos, sólo pueden ser visualizados con el auxilio del microscopio electrónico (véase cap. 8) y se miden en nanómetros (nm) (un nanómetro equivale a la millonésima parte de un milímetro). Existe una medida aun menor, el decinanómetro, 0,1 nm, antes conocido como Angström, Å, que equivale a 1 x 10 7 mm. En cada capítulo se verán las dimensiones aproximadas de cada grupo. Acciones de los microorganismos Los microorganismos están ampliamente distribuidos en la naturaleza y, dado que como resultado de su desarrollo se producen diversas reacciones bioquímicas, puede decirse que contribuyen a mantener el ecosistema ambiental mediante su participación en ciclos, como el del carbono, el nitrógeno y otros elementos vitales. Otros microorganismos, como ya se ha dicho, forman parte de la llamada biota normal de las cavidades y las superficies corporales del hombre o de los animales. Hay microorganismos en la tierra; muchos de ellos colaboran con vegetales, favoreciendo su nutrición, aunque hay otros que les producen daños. El estudio de los genes microbianos, por su simplicidad y rápido desarrollo de las bacterias, ha aportado las bases para iniciar los estudios genéticos en seres superiores. Actualmente, la ingeniería genética utiliza los microbios con distintos fines, como por ejemplo para producir vacunas, insulina y otros fármacos. Lamentablemente, estos conocimientos pueden ser utilizados con fines bélicos, como se destaca con cierta frecuencia en los periódicos. El hombre aprovecha la capacidad de algunos gérmenes para disponer de elementos biodegradables. Los microorganismos constituyen una fuente de energía no convencional. Todos conocen la participación de los gérmenes en la elaboración de diversos alimentos, como yogur, quesos, bebidas, etc. Sólo unos pocos microorganismos son capaces de ejercer acciones perjudiciales y, por lo tanto, se los conoce como patógenos. Hay patógenos humanos, patógenos para animales, de plantas y cultivos. Importancia de la microbiología y su relación con las ciencias odontológicas Desde el inicio del descubrimiento de los microorganismos, se los ha vinculado con la cavidad bucal. Baste recordar que Antony van Leeuwenhock hizo el hallazgo de estos seres en su propia boca. Casi doscientos años después se los relacionó con el deterioro de las estructuras dentarias y en el siglo pasado quedó demostrada la etiología microbiana de la caries y las enfermedades gingivo-periodontales, lo que indica la íntima relación con estas disciplinas. La microbiología requiere conocimientos de química o bioquímica para poder dilucidar las estructuras que componen a los microorganismos y estudiar su metabolismo, además ya se mencionó el papel de la química frente a los descubrimientos microbiológicos. Debe conocerse la histología, embriología y anatomía del tejido sanguíneo, así como de los órganos linfoideos para poder entender los procesos inmunitarios. Es igualmente importante tener presentes estos conocimientos para advertir el daño que produce el biofilme o biopelícula (véase caps. 19 y 20) en tejidos dentarios, periodontales y circundantes. Sería imposible realizar el diagnóstico y el tratamiento de diversas patologías infecciosas que se asientan en la cavidad bucal, si no se contara con el apoyo del laboratorio de microbiología y de anatomía patológica. Este último permite detectar el tipo de respuesta de los tejidos ante una infección o el daño que en ellos produce. Por esto otra disciplina íntimamente emparentada es la estomatología. Es indispensable mantener los instrumentos que se utilizan en las prácticas odontológicas libres de microorganismos. Para este fin la microbiología sienta las bases de las técnicas de antisepsia y esterilización y los métodos de control biológico de éstas. Por este motivo debe tenérselas presente en todas las clínicas. Es un arma importante en las campañas de prevención de patologías bucales y ayuda en los

6 INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA 7 estudios epidemiológicos, por lo que auxilia a la odontología preventiva. Los conocimientos microbiológicos ayudan a prevenir que se produzcan infecciones cruzadas (véase cap. 29) en los pacientes en atención odontológica. La microbiología, hace años, era la Cenicienta de la odontología; pero cada vez más los profesionales advierten que son los médicos de la boca ; en este momento estos conocimientos están adquiriendo el protagonismo que siempre debieron tener. El organismo humano es una unidad biológica, como se verá en el capítulo 22. Resumen La microbiología es la ciencia que se ocupa del estudio de organismos visibles con el auxilio del microscopio, aunque esto tiene sus excepciones. Las ramas de la microbiología son la bacteriología, la micología, la parasitología, la virología y la inmunología (cuadro 1-4). Las bacterias carecen de membrana nuclear; los hongos y los parásitos son más complejos, poseen membrana nuclear (son eucariotas); estos últimos pueden ser unicelulares o pluricelulares. Pertenecen a los reinos Procariotae, Protista, Fungi o Animalia, según cuáles sean (cuadro 1-1). Otros autores consideran las Archaebacterias, Eubacterias y Eucariotas (cuadro 1-2). Finalmente, hoy se consideran tres Dominios. Dominio Eukarya, Dominio Bacteria y Dominio Archae (cuadro 1-3). Todos los microorganismos reciben una designación binominal: nombre de género y nombre de especie. Los gérmenes que dañan al hombre, a los animales y a las plantas se conocen como patógenos humanos, animales o vegetales respectivamente. Los virus poseen una estructura subcelular y no se ubican en ningún reino; de su estudio también se ocupa la microbiología. Hay grupos importantes de microorganismos que desempeñan funciones útiles para la naturaleza. La inmunología es la ciencia que estudia las relaciones entre los microorganismos y el hospedero en el que éstos se encuentran y también analiza la respuesta frente a otras sustancias extrañas. La microbiología está relacionada con la periodoncia, cariología, estomatología, anatomía patológica, bioquímica, prevención y todas las especialidades con prácticas odontológicas. Preguntas de revisión 1. Podría mencionar los reinos en los que se agrupan los seres vivos? 2. Podría indicar dos características del reino Procariotae? 3. Qué tipo de microorganismos se ubican en el reino Protista? 4. Mencione tres características del reino Fungi. 5. Qué dominios se consideran en la actualidad? 6. Cómo se designan los microorganismos? 7. Cuáles son las ramas de la microbiología médica y estomatológica? 8. Mencione las acciones beneficiosas de los microorganismos. 9. Según su criterio, con qué ciencias odontológicas está más relacionada la microbiología?

7 8 GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA De Torres R. Capítulo 1: Evolución de las ideas básicas en el desarrollo de la microbiología biomédica. En: Microbiología biomédica. Bacteriología. Micología. Virología. Parasitología. Inmunología. 2ª ed. Buenos Aires: Editorial Atlante, 2006, pp Murray PR, Rosenthal KS, Pfaller MA. Introducción a la microbiología médica. En: Microbiología médica. 5ª ed. Madrid: Elsevier Mosby, 2006, pp. 4. Negroni M. Capítulo 1: Introducción a la Microbiología. En: Negroni M, Microbiología estomatológica. Fundamentos y guía práctica. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana, 1999, pp Tortora GJ, Funke BR, Case CL. Chapter 10: Classification of microorganisms. In: Microbiology. An introduction. 8 th ed. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings, 2004, pp Tortora GJ, Funke BR, Case CL. The microbial world and you. In: Microbiology. An introduction. 8 th ed. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings, 2004, pp

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