Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

Poco tiempo después de los principales trabajos de Darwin (1859) y Mendel (1865), publicaba sus postulados Robert Koch (1884) sobre la relación microorganismo-enfermedad. Estos postulados pretendían dejar clara la asociación inequívoca entre la presencia de un microorganismo y la aparición de una enfermedad, y decían así:

1. El microorganismo patógeno ha de encontrarse siempre en los individuos que padezcan la enfermedad y no ha de estar presente en los sanos.

2. El microorganismo ha de aislarse del huésped enfermo y cultivarse en cultivo puro fuera de su cuerpo.

3. La enfermedad ha de reproducirse cuando se inocula el cultivo en un huésped sano.

4. El microorganismo ha de ser aislado de nuevo a partir del huésped infectado experimentalmente y cultivado en el laboratorio; después de esto, ha de ser el mismo que el organismo original.

a) Describa sucintamente a qué hace referencia el concepto de «virulencia» de un patógeno.

b) Haga una lista de los tipos y subtipos de toxinas producidas por patógenos que conozca, con una descripción muy breve de cada una.

c) Defina los términos «epidemia», «pandemia» y «zoonosis». Explique en qué consistiría una «botanosis».

$\textbf{10. Los postulados de Koch, la virulencia y las toxinas (2 puntos)}$

$\textbf{a) Describa sucintamente a qué hace referencia el concepto de «virulencia» de un patógeno.}$

La virulencia es el grado de patogenicidad de un microorganismo, es decir, la medida de su capacidad para producir enfermedad y del daño que causa en el hospedador. No es un carácter de todo o nada: dentro de una misma especie hay cepas muy virulentas y cepas atenuadas, y de hecho las vacunas se preparan a menudo con estas últimas.

Depende de dos factores. El primero es la capacidad de invasión: la aptitud del microorganismo para adherirse a las células, penetrar en los tejidos, multiplicarse en ellos y resistir las defensas del hospedador, gracias a estructuras como las fimbrias, la cápsula, que dificulta la fagocitosis, o enzimas como la hialuronidasa y la coagulasa. El segundo es la toxigenicidad, es decir, la capacidad de producir toxinas que dañan al hospedador.

Se cuantifica experimentalmente mediante la dosis infectiva mínima o la dosis letal 50, que es el número de microorganismos necesario para matar a la mitad de los individuos de un lote.

$\textbf{b) Haga una lista de los tipos y subtipos de toxinas producidas por patógenos que conozca, con una descripción muy breve de cada una.}$

$\text{Tipo}$	$\text{Características}$	$\text{Ejemplos}$ Exotoxinas	Proteínas que la bacteria secreta al medio; muy tóxicas y muy específicas; termolábiles; muy antigénicas y convertibles en toxoides	Toxina botulínica, tetánica, diftérica, colérica Endotoxinas	Lipopolisacárido de la pared de las bacterias gramnegativas; se liberan al morir la bacteria; menos tóxicas e inespecíficas; termoestables; poco antigénicas	Lipopolisacárido de Salmonella y de Escherichia coli

Las exotoxinas se subdividen según su diana. Las neurotoxinas actúan sobre el sistema nervioso: la toxina botulínica bloquea la liberación de acetilcolina y produce parálisis flácida, y la tetánica bloquea las neuronas inhibidoras y produce parálisis espástica. Las enterotoxinas actúan sobre el epitelio intestinal y provocan la salida masiva de agua y electrolitos, como la toxina colérica y las de Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Las citotoxinas destruyen las células en general, bloqueando por ejemplo la síntesis de proteínas, como la toxina diftérica. Y las hemolisinas y leucocidinas destruyen específicamente los glóbulos rojos y los leucocitos.

Las endotoxinas no se subdividen de este modo porque todas son químicamente la misma sustancia, el lípido A del lipopolisacárido, y producen siempre el mismo cuadro inespecífico: fiebre, vasodilatación, hipotensión y, en casos graves, choque séptico.

Fuera de las bacterias hay que citar las micotoxinas de los hongos, como las aflatoxinas del género Aspergillus, que son cancerígenas, o las toxinas de las setas venenosas.

$\textbf{c) Defina los términos «epidemia», «pandemia» y «zoonosis». Explique en qué consistiría una «botanosis».}$

Una epidemia es la aparición en una comunidad o región de un número de casos de una enfermedad claramente superior al esperado en ese lugar y en ese periodo. Se distingue de la endemia, en la que la enfermedad está presente de forma habitual y con una incidencia más o menos constante en una zona, y del brote, que es un episodio limitado a un grupo pequeño y bien delimitado.

Una pandemia es una epidemia que ha traspasado las fronteras y se ha extendido a varios continentes o a todo el mundo, afectando a un número muy elevado de personas. Ejemplos son la gripe de 1918 y la enfermedad por coronavirus de 2020.

Una zoonosis es una enfermedad infecciosa transmisible de forma natural entre los animales vertebrados y el ser humano. La transmisión puede ser directa, por contacto o por mordedura, como en la rabia, o indirecta, a través de un vector o de alimentos, como en la brucelosis, la salmonelosis, la triquinosis o la fiebre Q.

Por analogía con el término anterior, una botanosis sería una enfermedad infecciosa transmitida al ser humano desde las plantas, es decir, causada por un patógeno cuyo reservorio natural fuera un vegetal y que pasara de la planta a la persona. El término no se usa en microbiología, y la razón es biológica: los patógenos de las plantas están muy especializados y las diferencias entre una célula vegetal y una animal —la pared de celulosa, los receptores de superficie, la temperatura del hospedador— hacen que prácticamente ninguno pueda infectar al ser humano. Lo que sí existe son intoxicaciones por sustancias de origen vegetal y micosis de hongos que viven sobre plantas y que actúan como patógenos oportunistas, pero no un contagio verdadero planta-persona equiparable a la zoonosis.