RELACION HUESPED - PARASITO. FACTORES DE PATOGENICIDAD I.- RELACION HUESPED - PARASITO La mayor parte de los microorganismos que habitan en el cuerpo humano lo hacen porque se benefician de los nutrientes y del hábitat protegido que este cuerpo humano les provee. Pero desde el punto de vista del cuerpo humano esta relación puede ser mutualismo, comensalismo o parasitismo, según sea beneficiosa, neutral o perjudicial, respectivamente. Independientemente del tipo de relación, todas comienzan con el contacto, algunos microorganismos se establecen permanentemente colonizándolo (microbiota normal), otros desaparecen rápidamente (transeuntes) y otros invaden los tejidos. Este contacto con los microorganismos conduce a la infección, condición en la cual el microorganismo patógeno elude las defensas del huésped, penetra en los tejidos y se multiplica. Cuando los efectos acumulativos de la infección dañan los tejidos se produce una enfermedad infecciosa. La relación huésped - parásito comienza con el contacto, progresa a la infección y finaliza en enfermedad. Cuando un microorganismo potencialmente infeccioso está presente en el cuerpo sin invadirlo todavía se le denomina contaminante, por lo que estar contaminado no es lo mismo que estar infectado ya que no todas las contaminaciones acaban en infección y no todas las infecciones acaban en enfermedad. De hecho, la contaminación sin infección y la infección sin enfermedad es la regla. 1.- Contacto con el microorganismo: 1.1.- Colonización (microbiota) 1.2.- Eliminación por las defensas del huésped, lavado o antisepsia (transeunte) 1.3.- Contaminación 1.3.1.- Infección 1.3.1.1.- Destrucción por el sistema inmune 1.3.1.2.- Portadores 1.3.1.3.- Enfermedad 1.3.1.3.1.- Cura por acción del sistema inmune 1.3.1.3.2.- Portador 1.3.1.3.3.- Disfunción de órganos o tejidos (Morbilidad) 1.3.1.3.4.- Mortalidad
II.- MICROBIOTA NORMAL DEL CUERPO HUMANO El cuerpo humano debido a que mantiene relativamente estables su ph, temperatura y un aporte constante de nutrientes, provee un hábitat favorable para una gran cantidad de microorganismos. De hecho es tan favorable que célula a célula en el cuerpo humano existen 10 veces más células de microorganismos que humanas. Esta gran mezcla de microorganismos adaptada al cuerpo humano recibe el nombre de microflora, aunque el término más preciso es el de microbiota. Esta microbiota incluye bacterias, hongos y protozoos. 1.- Origen de la microbiota Antes del nacimiento un feto humano sano está libre de microorganismos. El primer encuentro del recién nacido con los microorganismos es en el canal del parto y especialmente en la vagina. El recién nacido adquiere los microorganismos por contacto superficial, tragando o inhalando. Posteriormente los adquiere a través de los objetos y personas que le cuidan (leche artificial: coliformes, lactobacilos, enterococos; leche materna: Bifidobacterium). Cada parte del cuerpo humano, con sus condiciones ambientales especiales, tiene su propia mezcla de microorganismos. Por ejemplo, la cavidad oral adquiere una población natural diferente a la de los intestinos. En un corto período de tiempo (erupción de los dientes e introducción de alimentos sólidos) el niño tendrá el mismo tipo general de microbiota que una persona adulta que viva en el mismo ambiente. La naturaleza de esta microbiota va a depender de factores tales como la frecuencia de lavados, dieta, prácticas higiénicas y condiciones de vida. 2.- Distribución de la microbiota normal en el cuerpo humano Sangre, fluidos corporales y tejidos En individuos sanos la sangre, fluidos corporales y tejidos están libres de microorganismos. Piel La epidermis junto con la dermis forma una barrera frente a muchos microorganismos debido a que son impermeables a éstos, por lo que a la piel se la denomina la primera línea de defensa. La constante exposición de la piel al medio ambiente implica que en ésta existan muchos microorganismos transeuntes. Sin embargo la superficie de la piel es hostil a la supervivencia y crecimiento de muchas bacterias debido a su sequedad, bajo ph (3-5) y sustancias inhibitorias (lisozima que destruye el peptidoglucano). A pesar de estos factores algunas bacterias pueden sobrevivir en la piel, crecer y
formar la microbiota normal ya que las glándulas sudoríparas y sebáceas excretan agua, aminoácidos, urea, sales y ácidos grasos que sirven como nutrientes a estos microorganismos. La mayor parte de estas bacterias son especies de Staphylococcus (S. epidermidis) aunque también existen Micrococcus y Corynebacterium. En la parte más profunda de las glándulas sebáceas existen bacterias anaeróbicas como Propionibacterium acnes que al ser parte de la microbiota, normalmente no es perjudicial; sin embargo, ha sido asociado con el acné, una enfermedad de las glándulas sebáceas de la piel. Debido a su localización profunda, el número de estas propionibacterias se vé muy poco afectado por el lavado o por las soluciones desinfectantes. Ojos La conjuntiva es lavada continuamente por las lágrimas que además de remover a los microorganismos contiene lisozima. Consecuentemente, la microbiota de la conjuntiva es esporádica. Los principales microorganismos encontrados son Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Corynebacterium, Streptococcus pneumoniae, Neisseria spp. Tracto respiratorio El tracto respiratorio es un sitio difícil para la colonización de los microorganismos ya que en el tracto respiratorio alto los microorganismos que están en el aire que respiramos pasan a través de las fosas nasales a la nasofaringe quedando pegados en el moco el cual contiene lisozima; al pasar este moco a la faringe, las bacterias atrapadas en el moco pueden ser tragadas y destruídas por el HCl del estómago. A pesar de ésto existen numerosos microorganismos en las fosas nasales debido a la habilidad de adherirse a las células epiteliales de las membranas mucosas. Las bacterias más frecuentemente encontradas en las fosas nasales son Staphylococcus epidermidis y Staphylococcus aureus; en la nasofaringe cepas avirulentas de ßtreptococcus pneumoniae. El tracto respiratorio bajo no posee microbiota debido a que los microorganismos se eliminan mecánicamente por los cilios de la tráquea. Si alguna bacteria pasa a través de la tráquea es fagocitada por los macrófagos. Boca La abundante y constante presencia de alimento disuelto en la boca hace de ella un ambiente ideal para el crecimiento bacteriano. Sin embargo, el contínuo flujo de saliva hace que los microorganismos se traguen y destruyan por el HCl del estómago. Consecuentemente la mayor parte de los microorganismos que constituyen la microbiota de la boca resisten estos mecanismos al adherirse firmemente a las distintas superficies de la cavidad oral. Los dientes son un área de esta adherencia bacteriana, de hecho la placa dental es una agregación de bacterias y materia orgánica. La caries está iniciada por Streptococcus mutans al hidrolizar la sacarosa en glucosa y fructosa. La glucosa es
polimerizada en glucano y la fructosa metabolizada a ácido láctico. El glucano actúa como cemento uniendo las bacterias a los dientes y el ácido láctico actúa como abrasivo. Una vez iniciado el ataque por Streptococcus mutans, otras bacterias como Lactobacillus y Actinomyces contribuyen como invasores secundarios en el desarrollo de la caries. La microflora normal de las encías consiste fundamentalmente en bacterias Gram (+) como Streptococcus sanguis y especies de Actinomyces. Tracto gastrointestinal La mayor concentración de microbiota normal del cuerpo humano se encuentra en el tracto gastrointestinal. Estómago: aunque el estómago está recibiendo constantemente bacterias transeuntes de la cavidad oral, un estómago sano contiene muy pocas bacterias debido al efecto bactericida del HCl y enzimas digestivos. Los pocos microorganismos que se encuentran son lactobacilos y levaduras (Candida spp.). Intestino delgado: en el duodeno sobreviven pocas bacterias debido a la combinación del ambiente fuertemente acídico del estómago y la acción inhibitoria de la bilis. De los microorganismos presentes, la mayoría son cocos y bacilos Gram (+). En el yeyuno se encuentran especies de enterococos, lactobacilos y corinebacterias. También puede encontrarse la levadura Candida albicans. La última parte del intestino delgado, el íleon, posee una microbiota más abundante y parecida a la del intestino grueso. En el íleon crecen bacterias anaerobias como Bacteroides y anaerobios facultativos como Escherichia coli. Intestino grueso: el colon es la parte del cuerpo humano que contiene la mayor población microbiana. Se calcula que un adulto excreta alrededor de 30 billones de células bacterianas diariamente a través de la defecación. Se han aislado alrededor de 300 especies bacterianas diferentes de las heces humanas. En el intestino grueso existen 300 veces más bacterias anaerobias (Bacteroides y Fusobacterium) que anaerobios facultativos (Escherichia, Proteus, Klebsiella y Enterobacter); también se encuentra la levadura Candida albicans. Una prolongada terapia con ciertos antibióticos pueden eliminar muchos microorganismos de la microbiota normal intestinal permitiendo el crecimiento de especies resistentes a los antibióticos lo que puede causar transtornos gastrointestinales como es la diarrea. La administración oral de la bacteria Gram (+) Lactobacillus acidophilus puede aliviar estos desórdenes intestinales ya que la ingestión de estos microorganismos reemplaza a los organismos intestinales indeseables. Existen en el mercado muchos productos comerciales con fines terapéuticos que contienen lactobacilos.
Tracto genitourinario En individuos sanos los riñones, uréteres y vejiga están libres de microorganismos por lo que la orina en la vejiga también lo está. Sin embargo existen bacterias en la parte inferior de la uretra tanto en hombres como mujeres (Staphylococcus epidermidis, Streptococcus faecalis y corinebacterias) de tal manera que la orina adquiere estos microorganismos cuando pasa de la vejiga al exterior del cuerpo humano en la parte inferior de la uretra. El tracto genital femenino tiene una microbiota compleja. Durante los años que existe actividad en los ovarios (pubertad --> menopausia) la microbiota principal de la vagina son lactobacilos ácido tolerantes (bacilos de Doderlein); éstos hidrolizan el glucógeno producido por el epitelio vaginal en estos años debido a la acción de los estrógenos, formando ácido láctico. Como resultado, el ph de la vagina se mantiene entre 4,4 y 4,6. Los microorganismos capaces de crecer a este bajo ph son los que se encuentran en la vagina (enterococos, corinebacterias y Candida albicans). Este glucógeno no está presente antes de la pubertad ni después de la menopausia, con lo que las secreciones vaginales son suavemente alcalinas y contienen microorganismos normales de la piel y colon. 3.- Efecto de la microbiota sobre el cuerpo humano Para estudiar el efecto de la microbiota sobre el cuerpo humano se ha recurrido a experimentos con animales libres de microorganismos o animales axénicos (cesárea --> incubadores estériles --> alimentos estériles) encontrándose los siguientes resultados: 1.- Los animales axénicos viven más tiempo y tienen menos enfermedades que los controles, siempre y cuando se mantengan en un ambiente estéril. Esto significa que la microbiota no es necesaria para la supervivencia y puede ser incluso la fuente de agentes infecciosos. 2.- La microbiota contribuye significativamente al desarrollo del sistema inmune. 3.- Los microorganismos son necesarios para el desarrollo normal del intestino. 4.- Los microorganismos son una fuente de vitaminas, especialmente de vitamina K y vitaminas del complejo B. 5.- La microbiota actúa como antagonista frente a patógenos.
III.- FACTORES DE PATOGENICIDAD MICROBIANA Patogenicidad es un término general que se utiliza para describir las infecciones microbianas. Las propiedades que contribuyen a que un patógeno infecte y dañe los tejidos del huésped se llaman factores de virulencia. La virulencia (invasión y toxicidad microbiana) puede deberse a uno o a múltiples factores. En algunos microorganismos las causas de la virulencia están claramente establecidas mientras que en otros no lo están tanto. A continuación vamos a describir los factores de patogenicidad y virulencia. 1.- Puerta de entrada Al iniciar una infección, un microorganismo penetra en los tejidos del cuerpo por una ruta característica, la puerta de entrada que para la mayor parte de los microorganismos suelen ser las mismas regiones anatómicas que contienen microflora normal: piel, tracto alimentario, tracto respiratorio y tracto genitourinario. La mayor parte de los patógenos se han adaptado a una puerta específica de entrada, aquella que le provee de un hábitat adecuado para crecer y diseminarse. Esta adaptación puede ser tan restrictiva que si ciertos patógenos penetran por la puerta "equivocada" no serán infecciosos. Por ejemplo, la inoculación de la mucosa nasal con el virus de la gripe invariablemente conlleva a la gripe, pero si el virus contacta sólo con la piel no habrá infección. 2.- Tamaño del inóculo Otro factor crucial para el curso de la infección es la cantidad de microorganismos presentes en el inóculo. Para la mayor parte de ellos la infección tendrá lugar si existe un número mínimo de células llamado dosis infecciosa (ID). Este número se ha determinado experimentalmente para muchos microorganismos variando desde 1 célula en la fiebre Q, 10 partículas virales en la rabia, 1000 células en la gonorrea, 10000 células en la fiebre tifoidea hasta 109 células en el cólera. En general, los microorganismos con ID pequeños tienen mayor virulencia. Si el tamaño del inóculo es más pequeño que el ID, la infección generalmente no progresará. Si el tamaño del inóculo es mucho mayor que el ID, el comienzo de la enfermedad puede ser más rápido. 3.- Mecanismos de invasión y establecimiento del patógeno Una vez que el patógeno ha contactado con el huésped a través de las vías de entrada, el siguiente paso en la infección requiere que el patógeno (i) se una al huésped; (ii) atraviese el epitelio y (iii) se establezca en los tejidos.
a.- Adhesión Es el proceso mediante el cual los microorganismos consiguen una posición más estable en el portal de entrada, lo que les permite no ser fácilmente eliminados y estar listos para invadir los compartimentos estériles del cuerpo. Los mecanismos que utilizan los patógenos bacterianos en la adhesión incluyen fimbrias o pilis, flagelos y cápsulas. Los virus se unen a través de receptores especializados. b.- Factores de virulencia (penetración e invasión) Los factores que contribuyen a la penetración e invasión de los tejidos se dividen en exoenzimas, toxinas y factores antifagocíticos. Enzimas extracelulares: muchas bacterias y hongos patógenos secretan exoenzimas que rompen e inflingen daños en las estructuras epiteliales. Los siguientes enzimas disuelven las barreras defensivas del huésped y promueven la diseminación de los microorganismos en tejidos más profundos: - Mucinasa: destruye la capa protectora de las membranas mucosas; la produce Vibrio cholerae. - Queratinasa: digiere el principal componente de la piel y pelo; la producen los hongos dermatofitos. - Colagenasa: digiere la principal fibra del tejido conectivo; la producen especies de Clostridium. - Hialuronidasa: digiere la sustancia que actúa como cemento de las células animales compactándolas, ácido hialurónico. Este enzima es un importante factor de virulencia en estafilococos, clostridios, estreptococos y neumococos. - Algunos enzimas reaccionan con los componentes de la sangre como es el caso de la coagulasa producida por estafilococos patógenos que coagula la sangre. Las kinasas bacterianas disuelven coágulos favoreciendo la invasión de tejidos dañados. Toxinas bacterianas: una toxina es un producto químico específico de microorganismos, plantas y algunos animales que es venenoso para otras formas de vida. Toxigenicidad es la capacidad de producir toxinas; esta capacidad es una característica de muchas especies controlada genéticamente siendo la responsable de los efectos adversos de una variedad de enfermedades llamadas toxinosis. Toxemia es una toxinosis en la cual la toxina se distribuye a través de la sangre desde el sitio de infección (tétano y difteria). Intoxicación es una toxinosis causada por la ingestión de toxinas (botulismo). Las toxinas se denominan de acuerdo a su sitio específico de acción en: Neurotoxinas cuando actúan en el sistema nervioso. Enterotoxinas cuando actúan en el intestino.
Hemotoxinas cuando lisan los hematíes. Nefrotoxinas cuando dañan los riñones. Las toxinas también se pueden clasificar según su origen en: Exotoxinas: toxinas secretadas por una célula bacteriana viva en el tejido infectado. Endotoxinas: toxinas que solamente se liberan después de que la célula ha sido dañada o lisada. Nunca se secretan. Las diferencias entre exotoxinas y endotoxinas son: CARACTERISTICA EXOTOXINAS ENDOTOXINAS Toxicidad Fuerte Débil Efectos sobre el cuerpo Específico de un tejido Generalizado Composición química Polipéptidos Lipopolisacárido Desnaturalización a 60 C Inestable Estable Respuesta inmune Estimula antitoxinas No estimula antitoxinas Estimulación de la fiebre NO SI Fuente típica Algunas bacterias Gram (-) Gram (+) y Gram (-) Factores antifagocíticos: Los fagocitos son células que bloquean el avance de los microorganismos en los tejidos. A través de la fagocitosis los patógenos son introducidos dentro del fagocito donde son destruídos por potentes enzimas. Para combatir la fagocitosis muchos microorganismos han adoptado mecanismos que evitan el proceso fagocítico (factores antifagocíticos): - Matar los fagocitos: especies de Streptococcus y Staphylococcus producen leukocidinas, sustancias tóxicas para los glóbulos blancos. - Producción de una cápsula que dificulta al fagocito la ingestión del microorganismo. Ejemplos son Streptococcus pneumoniae, Salmonella typhi, Yersinia pestis y Neisseria meningitidis. - Supervivencia dentro del fagocito: algunas bacterias se han adaptado a sobrevivir dentro del fagocito después de la ingestión. Especies patógenas de Legionella, Listeria y Mycobacterium son capaces de evitar su destrucción dentro del fagocito. Esta supervivencia intracelular tiene especial significancia pues provee a estos organismos de un lugar donde "esconderse", crecer y distribuirse a través del cuerpo.