Bacterias gram positivas esporuladas con bajo contenido en GC: Bacillus, clostridium y géneros relacionados (página 2)

CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA

Dado que muchas especies endosporas pueden degradar de manera efectiva una serie de biopolímeros (proteínas, almidón, pectina, etc), se supone que desempeñar un papel significativo en los ciclos biológicos de carbono y nitrógeno.

Pueden desempeñar un papel en biodegradativo en lo que contaminan y, por tanto, pueden ser agentes de la descomposición y la decadencia no deseados. Varias especies de Bacillus son especialmente importantes organismos como el deterioro de los alimentos.

Son fijadores de nitrógeno, denitrificantes, patógenos de insectos y animales, termófilos, productores de antibioticos

Bergey en el Manual of Systematic Bacteriology (2 ª ed. 2004), sistemas de clasificación filogenética; reasigno algunos bacillus de la siguiente manera:

Reasignaciones en el género Bacillus (1986-2004).

• 1.  Acidophiles: Acyclobacillus acidocalderius, Bacillus coagulans, y Paenibacillus polymyxa.

• 2.  Alkaliphiles: B. alcalophilus y Sporosarcina pasteurii. El pH óptimo es de 8, y algunas cepas crecen a pH 11.

• 3.  Halophiles: Virgibacillus pantothenticus, Sporosarcina pasteurii. Algunas cepas crecen en 10% de NaCl.

• 4.  Psychrophiles o psychrotrophs: Sporosarcina globisporus, Bacillus insolitus, Marinibacillus marinus, Paenibacillus macquariensis, Bacillus megaterium, Paenibacillus polymyxa. Dos especies que crecen y forman las esporas a 0 º C.

• 5.  Termófilos: Acyclobacillus acidocalderius, Bacillus schlegelii, y Geobacillus stearothermophilus. Acidophiles y Lithoautotrophs se encuentran en este grupo, también. El límite superior de temperatura es de 65 º C.

• 6.  Denitrifiers: Azotoformans Bacillus, Bacillus cereus, Brevibacillus laterosporus, Bacillus licheniformis, Sporosarcina pasteurii, Geobacillus stearothermophilus. Mas de la mitad reducen el NO 3 a NO 2. Un proceso llevado a cabo por algunas especies de Bacillus, dissimilatory es la reducción de nitrato, el NO 3 lo reduce a amoniaco (NH 3), pero esto no se considera desnitrificación.

• 7.  Fijadores de nitrógeno: Paenibacillus macerans y Paenibacillus polymyxa. Paenibacillus macerans es una bacteria bastante prominente en el suelo y el material vegetal en descomposición. La bacteria sólo fijan el nitrógeno en condiciones anaeróbicas porque no tienen un mecanismo de protección de sus nitrogenasas de los efectos nocivos de la O 2.

• 8.  Los productores de antibióticos: los antibióticos producidos por el aeróbico sporeformers a menudo, pero no siempre. Los antibióticos son producidos por Brevibacillus brevis que genera gramicidina, tirotricina, Bacillus cereus genera cerexin, zwittermicin, Bacillus circulans, circulin; Brevibacillus laterosporus, laterosporin; Bacillus licheniformis, bacitracina, Paenibacillus polymyxa, polimixina y colistina; Bacillus pumilus, pumulin; y Bacillus subtilis, polimixina, difficidin, subtilin y mycobacillin.

• 9.  Patógenos de insectos: Paenibacillus larvae, Paenibacillus lentimorbus y Paenibacillus popilliae son patógenos invasores. Bacillus thuringiensis forma un cristal parasporal que es tóxico para los lepidópteros.

• 10. Agentes patógenos de los animales: el Bacillus anthracis y B. cereus es la predominante patógenos de importancia médica. Paenibacillus alvei, B. megaterium, B. coagulans, Brevibacillus laterosporus, B. subtilis, B. sphaericus, B. circulans, Brevibacillus brevis, B. licheniformis, p. macerans, B. pumilus y B. thuringiensis han sido en ocasiones aisladas de infecciones humanas.

DESCRIPCIÓN DE ESPECIES IMPORTANTES:

BACILLUS ANTHRACIS:

Son bacilos de extremos cuadrados de 3-5 µm de largo y 1-1.2 µm de ancho, aislados o en pares. Es imnovil. La célula vegetativa es comparable con otras bacterias no esporuladas pero, debido a su capacidad para esporular, es sumamente resistente. Las esporas permanecen viables durante años en el ambiente. Pueden ser destruidas si son sometidas a esterilización, siendo la estructura viva más resistente. En base a esto esporas de especies de Bacillus distintas a B. anthracis, son utilizadas como controles biológicos de esterilización.

Estructura antigénica

Poseen tres antígenos principales:

• 1. Polipéptido capsular de gran peso molecular formado casi exclusivamente por ácido Dglutámico. Esta es la única especie bacteriana de importancia médica que posee cápsula peptídica en lugar de polisacárida. Existe un único determinante antigénico. Por razones no muy bien conocidas los anticuerpos anticápsula no son protectores. Los genes que codifican esta estructura se encuentran en un gran plásmido.

• 2. Antígeno somático polisacárido, es un componente de la pared celular. Los anticuerpos no son protectores. Reacciona en forma cruzada con la sangre de tipo A y Streptococcus pneumoniae tipo 14.

• 3. Toxinas: factor edema y toxina letal.

Los principales atributos de virulencia de las cepas que producen enfermedad están codificados en dos plásmidos y son las toxinas y la capsula.

TOXINA:

Produce dos toxinas modelo A-B, que poseen idéntica subunidad B.

• 1. La subunidad B se conoce como antígeno protector. Es la porción de la toxina que se fija al sitio blanco y permite el ingreso a la célula.

• 2. La subunidad A o toxina edema es el componente enzimáticamente activo; se denomina factor edema. Es una adenilato-ciclasa calmodulina-dependiente. Es responsable del importante edema en los sitios de infección, la inhibición de la función de los neutrófilos y obstaculiza la producción de factor de necrosis tumoral e interleuquina por parte de los monocitos. Su porción A, llamada factor letal, es una metaloproteasa que inhibe la señalización transduccional intracelular. Estimula la liberación de factor de necrosis tumoral e interleuquina por parte de los macrófagos; este mecanismo parece contribuir a la muerte por bacteriemia.

CAPSULA:

Al igual que sucede con otras bacterias la cápsula es un importante factor de virulencia al inhibir la fagocitosis.

PATOGENIA

El carbunco o ántrax es una enfermedad que afecta sobre todo a animales herbívoros, en particular ovinos y bovinos. El hombre la adquiere de forma accidental: en el contexto agrícola como una infección cutánea local, en el contexto industrial; los manipuladores de cuero y pelo de animal la adquieren como una neumonía. Es entonces, una zoonosis y una enfermedad laboral. No todas las cepas de B. anthracis son capaces de producir carbunco. El carbunco cutáneo se produce por contacto de la piel con material infectado. Los ésporos ingresan a través de una lesión de la piel. Al ser ingeridos por los macrófagos en el sitio de entrada, los ésporos germinan y las células se multiplican produciendo cápsula y toxinas. El carbunco pulmonar ocurre cuando las esporas ingresan a la vía aérea y se depositan en los espacios alveolares, donde son fagocitadas por los macrófagos alveolares. En el interior de los mismos germinan y producen las toxinas, para ser luego transportadas por la circulación linfática a los ganglios mediastinales. Alcanzan el torrente sanguíneo pudiendo causar shock séptico. La germinación puede ocurrir hasta 60 días después del ingreso de las esporas a la vía respiratoria; de ahí la importancia de que la profilaxis antibiótica en casos de exposición se prolongue por 60 días. Se estima que la dosis inhalatoria letal para los seres humanos es de 2500 a 55000 esporas.

DATOS CLINICOS

La infección veterinaria tiene una alta tasa de mortalidad por sepsis. En los humanos es una enfermedad actualmente poco frecuente. Dependiendo de la vía de transmisión, produce dos clases de infecciones principales: una cutánea relativamente benigna y una respiratoria que compromete la vida del paciente. La infección cutánea se produce por contacto directo con animales infectados. La infección respiratoria requiere la vía inhalatoria, la cual, para ser efectiva, requiere que los ésporos bacterianos sean aerosolizados. Por este motivo, esta vía raramente ocurre de manera natural y despierta la sospecha de intencionalidad o bioterrorismo, aunque se han asociado casos de ántrax inhalatorio con el procesamiento a gran escala de pelos y lana de animales contaminados realizado en espacios pequeños y cerrados. Excepcionalmente se produce una forma gastrointestinal por la ingesta de esporas bacterianas, a partir de carne contaminada. No se transmite de persona a persona. La infección cutánea, que comprende el 95% de los casos humanos, se manifiesta por una pápula indolora de centro color negro-azulado con un gran borde edematoso. Sin tratamiento tiene un 20% de mortalidad. La infección pulmonar es una severa infección respiratoria que evoluciona a la insuficiencia respiratoria aguda y tiene una muy alta tasa de mortalidad (100% sin tratamiento).

TRATAMIENTO:

Es sensible a penicilina eritromicina, tetraciclina, gentamicina, cloranfenicol y quinolonas.

El control del carbunco humano depende fundamentalmente del control del carbunco animal. Así, deben tomarse medidas como la vacunación del ganado y manejo adecuado del ganado muerto, ropa y material de trabajo, etc. Se dispone de vacuna elaborada con subunidades B, obtenidas por filtración. A nivel veterinario se utiliza una vacuna de mayor eficacia, elaborada a partir de esporas vivas, de cepa no capsulada.

BACILLUS THURINGIENSIS:

Es una bacteria Gram-positiva, aerobia estricta, morfológicamente relacionado con Bacillus cereus y Bacillus anthracis.

Estas tres especies bacterianas, durante su ciclo de vida, presentan dos fases principales,

• 1. la fase de crecimiento vegetativo en donde las bacterias se duplican por bipartición cada 30-90 min dependiendo del medio de cultivo y

• 2. la fase de esporulación, la cual es un programa de diferenciación de bacteria a espora, se dispara cuando la bacteria se encuentra en limitación de nutrientes.

Esta es considerada una bacteria ubicua ya que se ha aislado de todas partes del mundo y de muy diversos sistemas como suelo, agua, hojas de plantas, insectos muertos, telarañas, etc.

Este bacilo tiene un cuerpo paraesporal conocido como cristal, el cual es de naturaleza proteica y tiene propiedades insecticidas, está constituido por endotoxinas también conocidas como proteínas Cry y Cyt. Se han encontrado endotoxinas activas contrainsectos como mariposas, escarabajos, mosquitos, hormigas, ácaros y también contra otros invertebrados como gusanos.

Poco se sabe sobre el hábitat natural de Bacilo thuringiensis sin embargo dado su requerimiento vitamínico y de algunos aminoácidos como glutámico, así como a su actividad bioinsecticida, se piensa que la forma de vida vegetativa solo se presenta en el interior de insectos que infecta hasta que esporula y es liberado al medio ambiente donde permanece en forma de esporas, lo que explica su amplia distribución.

FACTORES DE VIRULENCIA:

Además de las endotoxinas, B. thuringiensis ha desarrollado una serie de factores de virulencia que le permiten infectar a sus blancos con mayor eficiencia. Entre estos factores de virulencia se encuentran:

• 1. Fosfolipasas,

• 2. Proteasas,

• 3. Quitinasas,

• 4. Exotoxinas termolábiles.

Se propone que estos factores ayudan a la bacteria en la infección del insecto. Se ha reportado que en algunos casos la mezcla esporas/cristales mata mucho más eficiente que los cristales solos.

ENDOTOXINAS:

Como se mencionó, existen dos tipos de endotoxinas: las proteínas Cry y las proteínas Cyt. Los síntomas que se observan a partir de que las larvas de insectos susceptibles ingieren los cristales y esporas de Bt son: cese de la ingesta, parálisis del intestino, vómito, diarrea, parálisis total y finalmente la muerte. El mecanismo de acción de las proteínas Cry es un proceso de varios pasos: solubilización del cristal, procesamiento de las protoxinas, unión al receptor, inserción a la membrana, agregación, formación de poro y citólisis.

La mayor parte de las proteínas Cry se producen como protoxinas, que para ser activas deben ser procesadas por las proteasas del intestino medio de los insectos liberando el fragmento tóxico.

IMPORTANCIA INDUSTRIAL:

Se ha estimado que el 2% del mercado mundial de pesticidas es satisfecho con biopesticidas, en el que Bt domina el 95% de las ventas. Varios han sido los factores que han hecho posible su éxito en la agricultura. El más importante es su alta especificidad hacia el insecto blanco y su inocuidad para mamíferos, otros vertebrados, plantas e inclusive otros insectos benéficos. Las toxinas de Bt se han utilizado como bioinsecticidas en agricultura durante los últimos 40 años, principalmente en cultivos de hortalizas y cereales. Los tiempos de permanencia de las proteínas Cry en el ambiente son muy cortos, por lo que la resión de selección es muy baja. En este sentido, Bt ha sido utilizado como una alternativa compatible con el medio ambiente para el manejo de plagas agrícolas. Paradójicamente, las ventajas de Bt se convierten en importantes desventajas para su uso comercial. El estrecho rango de huésped ocasiona que no se cuente con toxinas para cada plaga que afecta la actividad humana. El reducido tiempo de permanencia en el ambiente hace necesario un profundo conocimiento de la biología y comportamiento de la plaga que se quiere controlar ya que una toxina puede ser activa para los estadíos larvarios, pero disminuir o incluso no ser tóxica para los adultos.

Otra limitante ha sido la utlización de Bt para el control de insectos barrenadores y chupadores ya que la aplicación de productos de Bt se ha dado tradicionalmente como productos asperjados y el hábito alimenticio de estos insectos impide la ingestión de la toxina Cry. Este problema se ha resuelto con la creación de plantas transgénicas que producen sistémicamente la toxina Cry haciendola accesible a insectos barrenadores. Por último, existe el riesgo de desarrollo de resistencias por el incremento en el uso de Bt, como aspersiones de cristales y sobre todo en plantas transgénicas que expresen constitutivamente una o varias toxinas Cry.

El objetivo es que la planta, una vez transformada con el gene de la toxina, exprese suficiente cantidad de ésta como para aniquilar a las plagas susceptibles que las consumen. Desde 1987 aparecieron los primeros reportes sobre plantas de tabaco y tomate que presentaban suficiente expresión de la toxina de Bt como para conferir niveles altos de resistencia.

BACILLUS CEREUS:

Provoca dos tipos de alimentos intoxicaciones. Un tipo se caracteriza por náuseas y vómitos y calambres abdominales y tiene un período de incubación de 1 a 6 horas. El segundo tipo se manifiesta principalmente por calambres abdominales y diarrea con un período de incubación de 8 a 16 horas. La diarrea puede ser un pequeño volumen o profusa y acuosa. Este tipo se conoce como el largo de incubación o forma de la enfermedad, y que más se asemeja a una intoxicación alimentaria causada por Clostridium perfringens. En cualquiera de los dos tipos, la enfermedad suele durar menos de 24 horas después de su inicio.

El corto de incubación de la enfermedad es causada por un preformados enterotoxina estable al calor. El sitio y mecanismo de acción de esta toxina se desconoce. El largo de incubación de la enfermedad está mediado por una enterotoxina lábil al calor, que al parecer se activa intestinal adenilato ciclasa y provoca la secreción de líquido intestinal.

Según descubrió un grupo de investigadores de la Universidad de Ohio que realizaba estudios en una zona de China donde hay minas de oro, en los lugares en los que abunda este metal hay también abundancia de esporas del Bacillus Cereus. Esta bacteria no sufre daños por la presencia del oro. El secreto de esta inmunidad esta en las esporas, por lo tanto buscar estas esporas es un método eficaz para buscar oro y más económico que los métodos que utilizan las compañías mineras.

OTRAS ESPECIES:

BACULLUS SPHAERICUS:

Se ha estudiado por su capacidad para producir una toxina activa contra las larvas de los mosquitos. Los mosquitos ingieren las bacterias y la toxina altera el funcionamiento del intestino del mosquito, no causa daños en mamíferos. Este organismo es utilizado como insecticida biológico y es efectiva de una a cuatro semanas después de la aplicación.

Es un organismo que se encuentra en todo el mundo.

Es utilizado como patrón de las macromoléculas biológicas tales como enzimas, proteínas de los receptores o ácidos nucleídos y estabilización térmica de los lípidos basados en estructuras, como la membrana.

BACILLUS STEAROTHERMOPHILUS:

Crece a 65°C y tiene torerancia al ácido. Se produce en el suelo, aguas termales, el desierto de arena, las aguas del Ártico, los sedimentos oceánicos, los alimentos y el compost.

ACYCLOBACILLUS ACIDOCALDARIUS THERMOACIDOPHILE:

Límites de temperatura para el crecimiento son 45 º y 65 º C. Los límites de pH para el crecimiento en torno al 2. Encontrado en entornos ácidos calientes. Esporas han sorprendentemente débil resistencia térmica.

BACILLUS ALCALOPHILUS ALKALIPHILE:

Tolerantes a condiciones alcalinas y no crece a pH 7. Capaz de crecer a pH> 10.

PAENIBACILLUS ALVELI:

Son aislados del suelo y de las larvas de abeja melífera que sufren de la enfermedad "loque europea". No clasificado como un patógeno de insectos.

BACILLUS BADIUS:

Ha sido aislado de las heces, el polvo, las fuentes marinas, los alimentos y los antiácidos.

BREVIS BREVIBACILLUS:

Ha sido aislado principalmente de los suelos y alimentos. Requiere una mezcla de aminoácidos sin las vitaminas para el crecimiento.

BACILLUS CIRCULANS:

Algunas cepas son celuloliticas.

BACILLUS FIRMUS:

Aislados del suelo principalmente. Pigmentado cepas producen en las marismas de agua salada.

BACILLUS INSOLITUS:

Producen la esporulación a los 0 grados. En el ártico se encuentra en los suelos.

BREVIBACILLUS LATEROSPORUS:

Produce una canoa, como organismo adjunto, en una posición lateral en el esporangio. Rara vez aislado, pero se ha encontrado en las larvas de abejas muertas, suelo, agua y antiácidos.

PAENIBACILLUS LENTIMORBUS:

Más fastidioso nutricionalmente y muy extendido, infecta el escarabajo japonés. Aislado de larvas enfermas o panales infectados.

BACILLUS LENTUS:

Nutricionalmente más versátil, aislados del suelo, los alimentos y especias.

BACILLUS LICHENIFORMIS:

Las enzimas producidas por este microorganismo son ampliamente utilizadas como aditivos en los detergentes.

Produce poli-D-glutamato. Pigmento rojo producido por muchas cepas. Las esporas se producen en el suelo. Fuente de la bacitracina-industrial, un antibiótico útil. Se encuentran en las plumas de aves que habitan en la tierra como los gorriones y especies acuáticas como los patos. Esta implicado en la gastroenteritis, peritonitis e intoxicación alimenticia, así como en la toxemia y abortos bovinos. Es un contaminante común en los productos lácteos. Temperatura optima de crecimiento a 5º°C. Actualmente se investiga la capacidad para degradar plumas para fines agrícolas.

PAENIBACILLUS MACERANS:

Patógeno en abejas, causante del "loque americana".

Fijan nitrógeno en condiciones anaerobias. Degrada la pectina y polisacáridos de plantas. Algunas cepas moderadamente termófilas. También se ha encontrado en el sector de las frutas en conserva a pH 3.8.

BACILLUS MEGATERIUM:

Tiene el mayor diámetro de la célula de cualquier espora que va de 1.2 a 1.5 micrómetros. Las esporas son comunes en el suelo. Vive en ambientes desérticos. Se utiliza como inoculante de suelo en la agricultura y la horticultura.

BACILLUS SUBTILIS:

No es considerado un patógeno humano, aunque pueden contaminar los alimentos, pero rara vez causa intoxicación alimentaria. Este organismo produce la enzima proteolítica subtilisina. Puede ser utilizado como fungicida natural y como agente de control biológico. Es utilizado para crear enzimas amilasa.

Degrada la pectina y polisacáridos en los tejidos de las plantas, y algunas cepas causa se pudre vivir en tubérculos de patata. Crece en un medio definido mínimas sin adición de factores de crecimiento. Endosporas están muy extendidas. No crece en los alimentos de ácido bajo condiciones aerobias.

BACILLUS COAGULANS:

Incluye cepas acidófilas. Las esporas son relativamente escasas en los suelos. Puede multiplicarse en los alimentos ácidos, como jugo de tomate en conserva. Encontrado en medicamentosos antiácidos y cremas. Su uso principal es como probiótico en cerdos y camarones. Hay algunas referencias a la utilización de esta bacteria en la mejora de la flora vaginal. Este organismo puede germinar y proliferar en el intestino. Puede crecer en un pH de 4.2.

Género sporosarcina

Este género es único entre los esporoformadores, son microorganismos aerobios estrictos, esféricos u ovalados.

Este género posee dos especies:

S. ureae y S. halophila: la especie ureae descompone la urea y al hacerlo eleva drásticamente el pH del medio. La S. ureae es común encontrarla en suelos y estudios recientes sugieren que los suelos reciben aportes de orina, tales como los suelos en los que los animales normalmente orinan, están enriquecidos con el microorganismo.

SPOROSARCINA UREAE:

Formación de esporas coccus bacteria. Esta bacteria del suelo produce la enzima ureasa, que descompone la urea para proporcionar el organismo con una fuente de nitrógeno. Por lo tanto, se cree que desempeñan un papel importante en la descomposición de urea en el suelo.

Género clostridium

Son bacterias saprofitas, perítricas con excepción del C Perfringers.

Son organismos que se observan solos, en parejas o en cadenas cortas

Su nombre deriva del griego Klostro por la forma de fosforo, rectos o curvos de diferentes tamaños.

La espora es redonda u oval siendo subterminal.

Carecen de sistemas citocrómicos y de mecanismos de fosforilación es por ello que poseen un metabolismo fermentativo de especie sacarolítica, proteolítica, butírica y glucolítica debido a que producen gran cantidad de proteinasas, desoxirribonucleasas, lecitinasa y neuraminidasas.

Los clostridios al fermentar azúcar dan como producto final ácido butírico, acetona y butanol. Un grupo fermenta la celulosa formando ácidos y alcoholes. Otro grupo obtiene su energía por la fermentación de aminoácidos; como alanina, cisteína, glutamato, glicina, histidina, serina o treonina.

Muchos de los productos de fermentación originados por los clostridios son malolientes, de modo que el olor a putrefacción suele ser por si mismo revelar la presencia de clostridios fermentadores.

Secretan toxinas de efecto necrosante y hemolítico siendo potencialmente letales.

Las toxinas pueden causar infecciones invasoras como mionecrosis y gangrena gaseosa si se introducen en tejido lesionado. Aproximadamente el 30% de los clostridios producen tal efecto. Un problema ecológico, todavía sin respuesta, es el papel que estas toxinas desempeñan en los ambientes naturales de los microorganismos.

No todas las especies son patógenas, algunas forman parte de la flora intestinal normal por ejemplo el Clostridium Sordellii, un habitante de la flora genital femenina, sin embargo un aumento de este clostridio produce la muerte en las mujeres a causa de síndrome de choque toxico después del parto. El Clostridium Tetani, es un habitante del tracto gastrointestinal de humanos y animales.

HABITAT:

El hábitat principal es el suelo, es común encontrarlos en el agua, leche, carnes y vegetales, viven en zonas anóxicas; sin embargo, no todos tienen la misma sensibilidad al oxigeno el Clostridium Tetani requiere total anaerobiosis mientras que el Clostridium Perfringes es menos exigente. Generalmente el oxigeno los mata.

La temperatura óptima de crecimiento varía entre 15º y 69º C y crecen a un pH entre 7 y 7.4, de modo que son fácilmente inactivadas a pH ácido o básico, como el ácido estomacal, el de limpiadores y desinfectantes como el cloro e incluso en pH de ácidos orgánicos encontrados en el zumo de limón.

Son quimiorganotrofos, producen gran cantidad de gas, principalmente dióxido de carbono e hidrogeno.

ESPECIES IMPORTANTES DEL GENERO CLOSTRIDIUM

Botulinum

Tetani

Difficile

Perfringens

Sordellii

Thermocellum

Acetobutylicum

Ljungdahlii

CLOSTRIDIUM BOTULINUM

Presenta esporas subterminales, ampliamente difundidas en el suelo, por lo que contaminan agua, fondo de largos charcos, polvo, vegetales, frutas y contenido intestinal de mamíferos, aves.

Los alimentos asociados son:

• 1. Que fueron mal procesados o crudos.

• 2. Que tienen esporas y luego se conservan en condiciones de temperatura y pH que permiten la multiplicación de la bacteria y el desarrollo de la toxina.

• 3. Alimentos que no han sido calentados antes del consumo.

• 4. La miel es la principal reserva dietética de las esporas del clostridium botulinum relacionadas con el botulismo infantil.

• 5. Cualquier alimento de origen animal o vegetal.

• 6. Carnes y alimentos proteicos de baja acidez provoca a veces gas y olor desagradable.

• 7. Es frecuente en aves silvestres y de corral.

• 8. Ganado vacuno, equino.

• 9. Algunas especies de pescados y mariscos.

• 10. Ejemplos: Sopas, remolacha, espárragos, aceitunas, espinacas, atún, pollo, hígado de pollo, paté de hígado, embutidos, jamón, salchichas, berenjena rellena, langosta y pescado salado y ahumado.

• 11. Productos enlatados vencidos.

Agente causal del Botulismo

Su crecimiento queda inhibido a un pH menor de 4.5 o en concentraciones elevadas de sal.

TOXINA

Cada especie de C. botulinum secreta sólo un tipo de toxina. La toxina es una proteína de forma cristalina sintetizada durante el crecimiento celular en forma de protoxina muy poco virulentas, se acumulan en el citoplasma y son liberadas luego por lisis celular. Existen 7 especies diferentes de C. botulinum según las propiedades de su toxina:

• 1. Tipo A: es muy virulenta, se encuentra en los vegetales y afecta al hombre

• 2. Tipo B: es poco virulenta, se la encuentra en los cerdos pero también en los pescados, verduras y leche. Se desarrolla en el hombre.

• 3. Tipo C: su poder patógeno es escaso y afecta pocas veces al hombre, pero sí afecta a aves. Se distinguen tres toxinas C1, C2 y C3. La C1 es la neurotoxina.

• 4. Tipo D: afecta rara vez a la especie humana, pero sí a bovinos y equinos.

• 5. Tipo E: es muy virulenta.

• 6. Tipo F: se trataría de un subgrupo del tipo E o de un mutante, se la encuentra en el pescado.

• 7. Tipo G: fue aislada en un capo de maíz.

Son toxinas proteicas, termolábiles, y pueden transformarse en toxoides. Su producción necesita condiciones de anaerobiosis y es óptima a pH 7 y temperatura de 30 ºC. No todos los diferentes tipos de C. botulinum dan intoxicaciones humanas, sólo los tipos A, B, y E.

El mecanismo por el que funciona la toxina ocurre después que ha atravesado el revestimiento intestinal y es transportada en la sangre hacia las uniones neuromusculares y sinápticas bloqueando la producción de acetilcolina. La interrupción de la estimulación nerviosa causa la relajación irreversible de los músculos, lo que produce parálisis flácida y luego al paro respiratorio.

La toxina botulínica no es destruida por las proteasas del tubo digestivo porque está protegida por la formación de complejos con otras proteínas. De hecho las proteasas intestinales activan la toxina.

La toxina botulínica se utiliza en algunos cosméticos para estirar las arrugas.

PATOGENIA

El botulismo es resultado de una intoxicación por ingestión de alimentos en los cuales estaba presente esta célula vegetativa y produjo la toxina. Los alimentos en los que se encuentra comúnmente son los empacados al vacío, ahumados o curados con especias y son ingeridos sin cocinarse previamente. Hay cuatro tipos:

• 1. CAUSADO POR ALIMENTOS: Es causada por una neurotoxina. Los alimentos responsables más comunes son los alimentos empacados al vacío. Frecuente en conservas

• 2. POR HERIDAS: Por contaminación con tierra o arena, introducción de esporas, fracturas abierta tratadas inadecuadamente.

• 3. INFANTIL: Ataca a niños menores de 1 año. Es causado por ingestión de esporas que colonizan y producen la toxina en el tracto intestinal. La ingesta de miel y almíbar de maíz, es por ello que no es recomendable darle este tipo de alimentos a menores de 12 mese de edad.

• 4. SIN CLASIFICACION: Se trata de una forma del botulismo del lactante que aparece en adultos y está asociado a anomalías en el tracto digestivo.

DATOS CLÍNICOS

El periodo de incubación varía de 12 a 36 horas, pero puede extenderse a 8 días en algunos casos. Los síntomas incluyen incoordinación de los músculos de los ojos, visión doble, incapacidad de tragar, dificultad para hablar, reflejos pobres, vértigos. Aparecen síntomas gastrointestinales como vómitos, dolor abdominal, diarrea o congestión. Los signos de parálisis bulbar son progresivos y la muerte se presenta por parálisis respiratoria o paro cardiaco. No hay presencia de fiebre. El paciente mantiene la conciencia hasta el momento de la muerte. En pacientes en los que la toxina no se ha producido existe recuperación, sin embargo en pacientes en los que la toxina se ha desarrollado no existe recuperación.

TRATAMIENTO

Se puede intentar eliminar la toxina mediante inducción del vómito o lavado gastrointestinal administración de inmunoglobulina del botulinum que se encuentra disponible solo en forma limitada.

Debe administrarse un antitoxina trivalente A, B y E, por vía intravenosa, debe utilizarse un respirador mecánico.

IMPORTANCIA INDUSTRIAL

Es importante ya que realiza fermentación butírica o butanodiólica.

Sin embargo, los organismos aeróbios de un alimento pueden crecer y usar el oxígeno en un recipiente, creando condiciones anaerobias adecuadas para su desarrollo y en un producto ácido puede crecer C. botulinum, si está presente, cuando el ácido haya sido utilizado por otros organismos, aumentando el pH. Es el más resistente de los microorganismos que intoxican los alimentos, por lo que la industria de enlatado admite de forma general que todos los productos no ácidos tratados deben cumplir los requerimientos básicos de esterilización por calor necesarios para destruir a C. botulinum. .

Se presenta tanto en forma vegetativa como de esporas, siendo estas últimas la forma importante desde el punto de vista del enlatado de alimentos. La forma vegetativa se destruye fácilmente a temperaturas menores de 100 ºC, mientras que las esporas, que proceden del polvo y del suelo, pueden sobrevivir 300 minutos de ebullición a 100 ºC. Éstas tienen poderes proteolíticos y sacarolíticos. La toxina botulina es soluble en agua y extremadamente letal para el hombre L célula vegetativa produce la toxina que es destruida por exposición durante diez minutos a calor húmedo a 100 ºC.

Tiene una enorme importancia en microbiología del suelo, donde sus especies aseguran la degradacion de la materia orgánica y la fijación del nitrógeno.

Clostridium tetani

Es de forma bacilar, una bacteria anaeróbica que se tiñe Gram positivo en cultivos frescos, pero en cultivos establecidos, se tiñe Gram negativo.

Posee un flagelo y desarrolla endospora terminal.

Sensible al oxigeno pero resistente al calor.

Es el causante principal de la enfermedad del tétanos.

Es de distribución mundial y se encuentra específicamente en el suelo, intestinos de animales y humanos, en piel humana, sitios donde exista suciedad o basura, en las heces de caballos, heces de otros animales y en heroína contaminada.

TOXINA

Las células vegetativas de Clostridium tetani producen la tetanospasmina y la liberan principalmente cuando se lisan. La tetanospamina actúa en varias formas sobre el sistema nervioso central.

La forma más importante es cuando la tetanospamina es liberada por las celulas vegetativas se dirige al sistema nerviosos central por transporte axonal o por el flujo sanguíneo donde se fija en el tallo encefálico y la médula espinal, allí inhibe la liberación de acetilcolina y neurotransmisores inhibidores de la contracción muscular, interfiriendo con la transmisión neuromuscular, lo cual da como resultado la producción de espasmos musculares generalizados, hiperreflexia y ataques súbitos.

Los clostridios producen una gran variedad de toxinas y enzimas que dan lugar a que la infección se disemine.

PATOGENIA

El clostridium Tetani no es un microorganismo invasivo. Las esporas llegan a los tejidos por contaminación de heridas, quemaduras, lesiones, cordón umbilical o suturas quirúrgicas con tierra o heces, administración de drogas, abortos, contacto con metales oxidados, a veces provienen de los conductos intestinales, por mordedura de animales como los perros o por inoculación directa de material infectado que flanquee la barrera principal de defensa que es la piel.

La distensión de los tejidos y la interferencia en la irrigación sanguínea, junto con la secreción de la tetanospamina y hialuronidasa se disemina la infección. La germinación de las esporas y el desarrollo de los microorganismos vegetativos productores de toxina son favorecidos por:

• 1. Tejido necrótico.

• 2. Sales de calcio y

• 3. Las infecciones piógenas.

El volumen de tejido infectado es pequeño, es por ello que la enfermedad se considera una toxemia y al llegar a un estado grave se produce la muerte.

DATOS CLÍNICOS

El periodo de incubación varía de 4 a 5 días o varias semanas. La enfermedad está caracterizada por contracciones tónicas convulsivas de los músculos voluntarios; los espasmos musculares a menudo se presentan primero en la zona lesionada e infectada después afectan los músculos de la mandíbula los cuales se contraen en tal forma que no puede abrirse la boca, existe dificultad para tragar, irritabilidad. Gradualmente van siendo afectados otros músculos voluntarios dando por resultado espasmos tónicos. También afecta el sistema nervioso vegetativo causando sudoración, arritmias cardíacas y fluctuaciones de la presión sanguínea. Cualquier estímulo externo puede precipitar una convulsión tetánica. El paciente está plenamente consciente y el dolor puede ser intenso. La muerte sobreviene. Por lo general. Por interferencia con la mecánica de la respiración. El índice de mortalidad en el tétanos generalizado es muy alto. Esta enfermedad es frecuente en zonas rurales, cálidas y húmedas.

PREVENCIÓN

La prevención del tétanos depende de:

• 1. Inmunización activa con toxoides.

• 2. Tratamiento adecuado de las heridas contaminadas con tierra etc.,

• 3. Uso profiláctico de antitoxina y

• 4. Administración de penicilina.

TRATAMIENTO

Dosis de 3,000 a 10,000 unidades de inmunoglobulina antitetánica, antes de que sea fijada al sistema nervioso, de lo contrario el tratamiento ya no es efectivo.

Clostridium difficile

Agente causal de colitis seudomembranosa

TOXINA

La administración de antibióticos permite la proliferación de C. difficile resistente a medicamentos, que produce dos toxinas. La toxina A, enterotoxina potente que se une a las membranas del borde en cepillo del intestino, en sus sitios receptores. La toxina B, citotoxina potente, cuyos receptores se desconocen. Las dos toxinas se encuentran en las heces de individuos con el trastorno. No todas las cepas de C. difficile sintetizan toxinas.

PATOGENIA

La colitis seudomembranosa es la formación de microabcesos localizados en un área del intestino en pacientes que presentan diarrea.

Se presenta en pacientes con tratamiento de antibióticos, aunque numerosos antibióticos se han relacionado con colitis seudomembranosa, los más comunes son ampicilina y clindamicina.

DATOS CLINICOS:

Existe presencia de diarrea acuosa o sanguinolenta y el paciente padece cólicos abdominales, leucocitosis y fiebre

TRATAMIENTO

La enfermedad se trata con administración discontinua del antibiótico causante y con metronidazol o vancomicina por vía oral.

Clostridium perfringens

Agente causal de la gangrena gaseosa.

Agente causal de la enteritis necrosante.

Presente en el aparato genital del 5% de las mujeres.

TOXINA

La toxina es sintetizada a nivel del intestino.

La acción de la enterotoxina de C. perfringens incluye una hipersecreción en el yeyuno y en el íleon, de grado muy manifiesto, con pérdida de líquidos y electrólitos en diarrea. El mecanismo preciso no se ha establecido, Tal enterotoxina se forma cuando se ingieren grandes cantidades de clostridios e induce una diarrea intensa en 6 a 18 horas.

PATOGENIA

Causa enfermedad por intoxicación alimentaria, básicamente por ingestión de clostridios que crecen en platillos con carne caliente.

Causan lesiones en tejidos debido a la elaboración de toxina, sin embargo la gangrena gaseosa es una infección mixta que comprende clostridios proteolíticos, cocos y microorganismos Gram negativo

En las mujeres se presentaba después de abortos con instrumentación.

DATOS CLINICOS

Aparición de diarrea sin vómito o fiebre en 6 a 18 horas. La enfermedad dura 1 o 2 días.

La lesión de tejidos produce crepitación en el tejido subcutáneo y en el músculo exudación fétida, necrosis, fiebre progresiva, hemólisis, toxemia y muerte.

TRATAMIENTO

Cirugía temprana basada en amputación y administración de antitoxinas.

En ocasiones la infección da por resultado sólo una fascitis o una celulitis anaerobia.

El clostridium perfringens es también causante de una enterotoxemia, frecuentemente hemorrágica en carneros, corderos, novillos, ovejas y cabras.

Esta enfermedad es similar a la producida por B. cereus y tiende a resolverse por sí sola.

Otras especies causantes de la gangrena gaseosa son:

C.novyi, C. septicum, C. sporogenes, C. sordelli y C. histolyticum.

CLOSTRIDIUM SORDELLII

Habitante de la flora genital femenino, ha estado involucrado en las muertes de más de una docena de mujeres con síndrome de choque tóxico después del parto.

CLOSTRIDIUM THERMOCELLUM

Importante en la industria ya que es causante de la fermentación butírica. Puede generar etanol a partir de ciertos desperdicios, haciéndolo un posible candidato en el uso y producción de etanol. Al no tener requerimientos de oxígeno y por ser termofílico, se reducen los costos de refrigeración.

CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM

También conocido como el organismo de Weizman. Es importante en la industria fue usado por primera vez por Jaim Weizmann en la producción de acetona y biobutanol a partir de almidón en 1916 en la producción de pólvora y TNT.

CLOSTRIDIUM LJUNGDAHLII

Importante en la industria y recientemente descubierto en desechos de pollos comerciales, puede producir etanol a partir de fuentes de un solo carbono, incluyendo Syngas, una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno que puede ser generada a partir de la combustión parcial tanto de biomasa y combustible fósil. El uso de estas bacterias para producir etanol ya es un proyecto en diversas plantas energéticas.

OTRAS ESPECIES DEL GENERO CLOSTRIDIUM

• 1. C. aerotolerans

• 2. C. butyricum

• 3. C. colicanis

• 4. C. formicaceticum

• 5. C. laramie

• 6. C. novyi

• 7. C. piliforme

• 8. C. sporogenes

• 9. C. tyrobutyricum

Género heliobacterium

HELIOBACTERIUM:

Anaerobio, sensible al oxigeno y no tolera el sulfuro. Flagelar, con forma de barras curvas. Heliophilum es especialmente interesante porque sus celulas en forma de coco se agrupan en racimos, moviéndose como una unidad.

Produce una forma única de un pigmento llamado bacterioclorofila que es importante para realizar las fotorreacciones necesarias y tiene un espectro de absorción.

Es heterótrofo pues obtiene la energía de la luz o productos químicos pero no libera oxigeno. Fija nitrógeno y es esta actividad muy importante en la fertilización de los campos de arroz. Sin embargo se puede desarrollar en la oscuridad por la fermentación de piruvato.

Algunas son extremofilicas como la heliobacterium modesticaldum, alkaliphiles y heliorestis.

No son Gram positivos, sin embargo son similares por la ausencia de una membrana externa y por la capacidad de formar endosporas. Es en la membrana donde realizan la fotosíntesis. Son el único grupo relacionado con las bacterias Gram-positivas que realiza la fotosíntesis.

HABITAT:

Son comunes en los suelos, principalmente en suelos agrícolas, en particular donde se cosecha arroz, aparentemente no acuático. Sugiere que puede crecer bajo una alfombra de cianobacterias.

IMPORTANCIA INDUSTRIAL:

Es importante en la evolución de la fotosíntesis ya que podría explicar la forma inusual de alta y baja luz del pigmento que contienen la heliobacteria y revelar nuevos mecanismos de generación de energía.

Autor:

Sofía Quijivix

U.M. Depto. de Odontología

Cátedra: Microbiología Humana

Quetzaltenango, Guatemala.

Lunes, 06 de abril de 2009.