Tema 12. Cocos Gram positivos. Familia Micrococcaceae


Los microorganismos de esta familia se caracterizan por dividirse en más de un plano en forma de paquetes o racimos, miden de 0,5 a 4 micras de diámetro y son gram positivos; pueden ser móviles o inmóviles, anaerobios facultativos, catalasa positivos; producen ácido sin gas a partir de la glucosa. Sus requerimientos nutricionales son variables, todas las cepas crecen en presencia de NaCl 5% y muchos crecen en concentraciones de 10 a 15%.

Ubicada en la sección 12 comprende los géneros Micrococcus, Stomatococcus, Planococcus y Staphylococcus. Sin embargo el análisis genético y la composición de la pared celular muestran que los géneros de esta familia no están estrechamente relacionados.

Las pruebas de oxidación – fermentación de la glucosa, el crecimiento en altas concentraciones de cloruro de sodio y la sensibilidad o resistencia a lisostafina, eritromicina, bacitracina y furazolidona son de gran utilidad en la separación de los tres géneros de la familia que parasitan al hombre.

De los cuatro géneros, los cocos móviles llamados Planococcus no han sido aislados en el hombre y los Micrococcus y los Stomatococcus pueden colonizar al humano pero raramente se asocian a enfermedad.

Género Micrococcus:


Los micrococos son células esféricas de diámetro comprendido entre 0,5 y 3 micrómetros, dispuestas en masas irregulares, racimos, tétradas o paquetes aunque las células individuales muestran tamaño uniforme. Típicamente no móviles y no esporógenos, aerobios y catalasa positivos. Utilizan carbohidratos por vía oxidativa.
Su genoma es rico en guanina y citosina (G,C), típicamente en porcentaje del 65 al 75% de contenido GC. A menudo contienen plásmidos (de tamaño comprendido entre 1 y 100 MDa) que proporcionan al organismo características útiles.

Su metabolismo es estrictamente respiratorio y la glucosa es oxidada a acetato o completamente a dióxido de carbono y agua. Su temperatura óptima de crecimiento está entre los 25 y 30 ºC, creciendo bien en los medios de cultivos ordinarios y en NaCl (5%).

Estas bacterias se han aislado de la piel humana, productos lácteos y de origen animal, cerveza, etc. También se encuentran en muchos otros ambientes, incluyendo agua y suelo. Por otra parte, resulta difícil generalizar acerca de sus características, que varían considerablemente de especie a especie.
Algunas especies de Micrococcus son:

M. antarcticus
M. luteus
M. lylae
M. mucilaginosis
M. roseus
M. freudenreichii
M. varians

Los distintos tipos de micrococos son interesantes por las siguientes características:
  1. Ciertas especies son capaces de utilizar las sales amónicas y otros compuestos nitrogenados simples como única fuente de nitrógeno.
  2. La mayoría de las especies fermentan los azúcares produciendo cantidades moderadas de ácido.
  3. Algunos son ácido–proteolíticos (M. freudenreichii).
  4. Otros toleran gran cantidad de sal creciendo por lo tanto a niveles de humedad bajo; estas especies se desarrollan en salmueras de curado de carnes, tanques de salmuera, etc.
  5. Muchos son termodúricos, es decir, resisten la pasteurización comercial de la leche (M. varians).
  6. Otros son pigmentados y dan una coloración anormal a las superficies de los alimentos sobre los que crecen; M. luteus, por ejemplo, es amarillo y M. roseus.
  7. Ciertos micrococos crecen bien a temperaturas alrededor de 10 ºC o incluso más bajas.
  8. Pueden ser catabolicamente versátiles, con la habilidad de utilizar un extenso rango de substratos inusuales, tales como piridina, bifenilos policlorados y petróleo.Pueden también realizar la detoxificación o biodegradación de muchos otros contaminantes ambientales.Otros Micrococcus producen varios productos útiles, tales como largas cadenas (C21-C34) de hidrocarbonos alifáticos para aceites lubricantes.

Patogenia

Se tiende a pensar que Micrococcus es generalmente un organismo comensal o saprofítico, aunque podría ser también un patógeno oportunista, particularmente en pacientes con inmunodeficiencia, tales como enfermos de VIH. Puede ser difícil identificar Micrococcus como la causa de una infección puesto que el organismo está presente normalmente en la microbiota cutánea.
El género se asocia raramente con enfermedades. En muy raras ocasiones la muerte de pacientes inmunodeprimidos se ha debido a infecciones pulmonares producidas por Micrococcus.
También puede estar implicado en otras infecciones, incluyendo bacteriemia recurrente, shock séptico, artritis séptica, endocarditis, meningitis y neumonía cavitating (pacientes inmunodeprimidos).
Los micrococos son muy abundantes en la naturaleza y se aislan muy frecuentemente del polvo y del agua. A menudo se encuentra en utensilios y equipos usados en alimentación que no han sido limpiados e higienizados adecuadamente.

Género Staphylococcus


Son cocos que se agrupan en pares o racimos y cuyas células individuales muestran variaciones de tamaño y de tinción (tinción de Gram). No móviles no esporógenos. Aerobios y facultativamente anaerobios. Catalasa positivos y oxidasa negativos. Utilizan los carbohidratos por fermentación. Son resistentes a concentraciones de NaCl (10%) y a temperaturas (18-40 ºC) altas.

La pared celular contiene dos principales componentes: peptidoglicano y ácidos teicoicos. Su metabolismo es oxidativo fermentativo y un amplio rango de carbohidratos pueden ser utilizados particularmente en presencia de oxígeno, con la producción de ácido pero no de gas. El crecimiento es rápido y abundante bajo condiciones aeróbicas; su temperatura óptimas es de 35 a 40ºC y presentan resistencia a la lisis por lisozima. Hay una gran cantidad de cepas que también crecen en presencia de 15 o 20% de bilis.

Forman parte de la flora normal de la piel y mucosas del hombre ocasionando diversos procesos infecciosos en pacientes que presenten algún factor predisponente. Dentro del enorme número de especies estafilocócicas solamente tres tienen tendencia a asociarse con la enfermedad humana: S. aureus, S. epidermidis y S. saprophyticus.


La especie de este género con mayor importancia clínica es Staphylococcus aureus:

Staphylococcus aureus

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Características morfológicas y metabolicas


Morfología: Coco Gram positivo
Agrupación: Grupos bacterianos formando racimos (staphylo, griego = racimo)
Pared celular: peptidoglicano (componente quimiotáctico para los neutrófilos), ácidos teicoicos (permiten su fijación a otras células)
Motilidad: inmóvil
Fisiología: anaerobio facultativo
Enzimas metabólicos: Superóxido dismutasa (SOD) y catalasa positivos (ver video de un test de catalasa )

Cultivo


Los estafilococos crecen rápidamente en casi todos los medios bacteriológicos bajo condiciones aerobias o microaerofílicas. Las muestras clínicas principalmente se cultivan en medios de agar enriquecidos con sangre de carnero. Cuando se trata de una muestra contaminada, debe ser inoculada primero en agar Columbia adicionado con colistín y ácido nalidíxico o alcohol fenil-etílico
Tiempo de cultivo en Sal-manitol|| 24 h
Recomendado para los cultivos de muestras no contaminadas
24-48 h
Usado en cultivos mixtos/contaminados. Recomendado para conseguir colonias de tamaño adecuado para microscopía y pruebas.
72 h
Puede ser necesaria para aumentar la sensibilidad de las pruebas.
Los medios diferenciales para S.aureus son el medio sal-manitol Chapman y el medio Baird-Parker. Entre los medios diferenciales comerciales se encuentran CHROMagar Staph aureus (Sensibilidad epidemiológica: 96,8%, 20 horas de incubación), tiñe las colonias de color malva y S. aureus ID agar (Sensibilidad epidemiológica: 91,1%, 20 horas de incubación), que tiñe las colonias de color verde. Estos medios comerciales verifican la presencia de α-glucosidasa dirante el desarrollo (las colonias de S.aureus coaglulasa negativos crecen en color azul, blanco o beige).Su temperatura óptima de crecimiento va de 35 a 40 °C y el pH óptimo oscila entre 7,0 y 7,5 aunque soportan pH mucho más extremos. Soportan tasas elevadas de cloruro sódico, hasta un 15%.

Hábitat


Nasofaringe y piel. Glándulas sebáceas. Folículos pilosos. Cavidad oral (muy escaso).
Existen portadores de cepas virulentas. Deben ser separados de unidades de neonatología y no pueden ser manipuladores de alimentos.
Portador: Individuo sano que porta una cepa potencialmente patógena para otros individuos susceptibles.
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Patogenicidad

Patógeno oportunista.

Factores de virulencia:
  1. Catalasa -> En fagolisosoma se defiende con este enzima de la acción del peróxido de hidrógeno (H2O2)
  2. Proteina A -> Captura moléculas IgG por sus cadenas pesadas - Fracción Fc (anula función anticuerpos)
  3. Enzima coagulasa -> descompone el fibrinógeno (mimetismo con componentes del hospedador). Coagulasa positivo
  4. Hialuronidasa -> rompe ácido hialurónico (colonización intercelular)
  5. Lipasa -> rompe lípidos
  6. Nucleasa -> destruye ácidos nucléicos (disminuye viscosidad del pus facilitando su desplazamiento)
  7. Toxinas (exotoxinas): hemolisinas, leucocidinas, exfoliatina (descamacion de la piel), enterotoxina (estímula vómito, gastroenteritis).
No todas las cepas de Staphylococcus tienen todos los factores de virulencia anteriores.

Patología: Infecciones purulentas (pus abundante). Bacteria piógena o piogénica (piógena = formadora de pus). Causa infecciones con frecuencia.

Factores favorecedores de la infección por S. aureus :
- Alteración de la primera "línea de defensa": lesiones en piel y mucosas
- Defectos del proceso de fagocitosis
- Trastornos generales de la inmunidad
- Inmunosupresión. Por ejemplo, la causada por la administración prolongada de corticoides
- Diabetes

La respuesta defensiva frente a Staphylococcus es principalmente celular, participan las defensas innatas. S. aureus apenas induce la formación de anticuerpos específicos.

Tipos de daños causados por S. aureus :
  1. Infecciones primarias (próximas a la "puerta de entrada"): foliculitis, forunculosis, hidrosadenitis, impétigo , paroniquia
  2. Infecciones secundarias (diseminación sangre o tisular) -> artritis, meningitis, pericarditis , osteomielitis .
  3. Septicemia por S. aureus
  4. Daños por exo-toxinas: exfoliatina (síndrome de la piel escaldada), enterotoxina (gastroenteritis).
  5. Infecciones odontológicas: infecciones endodónticas (canales radiculares, cámara pulpal), abscesos periapicales, osteomielitis, periodontitis y gingivitis (raras).

Sensibilidad a los antibióticos:external image Impetigo+clip.jpg
  • Relativamente poco sensibles a betalactámicos . Muchos han desarrollado resistencia (betalactamasas) y ocasionalmente se aislan cepas de Staphylococcus Meticilina Resistentes (MRS) que son multirresistentes (al menos a 3 grupos de antibióticos) y sólo se puede tratar con vancomicina o teicoplanina (glucopéptidos).

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Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM)
En el pasado, la mayoría de las infecciones por estafilococos respondían a los betalactámicos. Estos antibióticos incluyen a la meticilina y otros antibióticos más comunes, tales como oxacilina, penicilina y amoxicilina.
Aproximádamente 2 de cada 100 personas portan una cepa de estafilococo que es resistente a estos antibióticos.
La cepa del estafilococo se denomina SARM o Staphylococcus aureus resistente a meticilina. Las infecciones por SARM a menudo ocurren en personas que están en un hospital u otro centro de atención médica. Aquellas personas que han estado hospitalizadas o han tenido una cirugía en el último año están en mayor riesgo. Las bacterias SARM están causando un alto número de infecciones intrahospitalarias por estafilococos.
Las infecciones por SARM extrahospitalarias se observan en personas por lo demás sanas que no han estado recientemente en el hospital. La mayoría de estas infecciones comprometen la piel.
  • Las infecciones han ocurrido entre atletas que comparten equipo o elementos personales (como toallas o máquinas de afeitar) y niños en guarderías.
  • Los militares y aquellos que reciben tatuajes también están en riesgo. El número de casos de SARM extrahospitalario se está incrementando.



Otros estafilococos patógenos:

Staphylococcus epidermidis

Características morfológicas y metabólicas similares a las de S. aureus
Hábitat: Mucosas y piel. Es un patógeno oportunista.
Clínica: Infecciones en catéteres intravenosos. Forman una biopelícula sobre la superficie del catéter (biopelícula = biofilm), infección asociada a prótesis.
Diagnóstico: causa muy común de contaminación en análisis de laboratorio.
catalasa-positiva, coagulasa-negativa.
Tratamiento: tiene una alta tasa de resistencia a múltiples antibióticos. Son resistentes a la meticilina y se ha demostrado que tiene sensibilidad a la vancomicina.
Prevención: Por ejemplo, eliminando objetos que puedan estar infectados, como los catéteres y las prótesis usadas.

Staphylococcus saprophyticus

Características morfológicas y metabólicas similares a las de S. aureus
Hábitat: Mucosa vaginal
Clínica: Se suele asociar a infección urinaria, principalmente en mujeres.


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Género Stomatococcus



Son cocos grampositivos que se presentan agrupados en racimos o parejas y que carecen de movilidad. Son aerobios facultativos y microaerófilos, carecen de cápsula, de ácidos teicoicos y no realizan fermentación.

Epidemiología y descripción:
El microorganismo más representativo de este género es el Stomatococcus mucilaginosus, que se encuentra normalmente en la orofaringe y en el tracto respiratorio superior.
La bacteriemia por este microorganismo no es frecuente pero al ser considerado un patógeno oportunista obliga a tenerlo en cuenta como agente causal de diversas infecciones (endocarditis, meningitis, peritonitis, infecciones de catéteres, etc ...), especialmente en pacientes inmunocomprometidos. Su aislamiento puede pasar desapercibido, ya sea por identificaciones incorrectas o porque algunos sistemas de identificación para cocos gram positivos no lo incluyen en sus protocolos, lo que podría explicar que se encuentren pocos casos descritos de infección por este microorganismo.

Diagnóstico:
El aspecto de las colonias cultivadas así como pruebas bioquímicas pueden ayudarnos en el diagnóstico. Stomatococcus mucilaginosus crece bien en agar sangre y en agar chocolate (24 horas a 37ºC), tanto en aerobiosis como en un medio rico en CO2. No crece en presencia de NaCl al 5%. Lascolonias son blancogrisáceas, no hemolíticas, convexas, mucoides y con una fuerte adherencia al agar. La pruebas de la catalasa suele ser negativa.La utilización de nitratos, la hidrólisis de piruvato y la hidrólisis de esculina son positivas.
La tinción de Gram evidencia cocos grampositivos en parejasy en racimos.
Tratamiento:
Penicilina o vancomicina.
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Factores de riesgo:
Inmunosupresión
Presencia de un cuerpo extraño (catéter intravenoso)
Valvulopatía cardíaca

Complicaciones:
Bacteriemia
Meningitis
Endocarditis
Neumonía
Síndrome del distrés respiratorio agudo (SDRA)
Shock séptico

Género Planococcus.


Son cocos grampositivos que se presentan agrupados en parejas o tétradas y que se caracterizan por tener movilidad. Son aerobios, pero carecen de ácidos teicoicos, de cápsula y no realizan fermentación.

Hay tres microorganismos representativos aunque, como ya hemos avanzado, no suelen ser patológicos en el hombre. Estas tres especies son P. citri, P. ficus y P. minor


Referencias
Microbiología Oral. José Liébana. Editorial McGrawHill
Manual de microbiología médica. Araceli García del Valle.

Enlaces
Atlas virtual de Medicina



Participaron
Jaime Aza (2006), Ana Cores (2006),