15 Oct

Enterobacteriaceae: Introducción y Generalidades

Definición y Géneros Principales

La familia Enterobacteriaceae incluye los siguientes géneros:

  • Escherichia
  • Klebsiella
  • Enterobacter
  • Proteus
  • Salmonella
  • Shigella
  • Yersinia

Aspectos Comunes

Aunque estas bacterias son muy heterogéneas entre sí, tienen aspectos comunes como su amplia distribución en la naturaleza, su carácter de bacterias no exigentes (por lo que crecen bien en medios de cultivos usuales), e incluir especies patógenas y oportunistas que causan con frecuencia enfermedades infecciosas al hombre.

Contexto en Medicina

Entre los bacilos gramnegativos de interés en medicina, destaca la familia Enterobacteriaceae y un amplio grupo de bacilos nutritivamente no exigentes, aerobios estrictos, conocidos como «bacilos gramnegativos no fermentadores» (BGN-NF).

Entre los bacilos gramnegativos no fermentadores cabe señalar los géneros:

  • Pseudomonas
  • Acinetobacter

Distribución y Sensibilidad

Los miembros de esta familia forman parte de la microbiota del intestino (llamados coliformes) y de otros órganos del ser humano y de otras especies animales. Algunas especies pueden encontrarse en tierra, en plantas o en animales acuáticos. Pueden morir con relativa facilidad ante desinfectantes comunes, incluido el cloro.

Relevancia Industrial

Con frecuencia se encuentran especies de Enterobacteriaceae en la bioindustria, en la fermentación de quesos y productos lácteos, alcoholes, tratamientos médicos, producción de toxinas en el uso de cosméticos y fabricación de agentes antivirales en la industria farmacéutica.

Características Generales de la Familia Enterobacteriaceae

Propiedades Bioquímicas

La mayoría de los miembros de la familia Enterobacteriaceae son microorganismos que fermentan la glucosa, no producen oxidasa, crecen en agar MacConkey y, con raras excepciones, reducen los nitratos a nitritos. Además, salvo Shigella dysenteriae de tipo I, todos los integrantes de la familia producen catalasa.

Morfología y Estructura

Tienen un tamaño entre 1 y 5 µm, pero las especies no pueden diferenciarse morfológicamente entre sí. Poseen diversas estructuras de interés:

  • Lipopolisacárido de pared
  • Cápsula (antifagocitaria)
  • Flagelos (composición proteica, antigénicos)

Clasificación de las Enterobacteriaceae

Se las puede clasificar en:

  1. Enteropatógenas: Salmonella, Shigella, Yersinia.
  2. Comensales Oportunistas: E. coli, Klebsiella, Enterobacter, Serratia marcescens, Proteus mirabilis, Morganella morganii, Providencia, Citrobacter, Hafnia alvei.

Epidemiología y Patogenia

Reservorios y Transmisión

Estos microorganismos habitan en una amplia variedad de nichos que incluyen el tubo digestivo del ser humano y de otros animales, así como diversos sitios ambientales. Algunos son de zoonosis y causan infecciones en poblaciones animales. Así como varían los reservorios de estos microorganismos, varían sus modos de transmisión a los seres humanos.

Infecciones Adquiridas

  • Otras como Salmonella, Shigella y Yersinia enterocolítica, solo habitan el intestino cuando causan infección y se adquieren por la ingestión de alimentos o agua contaminados. Este también es el modo de transmisión de E. coli que causa infecciones gastrointestinales.
  • Yersinia pestis es transmitida por animales (pulga).

Infecciones Endógenas y Nosocomiales

Las infecciones pueden ser producidas por cepas endógenas cuando colonizan sitios estériles. Escherichia coli es el causante más frecuente de infecciones nosocomiales, pero también es el principal causante de infecciones urinarias en pacientes no hospitalizados.

Factores de Virulencia

Varios factores protegen a los microorganismos de los ácidos gástricos, estimulan la adherencia y la fagocitosis por las células de la mucosa intestinal, permiten la supervivencia dentro de los fagocitos y su destrucción, y facilitan la diseminación a otros tejidos.

Clasificación de Patógenos

Patógenos Primarios

Son aquellos que son capaces de producir enfermedad en personas previamente sanas, es decir, con las defensas intactas.

Patógenos Oportunistas

Son aquellos que no pueden causar enfermedad en personas sanas y solo la causan a aquellas personas que tienen factores predisponentes locales de infección, como una sonda urinaria, una cánula endotraqueal o inmunosupresión.

Principales Comensales de la Familia Enterobacteriaceae

  • Escherichia (E. coli)
  • Klebsiella (K. pneumoniae)
  • Enterobacter (E. cloacae, E. aerogenes)
  • Serratia (S. marcescens)
  • Citrobacter (C. freundii)
  • Proteus (P. mirabilis)
  • Morganella (M. morganii)

Principales Patógenos de la Familia Enterobacteriaceae

  • Salmonella (S. enterica, serotipos Typhi, Paratyphi A, B y C)
  • Shigella (S. flexneri, S. sonnei, S. boydii, S. dysenteriae)
  • Yersinia (Y. pestis; Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis)
  • Klebsiella (K. granulomatis)

Salmonella Enterica: Patogenia Específica

Clasificación de Salmonelas

  • Salmonelas gastroenteríticas
  • Salmonelas septicemiantes

Salmonelas Gastroenteríticas

Reservorio y Transmisión

La mayoría causan gastroenteritis al hombre (serotipos gastroenteríticos), siendo Enteritidis y Typhimurium los serotipos más frecuentes en todo el mundo. Tienen su reservorio natural en el tubo digestivo de numerosos animales, particularmente aves, cerdos y bóvidos. Con frecuencia contaminan la carne durante el despiece en los mataderos y los huevos de las gallinas durante la puesta. Si el hombre consume huevos o carne contaminados con salmonela, esta le causa enteritis por mecanismo invasivo.

La salmonelosis es una zoonosis, aunque el hombre después de infectarse puede quedar como portador de estas salmonelas gastroenteríticas en el tubo digestivo y eliminarlas con las heces, transmitiéndolas a otras personas. La transmisión puede tener lugar por contacto directo (manos ensuciadas con residuos fecales) o a través de alimentos manipulados en malas condiciones o aguas de consumo contaminadas con aguas fecales, por lo que la difusión puede ser muy compleja.

Cuadro Clínico

La enteritis por salmonela tiene un periodo de incubación de 12 a 36 horas. Se inicia con náuseas y vómitos seguidos de diarrea con dolor, cólico abdominal y fiebre. En ocasiones aparece sangre en las heces. En los lactantes y ancianos la infección puede ser grave y acompañarse de bacteriemia, que puede dar lugar posteriormente a osteoartritis, endocarditis o infección de prótesis vasculares.

Salmonelas Septicemiantes (Fiebre Tifoidea y Paratifus)

Cuatro serotipos de Salmonella enterica (Typhi, Paratyphi A, B y C) entre los más de 2500 existentes, se han adaptado al hombre, el cual es su único reservorio. Son serotipos septicemiantes, porque tras su ingesta, atraviesan la mucosa intestinal causando una bacteriemia grave y persistente, caracterizada por fiebre alta, obnubilación, bradicardia y leucopenia. La diarrea no es característica de estas infecciones, denominadas fiebre tifoidea y paratifus A, B y C respectivamente.

La bacteria alcanza la vesícula biliar por vía hemática, se acantona en ella y se elimina con las heces para cerrar el ciclo de transmisión interhumano. Alrededor del 1% de las personas infectadas se convierten en portadores crónicos, eliminando la bacteria durante años.

Diagnóstico de Laboratorio de Enterobacteriaceae

Procesamiento y Recolección de la Muestra

No se requieren procedimientos especiales para la recolección y transporte de la muestra, ni consideraciones especiales para su procesamiento.

Métodos de Detección Directa

  • Aparte de la tinción de Gram, no hay otro procedimiento específico.
  • En el examen microscópico suelen aparecer como cocobacilos o bacilos rectos con extremos redondeados.
  • Para Yersinia pestis se emplea la tinción con azul de metileno o Giemsa.
  • Klebsiella granulomatis puede visualizarse en raspados de lesiones teñidos con Wright o Giemsa, donde se observan los cuerpos de Donovan (microorganismos dentro de células endoteliales).

Cultivo y Medios de Elección

El diagnóstico se hace por cultivo (heces en enteritis, sangre en bacteriemia) en medios selectivos y diferenciales que permiten el crecimiento de bacterias patógenas e inhiben las comensales.

Medios de Cultivo

Crecen bien en agar sangre de carnero al 5%, agar chocolate y agar MacConkey. Se utilizan agares selectivos y diferenciales como:

  • Hektoen Entérico (HE)
  • Agar Xilosa-Lisina-Desoxicolato (XLD)
  • Agar Salmonella-Shigella (SS)

Caldos como los hemocultivos, caldo tioglicolato y el caldo infusión de cerebro y corazón, favorecen el crecimiento.

Condiciones y Duración de la Incubación

  • En circunstancias normales, producen crecimiento en los medios líquidos y sólidos dentro de las 24 horas.
  • Para el aislamiento, el Agar Sangre (AS) y Agar Chocolate (ACH) pueden incubarse a 35 °C en dióxido de carbono o en aerobiosis.
  • Agar MacConkey y otros agares selectivos (SS, HE, XLD) solo deben incubarse en aerobiosis.
  • Klebsiella granulomatis no crece en los medios de cultivos sólidos de rutina; el diagnóstico se establece más por el examen directo.
  • Yersinia pestis crece mejor a 25 – 30 °C; las colonias a las 24 horas son puntiformes, pero se asemejan a las Enterobacteriaceae después de 48 horas.

Métodos de Identificación: Galería Bioquímica

El método más utilizado es el uso de la galería bioquímica, en donde se utilizan diferentes tubos.

Agar Triple Sugar Iron (TSI)

Se siembra el agar TSI haciendo una punción central hasta el fondo del tubo y estría en superficie. Se determina la capacidad de un microorganismo para atacar los hidratos de carbono GLUCOSA, LACTOSA y/o SACAROSA, con producción o no de gases (CO₂ y H₂), junto con la producción o no de ácido sulfhídrico (H₂S).

  • Lectura: Se efectúa después de 18 a 24 horas de incubación a 37 °C. Se lee un quebrado: la reacción ocurrida en la superficie del medio corresponde al numerador (parte aerobia) y la reacción ocurrida en la profundidad del medio corresponde al denominador (parte anaerobia).
  • Indicadores: La acidez se denomina con la letra A (color amarillo) y la alcalinidad con la letra K (color rojo).
  • Composición: El agar TSI tiene tres azúcares: glucosa (1 g/L), lactosa (10 g/L) y sacarosa (10 g/L). Como indicador de pH tiene ROJO DE FENOL, el cual vira al color amarillo en presencia de acidez y al color rojo en presencia de alcalinidad.
  • Detección de H₂S: Tiene como fuente de azufre el TIOSULFATO DE SODIO, necesario para que las bacterias puedan producir H₂S, y como indicador de H₂S, SULFATO FERROSO, el cual reacciona con el H₂S produciendo un precipitado negro e insoluble de sulfuro ferroso. Para que se produzca H₂S, se requiere de un medio ácido, por lo que dicha producción generalmente está limitada al fondo del medio, razón por la cual un fondo negro debe leerse como A (ácido), aunque el color amarillo usual esté tapado por el color negro.

Agar Lisina Hierro (LIA)

En agar LIA se determina la capacidad de un microorganismo para atacar el aminoácido LISINA descarboxilándolo o desaminándolo, la fermentación de glucosa, la producción o no de gases (CO₂), junto con la producción o no de ácido sulfhídrico (H₂S).

  • Lectura: Se efectúa después de 18 a 24 horas de incubación (48 horas si es necesario) a 37 °C. Se lee un quebrado: la reacción ocurrida en la superficie del medio corresponde al numerador (parte aerobia) y la reacción ocurrida en la profundidad del medio corresponde al denominador (parte anaerobia).
  • Indicadores: La acidez se denomina con la letra A (color amarillo) y la alcalinidad con la letra K (color púrpura).

Agar Citrato de Simmons

Principio: En agar CITRATO DE SIMMONS se determina la capacidad de un microorganismo de emplear el citrato como única fuente de carbono en ausencia de fermentación de azúcares o de producción de ácido láctico.

  • Indicador: El indicador de pH es el AZUL DE BROMOTIMOL, el cual en presencia de alcalinidad vira al color azul, indicando que la prueba es POSITIVA.
  • Interpretación: Cuando no hay cambio de color ni crecimiento se dice que la prueba es NEGATIVA. Si no hay cambio de color, pero sí hay crecimiento, la prueba es DUDOSA.

Agar Sulfuro, Indol y Movilidad (SIM)

Principio: En agar SIM se determina la capacidad de un microorganismo de moverse (presencia de flagelos), de producir INDOL y H₂S.

Detección de Indol

El INDOL es uno de los productos del metabolismo del aminoácido TRIPTOFANO. Las bacterias que poseen la enzima TRIPTOFANASA son capaces de hidrolizar y desaminar el triptófano con producción de indol, ácido pirúvico y amoniaco.

  • Lectura: Se efectúa de 18 a 24 horas de incubación a 37 °C. Agregar 10 gotas de reactivo de ERLICH o de Kovacs.
  • Interpretación: El indol se detecta observando el desarrollo de un color rojo después de agregar el reactivo de Erlich o de Kovacs, indicando una prueba POSITIVA, debido a que el indol reacciona con el grupo aldehído del p-dimetilaminobenzaldehído. Si el color es amarillo, indica una prueba NEGATIVA.
Detección de H₂S

El SIM es un medio semisólido sin hidratos de carbono que inhiban la producción de H₂S y tiene TIOSULFATO DE SODIO como fuente de azufre.

Detección de Movilidad

La MOVILIDAD BACTERIANA es otra característica importante en la identificación final de especie. Se realiza en medios semisólidos como el SIM, debiéndose leer antes que la prueba de indol porque al agregar el reactivo de Erlich esta se puede enmascarar. La prueba de motilidad se interpreta realizando un cuidadoso examen macroscópico del medio para observar una zona de desarrollo difuso que parte de la línea de inoculación.

Agar Urea

Principio: En agar UREA se determina la capacidad de un microorganismo de producir UREASA y desdoblar la urea, formando 2 moléculas de amoniaco.

  • Enzima: La ureasa es una enzima constitutiva, ya que la sintetizan ciertas bacterias sin tener en cuenta si hay o no el sustrato urea.
  • Indicador: El indicador de pH es rojo de fenol, el cual en alcalinidad vira a un color violeta, indicando una prueba POSITIVA. Si el color es amarillo, indica una prueba NEGATIVA.

Diagnóstico General

La tinción de Gram solo nos ayuda para observar la morfología (bacilos) y coloración (gramnegativos).

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