1. MICROBIOLOGA ORAL

2. MICROBIOLOGA ORAL 2.a edicinJos Libana Urea Catedrtico de Microbiologa Oral Facultad de Odontologa. Universidad de GranadaMADRID BUENOS AIRES CARACAS GUATEMALA LISBOA MXICO NUEVA YORK PANAM SAN JUAN SANTAF DE BOGOT SANTIAGO SO PAULO AUCKLAND HAMBURGO LONDRES MILN MONTREAL NUEVA DELHI PARS SAN FRANCISCO SYDNEY SINGAPUR ST. LOUIS TOKIO TORONTO 3. MICROBIOLOGA ORAL No est permitida la reproduccin total o parcial de este libro, su tratamiento informtico, la transmisin de ninguna otra forma o por cualquier medio, ya sea electrnico, mecnico, por fotocopia, por registro u otros mtodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright. Derechos reservados 2002, respecto de la segunda edicin en espaol por J. Libana Urea McGRAW-HILL - INTERAMERICANA DE ESPAA, S. A. U. Edificio Valrealty a c/ Basauri, 17, 1. planta 28023 Aravaca (Madrid) Primera edicin: 1995 ISBN: 84-486-0460-1 Depsito legal: M. 36.116-2002 Compuesto en: FER Fotocomposicin, S. A. Bocngel, 45. 28028 Madrid Impreso en: EDIGRAFOS, Volta, 2. Polgono Industrial San Marcos. 28096 Getafe (Madrid) Printed in Spain - Impreso en Espaa 4. La ficcin es una realidad escrita por el hombre, mientras que la realidad es una ficcin escrita por Dios. JOS MANUEL RUIZ Escritor Granada, 2002Vivir pensando lo que los dems te dicen que pienses, opinando como los dems te dicen que opines, haciendo lo que los dems te dicen que hagas, eso no es vivir. Basar la felicidad de toda una vida en el mimetismo y el autoengao es procurarse una falsa felicidad. FRANCISCO VILLENA MARTNEZ Maestro de Enseanza Primaria Granada, 2001 5. A los que se fueron: mi madre, Mara, y mis tos, Antonio y Jos. Al que felizmente sigue con nosotros: mi padre, Francisco 6. ! 7. ! 8. AUTORESMARA TERESA ANDRS GMEZ Becaria del Laboratorio de Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Oviedo.ANA MARA CASTILLO PREZ Profesora Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada.MARTA LVAREZ ESTVEZ Especialista en Microbiologa. Hospital Universitario San Cecilio. Granada.ALEJANDRO CEBALLOS SALOBREA Catedrtico de Medicina Bucal. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. NATALIA CHUECA PORCUNA Licenciada en Ciencias Biolgicas. Especialista en Inmunologa. Hospital Universitario San Cecilio. Granada. TRINIDAD ESCOBAR LARA Profesora Asociada de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. MIGUEL ESPIGARES GARCA Catedrtico de Medicina Preventiva y Salud Pblica. Facultad de Farmacia. Universidad de Granada.NORBERTO SCAR ARANCEGUI Profesor Adjunto de Microbiologa y Parasitologa. Investigador del Consejo de Investigaciones. Facultad de Odontologa. Universidad de Rosario. JAVIER AZNAR MARTN Catedrtico de Microbiologa. Facultades de Medicina y Odontologa. Universidad de Sevilla. ADELA BACA GARCA Becaria de Investigacin. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. PILAR BACA GARCA Profesora Titular de Odontologa Preventiva y Comunitaria. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. JOS VICENTE BAGN SEBASTIN Catedrtico de Medicina Bucal. Facultad de Odontologa. Universidad de Valencia. LAURA BENITO DE CRDENAS Profesora Adjunta de Microbiologa y Parasitologa. Facultad de Odontologa. Universidad Nacional de Tucumn. MARA DEL CARMEN BERNAL ZAMORA Profesora Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. RAFAEL BORRS SALVADOR Profesor Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina y Odontologa. Universidad de Valencia. MANUEL BRAVO PREZ Profesor Asociado de Odontologa Preventiva y Comunitaria. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. AURORA BUENO CAVANILLAS Profesora Titular de Medicina Preventiva y Salud Pblica. Facultades de Medicina y Odontologa. Universidad de Granada.JOS FERNANDO FIERRO ROZA Profesor Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Oviedo. RAMN GLVEZ VARGAS Catedrtico de Medicina Preventiva y Salud Pblica. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. FREDY OMAR GAMBOA JAIMES Profesor Asociado de Microbiologa. Departamento de Microbiologa. Facultad de Ciencias y Centro de Investigaciones Odontolgicas. Pontificia Universidad Javeriana. Bogot. FEDERICO GARCA GARCA Profesor Asociado de Microbiologa. Escuela Universitaria de Ciencias de la Salud. Universidad de Granada. FERNANDO GARCA GARCA Facultativo Especialista de rea de Microbiologa. Hospital Universitario San Cecilio. Granada. CARLOS GARCA RIESTRA Profesor Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina y Odontologa. Universidad de Santiago de Compostela. MIGUEL NGEL GONZLEZ MOLES Profesor Titular de Medicina Bucal. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. 9. xiiAUTORESMARA PALOMA GONZLEZ RODRGUEZ Profesora Asociada de Patologa y Teraputica Dental. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.JOSEFINA LIARES LOUZAO Profesora Asociada de Microbiologa. Facultad de Odontologa. Universidad de Barcelona.MAXIMINO GONZLEZ-JARANAY RUIZ Profesor Titular de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.JUAN CARLOS LLODRA CALVO Profesor Titular de Odontologa Preventiva y Comunitaria. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.JORGE GUISANTES DEL BARCO Catedrtico de Parasitologa. Facultad de Farmacia. Universidad del Pas Vasco.JUAN SEBASTIN LPEZ-ARRANZ Catedrtico de Ciruga Oral y Maxilofacial. Facultad de Odontologa. Universidad de Oviedo.JOS GUTIRREZ FERNNDEZ Profesor Asociado de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada.JOS RAMN MAESTRE VERA Profesor Asociado de Microbiologa General y Bucal. Facultad de Ciencias de la Salud. Odontologa. Universidad Alfonso X el Sabio. Madrid.PERLA HERMIDA LUCENA Profesora Titular de Microbiologa y Parasitologa. Investigadora del Consejo de Investigaciones. Facultad de Odontologa. Universidad Nacional de Rosario. JOS HERNNDEZ QUERO Profesor Titular de Patologa Mdica. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. DAVID HERRERA GONZLEZ Profesor Asociado de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad Complutense. Madrid. SERGIO INSINILLA CUBILLOS Catedrtico de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Valparaso. CONCEPCIN IRBAR IBABE Profesora Titular de Bioqumica. Facultades de Medicina y Odontologa. Universidad de Granada. JOS JUAN JIMNEZ MOLEN Profesor Asociado de Medicina Preventiva y Salud Pblica. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. PILAR JUNCO LAFUENTE Profesora Titular de Odontologa Preventiva y Comunitaria. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. ANA LEYVA GARCA Catedrtica de Microbiologa. Escuela Universitaria de Ciencias de la Salud. Universidad de Granada.NORA MARIELA MARTNEZ Becaria de Investigacin. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. MARA DEL CARMEN MAROTO VELA Catedrtica de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. MANUEL MENNDEZ COLLAR Colaborador de Honor de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad de Oviedo. FRANCISCO MESA AGUADO Profesor Titular de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. BEATRIZ MIRELIS OTERO Profesora Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad Autnoma. Barcelona. MARA DOLORES MORAGUES TOSANTOS Catedrtica de Bioqumica. Departamento de Enfermera I. Escuela Universitaria de Enfermera. Universidad del Pas Vasco. LEOPOLDO MUOZ MEDINA Facultativo Especialista de rea de Medicina Interna. Hospital Universitario San Cecilio. Granada. JOS MANUEL NAVAJAS RODRGUEZ DE MONDELO Catedrtico de Patologa y Teraputica Dental. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.JOS MARA LIBANA CABANILLAS FIR de Anlisis Clnicos. Hospital Virgen de las Nieves. Granada.LUZ EMILIA PARRA ALONSO Profesora Principal y Profesora Asistente de Microbiologa y Parasitologa Mdica. Universidad Mdica de Holguin.MARA JULIA LIBANA CABANILLAS Licenciada en Odontologa. Interna de la Ctedra de Microbiologa Oral. Universidad de Granada.JOS MARA PEINADO HERREROS Profesor Titular de Bioqumica. Facultades de Medicina y Odontologa. Universidad de Granada.JOS LIBANA UREA Catedrtico de Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.GONZALO PIDROLA ANGULO Catedrtico de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. 10. AUTORESxiiiJOS PONTN SAN EMETERIO Catedrtico de Microbiologa. Facultad de Medicina y Odontologa. Universidad del Pas Vasco.PEDRO LUIS VALERO GUILLN Profesor Titular de Microbiologa. Facultad de Medicina y Odontologa. Universidad de Murcia.GUILLERMO PRATS PASTOR Catedrtico de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad Autnoma. Barcelona.MANUEL ALFONSO VILLA VIGIL Catedrtico de Patologa y Teraputica Dental. Facultad de Odontologa. Universidad de Oviedo.GUILLERMO QUINDS ANDRS Catedrtico de Microbiologa. Facultad de Medicina y Odontologa. Universidad del Pas Vasco.M TERESA DE JESS ZARAGOZA MENESES Profesora Asociada B de la Carrera de Cirujano Dentista. Facultad de Estudios Superiores Zaragoza. Universidad Nacional Autnoma de Mxico.EUGENIA QUIRS ROLDN Profesora Ayudante de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada. PILAR REGLEZ ARIO Catedrtica de Microbiologa y Salud Pblica. Departamento de Enfermera I. Escuela Universitaria de Enfermera. Universidad del Pas Vasco. CARMEN RODRGUEZ-AVIAL LPEZDRIGA Profesora Titular de Microbiologa. Facultades de Medicina y Odontologa. Universidad Complutense. Madrid. JUAN ROMN UREA Profesor Asociado de Microbiologa. Escuela Universitaria de Ciencias de la Salud. Universidad de Granada. JOS ROMERO VIVAS Profesor Titular de Microbiologa. Facultad de Ciencias de la Salud. Universidad Europea. Madrid.OTROS COLABORADORES JUAN CARLOS BLANCO TEJADA Alumno Interno de Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. FRANCISCA CASTILLO PREZ. Diplomada Universitaria en Enfermera, adscrita a Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. MANUEL PREZ-UTRILLA PREZ Alumno Interno del Departamento de Microbiologa. Universidad de Granada. KHALIB RAJA-E Alumna Interna de Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada. ANA ISABEL REDONDO LPEZ Alumna Interna de Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.ALFONSO RUIZ-BRAVO LPEZ Profesor Titular de Microbiologa. Facultad de Farmacia. Universidad de Granada.ELENA ROCA MUOZ Personal de Administracin y Servicios. Ctedra de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada.MARIANO SANZ ALONSO Profesor Titular de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad Complutense. Madrid.JOS MANUEL SALAZAR MOLINA Administrativo. Ctedra de Microbiologa. Facultad de Medicina. Universidad de Granada.ALBERTO SICILIA FELECHOSA Profesor Titular de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad de Oviedo.ESTBALIZ SNCHEZ GMEZ Alumna Interna de Microbiologa Oral. Facultad de Odontologa. Universidad de Granada.GLORIA SORIA GUERRERO Profesora Titular de Microbiologa. Odontologa. Universitat Internacional de Catalunya.MARA JOS SOTO PINO Licenciada en Biblioteconoma y Documentacin.JOS MARA TEJERINA LOBO Profesor Titular de Periodoncia. Facultad de Odontologa. Universidad de Oviedo.MARA LUISA VLCHEZ LPEZ Administrativa. Departamento de Nutricin y Bromatologa. Facultad de Farmacia. Universidad de Granada. 11. PRLOGOAparece un nuevo libro sobre Microbiologa, que es continuacin de una lnea ya comenzada en el ao 1995 con una primera edicin. No es un texto cualquiera; es uno que acaba de entrar en el grupo de los excelentes, entre aquellos libros que no slo sern colocados en las anaqueles de nuestra biblioteca, sino que pertenecern al grupo de libros que manejamos da a da. Es uno que debera estar en la hornacina de nuestro saber y entender. Este libro perfila claramente el conocimiento microbiolgico, pergeando de una manera sencilla las diferentes clasificaciones y cuadros clnicos que ayudan, no slo al profesional del laboratorio, sino tambin al clnico que utiliza aquellos saberes para su aplicacin teraputica. Despus de pasear por sus pginas y diferentes captulos, ha quedado el rescoldo cientfico en mi mente, columbrando el inmenso esfuerzo del autor y los que con l han colaborado. Cada captulo se encuentra ribeteado de importantes aplicaciones clnicas, pues desde la parte primera, donde se presenta el concepto general sobre la microbiologa y su evolucin histrica, hasta la microbiologa periodontal y periimplantaria, la de los procesos endodnticos y las infecciones locales y sus repercusiones generales, se recoge un cmulo de datos y pormenores que es como un paseo por una arboleda cientfica. La seccin segunda, dedicada a la Microbiologa general y a la respuesta del hospedador ante la infeccin, desarrolla el estudio de las bacterias, analizando su envoltura, apndices, elementos internos, nutricin, metabolismo, crecimiento, medios de cultivo, gentica, biologa molecular, etc. Especial inters tiene la parte dedicada a los antibiticos y a la relacin hospedador-bacteria con sus implicaciones inmunolgicas, de tanta actualidad. Contina el texto con la parte general dedicada a los virus, hongos y parsitos. Sigue una parte importante de diagnstico en el laboratorio ymedidas de esterilizacin, poniendo especial nfasis en el control del riesgo de infeccin. Los anaerobios ocupan una parte importante del texto, as como las espiroquetas y los diferentes virus. La microbiologa ocupa suficiente desarrollo, as como la parasitologa. A partir de ese momento se entra de lleno en la placa bacteriana, protagonista en estomatologa de gran cantidad de problemas, como la caries, las periodontitis, las infecciones a distancia, etc., que son tratadas con todo lujo de detalles y de forma magistral. No se ha dejado al albur ningn detalle ni concepto microbiolgico, siguiendo un esquema de aplicacin clnica desde las primeras pginas. El autor ha demostrado una gran clarividencia al desarrollar los diferentes captulos del libro. Con mprobo esfuerzo en su exposicin, ha sabido desbrozar lo ftil de lo principal; ha extendido de manera ubrrima su experiencia, dejando de lado las bagatelas cientficas y centrando cada tema en lo esencial. La ptina que da la experiencia y la reflexin ha sabido aplicarla, no slo en cmo lo dice en el libro, sino tambin en lo que dice y en quin lo dice. Esto slo es el fruto de los privilegiados que saben aunar esfuerzo y trabajo, inteligencia y sagacidad, as como un conocimiento mirfico que reverbera con la madurez. En suma, es ste un libro que hace que las horas pasen deprisa en una sinfona de lectura agradable, y cuyo paseo es una fresca plyade de conocimientos y conceptos. Auguro un xito total a este libro y aconsejo a los estudiosos lo tengan cerca de su lugar de trabajo. Es seguro que lo abrirn muchas veces y nunca se arrepentirn de cuantas veces lo hicieran. Antonio Bascones Martnez Catedrtico de Medicina Bucal y Periodoncia Director del Master de Periodoncia Presidente de la Sociedad Espaola de Medicina Oral 12. CONTENIDOAutores.................................................................................................................................... Otros colaboradores................................................................................................................ Prlogo.................................................................................................................................... Prefacio ...................................................................................................................................xi xiii xv xxiSECCIN I INTRODUCCIN AL ESTUDIO DE LA MICROBIOLOGA ORAL 1. Concepto y contenidos de la Microbiologa oral. Clasificacin de los seres vivos .. Jos Libana Urea, Jos Pontn San Emeterio 2. Evolucin histrica de la Microbiologa. Desarrollo de la Microbiologa oral ....... Jos Libana Urea, Ana M Castillo Prez, Fernando Garca Garca3 9SECCIN II MICROBIOLOGA GENERAL. RESPUESTA DEL HOSPEDADOR ANTE LOS AGENTES INFECCIOSOS 3. Morfologa, tamao y observacin de las bacterias ................................................... Fernando Garca Garca, Juan Romn Urea, Pedro Luis Valero Guilln 4. Estructura de las bacterias (I). Elementos de envoltura ........................................... Pedro Luis Valero Guilln, Ana M Castillo Prez, Jos Libana Urea 5. Estructura de las bacterias (II). Elementos internos y apndices ............................ Jos Libana Urea, Ana Leyva Garca, Fredy O. Gamboa Jaimes 6. Nutricin de las bacterias ............................................................................................. Jos Libana Urea, Concepcin Irbar Ibabe, Laura Benito de Crdenas 7. Metabolismo bacteriano................................................................................................ Jos Libana Urea, Jos M Peinado Herreros, Laura Benito de Crdenas 8. Ciclo celular y crecimiento bacteriano ........................................................................ Fernando Garca Garca, Ana Leyva Garca, Juan Romn Urea 9. Medios de cultivo bacterianos ...................................................................................... Federico Garca Garca, Nora Mariela Martnez, Natalia Chueca Porcuna 10. Gentica microbiana...................................................................................................... Federico Garca Garca, Jos Libana Urea, Rafael Borrs Salvador 11. Aplicacin de la biologa molecular al diagnstico microbiolgico y a la taxonoma microbiana ............................................................................................. Federico Garca Garca, Nora Mariela Martnez, Rafael Borrs Salvador 12. Antibiticos (I). Concepto y clasificacin. Estudio de la sensibilidad in vitro ......... Ana M Castillo Prez, Jos Libana Urea, Josefina Liares Louzao17 25 39 53 61 77 83 91103 115 13. xviiiCONTENIDO13. Antibiticos (II). Mecanismos de accin y resistencia ............................................... Jos Libana Urea, Ana M Castillo Prez, Josefina Liares Louzao 14. Relacin hospedador-bacteria (I). Modelos de relacin. Microbiota normal. Caractersticas generales de los antgenos. Antgenos bacterianos .......................... Ana M Castillo Prez, Eugenia Quirs Roldn, Carlos Garca Riestra 15. Relacin hospedador-bacteria (II). Inmunologa bsica. Respuesta del hospedador. Resistencia natural o inespecfica ................................................................................ Jos M Libana Cabanillas, M Julia Libana Cabanillas, Jos Fernando Fierro Roza 16. Relacin hospedador-bacteria (III). Inmunologa bsica. Respuesta del hospedador. Resistencia especfica o adaptativa .............................................................................. Jos Libana Urea, Alfonso Ruiz-Bravo Lpez, Jos Fernando Fierro Roza 17. Relacin hospedador-bacteria (IV). Inmunologa bsica. Alteraciones y efecto lesivo de la respuesta del hospedador.......................................................................... Alfonso Ruiz-Bravo Lpez, Natalia Chueca Porcuna, Luz Emilia Parra Alonso 18. Relacin hospedador-bacteria (V). Factores bacterianos en la gnesis de las enfermedades infecciosas ....................................................................................................... Jos Libana Urea, Ana Leyva Garca, Carlos Garca Riestra 19. Reacciones antgeno-anticuerpo in vitro...................................................................... Ana M Castillo Prez, Eugenia Quirs Roldn, Gloria Soria Guerrero 20. Caractersticas generales de los virus (I). Estructura, clasificacin y replicacin.. Jos Gutirrez Fernndez, Gonzalo Pidrola Angulo, Perla Hermida Lucena 21. Caractersticas generales de los virus (II). Relacin hospedador-virus. Patogenia de las enfermedades infecciosas vricas. Diagnstico general por el laboratorio. Profilaxis. Antivricos .................................................................................................... Jos Gutirrez Fernndez, Gonzalo Pidrola Angulo, Perla Hermida Lucena 22. Caractersticas generales de los hongos (I). Estructura, clasificacin y reproduccin ............................................................................................................... Jos Pontn San Emeterio, Trinidad Escobar Lara, Guillermo Quinds Andrs 23. Caractersticas generales de los hongos (II). Relacin hospedador-hongo. Micosis: clasificacin, patogenia y diagnstico general por el laboratorio. Antifngicos ..... Jos Pontn San Emeterio, Trinidad Escobar Lara, Guillermo Quinds Andrs 24. Caractersticas generales de los parsitos................................................................... Guillermo Quinds Andrs, Jorge Guisantes del Barco, Jos Pontn San Emeterio 25. Diagnstico general de las enfermedades infecciosas por el laboratorio................. Jos Pontn San Emeterio, M Dolores Moragues Tosantos, Guillermo Quinds Andrs 26. Desinfeccin y esterilizacin. Mecanismos de accin de los agentes fsicos y qumicos frente a los microorganismos............................................................................. Ana Leyva Garca, Pilar Baca Garca, Jos M Libana Cabanillas127137145157169177 191 201211221231 241 261267SECCIN III MICROBIOLOGA RELACIONADA 27. Medidas higinicas, desinfeccin y esterilizacin en el gabinete dental................... M Pilar Junco Lafuente, Juan Carlos Llodra Calvo, Manuel Bravo Prez 28. Epidemiologa general de las enfermedades transmisibles ....................................... Aurora Bueno Cavanillas, Jos Juan Jimnez Molen, Ramn Glvez Vargas 29. Profilaxis general de las enfermedades transmisibles. Preparados inmunitarios frente a los agentes infecciosos ..................................................................................... Aurora Bueno Cavanillas, Jos Juan Jimnez Molen, Miguel Espigares Garca279 287293 14. CONTENIDOxix30. Diversidad bacteriana. Principales bacterias en patologa humana ........................ Guillermo Prats Pastor, Beatriz Mirelis Otero 31. Gnero Staphylococcus y bacterias relacionadas........................................................ Jos Gutirrez Fernndez, Fredy O. Gamboa Jaimes, M Teresa Zaragoza Meneses 32. Gnero Streptococcus y bacterias relacionadas ......................................................... Jos Libana Urea, Ana M Castillo Prez, Carmen Rodrguez-Avial Lpez-Driga 33. Bacilos grampositivos anaerobios facultativos de inters oral.................................. Jos Libana Urea, Jos Pontn San Emeterio, Laura Benito de Crdenas 34. Bacilos gramnegativos anaerobios facultativos de inters oral................................. Jos Libana Urea, Guillermo Quinds Andrs, Maximino Gonzlez-Jaranay Ruiz 35. Bacterias anaerobias estrictas de inters oral (I). Caracteres generales. Anaerobios esporulados ................................................................................................ Ana M Castillo Prez, Jos Libana Urea, M Teresa Andrs Gmez 36. Bacterias anaerobias estrictas de inters oral (II). Anaerobios no esporulados ..... Ana M Castillo Prez, Jos Libana Urea, M Teresa Andrs Gmez 37. Bacterias cido-alcohol resistentes: micobacterias .................................................... Juan Romn Urea, Jos Libana Urea, Javier Aznar Martn 38. Espiroquetas y otras bacterias de inters oral............................................................ Fernando Garca Garca, M Carmen Bernal Zamora, Javier Aznar Martn 39. Diversidad vrica. Principales virus de inters en patologa humana ...................... Federico Garca Garca, Fernando Garca Garca, Javier Aznar Martn 40. Virus ADN de inters oral............................................................................................. Gonzalo Pidrola Angulo, Jos Gutirrez Fernndez, Jos Romero Vivas 41. Virus ARN de inters oral............................................................................................ Ana Leyva Garca, M Carmen Bernal Zamora, Jos Romero Vivas 42. Virus de las hepatitis (I). Hepatitis de transmisin oral............................................ M Carmen Bernal Zamora, M Carmen Maroto Vela, Norberto scar Arancegui 43. Virus de las hepatitis (II). Hepatitis de transmisin parenteral ............................... M Carmen Bernal Zamora, M Carmen Maroto Vela, Norberto scar Arancegui 44. Virus de la inmunodeficiencia humana ....................................................................... M Carmen Maroto Vela, M Carmen Bernal Zamora, Federico Garca Garca 45. Virus oncgenos ............................................................................................................. M Carmen Maroto Vela, Gonzalo Pidrola Angulo, Sergio Insinilla Cubillos 46. Priones ............................................................................................................................ Gonzalo Pidrola Angulo, M Carmen Maroto Vela, Gloria Soria Guerrero 47. Diversidad fngica. Principales micosis humanas ..................................................... Trinidad Escobar Lara, Jos Pontn San Emeterio, Guillermo Quinds Andrs 48. Hongos de inters oral................................................................................................... Guillermo Quinds Andrs, Trinidad Escobar Lara, Jos Pontn San Emeterio 49. Diversidad parasitaria. Principales parasitosis humanas ......................................... Guillermo Quinds Andrs, Jorge Guisantes del Barco, Jos Pontn San Emeterio 50. Parsitos de inters oral................................................................................................ Jos Pontn San Emeterio, Pilar Reglez Ario, Guillermo Quinds Andrs303SECCIN IV MICROBIOLOGA SISTEMTICA317 325 345 355365 375 387 397 409 415 425 433 439 449 461 467 475 487 497 509 15. xxCONTENIDOSECCIN V ECOLOGA ORAL. MICROBIOLOGA DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS BUCODENTALES 51. Composicin y ecologa de la microbiota oral ............................................................ Jos Libana Urea, M Paloma Gonzlez Rodrguez, M Julia Libana Cabanillas, Luz Emilia Parra Alonso 52. Determinantes ecolgicos orales................................................................................... Jos Libana Urea, Jos Manuel Navajas Rodrguez de Mondelo, Sergio Insinilla Cubillos, Marta lvarez Estvez 53. Microbiologa de las placas dentales............................................................................ Jos Libana Urea, Pilar Baca Garca, Carmen Rodrguez-Avial Lpez-Driga 54. Microbiologa de la caries............................................................................................. Pilar Baca Garca, Adela Baca Garca, Juan Ramn Maestre Vera 55. Microbiologa periodontal y periimplantaria ............................................................. Blas Noguerol Rodrguez, Jos Libana Urea, Mariano Sanz Alonso, David Herrera Gonzlez, Francisco Mesa Aguado 56. Microbiologa de los procesos endodnticos ............................................................... Manuel Menndez Collar, Jos M Tejerina Lobo, Manuel Alfonso Villa Vigil 57. Microbiologa de las infecciones locales de origen odontgeno ................................ Manuel Menndez Collar, Juan Sebastin Lpez-Arranz, Alberto Sicilia Felechosa 58. Repercusiones generales de la patologa infecciosa oral............................................ Miguel ngel Gonzlez Moles, Jos Gutirrez Fernndez, Juan Ramn Maestre Vera 59. Microbiologa de las enfermedades infecciosas de la mucosa oral y de las glndulas salivales............................................................................................ Jos Pontn San Emeterio, Guillermo Quinds Andrs, Alejandro Ceballos Salobrea, Jos Vicente Bagn Sebastin 60. Nociones bsicas sobre grandes sndromes infecciosos en patologa humana......... Jos Hernndez Quero, Trinidad Escobar Lara, Leopoldo Muoz Medina ndice analtico .......................................................................................................................515527541 561 571597 607 619631643653 16. PREFACIOEl libro de Microbiologa Oral ve su segunda edicin con un planteamiento muy diferente con respecto a la primera. Tanto es as que en realidad se trata de un texto totalmente nuevo. Se han modificado su estructura y sus contenidos, intentando adaptarlo mejor a los planes de estudios que, al menos en Espaa, han sufrido en estos ltimos aos un cambio sustancial para seguir las directrices de la Comunidad Econmica Europea. Por otra parte, han participado profesionales que anteriormente no lo hicieron y que prestan su actividad acadmica en facultades de Odontologa, Medicina y Farmacia y escuelas universitarias de Enfermera. Esto ha sido as porque, si bien es un texto pensado principalmente para alumnos de odontologa, odontlogos y estomatlogos, una buena parte de sus contenidos pueden ser tiles a otros alumnos, docentes y profesionales. No es ciertamente un libro para especialistas en Microbiologa, sino un texto bsico en el que se han obviado aspectos puntuales que pudieran ser materia de discusin, dndole por el contrario prioridad a conocimientos plenamente asentados. Adems, casi todos los captulos han sido redactados simultneamente por profesores pertenecientes a diferentes universidades tanto espaolas como iberoamericanas y muchos de ellos con la colaboracin conjunta de microbilogos y clnicos. Creo que de esta forma se le da al texto un carcter multidisciplinar y una visin pedaggica ms amplia al haberse contrastado opiniones y experiencias diferentes. Quisiera expresar mi agradecimiento a los autores que hicieron posible la primera edicin, y que abrieron la puerta para esta nueva. Pero mi agradecimiento tiene que estar especialmente dirigido a los que han colaborado en este nuevo proyecto. Ha sido un conjunto humano admirable que, con las lgicas discrepancias, ha constituido un grupo afn en ideas y metas. Espaoles e iberoamericanos unidosen una tarea comn que, ms que por m, por mis compaeros, espero que su esfuerzo se vea recompensado y esta colaboracin pueda continuar en el futuro. Si no hubiese sido por las facilidades de los setenta autores que han participado, algunos de ellos, mis queridos hermanos de ms all del ocano, a ms de mil kilmetros de distancia, este libro seguira en mi mente y no plasmado en las pginas que siguen. Gracias a mi admirado profesor Antonio Bascones Martnez, Catedrtico de la Facultad de Odontologa de la Universidad Complutense de Madrid, gran docente y profesional excepcional, al que a ttulo personal tanto debo, por haber tenido la amabilidad de escribir la presentacin del libro. Mencin especial tengo que hacer de dos personas que me han prestado su apoyo en todo momento: los profesores Jos Pontn San Emeterio, que tantos captulos ha coordinado, y Ana M Castillo Prez, por su inestimable e importantsima colaboracin a lo largo de un ao en multitud de aspectos. Gracias a mi compaero de la Facultad de Odontologa de Rosario (Argentina), profesor Norberto scar Arancegui, por su amistad y apoyo incondicional. Gracias a Juan Carlos Blanco Tejada y Natalia Chueca Porcuna, que pacientemente hicieron los dibujos y esquemas. Tampoco puedo olvidar a mi hijo Jos M, por sus mltiples sugerencias, a Marisa Vlchez Lpez, que mecanografi y corrigi el manuscrito original siempre con la amabilidad que le caracteriza, a Marisa lvarez Rodrguez de la editorial Interamericana, mujer de gran profesionalidad, que de nuevo volvi a confiar en mi persona, y a Nuria Fernndez, de la misma editorial. Gracias a mi familia, que soport meses y meses sin recibir la atencin que les debo. Igualmente gracias a esos otros colaboradores, ms annimos que los autores, y que merecen mi ms sincero reconocimiento. Finalmente, gracias a los lectores que de hecho, en definitiva, sern los jueces de la obra; que sepan excusar las ms 17. xxiiPREFACIOque posibles erratas y que tengan la seguridad de que estn ah no por falta de atencin, sino que, como burlones duendecillos, han esquivado la lupa correctora de este coordinador; mis disculpas por ellas. Para terminar, un recuerdo emocionado a dos personas que ya no estn entre nosotros: al maestro de tantas generaciones que hizo la pre-sentacin de la primera edicin, mi querido Don Gonzalo Pidrola Gil, y a ese amigo que se fue silenciosamente en plenitud de la vida, el profesor Don Jos Mara Peco Malagn. Me permito la licencia de pedirles que, all donde estn, lean tambin este libro y me perdonen los mltiples fallos en los que haya podido incurrir. JOS LIBANA UREA Granada, Julio, 2002 18. SECCIN IINTRODUCCIN AL ESTUDIO DE LA MICROBIOLOGA ORAL 19. CAPTULO 1CONCEPTO Y CONTENIDOS DE LA MICROBIOLOGA ORAL. CLASIFICACIN DE LOS SERES VIVOS JOS LIBANA UREA JOS PONTN SAN EMETERIOSumario Concepto y contenidos de la microbiologa oral. Clasificacin de los seres vivos. CONCEPTO Y CONTENIDOS DE LA MICROBIOLOGA ORAL La microbiologa es la rama de la biologa que estudia los microorganismos o microbios. Bajo esta denominacin se incluyen seres de tamao microscpico y organizacin muy simple, de estructura subcelular, unicelular o pluricelular, aunque en este ltimo caso no forman tejidos diferenciados. As pues, la microbiologa incluir en sus estudios: a) microorganismos celulares como las bacterias (bacteriologa), algas y hongos microscpicos (ficologa y micologa, respectivamente) y los protozoos (protozoologa); b) microorganismos sub o acelulares como los virus (virologa) y c) partculas subvirsicas como los viroides (patgenos para plantas) y los priones. La parte de la microbiologa que tiene un carcter general se ocupa del anlisis de la morfologa, estructura, fisiologa, gentica, sensibilidad in vitro a diversos agentes, hbitat de los microorganismos, etc., mientras que la que tiene un carcter sistemtico lo hace del estudio pormenorizado de los distintos grupos o taxones en los que se renen los microbios. Existen diversas disciplinas que nacen del tronco comn de la microbiologa: industrial, agrcola, marina, veterinaria, etc. Entre ellasdestacan por su inters en patologa infecciosa humana la mdica y la clnica. La microbiologa mdica estudia las actividades de los microorganismos en tanto en cuanto son capaces de generar enfermedad en el hombre. La microbiologa clnica aplica estos conocimientos al diagnstico de los procesos infecciosos humanos con una proyeccin asistencial. Ni la microbiologa mdica ni la clnica pueden entenderse como ciencias independientes del ser humano, de tal forma que ante el posible conflicto entre ste y los microorganismos, aqul presenta diversos tipos de reacciones, de las que se ocupa, en parte, la inmunologa microbiana mediante el estudio de la respuesta del hospedador a los agentes infecciosos. En resumen, el contenido de la microbiologa mdica, y tambin de la clnica, comprende en su vertiente general y sistemtica la bacteriologa, la micologa, la protozoologa, la virologa, los priones y la respuesta del hospedador a los agentes infecciosos o inmunologa microbiana, ya que las algas muy excepcionalmente tienen inters en patologa humana. La microbiologa oral, como parte de la microbiologa mdica y clnica, tendr, tanto en los aspectos generales como sistemticos, sus mismos contenidos, haciendo, como es lgico, hincapi en los microorganismos propios de la cavidad bucal y la respuesta de sta frente a aqullos (microbiologa general y sistemtica e inmunologa microbiana orales). Igualmente, su estudio se extender a las relaciones que los microbios establecen entre s y con los teji- 20. 4MICROBIOLOGAEstructuraORALImperios o dominiosReinosOrganismosMicrobiologa oralMicrobiologa oral general y sistemtica Micologa Clula eucariotaEukaryaFungi o Mycetae ProtozoaHongos ProtozoosProtozoologa Bacteriologa Respuesta del hospedadorClula procariotaBacteriaVarios segn el linaje filogenticoEubacterias grampositivas Eubacterias gramnegativas Bacterias sin paredHombre. Cavidad oralInmunologa microbiana oral Ecologa oralVirologa SubcelularViridaeVirus MicroorganismosSubvirsicaPrionesMicroorganismosEnfermedades infecciosas bucodentalesFigura 1.1.Contenidos de la microbiologa oral.dos de la boca (ecologa oral) y al papel que desempean en las enfermedades infecciosas, tanto en las que tienen un carcter localizado en dicha cavidad como en las que, desde este origen, se extienden a otros puntos del organismo y las que secundariamente repercuten en aqulla (enfermedades infecciosas bucodentales) (figura 1.1). La parasitologa es la rama de la biologa que estudia los parsitos o seres que viven en asociacin con otros. Las bacterias, los hongos, los virus y los priones pueden comportarse como parsitos; sin embargo, clsicamente y de una forma tcita, ms o menos aceptada, se admite que la parasitologa incluye en su estudio a los protozoos, helmintos (helmintologa) y artrpodos (artropodologa). De lo sealado puede comprenderse que los protozoos podran ser objeto del estudio de la microbiologa o de la parasitologa; para obviar cualquier polmica, en este texto, aunque sean considerados como microorganismos, su estudio se desarrollar en los captulos correspondientes a la parasitologa. En cualquier caso, los parsitos, tal como se entienden clsicamente, tienen, salvo algunos escasos protozoos, un inters limitado en patologa infecciosa oral y por ello se expondrn de forma somera en este libro.CLASIFICACIN DE LOS SERES VIVOS Hoy da se distinguen dos tipos de clulas, unas complejas o eucariotas y otras simples o procariotas (tabla 1.1). Los seres vivos se clasifican en funcin del tipo celular y, ms recientemente, mediante la aplicacin de tcnicas de biologa molecular por sus relaciones filogenticas. Estas ltimas, por ejemplo, se basan en comparar las identidades, semejanzas o diferencias que existen entre secuencias de aminocidos y, de forma especial, entre secuencias cortas de oligonucletidos existentes en el cido ribonucleico ribosmico (ARNr), sobre todo en el ARNr 16S de las clulas procariotas y en el ARNr 18S de las eucariotas (secuencias signaturas). Estas regiones del ARNr estn unas veces muy conservadas mostrando una gran estabilidad, mientras que otras, por el contrario, son variables y se han modificado con el transcurso de los aos, de tal forma que su estudio, adems de establecer semejanzas y diferencias entre los seres vivos, permite evaluar la distancia que entre ellos se ha producido a lo largo del tiempo a partir de un ancestro comn. Se convierten as en los llamados cronmetros evolutivos, ya que gracias a la comparacin entre secuencias de distintos ARNr y al empleo de mtodos estadsticos se ha podido confec- 21. CAPTULO 1. CONCEPTO Y Tabla 1.1.CONTENIDOS DE LA MICROBIOLOGA ORAL .CLASIFICACINDE LOS SERES VIVOS5Algunas diferencias significativas entre los organismos eucariotas y los procariotasCaractersticasEucariotasProcariotasMetabolismo10-100 m Lineal en ncleo, formando un complejo con protenas bsicas. Organizado en cromosomas. Presencia de membrana nuclear Mitocondrias, aparato de Golgi, retculo endoplsmico, cloroplastos, etc. Ausente 80S Sexual y asexual. Meiosis y mitosis AerobiosAntibiticosHabitualmente inactivosTamao (dimensin lineal) ADNOrganelosMurena Ribosomas Reproduccincionar, hasta donde es posible, el llamado rbol filogentico universal. Surgen as tres troncos principales que configuran los dominios o imperios Bacteria, Archaea y Eukarya, de los que a su vez nacen ramas que constituyen linajes filogenticos que, probablemente, en el futuro sern equiparados a reinos. Estos troncos y ramas, caracterizados por ejemplo por secuencias especficas de oligonucletidos, cuando estn ms prximos a la raz o ancestro comn, que se considera procaritico, seran linajes menos evolucionados, mientras que los ms alejados representaran aquellos grupos de seres vivos que han experimentado una evolucin mayor (figura 1.2). Adems de estos caracteres filogenticos, cada uno de los imperios o dominios presentan otras caractersticas que les hacen diferentes, por ejemplo la existencia o no de murena o peptidoglucano, la configuracin del cido desoxirribonucleico (ADN), los tipos de lpidos en las membranas celulares, el nmero de subunidades de la ARN polimerasa, el aminocido iniciador de la sntesis proteica, etc. As pues en el momento actual, pese a su carcter provisional y evidentemente discutible, los seres vivos con organizacin celular pueden clasificarse de la siguiente forma: Imperio o dominio Eukarya. Tiene clulas eucariotas. Comprende varias ramas o1-10 m Circular en nucleoide y otros elementos, sin formar complejos con protenas bsicas. No organizado en cromosomas. Ausencia de membrana nuclear Escasos o ningunoNormalmente presente 70S Asexual. Fisin binaria Aerobios, microaerfilos, anaerobios facultativos, anaerobios estrictos, etc. Activoslinajes filogenticos que, como se ha sealado, podran asimilarse a reinos. Dos de ellas claramente constituiran los reinos Animalia y Plantae, pero existen tres que podran incluirse en el reino Fungi o Mycetae, varios en el Protozoa y otros tantos en el Algae. Estos ltimos trminos, pese a sus diferencias filogenticas, se utilizarn en este texto en tanto en cuanto los distintos linajes sean aceptados universalmente como reinos, haciendo referencia respectivamente a los hongos, protozoos y algas que, como se ha sealado, tienen escasa repercusin en patologa humana y menos an en la cavidad oral (en este imperio o dominio se incluirn tambin, como pertenecientes al reino Animalia, los helmintos o gusanos y los artrpodos, de gran inters en patologa infecciosa, pero no en el mbito odontolgico). Imperio o dominio Bacteria. Comprende las denominadas eubacterias o bacterias verdaderas para diferenciarlas de las otras bacterias, llamadas arqueobacterias. Presenta clulas procariotas. Consta al menos de doce linajes filogenticos, de los que especialmente tienen inters en patologa humana cinco: proteobacterias, eubacterias grampositivas con elevado y escaso contenido de guanina y citosina 22. tas sPlanAnim acteAlgaBaC as BAdas itiv a os ion ac mp rel gra ias ias ter ac ter yb ac m ub riu rias ye cte acte as ba teob vo sm s Pro pla midia s, Fla co de Mi Cla roilesORALosMICROBIOLOGAHong6zoosProtoEspirtasRIA TEHAEA ARCueEU KA RY AoqAlgas zoosProtoANCESTRO COMN(G+C) en su ADN (entre las de escaso contenido de G+C se encuentran la mayora de los micoplasmas o bacterias sin pared), clamidias, Bacteroides, Flavobacterium y bacterias relacionadas y espiroquetas. Al igual que ocurra con el imperio o dominio Eukarya, hasta que dichos linajes sean aceptados como reinos, parece ms til, especialmente en patologa humana, su divisin segn la respuesta a la tincin de Gram y a la existencia o no de murena en eubacterias o bacterias grampositivas y gramnegativas y bacterias sin pared. Imperio o dominio Archaea. Consta tambin de clulas procariotas, pero con dife-Figura 1.2. Representacin esquemtica del rbol filogentico universal.rencias significativas con respecto a las que constituyen el anterior. Incluye las arqueobacterias con varios linajes sin inters en patologa humana (p. ej., microorganismos termfilos, metangenos o halfilos extremos). Hasta ahora no se ha citado a los virus. Estos microorganismos poseen caractersticas peculiares, como su tamao submicroscpico, por lo que nicamente pueden observarse por microscopa electrnica; slo poseen un tipo de cido nucleico e incluso, en los casos de mayor complejidad estructural, carecen de metabolismo intermediario. Debido a estas y otras peculiaridades, forman un grupo diferenciado y 23. CAPTULO 1. CONCEPTO YCONTENIDOS DE LA MICROBIOLOGA ORAL .aparte, para el que se ha propuesto, si se consideraran seres vivos, incluirlos en un nuevo imperio o dominio: Viridae. Hay que hacer mencin aparte de los priones. stos son protenas infecciosas constituidas originalmente por protenas de bajo peso molecular codificadas por genes de clulas humanas o de animales sanos que al sufrir la alteracin de algn codn originaran protenas insolubles; stas, al acumularse en agregados intracelulares o varillas, aceleraran el curso de enfermedades que tienen un largo perodo de incubacin. Por su carcter submicroscpico, su estudio se ha asimilado clsicamente a la virologa, aunque en principio poco tienen que ver con los virus.Resumen La microbiologa oral estudia de forma especial las bacterias, los hongos y los virus de la cavidad bucal, la respuesta de sus tejidos frente a los microorganismos, las relaciones que stos establecen entre s y con dicha cavidad, y las enfermedades infecciosas propias del mbito odontolgico. Las bacterias son seres procariotas, los hongos, eucariotas, y los virus, subcelulares; estn incluidos, en funcin de sus relaciones filogenticas, respectivamente en los imperios o dominios Bacteria, Eukarya y Viridae.CLASIFICACINDE LOS SERES VIVOS7BIBLIOGRAFA Bagg, J; MacFarlane, TW; Poxton, IR; Miller, CH; Smith, AJ. Essentials of microbiology for dental students. Oxford: Oxford University Press, 1999: 5-9. Eiros, J; Ordua, A; Rodrguez, A. La microbiologa en Medicina y su docencia universitaria. Valladolid: Secretara Publicaciones Universidad, 1994: 55. Garca, JA; Garca, JE; Garca, E. Taxonoma bacteriana. Tcnicas de observacin microscpica, morfologa y tinciones. En Garca, JA; Picazo, JJ, eds. Microbiologa mdica. 1. Microbiologa mdica general. Madrid: Mosby, 1996: 31-36. Ingraham, JL; Ingraham, CA. Introduccin a la microbiologa. Barcelona: Revert, 1998: 229-245. Madigan, MT; Martinko, JM; Parker, J. Brock. Biologa de los microorganismos. 8.a ed. Madrid: Prentice-Hall, 1997: 607-634. Prescott, LM; Harley, JP; Klein, DA. Microbiologa. 4.a ed. Madrid: McGraw-Hill/Interamericana, 1999: 407-436. Prusiner, SB. Prions. Novel infection pathogens. En Lauffer, MA; Maramorosch, K, eds. Advances in virus research. Vol. 28. New York: Academic Press, 1983: 241-283. Pumarola, A. Microbiologa y parasitologa mdica. Evolucin histrica, concepto y contenido. En Pumarola, A; Rodrguez, A; Garca, JA; Pidrola, G, eds. Microbiologa y parasitologa mdica. 2.a ed. Barcelona: Salvat, 1987: 1-10. Woese, CR; Kandler, O; Wheelis, ML. Toward a nature system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria and Eukarya. Proc Natl Acad Sci. 1990; 87: 4576-79. 24. CAPTULO 2EVOLUCIN HISTRICA DE LA MICROBIOLOGA. DESARROLLO DE LA MICROBIOLOGA ORAL JOS LIBANA UREA ANA MARA CASTILLO PREZ FERNANDO GARCA GARCASumario Breve historia de la microbiologa. Desarrollo de la microbiologa oral. BREVE HISTORIA DE LA MICROBIOLOGA Resulta difcil resumir lo que han supuesto los avances de la microbiologa, especialmente en los dos ltimos siglos, para la ciencia en general, la medicina en particular y, en consecuencia, para la odontologa. Por ello, slo nos limitaremos en este captulo a resear los acontecimientos ms significativos, si bien otros muchos tuvieron y tienen igualmente gran importancia y trascendencia. Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) (figura 2.1) fue el descubridor del mundo microbiano y, por tanto, el que puso los primeros pilares de la microbiologa. Debido a su aficin a la construccin de microscopios consigui algunos de ellos muy rudimentarios (figura 2.2) con los que, guiado por su enorme intuicin, observ numerosos seres microscpicos como bacterias, hongos y protozoos, algunos procedentes de la boca; adems, mantuvo una dilatada correspondencia con la Royal Society de Londres, a la que envi diversos dibujos de aquellos diminutos seres que denomin animlculos (animalculos) (figura 2.3). Los verdaderos fundadores de la microbiologa mdica, especialmente de la bacteriologa, fueron Pasteur y Koch en la segunda mitad del siglo XIX.Louis Pasteur (1822-1895) (figura 2.4) realiz numerosos descrubrimientos e hizo grandes aportaciones que elevaron la microbiologa a la categora de ciencia. As cabra destacar que: a) termin definitivamente con la doctrina de la generacin espontnea, mostrando cmo una infusin, previamente calentada y por tanto tericamente libre de microbios, colocada en un matraz con cuello de cisne, no se contaminaba con microorganismos, ya que stos sedimentaban en las diversas curvaturas; as demostr que todos los seres vivos provienen de otros seres vivos (figura 2.5); b) comprob que las fermentaciones se producan por agentes microbianos y que algunos de ellos las originaban en ausencia de aire, creando los trminos aerobios y anaerobios para hacer referencia a seres que, respectivamente, viven con o sin oxgeno; c) llev a cabo una serie de estudios sobre la pebrina, una enfermedad del gusano de seda, y sobre la transmisin del carbunco, demostrando que los microbios eran los agentes etiolgicos y d) descubri que utilizando los propios microorganismos podan prevenirse las enfermedades infecciosas; surgieron as las vacunas, nombre dado en honor de Jenner; para ello emple varios mtodos para atenuar la virulencia microbiana como el envejecimiento de los cultivos (vacuna frente al clera aviar, 1879), el aumento de la temperatura normal del desarrollo bacteriano (vacuna frente al carbunco animal, 1881), por inoculaciones o pases en animales (vacuna frente al clera rojo del cerdo, 1883) y por desecacin (vacuna antirrbica, 1884). Robert Koch (1843-1910) (figura 2.6) tambin contribuy de forma decisiva al desarrollo 25. 10MICROBIOLOGAFigura 2.1. 1723).ORALAntony van Leeuwenhoek (1632-de la microbiologa: a) formul sus clebres postulados (1882), que demostraban que un agente microbiano era el causante de una determinada enfermedad infecciosa; para ello aislaba las bacterias en cultivo puro (un solo tipo), las inoculaba en animales de experimentacin, que de esta forma enfermaban, y finalmente volva a obtener de estos ltimos el mismo agente infeccioso; b) descubri las bacterias productoras de la tuberculosis (1882) y del clera (1883) y c) difundi el empleo de tcnicas tintoriales para observar los microorganismos y los medios de cultivo slidos con agar para obtener colonias aisladas y, por tanto, poder trabajar con una sola cepa microbiana y no con varias. De aquellas dos grandes escuelas surgieron investigadores de prestigio como Chamberland, Roux, Yersin, Klebs, Loeffler, Gram, etc. As se descubrieron numerosos microorganismos, aunque muchas veces eran los mismos, a los que se les daba nombres diferentes. Para poner orden en aquel caos surgi la taxonoma o ciencia de las clasificaciones que hoy se ha beneficiado del desarrollo de la biologa molecular, de tal forma que a las clasificaciones clsicas, basadas en criterios fisiolgicos, se han unido otras mucho ms modernas utilizando mtodos quimiogenticos.Figura 2.2. Microscopio utilizado por Antony van Leeuwenhoek.El fundador de la micologa fue Pier Micheli, quien en 1729 public su obra Nova plantarum, en la que se describa un amplio nmero de hongos. Agostino Basi, en 1836, inici los estudios de la micopatologa cuando descubriFigura 2.3. Dibujos realizados por Antony van Leeuwenhoek en sus primitivas observaciones. 26. CAPTULO 2. EVOLUCINFigura 2.4.HISTRICA DE LA MICROBIOLOGA .Louis Pasteur (1822-1895).que uno de estos microorganismos, Beauvaria bassiana, era el agente causal de la muscardina, una enfermedad de los gusanos de seda. En 1837, Robert Remak descubri el primer agente etiolgico de una micosis humana, Achorion schoenleinii, productor de una forma de tia. En aos sucesivos se describieron otros hongos patgenos, destacando, por su inters en la cavidad oral, el descubrimiento de Candida albicans por B. Lagenbeck en 1839. Como ocu-Tubo en forma de cuello de cisneCaldo estrilFigura 2.5. Matraz en cuello de cisne utilizado por Pasteur para terminar con la teora de la generacin espontnea.DESARROLLOFigura 2.6.DE LA MICROBIOLOGA ORAL11Robert Koch (1843-1910).rra con la bacteriologa, tambin exista un gran caos taxonmico, que fue en parte solucionado por Raimon Sabouraud con su monumental tratado Les teignes publicado en 1910. Como era lgico, debido a su tamao submicroscpico, la virologa evolucion ms tardamente que la micologa y la bacteriologa. Sin embargo, ya en 1892, Dimitri Iwanowsky observ cmo un extracto de hojas de tabaco, afectadas por una enfermedad denominada mosaico, tena poder infeccioso sobre otras plantas incluso tras un filtrado que impeda el paso de las bacterias. En 1898, Martinus Beijerinck sospech que se trataba de un agente nuevo y acu por primera vez el trmino de virus con su significacin actual. Otras enfermedades, tanto de vegetales, animales y del ser humano, parecan tener el mismo origen. El desarrollo del microscopio electrnico y de nuevas tcnicas de laboratorio contribuy de forma decisiva al descubrimiento real de aquellos agentes y as, en 1935, Wendell Stanley obtuvo cristalizado el virus del mosaico del tabaco. Desde ese momento, la virologa experiment un gran impulso y se describieron numerosos virus productores de enfermedades infecciosas, especialmente desde que a partir de 1940 se generaliz el uso de cultivos celula- 27. 12MICROBIOLOGAORALres adicionados de antibiticos para evitar su contaminacin bacteriana. En 1980, S.B. Prusiner descubri, a partir de tejido nervioso de hmster infectado por scrapie (un proceso que afecta a las ovejas y las cabras), una protena infecciosa desprovista de cido nucleico capaz de transmitir la enfermedad a otros hmsters. La denomin prin y hoy se considera la causa de encefalopatas espongiformes del hombre y otros animales sustentada bajo la influencia de un factor gentico innato. Como muchos parsitos son macroscpicos (helmintos y artrpodos), no es de extraar que la parasitologa iniciara su andadura mucho antes que la microbiologa. En cualquier caso, la protozoologa, debido al tamao de los protozoos, tuvo que esperar al desarrollo de los microscopios. Curiosamente, la primera ameba parsita del hombre que se descubri fue Entamoeba gingivalis (Gros, 1849), uno de los pocos protozoos que junto con Trichomonas tenax (Mller, 1773) tiene inters en la cavidad oral. Otros hitos de especial importancia en el campo parasitolgico fueron la identificacin de Entamoeba histolytica (Lsch, 1875), la descripcin de la transmisin de filarias por mosquitos (Manson, 1877), el descubrimiento de los plasmodios (Laveran, 1880) y la transmisin de stos por los mosquitos (Ross, 1895) y de los tripanosomas por moscas (Bruce y Nabarro, 1903). Una constante del hombre a lo largo de la historia ha sido intentar controlar los agentes infecciosos. En 1798, Edward Jenner observ cmo los ordeadores que padecan una enfermedad de las ubres de los bovinos, la vacuna, no sufran la viruela humana. Este mdico ingls fue, probablemente sin saberlo, el iniciador de la inmunologa. Despus vendran los trabajos de Pasteur sobre las vacunas y el descubrimiento de la toxina diftrica (Roux y Yersin, 1884), de la toxina tetnica (Behring y Kitasato, 1890), de los sueros o inmunizaciones pasivas (Fraenkel, 1890) y de los toxoides o anatoxinas, que son compuestos que pierden su poder txico conservando el inmungeno (Ramon, 1924). Las bases de la proteccin de las vacunas y sueros se encuentran en lo que hoy se conoce como inmunidad humoral y celular. Fue Elie Metchnikoff quien en 1882 descubri la fagocitosis y por tanto la respuesta celular frente a la agresin de diferentes noxas, entre ellas los microorganismos. En losltimos aos se han realizado importantes avances en este campo: investigaciones sobre el papel de los anticuerpos (Porter y Edelman, 1959), determinacin de la importancia del timo en la respuesta inmunitaria (Miller y Good, 1961), descubrimiento de los anticuerpos monoclonales de gran especificidad frente a los antgenos (Kohler y Milstein, 1975), etc. El estudio de la respuesta inmunitaria in vitro ha permitido mejorar las tcnicas de diagnstico en los laboratorios. A este respecto, hay que recordar las reacciones serolgicas como las de aglutinacin (Gruber y Durhan, 1896), las de precipitacin (Kraus, 1897), la de fijacin del complemento (Bordet y Gengou, 1901), etc. En el campo del control de los microorganismos se deben destacar los trabajos de Joseph Lister, quien en 1867 comenz a preconizar el tratamiento con fenol y calor de los instrumentos y vendajes quirrgicos, con la finalidad de evitar que los microorganismos penetrasen en las heridas; de esta forma se inici el desarrollo de la asepsia y la antisepsia, que transformaron de forma decisiva la ciruga. La quimioterapia se inici con Paul Ehrlich, quien en 1909 obtuvo un derivado del arsnico, el salvarsn, eficaz en el tratamiento de la sfilis. Gerhard Domagk, en 1935 al estudiar diversos colorantes descubri las sulfamidas. Alexander Fleming, en 1929, observ cmo un hongo del aire, Penicillium notatum, produca una sustancia antagnica de los estafilococos. Ernst Chain y Howard Florey, en 1942, aislaron y purificaron el compuesto activo, penicilina. Selman Waksmann, en 1943, aisl de otro microorganismo, Streptomyces griseus, el primer agente antibacteriano activo para el tratamiento de la tuberculosis. En aos sucesivos se descubrieron una gran cantidad de antibiticos que han contribuido de forma decisiva a la curacin de numerosas enfermedades infecciosas. Estos compuestos, aunque extraordinariamente tiles, hicieron concebir la falsa esperanza de que con su empleo se haban resuelto completamente estos graves procesos. Desgraciadamente, el descubrimiento de los fenmenos de resistencias mltiples (Akaba, Ochiai y Watanabe, 1956), que pueden transferirse de unas bacterias a otras, acabaron con estas expectativas y han determinado que se deba seguir trabajando en este campo para descubrir antibiticos cada vez ms eficaces. 28. CAPTULO 2. EVOLUCINHISTRICA DE LA MICROBIOLOGA .DESARROLLO DE LA MICROBIOLOGA ORAL El origen de la microbiologa oral coincidi con el descubrimiento de las bacterias. Leeuwenhoek observ en su saliva y en el material depositado en los dientes, que denomin materia alba, animlculos y as lo comunic, asombrado, a la Royal Society de Londres. En 1890, Willoughby Miller, natural de los Estados Unidos de Amrica, qumico convertido en dentista que trabaj con Koch en Berln y posteriormente en la Universidad de Pensilvania, public su clebre libro The microorganism of the human mouth. En l expone la famosa teora quimioparasitaria, en virtud de la cual los microorganismos, al actuar sobre los hidratos de carbono de la dieta acumulados en la boca, produciran cidos que desmineralizaran los tejidos duros del diente. El mismo Miller intent aislar e identificar estos microorganismos orales, pero tropez con la dificultad de obtener cultivos puros debido a la heterogenicidad de la microbiota oral. Sin embargo, en 1891, basndose en una hiptesis previa de John Hunter, formul otra clebre teora, la focal, por la que las bacterias bucales podran, a partir de la cavidad oral, originar procesos infecciosos en otros puntos del organismo. En 1897, el estadounidense Leon Williams encontr en las zonas con caries incipientes acumulaciones de bacterias adheridas al esmalte cariado, y pens que la produccin de cidos en dichas zonas eran las responsables del proceso. En 1898, Greene V. Black, dentista y microbilogo, tambin estadounidense, describi sobre la superficie de los dientes acumulaciones bacterianas fundamentalmente constituidos por lo que hoy conocemos como estreptococos. Acu el trmino de placa para definir estos depsitos y sugiri que las bacterias que la constituan eran capaces de formar una sustancia gelatinosa que les permita adherirse a la superficie de los dientes. En 1944, Robert Stephan demostr que no todas las placas son carigenas. Administrando hidratos de carbono fcilmente fermentables y, mediante unos electrodos especiales, midi seguidamente el pH intraplaca; en zonas con caries activas el pH descenda rpidamente, hecho que no ocurra en las inactivas. Demostrada la importancia de los cidos y del descenso del pH en la gnesis de la desmineralizacin, se busc desde el principio la bac-DESARROLLODE LA MICROBIOLOGA ORAL13teria o bacterias causales. Durante los aos 30 y 40 del siglo pasado, fueron los lactobacilos los microorganismos ms implicados por todos los investigadores. La realizacin de estudios con animales sin microorganismos (gnotobiticos) modific estos criterios mostrando la importancia que poda tener otra bacteria descubierta en 1924 por J.K. Clark: Streptococcus mutans. As, durante los aos 50 y 60 los trabajos de Paul Keyes y colaboradores demostraron la capacidad de esta bacteria para producir caries en estos animales alimentados con dieta rica en sacarosa y otros hidratos de carbono, y cmo la enfermedad no apareca sin la presencia de la misma aunque ingirieran alimentos carigenos (origen infeccioso de la caries). Hoy se sabe que aunque S. mutans es un agente importante en la caries, sta es una enfermedad multifactorial en la que influyen al menos la dieta, el hospedador, el factor tiempo y los microorganismos. Se debe sealar al respecto que, en 1965, Paul Keyes y Robert Fitzgerald demostraron que la caries es transmisible y que experimentalmente poda prevenirse con antibiticos. Por lo que se refiere a los otros grandes procesos microbianos de la cavidad oral, los que afectan al periodonto, como la gingivitis y periodontitis (piorreas), se debe destacar que ya en 1745 Pierre Fauchard haba relacionado lo que hoy se conocen como placa y el sarro o trtaro con la aparicin de estas afecciones. En 1773, el ya mencionado John Hunter seal que las gingivitis y piorreas podan repercutir en otras zonas del organismo. W. Miller, en 1890, relacion estos procesos con los microorganismos. Aos despus se descubri la asociacin de espiroquetas y bacterias fusiformes en procesos infecciosos periodontales (Plaut, 1894 y Vincent, 1896). En 1934, H.A. Gins destac la importancia del incremento de los anaerobios en las zonas ms afectadas del periodonto y J.B. MacDonal y colaboradores, en 1956, resaltaron el papel de bacterias, tambin anaerobias, productoras de pigmento negro. En 1965, Max Lisgarten estudi por microscopa electrnica de transmisin los microorganismos periodontopatgenos; aos despus, en 1988, demostr la invasin tisular de las bacterias a nivel del periodonto. En 1965, Jrgen Slots cultiv los agentes implicados en una forma de periodontitis denominada juvenil. En 1979, Sigmund Sockransky emiti los postulados por los que se establecen las caractersticas que debe reunir un microorganismo para ser 29. 14MICROBIOLOGAORALasociado a las enfermedades periodontales. Los trabajos de los ltimos aos han puesto de manifiesto la importancia de dos bacterias consideradas como periodontopatgenas por excelencia, Actinobacillus actinomycetemcomitans y Porphyromonas gingivalis. Lo mismo que en los anteriores procesos, la evolucin de la microbiologa en cuanto a una mejor identificacin de los agentes microbianos, incluidas las tcnicas de biologa molecular, ha permitido conocer con ms fiabilidad otro grupo de enfermedades de la cavidad oral, las que afectan a la pulpa y sus complicaciones inmediatas y secundarias. Igual ha ocurrido con otros tipos de agentes, virus y hongos en relacin con sus implicaciones en la patologa infecciosa oral. Sin embargo, an queda un largo trayecto por recorrer, de tal forma que la microbiologa oral como rama de la microbiologa mdica y clnica tiene un gran campo inexplorado, ya que son muchos los aspectos que an se desconocen y que deben esclarecerse en los prximos aos. No quisiramos terminar esta breve revisin histrica sobre la microbiologa sin tener un recuerdo emocionado para todos los que llegaron a sacrificar su propia vida para alcanzar nuestro grado actual de conocimientos, y para los que trabajaron a la sombra de los grandes maestros sin que sus nombres figuren en la historia o lo hagan de una forma muy secundaria aunque, probablemente, sus aportaciones fueron fundamentales. Resumen Leeuwenhoek descubri el mundo microbiano y Pasteur y Koch contribuyeron de forma decisiva al desarrollo de la microbiologa relacionando cientficamente a los microbios con las enfermedades infecciosas. Otros muchos investigadores siguieron su ejemplo en el campo de la bacteriologa, micologa, virologa, inmunologa, quimioterapia, etc. Miller puede conside-rarse como el padre de la microbiologa oral, destacando entre sus aportaciones la teora quimioparasitaria en la gnesis de la caries, al sealar la importancia de los cidos producidos por las bacterias en la desmineralizacin del diente. Se han realizado numerosos progresos en el campo de la patologa oral infecciosa, de forma especial en los procesos periodontales y pulpares y sus complicaciones, aunque an queda un amplio campo en el que continuar las investigaciones. BIBLIOGRAFA Baldry, P. La batalla contra las bacterias. Barcelona: Revert, 1981: 57-127. Burnett, GW; Scherp, HW; Schuster, GS. Microbiologa y enfermedades de la boca. Mxico: Limusa, 1986: 13-23. Evans, RT. Oral infection and immunity. En Nisengard, RJ; Newman, MG, eds. Oral microbiology and immunology. 2nd Philadelphia: WB Saunders, 1988: 3-9. Libana, J; Castillo, A; Quirs, E. Introduccin al estudio de la microbiologa oral. En Bascones, A,. ed. Tratado de odontologa. Tomo 1. Madrid: Trigo/SKB, 1998: 527-532. Madigan, MT; Martinko, JM; Parker, J. Brock. Biologa de los microorganismos. 8 ed. Madrid: Prentice-Hall, 1997: 606-634. Nolte, WA. Microbiologa odontolgica. 4.a ed. Mxico: Interamericana, 1986:3-5. Pumarola, A. Microbiologa y parasitologa mdica. Evolucin histrica, concepto y contenido. En Pumarola, A; Rodrguez, A; Garca, JA; Pidrola, G, eds. Microbiologa y parasitologa mdica. 2 ed. Barcelona: Salvat, 1987: 1-10. Senez, JC. Microbiologa general. Madrid: Alhambra, 1976: 1-47. Stanier, RY; Doudoroff, M; Alderberg, EA. El mundo de los microbios. Madrid: Aguilar, 1970: 3-30.Las figuras que acompaan este captulo han sido cedidas por SmithKline Beecham SA. 30. SECCIN IIMICROBIOLOGA GENERAL. RESPUESTA DEL HOSPEDADOR ANTE LOS AGENTES INFECCIOSOS 31. CAPTULO 3MORFOLOGA, TAMAO Y OBSERVACIN DE LAS BACTERIAS FERNANDO GARCA GARCA JUAN ROMN UREA PEDRO LUIS VALERO GUILLNSumario Morfologa y tamao de las bacterias. Tipos de microscopios. Mtodos microscpicos de observacin de las bacterias.celular, puede que tras dividirse no permanezcan aisladas sino unidas entre s formando agrupaciones que, al ser en algunos casos muy tpicas, contribuyen a su identificacin. 1. CocosHasta cierto punto, la forma y el tamao de las bacterias estn en relacin con el gnero e incluso, a veces, con una especie en concreto. Por otra parte, debido a su pequeo tamao, es preciso recurrir a instrumentos para su observacin, los microscopios, y a mtodos especiales para visualizarlas. MORFOLOGA DE LAS BACTERIAS La forma de las bacterias depende de la pared celular, que les proporciona elasticidad y al mismo tiempo rigidez. Estos microorganismos se presentan habitualmente como elementos esfricos, conocidos como cocos, alargados, denominados bacilos, e incurvados (figura 3.1). Esta forma puede variar debido a distintas circunstancias exgenas, como la antigedad del cultivo, factores nutricionales, tratamiento con antibiticos, etc.; por otra parte, a las bacterias que tienen deficiencias en su pared o carecen de ella, como los micoplasmas, los cambios ambientales les afectan con mayor intensidad, por lo que no puede decirse que tengan un aspecto determinado. En un caso u otro, a las bacterias que modifican de forma se les denominan pleomorfas y al fenmeno, pleomorfismo. Adems, debido al proceso de divisinSu forma habitual es redondeada; sin embargo, a veces hay excepciones y aparecen ligeramente ovoides, con un lado aplanado (con aspecto de rin o reniformes) o con un extremo afilado (lanceolados). En cuanto a las agrupaciones, pueden ser de dos en dos (diplococos), de cuatro en cuatro (ttradas), en cadenas (estreptococos), en racimos (estafilococos) o en forma de cubos (sarcinas). 2. Bacilos Son alargados, aunque en algunas ocasiones son ms cortos, y se les denomina cocobacilos. Sus extremos pueden ser variables, lo que contribuye tambin a su identificacin. As, existen bacilos con terminaciones en ngulo recto, redondeadas, afiladas, engrosadas, en forma de maza, etc.; ello puede deberse a la propia forma de la bacteria o a la presencia de inclusiones o esporos. Al contrario que los cocos, es raro que se agrupen, aunque pueden aparecer como diplobacilos, estreptobacilos o en grupos irregulares (p. ej., letras, empalizadas, ovillos o paquetes con elementos entrecruzados). A veces a las formas individualizadas o a las agrupaciones se les da un determinado nombre por ser comn en algunas bacterias (p. ej., a los bacilos terminados 32. 18MICROBIOLOGAORALA. Cocos 1. IndividualizadosRedondeadosLanceoladosOvoideosReniformes2. AgrupacionesDiplococosTtradasSarcinasEstafilococosEstreptococosB. Bacilos 1. IndividualizadosCocobacilos 2. Extremos3. AgrupacionesDiplobacilosEmpalizadasC. IncurvadosVibrios Figura 3.1.EspirilosTipos de bacterias segn su morfologa.EspiroquetasEstreptobacilos 33. CAPTULO 3. MORFOLOGA, TAMAO Yen maza se les llama corineformes porque as se presentan algunas corinebacterias; si se renen en empalizadas se les denomina difteromorfos o difteroides porque as lo hacen el agente de la difteria y las bacterias relacionadas).OBSERVACIN DE LAS BACTERIAS19pretritas se consideraron virus) que no pueden visualizarse mediante tcnicas convencionales de microscopia ptica (p. ej., rickettsias, clamidias o micoplasmas). En el otro extremo se sitan bacterias de gran tamao, que pueden llegar a alcanzar el de una clula eucariota, si bien no tienen inters en patologa humana.3. Formas incurvadas Son elementos generalmente aislados con una o varias curvaturas. Si presentan una sola, pueden adoptar aspecto de coma (vibrios); a veces son varias en un solo plano, rgidas, y se desplazan por flagelos (espirilos); en ocasiones se sitan en planos distintos, son flexibles y se mueven por filamentos axiales (espiroquetas). TAMAO Debido al pequeo tamao de las bacterias no se les pueden aplicar las unidades utilizadas normalmente para medir seres macroscpicos. Por ello se emplean una serie de divisiones del milmetro; entre las que se usan ms comnmente se encuentra el micrmetro o micra (m o ); tambin puede utilizarse, para medir los orgnulos, el nanmetro (nm) o el angstrom () (tabla 3.1). Aunque el tamao de las bacterias vara enormemente de unas a otras, se puede establecer el patrn entre 0,5 y 1 m de ancho y 1-10 m de largo. En teora, a lo largo de la vida el tamao de las bacterias no cambia, salvo en el momento de la divisin. Esto es as porque no experimentan un crecimiento tal como se entiende en los seres superiores (vase el captulo 8). Sin embargo, habr bacterias ms grandes o ms pequeas en relacin con su forma innata y otras que modificarn su tamao por factores exgenos (p. ej., retraccin por colorantes, edad del cultivo o nutrientes disponibles). Dado su pequeo tamao, las bacterias tienen que observarse a travs de dispositivos de aumento como los microscopios pticos compuestos. Adems, en muchos casos se debe recurrir a mtodos tintoriales o incluso, en algunas ocasiones, a tinciones especiales que incrementan sus dimensiones, como en las que se emplean sales de plata. Otros microorganismos de menor tamao como los virus no pueden observarse con el microscopio ptico y debe recurrirse a los electrnicos. Incluso existen bacterias de reducido tamao (en pocasTIPOS DE MICROSCOPIOS Los microscopios son aparatos que incrementan el tamao de una imagen para poder visualizarla. Su uso en microbiologa es esencial para el diagnstico, ya que permiten elegir el nmero de aumentos segn la muestra que se desea visualizar. Para aumentos entre 100x y 2.000x se emplean microscopios pticos, en los que la luz es la fuente de iluminacin (figura 3.2). No son tiles para mayores aumentos debido a su escaso poder de resolucin. Como tal se entiende la capacidad de un microscopio para diferenciar dos puntos muy cercanos. Los microscopios pticos son incapaces de distinguir entre puntos separados menos de 0,23 m. Para poderes de resolucin mayores se requiere el uso de microscopios electrnicos que sustituyen la luz por haces de electrones; adems permiten visualizar partculas de menor tamao como los virus; se caracterizan, sin embargo, por un manejo ms complicado y no suelen utilizarse de forma sistemtica en los laboratorios de microbiologa. 1. Microscopios pticos compuestos Existen distintas clases que se emplean en funcin de las necesidades de observacin (tabla 3.2). Todos ellos llevan varios sistemas de lentes, de ah el nombre de compuestos. 1.1. De fondo claro Es el ms usado en los laboratorios de microbiologa. Bsicamente consta de los siguientes elementos (figuras 3.2 y 3.3): a) lmpara, que es la fuente de luz visible que se puede graduar para iluminar con mayor o menor intensidad; b) condensador o lente, que concentra la luz sobre el objeto que se va a examinar; c) objetivo, que recibe la luz tras atravesar la preparacin o conjunto de portaobjetos y muestra, e induce el primer aumento de la imagen; d) ocu- 34. 20MICROBIOLOGATabla 3.1.ORALUnidades mtricas de longuitudUnidadPrefijoEquivalente mtrico 1Decmetro (dm)Deci=1/100,1 m= 10Centmetro (cm)Centi=1/1000,01 = 10Milmetro (mm)Mili=1/1.0000,001 = 10Micrmetro o micra (m o )Micro=1/1.000.0000,000001 m = 10Nanmetro (nm)Nano=1/1.000.000.0000,000000001 = 102 3 6 9Angstrom ()0,0000000001 = 1010Nota: El angstrom no es una unidad del sistema mtrico, aunque su uso est muy extendido en microbiologaTabla 3.2.Tipos de microscopiosMicroscopioCaractersticasUtilidadDe fondo claro Luz visible Hasta 0,23 Muestra sobre fondo brillante Tinciones Fcil usoDe fondo oscuro Luz visible difractada Muestra brillante sobre fondo oscuro Microorganismos de difcil tincinDe contraste de fases Luz difractada Muestra con diferentes grados de brillo y contraste Estructuras internasDe fluorescencia Luz UV Muestra fluorescente sobre fondo no fluorescente Inmunofluorescencia AuraminaElectrnico Haces de electrones Estructuras menores de 0,23 Virus UltraestructurasTubo. Lleva la imagen de las lentes al ocularObjetivos. Amplan la imagen de la muestra(1)Macromtrico (1) Micromtrico Diafragma. Controla la cantidad de luz que entra en el condensadorOcular. Ampla la imagen de nuevoPlatina. Permite colocar la preparacin Condensador. Enfoca la luz sobre la muestra Lmpara/LuzBase 1Ascienden o descienden la platina.Figura 3.2.Microscopio ptico compuesto de fondo claro. 35. CAPTULO 3. MORFOLOGA, TAMAO YOBSERVACIN DE LAS BACTERIAS21Lentes del ocularLentes del objetivo Luz difractadaLuz sin difractarPreparacin Lentes del condensadorLuz De fondo claroDe fondo oscuroFigura 3.3. Esquema del microscopio de fondo claro y de fondo oscuro (en el de fondo oscuro slo la luz difractada por la muestra es capaz de atravesar el objetivo).lar, que se encuentra prximo al ojo del visualizador y determina el segundo aumento y e) platina, sobre la que se coloca la preparacin. El nmero total de aumentos se obtiene multiplicando los que proporcionan el objetivo y el ocular. Los oculares suelen ser de 10 aumentos (10x) aunque en algunos casos pueden ser de 20x; el de los objetivos oscila entre 10x y 100x, por lo que se puede llegar a incrementar la imagen hasta 2000 veces. Los objetivos de 10 a 40x se denominan secos, ya que entre ellos y la preparacin suele haber aire. Para el objetivo de 100x se interpone con la preparacin aceite de inmersin, que aumenta el ndice de refraccin (relacin que existe entre la velocidad de la luz en el vaco y a travs de cualquier material), de tal forma que cuanto mayor sea ms lentamente viajar la luz; como adems los tres elementos (objetivo, aceite y portaobjetos) tienen idntico ndice (n = 1,52), la luz no se perder refractndose. 1.2. De fondo oscuro La descripcin sera prcticamente igual que la del de fondo claro, excepto en el condensador. ste contiene un disco opaco que impide el paso directo de la luz hasta el objetivo, deforma que slo le llega la difractada por la muestra (figura 3.3). As, los microorganismos se ven brillantes sobre un fondo negro, lo que evita tener que teirlos, ya que esto es complicado en algunos casos o puede distorsionar la morfologa bacteriana. 1.3. De contraste de fases Capta las variaciones de luminosidad producidas por los distintos ndices de refraccin de una bacteria con el medio o incluso entre los distintos orgnulos entre s. Dentro de estos microscopios se puede incluir el de Nomarsky o de contraste diferencial, que, debido a su sistema de prismas, ofrece imgenes en tres dimensiones. 1.4. De fluorescencia Se emplea tanto para diagnstico directo como indirecto. Consta de una luz ultravioleta que al incidir sobre los fluorocromos emite luz de longitud de onda mayor que puede verse utilizando filtros adecuados. Los fluorocromos se pueden fijar directamente a las bacterias, como en el caso de la tincin de auramina para la visualizacin de micobacterias, o a los anticuerpos en las 36. 22MICROBIOLOGAORALtcnicas de inmunofluorescencia. Al aparecer el conjunto fluorescente sobre un fondo que no lo es, se facilita la observacin de lo que se investiga (vanse el captulo 19 y la figura 19.6).Cubreobjetos Gota con suspensin bacterianaParafina2. Microscopios electrnicos Portaobjetos excavadoSe usan para objetos inferiores a 0,23 m como los virus o las estructuras internas de la clula. El poder de resolucin es mayor porque la longitud de onda de los electrones es del orden de 100.000 veces menor que la luz visible. La fuente de iluminacin se sustituye por haces de electrones y las lentes de vidrio por lentes electromagnticas que enfocan el haz sobre la preparacin a travs de un tubo en el que existe el vaco. Los electrones as dirigidos pueden atravesar la muestra, denominndoseles de transmisin, o bien incidir sobre ella provocando la liberacin de nuevos electrones; en este caso se conocen como de barrido. MTODOS MICROSCPICOS DE OBSERVACIN DE LAS BACTERIAS Segn las caractersticas de las bacterias, de la muestra e incluso de lo que se quiera observar en ella, puede recurrirse a distintas formas de visualizarlas. En general, la observacin se realiza en fresco, mediante tinciones o por tcnicas especiales. 1. Examen en fresco Permite visualizar las bacterias vivas e incluso observar sus movimientos. Si los microorganismos provienen de un medio o producto patolgico lquido, se utilizar una gota del mismo, pero si proceden de un medio slido se incorporarn a un lquido isotnico que conserve la forma bacteriana (p. ej., solucin salina con un 0,9% de NaCl). Existen dos tcnicas: a) la denominada simple, en que la suspensin bacteriana se observa entre porta y cubre y b) la llamada gota pendiente en la que dicha suspensin se coloca en un cubreobjetos sobre un crculo hecho con parafina o vaselina (actan como sellador), se cubre con un portaobjetos excavado; luego se invierte la preparacin, que, sellada, queda lista para su visualizacin durante un perodo ms largo (figura 3.4). Nor-Suspensin bacteriana CubreobjetosAl dar la vuelta, la preparacin queda sellada Suspensin bacterianaFigura 3.4.Tcnica de la gota pendiente.malmente, tanto en un caso como en el otro se usan aumentos de 100 a 400. 2. Exmenes tintoriales Con el uso de los colorantes se pretende conseguir que los microorganismos contrasten ntidamente con el medio que los rodea, destacar caractersticas diferenciales de los mismos o incluso observar elementos estructurales. Se pueden efectuar tinciones con colorantes vitales que colorean clulas vivas, aunque es ms comn realizar la tincin tras la fijacin de la muestra al porta. Este es un proceso por el cual casi siempre se produce la muerte de las bacterias. La fijacin se suele realizar por calor (la coagulacin de las protenas las fija al cristal) y menos frecuentemente con compuestos qumicos (p. ej., glutaraldehdo o formaldehdo). La observacin se realiza normalmente con objetivo 100x y aceite de inmersin. Como ocurre para el examen en fresco, la muestra ser una gota del producto patolgico o del medio lquido, o una suspensin bacteriana en solucin salina isotnica. Existen varios tipos de tinciones: simples, diferenciales o compuestas, especficas, de fluorescencia y otras. 2.1. Simples Se utiliza un solo colorante. Como las bacterias a pH 7 tienen una carga ligeramente negativa 37. CAPTULO 3. MORFOLOGA, TAMAO Yatraen colorantes bsicos, mientras que los colorantes cidos son repelidos por la mayora y colorean slo el fondo. Los primeros son, por ejemplo, violeta de genciana, azul de metileno, fucsina u otros, mientras que los segundos, que se utilizan en las tinciones negativas (las bacterias se ven transparentes sobre un fondo coloreado), son entre otros la eosina y la nigrosina. Las tinciones simples se llevan a cabo con la fijacin de la muestra, se aade el colorante, transcurrido un tiempo se elimina ste con agua, y tras secar se observa con el microscopio. Permiten visualizar bien la morfologa de las bacterias, ya que al ser poco agresivas daan menos la forma original de stas.OBSERVACIN DE LAS BACTERIAS23retienen la fucsina), fundamentalmente micobacterias y bacterias de los gneros Nocardia y Rhodococcus, de las que no lo son. La principal diferencia con la tincin de Gram es que el mtodo de decoloracin es mucho ms agresivo, y que tras la adicin del primer colorante (fucsina), se realiza un calentamiento suave para forzar la penetracin de ste en las bacterias. La decoloracin se realiza con una disolucin de alcohol clorhdrico en etanol y el colorante de contraste es el azul de metileno. As, las bacterias cido-alcohol resistentes se vern rojas, en comparacin con el azul de las que no son cido-alcohol resistentes.2.2. Diferenciales o compuestas 2.3 Tinciones especficas En general se utilizan para poner de manifiesto diferencias entre bacterias; se denominan compuestas porque se emplea ms de un colorante. Las ms utilizadas en microbiologa son las de Gram y Ziehl-Neelsen. Tincin de Gram. Permite distinguir, en funcin de las caractersticas estructurales de su pared, entre los dos grandes grupos de bacterias, grampositivas y gramnegativas. Se inicia fijando la muestra por calor y se aade un colorante, el cristal violeta, que tie todas las bacterias del medio. Tras ello se fuerza la coloracin con un mordiente de yodo. Si se parase la tincin en ese momento, todas las bacterias apareceran de color violeta. A continuacin, se usa un decolorante, alcohol acetona, que har perder el cristal violeta a las gramnegativas. En ese instante, las grampositivas siguen de color violeta, pero las gramnegativas no se ven al no estar coloreadas. Para visualizar stas se usa el colorante de contraste, generalmente safranina o fucsina, que las tie de rojo. De esta forma, finalmente, las bacterias grampositivas quedarn teidas de violeta y las gramnegativas de rojo. Sin duda es la tincin ms utilizada en microbiologa, y, en muchos casos, se usa como el primer paso del diagnstico directo. Tincin de Ziehl-Neelsen o de cidoalcohol resistencia. Con ella se distinguen las bacterias cido-alcohol resistentes (poseen lpidos complejos en su pared queRevelan estructuras bacterianas. Entre estas tinciones se encuentra la de Schaeffer-Fulton, que se utiliza para visualizar endosporos; stos se tien con verde malaquita y se fuerza la tincin con calor; la decoloracin de todas las estructuras menos del endosporo se realiza con agua y el colorante de contraste es rosa safranina. La tincin de Leifson se emplea para teir flagelos, con una mezcla de rosanilina (que los colorea) y cido tnico (que los engruesa). En microbiologa se emplea ms la tincin negativa para observar bacterias capsuladas; se realiza aadiendo tinta china o nigrosina a una muestra en fresco; as, se ven zonas blancas y brillantes sobre fondo negro, lo que se debe a que toda la preparacin se tie, a excepcin de las cpsulas. 2.4 Tinciones fluorescentes Se emplean en el diagnstico indirecto para detectar anticuerpos. Tambin se usan en el diagnstico directo, por ejemplo mediante auramina para bacterias cido-alcohol resistentes, que proporciona una ms fcil visualizacin que la de Ziehl-Neelsen. 2.5 Otras tinciones Es el caso por ejemplo de la tincin de Giemsa para clulas eucariotas (permite a veces observar bacterias adheridas o en su interior) o las 38. 24MICROBIOLOGAORALtinciones argnticas de sales de plata para visualizar espiroquetas. 3. Exmenes especiales En este grupo se incluyen los realizados con el microscopio electrnico. Para efectuarlos hay que recurrir a procedimientos que escapan a los objetivos de este libro. Resumen La forma de las bacterias depende con frecuencia del gnero e incluso de la especie. En ocasiones, la morfologa puede variar segn las condiciones del medio en el que se desarrollen. Las bacterias se presentan como cocos (redondeadas), bacilos (alargadas) o con incurvaciones. En casi todos los casos pueden aparecer aisladas o en agrupaciones, siendo las ms comunes las que forman los cocos: diplococos, cadenas, racimos, sarcinas o ttradas. El pequeo tamao de las bacterias exige para su observacin el uso de aparatos que se conocen como microscopios. Existen diversos tipos entre los que se encuentran los pticos compuestos: de fondo claro, de fondo oscuro, de contraste de fases y de fluorescencia. Para visualizar micro-organismos o estructuras menores que las bacterias se emplean los microscopios electrnicos. La observacin de las bacterias con el microscopio se realiza en fresco o recurriendo al empleo de tinciones que facilitan su visualizacin y la de sus estructuras y permiten distinguir entre los distintos tipos bacterianos. BIBLIOGRAFA Garca, JA; Garca, JE; Garca, E. Taxonoma bacteriana. Tcnicas de observacin microscpica, morfologa y tinciones de las bacterias. En Garca, JA; Picazo, JJ, eds. Microbiologa mdica 1. Microbiologa mdica general. Madrid: Mosby, 1996: 31-36 Ingraham, JL; Ingraham, CA. Introduccin a la microbiologa. Barcelona: Revert, 1998: 47-76 Madigan, MT; Martinko, JM; Parker, J. Brock. Biologa de los microorganismos. 8.a ed. Madrid: Prentice Hall, 1997: 52-61 Prescott, LM; Harley, JP; Klein, DA. Microbiologa. 4.a ed. Madrid: McGraw-Hill/Interamericana, 1999: 17-36. Stanier, RY; Ingraham, JL; Weheelis, ML; Painter, PR. Microbiologa. 2.a ed. Barcelona: Revert, 1991: 39-43 Tortora, GJ; Funke, BR; Case, CL. Introduccin a la microbiologa. Zaragoza: Acribia, 1993: 5572. 39. CAPTULO 4ESTRUCTURA DE LAS BACTERIAS (I). ELEMENTOS DE ENVOLTURA PEDRO LUIS VALERO GUILLN ANA MARA CASTILLO PREZ JOS LIBANA UREASumario Envoltura de las bacterias grampositivas y gramnegativas: membrana citoplasmtica, pared celular y glicocliz (cpsula y capa mucosa). Envoltura de las bacterias cidoalcohol resistentes. Las bacterias presentan una serie de estructuras de cubierta o envoltura situadas superficialmente que, en las bacterias grampositivas y gramnegativas, son, de dentro afuera, la membrana citoplasmtica, la pared celular y el glicocliz. En el interior celular se encuentra el citoplasma, y en l los ribosomas, el ADN cromosmico y otros elementos. Como apndices, las bacterias poseen flagelos, fimbrias y pili (figura 4.1). Por otra parte, las espiroquetas poseen unos rganos de locomocin especiales denominados filamentos axiales. Las bacterias no siempre tienen todas las estructuras citadas. La membrana citoplasmtica, la pared celular, el citoplasma con los ribosomas y el ADN cromosmico son elementos obligados de una clula bacteriana; los dems pueden no estar presentes y se consideran elementos facultativos. Las bacterias cido-alcohol resistentes (micobacterias) poseen una estructura interna similar a las anteriores, pero la envoltura celular es diferente, ya que contienen algunos compuestos especficos, como el arabinogalactano y cidos miclicos.ENVOLTURA DE LAS BACTERIAS GRAMPOSITIVAS Y GRAMNEGATIVAS 1. Membrana citoplasmtica 1.1. Concepto y situacin Tambin se le conoce como membrana plasmtica. Se trata de una estructura obligada, situada por debajo de la pared celular, delimitada hacia fuera por el periplasma en las bacterias gramnegativas y por un espacio, casi inexistente, en las grampositivas (figura 4.2). 1.2. Composicin y estructura Est constituida por una bicapa lipdica que representa en torno al 40% del total y por protenas, que suponen alrededor del 60%, estructuradas segn el modelo de membrana unitaria representado en la figura 4.3. Lpidos. Mayoritariamente son fosfolpidos. Algunas bacterias contienen, tambin, glucolpidos; en las grampositivas ciertos glucolpidos anclan los cidos lipoteicoicos a la membrana citoplasmtica. Protenas. Estructuralmente se distinguen dos tipos: a) integrales o intrnsecas, incluidas en la bicapa, firmemente unidas a la misma e incluso sobrepasndola; unas confieren estabilidad al conjunto y otras intervienen en el transporte de sustancias (permeasas) o forman parte de la cadena transportadora de electrones y b) perifricas, superficiales o 40. 26MICROBIOLOGAORALPili Membrana externaADN cromosmicoGlicoclizMurena Periplasma Membrana citoplasmticaFlageloInclusionesCitoplasma Plsmido PolirribosomasFigura 4.1.FimbriaRepresentacin esquemtica de la estructura general de las bacterias.Grampositivas Participa en procesos vitales para las bacterias. Entre ellos cabe destacar los siguientes: MCMurenaGramnegativas ME PMCFigura 4.2. Esquema de las diferencias entre las paredes de las bacterias grampositivas y gramnegativas. MC: membrana citoplasmtica. P: periplasma. ME: membrana externa.extrnsecas; estn unidas lbilmente a las superficies, tanto internas como externas, y tienen relacin con importantes funciones metablicas (vase ms adelante). 1.3. Propiedades y funciones La membrana mantiene constante el medio interno. El transporte de sustancias a su travs tiene, hasta cierto punto, un carcter selectivo, ya que permite el paso de unas e impide el de otras. Bioenergticos, relacionados con el transporte de electrones y fenmenos de fosforilizacin oxidativa que conducen a la gnesis de adenosina trifosfato (ATP) a partir de adenosina difosfato (ADP). Biosintticos, ya que posee sistemas que intervienen en la sntesis de diversas estructuras (p. ej., pared celular y glicocliz) y otros muchos compuestos. Biodegradativos, pues en ella radican enzimas (exoenzimas) que al ser excretadas al exterior escinden compuestos complejos en otros ms simples y asimilables. Es el lugar en el que se anclan las fimbrias, los pili y los flagelos (vase el captulo 5). Algunos antibiticos actan sobre ella provocando su desorganizacin; ste es, por ejemplo, el caso de las polimixinas. A partir de