I. Factores de Virulencia Enzimáticos y Toxinas
2. ¿Qué tienen en común la hialuronidasa y la colagenasa para favorecer la enfermedad?
Que ambas destruyen la matriz extracelular, favoreciendo la entrada de mecanismos infecciosos.
3. Cite un ejemplo de microorganismo cuya patogenicidad depende de su capacidad de producir toxinas. Explique brevemente el mecanismo de acción.
Staphylococcus. Esto lo hace a través de la Toxina del Síndrome del Shock Tóxico (TSST-1), que actúa como un superantígeno, provocando una activación masiva e inespecífica de las células T y una liberación descontrolada de citocinas, lo que conduce al shock.
4. ¿Qué son las gingipaínas? Nombre sus características, efectos que expliquen la virulencia del microorganismo que las presenta y relación con otras enfermedades no infecciosas.
Las gingipaínas (factor de virulencia) son proteasas secretadas por Porphyromonas gingivalis.
Características:
- Dos tipos: Arg-específicas (con 2 variantes) y Lys-específicas.
- Son glicoproteínas ligadas al LPS y productos extracelulares segregados.
Efectos que explican la virulencia:
- Destrucción de tejidos y proteínas de la matriz celular.
- Evasión y manipulación del sistema inmune (lisis de hematíes, hidrólisis de citocinas y complemento).
Relación con otras enfermedades:
Se ha sugerido una relación con el Alzheimer, aunque la evidencia aún no es robusta.
5. Como factor de virulencia de Treponema denticola, explique una función de la proteína Msp.
La proteína Msp tiene dos funciones principales:
- Capacidad de unirse a fibronectina, laminina, colágeno y ácido hialurónico, participando en la coagregación con otros géneros como Porphyromonas gingivalis.
- Citotoxicidad, formando poros en la membrana plasmática.
II. Casos Clínicos y Microbiota
6. Caso Clínico: Candidiasis por Antibióticos
El flujo vaginal tiene habitualmente un pH de entre 3,5 y 4,5 debido a la presencia de Lactobacillus acidophilus, que permite una débil proliferación de Candida albicans. Un tratamiento prolongado con antibióticos en una paciente es, según el médico, la causa de la aparición de candidiasis, una enfermedad infecciosa.
- Explique qué tipos de microorganismos son Lactobacillus acidophilus y Candida albicans.
Candida es un hongo, y Lactobacillus es una bacteria.
- ¿Qué proceso debe llevar a cabo Lactobacillus para que exista ese valor de pH?
Fermentación (producción de ácido láctico).
- ¿Qué es un microorganismo oportunista?
Es un microorganismo que aprovecha que el individuo que quiere infectar está inmunodeprimido o que su microbiota normal está alterada para proliferar, en este caso, por el consumo prolongado de antibióticos.
- Dé una explicación a las palabras del médico.
La explicación es que, al tratar con antibióticos, se eliminan las bacterias sensibles, incluyendo Lactobacillus acidophilus. Como consecuencia, Lactobacillus no produce ácido láctico, lo que provoca un aumento del pH vaginal. Esta alteración de la microbiota (disbiosis) favorece la proliferación de Candida albicans, un microorganismo oportunista, causando la candidiasis.
7. Caso Clínico: Brote de Hepatitis Vírica
Carlos es un estudiante de nueve años… (descripción del caso de hepatitis vírica).
- ¿Qué tipo/s de hepatitis puede haber tenido presumiblemente Carlos?
Presumiblemente, Hepatitis A, ya que es la menos virulenta y presenta una sintomatología corta y una evolución benigna sin secuelas en niños. La transmisión es típicamente fecal-oral. (Nota: La Hepatitis B con la D es la más grave, y el virus D es un virusoide que requiere la coinfección con el virus B).
- ¿Cree que puede tener relación con la enfermedad de su compañero y de la profesora? ¿Por qué?
Sí, ya que la existencia de dos casos similares en el mismo entorno (colegio/comedor) y poco separados en el tiempo sugiere un brote epidémico. Dado que la transmisión es fecal-oral y el virus se elimina en gran cantidad por las heces, la probabilidad de que lo hayan ingerido por agua o alimentos contaminados es bastante alta.
- ¿Qué tipo de transmisión tienen estos tipos de virus de la hepatitis?
Estos virus (Hepatitis A y E) se transmiten por la vía fecal-oral.
- ¿Qué otros virus de la hepatitis conoce? ¿Cuál es su mecanismo de transmisión?
Se conocen los virus de la Hepatitis B, C y D. Su mecanismo de transmisión es más virulento, principalmente por vía parenteral (sangre) o sexual. Los tipos de virus de la hepatitis que pueden producir cáncer (carcinoma hepatocelular) son el B y el C.
III. Conceptos Fundamentales de Patogenicidad
8. Defina el concepto de toxina de microorganismo patógeno. ¿Qué diferencia existe entre endotoxinas y exotoxinas?
Una toxina es una sustancia venenosa producida por un microorganismo que puede causar daño al hospedador, contribuyendo a la patogenicidad.
- Exotoxinas: Se liberan fuera de la célula bacteriana (secretadas). Son típicamente proteínas y son producidas principalmente por bacterias Gram positivas (aunque también por Gram negativas).
- Endotoxinas: Son componentes estructurales de la pared celular, específicamente el Lípido A del Lipopolisacárido (LPS), que se liberan cuando la célula bacteriana muere o se lisa. Son exclusivas de las bacterias Gram negativas.
9. Cite alguna bacteria que pueda explicar la relación de la halitosis con la salud bucal.
Fusobacterium, porque produce compuestos volátiles sulfurados que están implicados en el mal olor, como el sulfuro de hidrógeno (SH₂) y el metilmercaptano. Esta bacteria es asacarolítica (fermenta proteínas y aminoácidos), lo que genera estos compuestos malolientes.
10. Nombre y explique dos factores de virulencia de Aggregatibacter actinomycetemcomitans.
- Leucotoxina: Se une a neutrófilos y monocitos, interfiriendo en la respuesta inmune y provocando la lisis celular.
- Adhesinas: Promueven la colonización adhiriéndose a las superficies del hospedador.
IV. Identificación y Cultivo Bacteriano
11. Identificación de Streptococcus mutans
A partir de un frotis de un absceso mandibular se realizó una serie de pruebas bioquímicas que arrojaron los siguientes resultados. Identifique el microorganismo presente en la muestra y nombre dos antibióticos que puedan servir para realizar un antibiograma.
Resultados:
- Siembra en medio con agar sangre con técnicas de aislamiento para identificar colonias aisladas.
- Anaerobio facultativo.
- Tinción de Gram confirmó que es una bacteria coco Gram positiva en cadena.
- Test de la catalasa negativo.
- Observación de la hemólisis alfa.
- Fermentador de sorbitol y manitol.
- No hidroliza arginina.
→ Microorganismo: Streptococcus mutans
→ Antibióticos: Betalactámicos (como la penicilina o amoxicilina) y vancomicina.
1. ¿En qué medio (sangre, MacConkey, Manitol Sal Agar y chocolate) crecería Streptococcus mutans? Razone la respuesta.
En agar sangre, porque es un medio enriquecido que promueve el crecimiento de la bacteria y, además, es diferencial (permite observar la hemólisis alfa).
2. ¿Qué esperarías al cultivar Streptococcus mutans en medio líquido?
Streptococcus mutans puede crecer en un medio líquido ya que pertenece al taxón de las Firmicutes y es anaerobio facultativo. El único requisito es que tenga los nutrientes necesarios para el cultivo y, preferiblemente, una superficie a la cual adherirse para formar biopelículas.
3. ¿Cómo cultivaría Streptococcus para diferenciar S. mutans, S. mitis, S. anginosus y S. salivarus?
Se cultivaría en un medio de agar sangre, ya que la hemólisis permite diferenciarlos:
- S. mutans: Alfa hemólisis.
- S. mitis: Alfa hemólisis (además, es antagonista e inhibe el crecimiento de S. mutans).
- S. anginosus: Beta hemólisis.
- S. salivarus: Gamma hemólisis (no hemolítico).
4. ¿Sería efectivo el cultivo de Enterococcus en agar sangre?
Sí, ya que el agar sangre es un medio enriquecido y Enterococcus es exigente a nivel nutricional. Además, aunque puede ser alfa, gamma o beta hemolítico, podrá adquirir todos los nutrientes necesarios para su cultivo.
5. Cultivo microbiológico de absceso periapical
Se realiza un cultivo microbiológico a partir de una muestra de absceso periapical tomada a un niño de 10 años, obteniendo los siguientes resultados:
- Tinción de Gram positiva.
- Inmóvil.
- Crecimiento en racimos.
- Beta-hemólisis.
- Catalasa positivo.
- Coagulasa positivo (placa A) y negativo (placa B).
Microorganismo identificado: Staphylococcus aureus.
a) En el resto de la familia se observa presencia de los microorganismos causantes, pero no síntomas. ¿A qué puede deberse?
Puede deberse al bajo grado de virulencia de la cepa o a que solo presenten una intoxicación (en ausencia de infección). Es importante recordar que entre el 20% y el 40% de los individuos saludables son portadores asintomáticos de S. aureus.
b) ¿Cuáles serán los agentes causantes más probables?
Las toxinas (ej. enterotoxinas estafilocócicas).
6. De las siguientes bacterias, ¿cuál crecerá en agar sangre y en agar chocolate?
Las bacterias del grupo HACEK (Haemophilus, Aggregatibacter, Cardiobacterium, Eikenella, Kingella) son exigentes nutricionalmente.
- Haemophilus: Crece en agar chocolate (requiere factores X y V).
- Aggregatibacter: Crece en agar sangre y agar chocolate.
- Cardiobacterium: Crece en agar sangre y agar chocolate.
- Eikenella: Crece en agar sangre y agar chocolate.
- Kingella: Crece en agar sangre y agar chocolate.
7. Manitol Sal Agar es un medio selectivo que además permite diferenciar entre fermentadoras (colonias amarillas) y no fermentadoras (colonias rosas o blancas). ¿Podrá crecer Fusobacterium en una placa con Manitol Sal Agar?
No podrá crecer, ya que el Manitol Sal Agar es un medio selectivo que inhibe el crecimiento de las bacterias Gram negativas debido a su alta concentración de sal, y Fusobacterium es una bacteria Gram negativa.
8. Cultivo de microorganismo en periodontitis crónica
Obtenemos una muestra de paciente con periodontitis crónica. Para realizar el diagnóstico empezamos cultivando un inóculo del microorganismo en caldo glucosado, pero no observamos crecimiento. Realizamos un segundo cultivo en Manitol Sal Agar, pero tampoco observamos crecimiento. Por último, probamos a inocular en una placa con agar sangre y a las 48h observamos colonias negras.
- ¿De qué microorganismo se trata? Se trata de Porphyromonas, que se caracteriza por formar colonias negras en agar sangre.
- ¿Por qué no crece en suero glucosado? Porque es asacarolítico (no fermenta carbohidratos, sino proteínas).
- ¿Por qué no crece en Manitol Sal Agar? Porque la alta concentración de sales inhibe el crecimiento de bacterias Gram negativas.
V. Mecanismos de Adaptación y Resistencia
1. Explique en qué consiste la Capa S y qué ventajas aporta al género Lactobacillus.
La Capa S (Surface layer) es la parte más externa de la envoltura celular bacteriana. Está formada por una estructura cristalina de proteínas y glicoproteínas presente en muchas bacterias y que posee función protectora.
Ventajas:
- Resistencia a pH bajo.
- Protección contra los bacteriófagos.
- Adherencia para las exoproteínas.
- Estabilización de la membrana.
2. ¿Cómo suple Lactobacillus su baja adherencia a superficies lisas?
Con otros mecanismos de unión física por atrapamiento en superficies retentivas:
- Fosas y fisuras.
- Caries cavitadas.
- Coagregación con otras especies.
3. Indique un ejemplo de utilidad de la técnica de PCR en Microbiología odontológica.
Para la determinación de genotipos de Porphyromonas gingivalis.
4. EXAMEN. ¿Por qué se considera a Enterococcus patógeno nosocomial? Relacione este hecho con la resistencia a vancomicina y penicilina. Explique brevemente el mecanismo de acción de estos antibióticos.
Se considera patógeno nosocomial porque infecta principalmente en entornos sanitarios (hospitales).
Los patógenos nosocomiales están sometidos a una gran presión selectiva por antibióticos, lo que acelera su evolución y la adquisición de resistencia. Al estar en un medio hospitalario, es común la transferencia horizontal de genes de resistencia (mediante conjugación, transformación y transducción) entre sujetos, especialmente a través de plásmidos.
Por esto, se hacen resistentes a antibióticos como la vancomicina y la penicilina. Ambos antibióticos actúan inhibiendo la síntesis de la pared celular bacteriana. La resistencia a estos fármacos obliga a utilizar antimicrobianos reservados para erradicar microorganismos multirresistentes.
5. Los enterococos poseen capacidad de adquirir, acumular y liberar elementos extracromosomales. ¿Proponga mecanismos que puedan llevar a cabo para esta actividad? ¿Qué ventajas puede aportarle la adquisición de elementos extracromosomales?
Mecanismos:
- Transferencia horizontal (conjugación, transducción y transformación).
- Transposones.
- Plásmidos.
Ventajas:
La adquisición de elementos extracromosomales le permite una rápida adaptación y multirresistencia a antibióticos.
6. ¿Por qué producen bacteriocinas algunas procariotas? Añada algunos ejemplos.
Producen bacteriocinas para inhibir el crecimiento de otras bacterias con las que compiten por recursos. Se consideraron en un momento como posibles antibióticos.
Ejemplos: Aggregatibacter, Enterococcus o Capnocytophaga.
VI. Factores de Virulencia Específicos en Periodontopatías
7. Aggregatibacter actinomycetemcomitans:
- ¿Cómo actúan las proteínas fijadoras de la FC? Inhiben la opsonización y reducen la fagocitosis hasta en un 90%.
- ¿Puede una infección grave provocar pérdida de hueso alveolar? Sí, debido a la acción de las citotoxinas, la colagenasa (que degrada las fibras de colágeno en su forma triple helicoidal) y la liberación de agentes de reabsorción ósea.
- Las tetraciclinas son antibióticos que afectan a la subunidad 30S del ribosoma bacteriano. ¿Trataría usted una infección por A. actinomycetemcomitans con tetraciclinas? NO, ya que el 82% de las cepas de A. actinomycetemcomitans son resistentes a tetraciclinas.
8. ¿Puede Porphyromonas fermentar glúcidos hasta butarato? ¿Por qué?
No, porque Porphyromonas no es fermentador de carbohidratos; es decir, es asacarolítico (fermentador de proteínas y aminoácidos).
9. ¿Qué papel tiene Fusobacterium en la formación de placa?
Presenta una gran capacidad de coagregación, considerándose el nexo de unión entre los colonizadores iniciales (aerobios/anaerobios facultativos) y las bacterias anaerobias estrictas (colonizadores finales). Además, posee factores de virulencia como endotoxina, leucotoxina, compuestos que inhiben la quimiotaxis y fosfatasas.
10. Comente tres factores de virulencia de Tannerella.
- Capa S.
- Lipoproteínas.
- Proteasas.
11. Explique por qué es relevante la acción antiopsónica de Capnocytophaga.
La cápsula de Capnocytophaga tiene una acción antiopsónica que le permite a la bacteria repeler la acción de unión de los anticuerpos (opsoninas) en su superficie. Al evitar la opsonización, se impide la llamada a los macrófagos, lo que dificulta la fagocitosis y hace a la bacteria más resistente.
12. ¿Qué tipo de relación mantiene Capnocytophaga con otras bacterias de la cavidad oral? Argumente su respuesta.
Mantiene relaciones interbacterianas complejas:
- Favorece el desarrollo de otras bacterias.
- Produce bacteriocinas (inhibiendo a competidores).
- Puede ser inhibido por otras especies.
- Tiene capacidad de coagregarse con otras bacterias.
13. ¿Por qué es difícil el cultivo de Tannerella? Comente el concepto de colonias satélite.
El cultivo de Tannerella es difícil debido a la necesidad de Nam (N-acetilmurámico) y al crecimiento en colonias satélite.
Las colonias satélite son colonias que necesitan de otras colonias de bacterias (que les proporcionan nutrientes esenciales) para desarrollarse alrededor de ellas. Este fenómeno se conoce como satelitismo.
14. ¿Qué bacteria puede ser reconocida por su movimiento de flexión y rotación? ¿En qué medio la cultivaría?
Treponema denticola, lo más característico es que posee cuatro flagelos periplásmicos (endoflagelos) que le confieren ese movimiento helicoidal.
Se cultivaría en un medio líquido para poder observar los movimientos de los flagelos, ya que en un medio sólido no se podrían mover.
15. ¿Por qué se considera al lipooligosacárido de Treponema un factor de virulencia?
Sí, porque el Lipooligosacárido (LOS), similar al LPS, estimula la osteoclastogénesis. Esto resulta en la producción de osteoclastos, que se encargan de la destrucción del hueso alveolar, permitiendo que la infección avance.
16. ¿Cómo consigue Mycobacterium tuberculosis evitar la acción de los macrófagos?
Inhibiendo la unión del fagosoma con los lisosomas (que son los encargados de degradar la bacteria) a través de intermediarios metabólicos. El macrófago es incapaz de destruir la bacteria porque el lisosoma no se fusiona con el fagosoma.
17. Indique al menos tres factores de virulencia de Porphyromonas gingivalis.
- LPS (Lipopolisacárido): Destrucción del hueso alveolar y evasión/manipulación del sistema inmune.
- Cápsula: Resistencia a la fagocitosis e invasión del epitelio.
- Fimbrias: Capacidad adhesiva/formación de biopelículas, invasión del epitelio, evasión y manipulación del sistema inmune, y destrucción del hueso alveolar.
- Gingipaínas: Destrucción de tejidos y proteínas, y evasión/manipulación del sistema inmune.
VII. Microbiota Oral y Patogenia de Enfermedades Dentales
1. EXAMEN. Explique los factores abióticos y bióticos que influyen en el desarrollo de la microbiota de la cavidad oral.
La microbiota de la boca debe encontrarse en equilibrio y está sometida a diversos factores:
Factores Bióticos (relacionados con organismos vivos o el hospedador):
- Dieta: Disponibilidad de nutrientes.
- Edad: Cambios hormonales y dentición.
- Saliva: Acción mecánica de limpieza, efecto taponante (pH), efecto coagulante y acción antimicrobiana.
- Integridad de la mucosa: Actúa como barrera mecánica.
- Microbiota oral residente.
- Hábitos: Tabaco, alcohol.
Factores Abióticos (físico-químicos):
- Humedad: Ayuda a mantener la integridad del diente; la sequedad extrema favorece el crecimiento de microorganismos.
- Temperatura.
- Oxígeno: Influye en la distribución de bacterias en la boca, siendo las zonas finales anaerobias.
- pH.
- Nutrientes.
3. Explique los distintos estadios en la formación de placa dental.
- Formación de la película adquirida: Se deposita sobre el esmalte y está compuesta por iones, lípidos y fundamentalmente proteínas y glicoproteínas que se unen a la hidroxiapatita del esmalte.
- Colonización inicial: Adhesión de los primeros colonizadores (principalmente Streptococcus).
- Sucesión y crecimiento: Llegada y acumulación de nuevas bacterias, a menudo mediante coagregación.
- Clímax u homeostasis: Formación de placa madura con la incorporación de los colonizadores finales (anaerobios estrictos).
- Crecimiento patogénico: En esta fase final predominan los microorganismos proteolíticos y asacarolíticos, que son patógenos.
4. ¿Cuál es el significado odontológico de la hipótesis ecológica?
La hipótesis ecológica sugiere que la enfermedad no es causada por un único patógeno, sino por un desequilibrio en la microbiota (disbiosis) inducido por cambios ambientales (como la dieta o la inflamación).
- Defensa frente a la infección: La microbiota autóctona representa una resistencia a la colonización por microorganismos exógenos.
- La microbiota autóctona se comunica con el epitelio y es tolerada sin producir daño.
- Los Streptococcus mantienen la integridad de las mucosas y controlan la respuesta inmune.
5. EXAMEN. Compare la caries del esmalte y la caries de dentina.
- Caries de esmalte: La producción continuada de ácidos destruye la estructura cristalina del esmalte dental (desmineralización). Predominan bacterias acidógenas y acidúricas como Streptococcus y Veillonella.
- Caries de la dentina: Las bacterias alcanzan la dentina y modulan su metabolismo para desarrollarse en este nuevo hábitat. La desmineralización continúa y se suma la degradación de proteínas (colágeno). Son frecuentes Streptococcus, Veillonella y Prevotella. En las capas más profundas actúan los microorganismos asacarolíticos.
6. Explique la hipótesis del patógeno angular en la periodontitis crónica. ¿Es aplicable en todos los casos?
La periodontitis causa disbiosis (pérdida de la homeostasis) y se alteran las abundancias relativas de bacterias, lo que lleva a una inflamación crónica que provoca una respuesta inmunopatológica (destrucción de tejido).
Porphyromonas gingivalis se presenta como posible PATÓGENO ANGULAR, ya que promueve la disbiosis, alterando la microbiota de la placa subgingival mediante varios mecanismos:
- Porphyromonas manipula la respuesta inflamatoria, alterando las defensas del periodonto: invade el epitelio gingival, inhibe la apoptosis de células epiteliales e inhibe la producción de IL-8 (no se reclutan neutrófilos).
- Otras bacterias pueden crecer sin control en el surco gingival y adaptarse paulatinamente a las condiciones de abundante secreción de fluido crevicular y abundancia de nutrientes fruto de la respuesta inmunopatológica que provocan.
- Se trata de Patobiontes: comensales que son capaces de provocar infección si el periodonto está alterado.
Importante: Esta hipótesis no podría explicar la ausencia de periodontitis en individuos que presentan Porphyromonas en la placa subgingival.
7. Comente la patogenia de las infecciones endodónticas. ¿Cómo pueden estar presentes las bacterias? ¿Cuáles son los principales factores de virulencia?
Las bacterias pueden estar presentes en:
- Células planctónicas (de vida libre).
- Agregados bacterianos.
- Biopelículas.
Los factores de virulencia son que producen factores de propagación como colagenasa, hialuronidasa y enzimas que degradan tejidos conectivos. Son citotóxicas. La exposición de la pulpa provoca inflamación y el LPS (endotoxina) estimula a los fibroblastos pulpares a producir IL-8.
8. ¿Qué es el quorum sensing? Complete su explicación con un esquema sencillo.
El Quorum Sensing (QS) es un sistema de comunicación bacteriana que induce la síntesis de algunas sustancias. La bacteria detecta la concentración de moléculas señalizadoras (autoinductores, AI) en su entorno, lo que le permite estimar la densidad poblacional y coordinar la expresión génica de toda la comunidad (por ejemplo, para la formación de biopelículas o la producción de factores de virulencia).
Proceso (Esquema conceptual):
- Concentración extracelular < Concentración intracelular: Las células se continúan replicando.
- Concentración extracelular = Concentración intracelular: Las células replicadoras empiezan a producir autoinductores (AI).
- Concentración extracelular > Concentración intracelular: Los autoinductores intracelulares salen fuera de la célula y se acumulan en el medio.
- Detección y respuesta: Cuando se detecta una concentración alta de autoinductores, estos se unen a un receptor que inhibe o fomenta un factor de transcripción, deteniendo o iniciando la respuesta coordinada.