LAS MICOBACTERIAS Caro-Corrales LE., Félix- Serrano AY., Torrez-Montoya EH., Bucio-Pacheco M., Salomón-Soto VM., Sánchez-González S., Inzunza-Beltrán HM., Montoya López D. Chon-López CG. Hipólito Castillo Ureta Escuela de Biología. Universidad autónoma de Sinaloa Definición Mycobacterium es el único género de la familia de las bacterias Mycobacteriaceae. Por las características únicas entre otros géneros bacterianos y por la importancia médica de las mismas, se estudian en la sub-rama de la Microbiología llamada micobacteriologia. La palabra Mycobacterium deriva del prefijo griego "myces—" que significa tanto hongo como cera y "bakterium—" que significa pequeña varilla. Su significado literal es: Bacilo semejante a un hongo (Silva y col., 2013). Características El género Mycobacterium está integrado por bacilos largos de 3 a 5µm de longitud o curvos en forma de mazo, inmóviles, no esporulados, con abundantes gránulos citoplasmáticos, que poseen una resistencia mayor a la tinción por los colorantes comunes como la tinción de gram, pero una vez teñidos son resistentes a la decoloración (ácido resistentes), con una mezcla de alcohol ácido (Figura 1). Desde el punto de vista de los requerimientos atmosféricos algunos son aerobios y otros microaerófilos (Prescott, 2009). En cuanto a la velocidad de crecimiento algunas especies son de crecimiento rápido y otras de crecimiento más lento. Se destaca en su estructura una gran riqueza en lípidos (20-60%). El contenido de bases de guanina más citosina en la molécula de ADN es de 62 a 70 moles % (Jawetz, 2001). Myciobacterium es un género de bacterias aerobias grampositivas. La mayoría de las especies son altamente distribuidos, de vida libre en la tierra y el agua aunque se haya tratado con cloro, y en los alimentos, sin embargo algunas son patógenos intracelulares obligados y el mayor hábitat para algunas es el tejido infectado de anfitriones de sangre caliente (Murray y col. 2009). El género, comprende 50 especies, entre ellas patógenos primarios, oportunistas y saprofitas. La especia típica es Mycobacterium tuberculosis, aunque M. leprae también es muy importante y se considera enfermedad de salud pública (Rodriguez, 2006). Microfotografía de Mycobacterium spp. Las mycobacterias son agentes de enfermedades infecciosas que han acompañado al hombre a lo largo de la historia (OMS 2013). Aunque las micobacterias no parecen encajar en la categoría Gram-positiva desde un punto de vista empírico (es decir, que no retienen el tinte violeta), se clasifican como bacterias ácido-resistentes Gram-positivas. Todas las especies de Mycobacterium comparten una característica pared celular, más gruesa que la de muchas otras bacterias, hidrofóbica, cerosa, y rica en ácidos micólicos/micolatos (Figura 2). La pared celular es rica en lípidos, lo que hace que su superficie sea hidrófoba y confiere a las micobacterias resistencia frente a muchos desinfectantes y las tinciones de laboratorio. Esta pared celular proporciona una contribución sustancial a la resistencia de este género de bacterias (Murray y col. 2009). En la membrana plasmática se anclan proteínas, manósido de fosfatidil inositol y liporarabinomanano (LAM), que presenta una relación funcional con los liposacáridos o antigénicos presentes en otras bacterias. La capa de peptidoglucano forma el esqueleto básico al que se unen los arabiogalactanos, unos polisacáridos ramificados formados por D-arabinosa y D-galactosa. El residuo terminal de la D-arabinosa se esterifica para dar lugar a ácidos micólicos hidrofóbicos de alto peso molecular a los que se anclan moléculas de glucolípidos de superficie. Los componentes lipídicos abarcan el 60% del peso de la pared (Murray y col. 2009). Esquema de la pared celular, se observa como el péptido glucano se encuentra cubierto los ácidos micolicos y sustancias lipídicas que impiden que el colorante cristal violeta se adhiera al péptido glucano y de la característica de bacteria gram positiva A lo largo de las capas de la pared se intercalan proteínas transportadoras y porinas (que son proteínas con estructura de barril β, formadas por laminas β. Estas proteínas pertenecen a la familia de las proteínas integrales que se ubican a través de la membrana celular y su función es de formar los poros en la membrana), las que constituyen el 15% del peso de la pared. Las proteínas constituyen antígenos importantes para estimular la respuesta del anfitrión a la infección y pueden usarse como prueba pronostica (Vignoli y Seija, 2006). Debido a que la pared celular de las micobacterias es compleja y a que este grupo de microorganismos es exigente desde el punto de vista nutricional, la mayoría crecen lentamente, se dividen cada 12 a 24 horas y se necesitan hasta 8 semanas antes de poder detectar el crecimiento en los cultivos de laboratorio. Además, algunas especies tienen también ciclos de reproducción muy largos. M. leprae puede tardar más de 20 días para completar un ciclo de división (por comparación, algunas cepas de E. coli toman sólo 20 minutos), aunque jamás se ha podido aislar de manera artificial a esta especie, haciendo que el cultivo en laboratorio sea un proceso lento (Figura 3). Algunas de las especies pueden ser extremadamente difíciles de cultivar y puede llevar más de dos años desarrollar su cultivo (Ryan y Ray, 2004). I II Figura 3. I. Colonias de M. tuberculosis. II. Colonias de Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis en HEYM a distintos periodos de incubación A) colonias con 7 semanas de incubación, B) colonias con 12 semanas de incubación, C) colonias con 16 semanas de incubación. Las micobacterias que forman colonias claramente visibles a simple vista en los cultivos en un plazo de 7 días se denominan de cultivo rápido, mientras que las que requieren períodos más largos se denominan de cultivo lento. Muchas especies de Mycobacterium se adaptan fácilmente al crecimiento en sustratos muy simples, utilizando amoníaco o aminoácidos como fuentes de nitrógeno y glicerol como fuente de carbono en presencia de sales minerales. La temperatura óptima de crecimiento varía ampliamente según la especie desde 25 °C a más de 40 °C (Ryan y Ray 2004). Patogenicidad Las micobacterias a veces colonizan a sus huéspedes sin que estos muestren signos de enfermedad. Por ejemplo, miles de millones de personas están infectadas por M. tuberculosis pero nunca lo sabrán puesto que no desarrollarán síntomas ( Gonzalez- Cantu y col., 2008). Esto es debido a que en gran parte de los países la cepa de M. tuberculosis está circulando en el medio ambiente produciendo una primo infección, que permite desarrollar una respuesta inmune pero sin presentar los síntomas específicos creando así células de memoria las que mantienen vigilancia específica en el organismo, al transitar por la calle el paciente está expuesto a una reinfección de M. tuberculosis pero no desarrollará la infección por que al tener las células de memoria éstas se encargan de neutralizar al patógeno, esa también es la explicación de porqué algunos pacientes inmunocomprometidos (como los pacientes con VIH) tienden a desarrollar cuadros crónicos de Tuberculosis (Murray y col., 2009). Figura 4. Pulmón infectado por Mycobacterium tuberculosis Las infecciones micobacteriales son notoriamente difíciles de tratar. Su pared celular, que no es realmente ni Gram-negativa ni Gram-positiva, las hace muy resistentes. Como caso único en su grupo, son naturalmente resistentes a varios antibióticos que destruyen las paredes celulares, tales como la penicilina. También, gracias a esta pared celular, pueden sobrevivir a largas exposiciones a ácidos, bases, detergentes, ráfagas oxidativas, lisis por complemento y pueden desarrollar naturalmente resistencia a los antibióticos. La mayoría de las micobacterias son susceptibles a los antibióticos claritromicina y rifampicina, pero se conocen cepas resistentes a estos antibióticos (Ghosh y col., 2009). Cuadro clínico Básicamente se consideran tres tipos de cuadros clínicos entre los que destacan la tuberculosis y la lepra. El tercer tipo de cuadro clínico son las micobacteriosis, término que se usa para encuadrar una serie de procesos de las enfermedades infecciosas humanas ocasionados por micobacterias diferentes a Mycobacterium tuberculosis y M. leprae (Casal, 2003). La denominación genérica de micobacteriosis por el territorio orgánico implicado con el proceso (broncopulmonar, ganglionar, cutánea, osteoarticular, diseminada, etc.) ha sido la forma natural de denominar a estas entidades Diagnóstico de laboratorio La prueba empleada normalmente para evaluar la respuesta del paciente a la exposición de la bacteria es mediante la prueba cutánea de al tuberculina. Usualmente la prueba de la tuberculina es positiva después de 3 a 4 semanas de la exposición. Esta prueba ha dejado de considerarse diagnóstica ya que indica el contacto previo del individuo con la bacteria pero no denota una infección activa, además de que la vacuna profiláctica con el bacilo de Calmette-Guérin (BCG) tienen resultados positivos a la prueba (Murray y col., 2009) La detección microscópica de los bacilos acidorresistentes en muestras clínicas es el método más rápido para confirmar una infección por micobacterias. La muestra clínica se tiñe con carbolfucsina (Ziehl-Neelsen y Kinyoun) o con colorantes fluorescentes de auramina y rodamina (Truant), se decolora con una solución de ácido alcohol y se aplica una tinción de contraste. Las muestras se examinan al microscopio de campo blanco, campo oscuro o fluoresencia (en caso de usar colorantes fluorescentes). La sensibilidad de la microscopía está entre 30 y 50% y la especificidad del 95% (Koneman, 2008). Las sondas de ácidos nucleicos se emplean para identificar la especie implicada en la infección. Esta puede usarse junto con la amplificación del genoma ya que en las muestras suele hallarse una cantidad baja de micobacterias. Estos tienen una baja especificidad (Murray y col, 2009) La proliferación in vitro de las micobacterias se ve dificultada por su velocidad de crecimiento. Las muestras que vayan a cultivarse deben de tratarse con reactivos descontaminantes —NaOH, por ejemplo— para evitar la confusión con otras bacterias de crecimiento rápido. Anteriormente, estas muestras se inoculaban en medios con huevo (Lowenstein-Jensen) y con agar (Middle-brook) pero esta prueba tomaba un tiempo prolongado; sin embargo, la introducción de los caldos de cultivo facilitan el crecimiento de la bacteria acortando el tiempo de crecimiento de 3 a 4 semanas a tan solo 10-14 días (Murray y col. 2009) En los cultivos de la especie M. tuberculosis cabe destacar la falta de color en la superficie, característica morfológica típica observada en el crecimiento de la misma. La identificación macroscópica con base en la morfología colonial continúa como una de las maneras más frecuentes para identificarlo. Diagnóstico de laboratorio de micobacterias Diagnóstico inmunológico Intrademorreacción a la tuberculina (Test de Mantoux) Prueba de liberación de IFN-γ Microscopía Tinción de Ziehl-Neelsen Tinción de Kinyoun Tinción acidotresistente con fluorocromo Truant Pruebas basadas en ácidos nucléicos Reacción en cadena de la polimerasa Cultivo Medios de agar sólido o con huevo (Löwenstein-lensen, Middle-brook) Medios de caldo Identificación Propiedades morfológicas Reacciones bioquímicas Análisis de lípidos de la pared celular Solución de ácidos nucléicos Secuenciación de ácidos nucléicos Bibliografía Casal M. 2003. Enfermedades Infecciosas Microbiología Clínica «Cómo denominar a las micobacterias diferentes a Mycobacterium tuberculosis y M. leprae». Facultad de Medicina, Universidad de Córdoba, España 21 (6) 296–298. Collins HL. y Kaufmann SH. Prospects for better tuberculosis vaccines.Lancet Infect Dis.2001; 1 (1): 21-28. Ghosh, J. Larsson P, Bhupender S. BM. Pettersson. Nurul MI. Sailendra NS. Santanu D y Kirsebom LA. 2009. Sporulation in mycobacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106, (2) p 1078110786. PubMed Gonzalez-Cantú. Castro-Garza J. Vera-Cabrera L. Tamez- Guerra RS. RodriguezPadilla C. Rivera-Morales LG. 2008. Rev. Mexicana Patología Clínica. Vol. 55 (2) p. 72-78. Koneman, MD. 2008. Diagnostico microbiológico. Texto y Atlas a color. 6° ed. Editorial Panamericana. Buenos Aires Argentina. Murray PR. Rosenthal KS. y Pfaller MA. 2009. Microbiología Médica. «Capítulo 28: Mycobacterium». 6a edición. España: Elsevier-Mosby. p. 277–290. ISBN 97884-8086-465-7. OCLC 733761359. Willey JM. Sherwood LM. Woolverton CJ. 2008. Microbiología de Prescott, Harley y Klein. 7° ed. Editorial Mc. Graw Hill. Madrid, España. Rodríguez G. 2006. Temas de Bacteriología y Virología Médica. Mycobacterias. 2° ed. Facultad de Medicina. Instituto de Higiene. Universidad de la Republica. Uruguay. P 381. Ryan KJ, Ray CG editors. 2004. Sherris Medical Microbiology. 4th ed. edición. McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9. Silva C. Puente J. Rivera C. Quishpe S. 2013. Mycobacterium tuberculosis y Micobacterium leprae. Escuela de medicina. Universidad de Chimborazo. Perú. Vignoli R. y Seija V. 2006. Temas de Bacteriología y Virología Médica. Mycobacterias. 2° ed. Facultad de Medicina. Instituto de Higiene. Universidad de la Republica. Uruguay. P 649. Brooks GF. Karrol KC. Buttel JS. Morse SA. Meitzner TA. Microbiología Médica de Jawetz, Melnick y Adelberg. 25° ed. Ed. Mc Graw Hill, México DF.