2. BIOLOGÍA DE LAS MICOBACTERIAS

 

2.1.El GÉNERO Mycobacterium.

Las bacterias pertenecientes al género mycobacterium en general cumplen con las siguientes caracteristicas:

  • Bacilos aerobios obligados.
  • Inmóviles.
  • No esporulados.
  • Miden de 0,2um a 0,4um x 2um a 10 um.
  • Son bacilos acido alcohol resistentes, debido a la complejidad de la pared celular que poseen.
  • In vitro, su crecimiento es lento, dividiendose cada 12 o 24 horas.

* Mycobacterium leprae no puede ser cultivado in vitro..

 

 

2.2.ESTRUCTURA NUCLEAR

 

Las caracteristicas hereditarias de todo ser viviente estan determinadas por la estructura del genoma. El material genético de una célula esta compuesto por ácido desoxirribonucleico (DNA) organizados en uno o más cromosoma(el material genético es denominado como el genóma de un organismo).

Como sabemos, toda célula existente en el planeta tierra, posee un genóma que se encarga de transmitir y expresar su información genética. En el caso de las celulas procariotas, el genóma o DNA está compuesto por un unico cromosoma o DNA de doble hélice en forma circular. (A esta forma se le denomina nucleoide, el cual no se encuentra unido a la membrana célular de la bactería y está suelto en el citoplasma.

La secuencia del genoma de las Micobacterias, en promedio, comprenden de almenos 400 genes. el DNA mide aproximadamente de 300 a 1400 um de largo y se presenta en la celula superenrollado (la mólecula de cadena doble está enrollada sobre si misma como una banda alastica entrelazada.).

 

 

2.3. ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR

 

Las caractéristicas mas importantes del género Mycobacterium, están determinadas por la complejidad de su pared celular.  Las micobacterias poseen una pared celular compleja y rica en lípidos. Esta pared celular es la responsable de muchas de las propiedades características de las bacterias:

  • Su ácido alcohol resistencia
  • Crecimiento lento
  • Resistencia a detergentes
  • Resistencia a antibacterianos comunes
  • Antigenecidad
    Los lípidos de la pared celular de los microorganismos pertenecientes a los géneros Mycobacterium, Nocardia y Corynebacterium, constituyen más del 60 % del peso seco de la pared bacteriana. En sus paredes contienen unas moléculas llamadas ácidos micólicos.

    Además, la pared celular de las Micobacterias contiene una capa de peptidoglicano, cuya estructura es similar a la encontrada en las paredes de las bacterias gramnegativas, denominado: lipoarabinomanano(LAM), esta molécula es compleja, y se extiende desde la membrana plásmatica hasta la superficie celular. El LAM es análogo desde el punto de vista de estructural y funcional al lipopolisácarido de las bacterias Gramnegativas.

El peptidglicano está unido a un polisacárido ramificado llamado arabinogalactano por enlaces fosfodiéster. Los extremos distales del arabinogalactano están esterificados con el ácido micólico de alto peso molecular. Estos glucolípidos de alto peso molecular tienen un esqueleto carbonado cuya longitud oscila entre C78 Y C90. En Mycobacterium tuberculosis, el único ácido micólico 6,6'-dimicoliltrehalosa es conocido como el factor cordón.

    El complejo peptidoglicano-ácido micólico-arabino-galactano forma el esqueleto de las paredes celulares de las micobacterias. Las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos micólicos están intercaladas con la de los numerosos lípidos y glucolípidos asociados con la pared. los lípidos asociados con la pared incluyen grupos acil grasos de longitud media (C24 A C36) y corta (C12 a C20).

Los lipídos de la pared celular de las micobacterias vuelven hidrófoba a la Micobacteria, esta capacidad hacén que las micobacterias sean resistentes a la coloración con tinciones básicas de anilina, a menos que éstas se apliquen con calor o detergentes, o durante periodos prolongados.

Las micobacterias resisten a la decoloración con una mezcla de 3 % de ácido clorhidrico y 95 % de etanol, esta propiedad las ha hecho llamar bacterias acido-alcohol-resistentes.Es por esta propieadad, que las Micobacterias, se tienen que teñir fucsina carbólica (técnicas de Ziehl-Neelsen/Kinyoung), o con los fluorocromos (Auramina y Rodamina).

 

2.4 CRECIMIENTO.

 

El crecimiento de las micobacterias en general es muy largo en comparación con las bacterias no acido alohol resistentes, esto debido a la capacidad hidrófoba de la pared celular, que las hace agruparse, inhibiendo la permeabilidad celular a los nutrientes.Sin embargo el optimó crecimiento, varia con las necesidades nutricionales de cada especie del genéro Mycobacterium. Existen las micobacterias no patogenas que crecen hasta en grifos de agua. Mycobacterium tuberculosis, que es la especie mas patogéna para el humano, manifiesta su crecimiento intensificado al cultivarse a una atmósfera de 10% de dióxido de carbono y con pH de 6.5 a 6.8. Mycobacterium leprae posee un parasitismo intracelular de tal forma que no en crece en medios de cultivo in vitro y su crecimiento en cultivos celulares es dificil de obtener.

 

Tabla.2.1. Crecimiento de las Micobacterias con mayor importancia clinica en el humano.
ESPECIE CRECIMIENTO
Mycobacterium tuberculosis Lento
Mycobacterium bovis Lento
Mycobacterium kansasii Lento
Mycobacterium scrofulaceum Lento
Mycobacterium avium-intracellulare Lento
Mycobacterium fortuitum Rápido
Mycobacterium Marinum Lento
Mycobacterium ulcerans Lento
Mycobacterium leprae No crece en medios convencionales
Mycobacterium smeagmatis Rápido

* LENTO:se desarrollan colonias en 10 días o más

*RAPIDO: Se desarrollan colonias en 7 días o meno

 

2.5. CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS DE LAS MICOBACTERIAS

Existen ciertas características bioquimicas que se manifiestan en las micobacterias, y son observadas cuando estas son cultivadas in vitro. De tal forma que en el Laboratorio, tales caracterísicas pueden ser utililizadas para su identificación.

 

2.5.1. PRODUCCIÓN DE PIGMENTO (FOTORREACTIVIDAD).

Las micobacterias son capaces de producir pigmentación en ausencia o prescencia de luz. si la colonia produce una pigmentación en ausencia de luz, es denominada "Escotocromógena", en cambio si la colonia produce la pigmentación al exponerse a la luz esta se denomina "Fotocromógena". Por lo general las micobacterias producen un color amarillo-gamuza, a exepciones de algunas que producen colores grisaseos y naranjas.

 

2.5.2.ACUMULACIÓN DE NIACINA.

Todas las micobacterias producen niacina; sin embargo, solamente Mycobacterium tuberculosis, M. simiae y ocasionalmente cepas de M. africanum, M. bovis, M. marinum y M. chelonae carecen de las enzimas necesarias para convertir la niacina a ribonucleótido de niacina (dinucleótido de adenina nicotinamida o NAD).

 

2.5.3.REDUCCIÓN DE NITRATOS A NITRITOS.

Sólo unas pocas especies de micobacterias, en especial Mycobacterium tuberculosis, producen nitrorreductasa, la cual cataliza la reducción de nitratos a nitritos.en la reacción, se extrae oxígeno del nitrato:

NO3 + 2e- + 2H ------ NO2 + H2O

 

2.5.4.ACTIVIDAD DE LA ENZIMA CATALASA.

La mayoría de las micobacterias producen catalasa: sin embargo no todas las especies pueden producir una reacción positiva después de calentar el cultivo a 68ºC durante 20 minutos (catalasa termoestable).La mayoría de las cepas de Mycobacterium tuberculosis y otros miembros del complejo M. tuberculosis no producen "catalasa termoestable", excepto para ciertas cepas isoniazida resistentes (INH).

 

2.5.5.ACTIVIDAD DE LA ENZIMA ARILSULFATASA.

la arilsulfatasa es una enzima que cliva fenolftaleína libre a partir de la sal tripótasica del disulfito de fenolftaleína. Esta propiedad bioquímica es utilizada para diferenciar a micobacterias de crecimiento lento (complejo M.fortuitum-chelonei +) de las bacterias no fotocromógenas (complejo Micobacterium avium-intracellulare -). Esta enzima también es producida por M. marinum, M. kansasii, M. szulgai y M.xenopi.

 

2.5.6.ACTIVIDAD DE LA ENZIMA UREASA.

La ureasa es una enzima que poseen muchas especies de Mycobacterium, que pueden hidrolizar la urea para formar amoníaco y dióxido de carbono. El amoníaco reacciona en solución para formar carbonato de amonio, lo que produce alcalinización y aumento del pH del medio. Como prueba bioquímica, se utiliza para diferenciar M. scrofulaceum (+) de M. gordonae (-) . También diferencia M. gastri (+) de micobacterias no cromógenas.

 

2.5.7.ACTIVIDAD DE LA ENZIMA PIRAZINAMIDASA.

La pirazinamidasa es una enzima que deamina la pirazinamida para formar ácido pirazinoico. Ladesaminación de la pirazinamida a ácido pirazinoico en 4 días es una caractéristica fenotípica utíl que diferencía M. marinum (+) de M. kansasii (-).

 

2.5.8. INCORPORACIÓN DE HIERRO.

Algunas micobacterias como M. fortuitum y M. phlei tienen la capacidad de incorporar sales de hierro solubles en un medio de cultivo. Mycobacterium chelonae no capta el hierro.

 

2.5.9. CAPACIDAD DE CRECIMIENTO EN CLORURO DE SODIO AL 5%

Existen micobacterias capaces de crecer en un medio de cultivo el cual contenga cloruro de sodio al 5 por ciento como: M. flavescens, M. triviale y todas las micobacterias de crecimiento rápido, exepto M. chelonae sub chelonei. de las otras, solo M. triviale crece en medios con 5 % de cloruro de sodio.

 

 

 

 

 

 

Ácidos micólicos.

 

 

 

Los ácidos micólicos son β-hidroxiácidos grasos grandes, α-sustituidos, que se presentan como ésteres unidos a polisacáridos de la pared celular. Los ácidos micólicos varían en el número de átomos  de carbono; aquellos con 30 carbonos (C30) se encuentran entre las corinebacterias (ácidos corinemicolénicos), los de C50 se encuentran en especies de Nocardia (ácidos nocárdicos) y aquellos con 90 carbonos (C90) o más constituten a los ácidos encontrados en el género Mycobacterium.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El factor cordon.

 

Esta molécula está asociada con la virulencia de Mycobacterium.tuberculosis y con una amplia gama de actividades biológicas, que incluyen la citotoxidad de la membrana celular, la inhibición de la migración de los polimorfonucleares, la inducción de la formación de granulomas, actividad adyuvante, actividad antitumoral y habilidad para activar la vía alterna del complemento.

 

 

 

 

 

 

 

 

Fotorreactividad de las Micobacterias.

 

La aparición de pigmento amarillo en las colonias de las micobacterias fotocromógenas es el resultado de la producción de cristales de caroteno, el color naranja-amarillento, por parte de los microorganismos metabólicamente activos después de la exposición a la luz intensa. Las especies estocromógenas tienen la capacidad de producir pigmento amarillo sin exposición a la luz; sin embargo, el tipo de pigmento se desconoce. La pigmentación de las colonias jóvenes de micobacterias después de desarrollarse en la oscuridad o de ser expuestos a la luz puede ser una ayuda importante para identificar ciertas especies de Mycobacterium.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Catalasa.

 

La catalasa es una enzima que descompone el peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno. Es una hemoproteína de estructura similar a la hemoglobina, excepto por que los cuatro átomos de hierro de su molécula están en el estado oxidado (Fe+3), en lugar del estado reducido (Fe2+). El peróxido de hidrógeno se forma como uno de los productos finales de oxidación del metabolismo aerobio de los hidratos de carbono.

2 H2O2 ---- 2H2O + O2 (Burbujas de gas)

 

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