martes, 12 de julio de 2016

Staphylococcus aureus

Bienvenidos a mi Blog




Reseña histórica

Los cocos se asociaron por primera vez a enfermedades humanas cuando fueron observados en materiales purulentos provenientes de abscesos humanos. En 1880 el cirujano escocés Sir Alexander Ogston demostró que cocos agrupados en forma de racimo eran la causa de ciertos abscesos piógenos en humanos. Louis Pasteur arribó a una conclusión similar al mismo tiempo, pero en París. En el año 1882, Ogston llamo a estos cocos “Staphylococcus”, derivando el nombre de los términos griegos staphile (racimo de uvas) y kokkus (frutilla). Morfológicamente, Ogston propuso este término de manera de poder diferenciarlos de los estreptococos, formadores de cadenas. Ogston demostró que la inyección a ratones de pus conteniendo estos cocos producía los mismos síntomas observados en el humano. También observó que si calentaba el pus y lo trataba con fenol, la enfermedad se prevenía.

Introducción 

Staphylococcus aureus se destaca como un importante patógeno humano, produce infecciones tanto en la comunidad como a nivel hospitalario. En la comunidad, las infecciones por S. aureus son a menudo agudas, piogénicas y superficiales, aunque también puede producir, con menor frecuencia, infecciones profundas como osteomielitis, neumonía y endocarditis aguda. A nivel nosocomial S. aureus es un importante agente de infecciones de herida quirúrgica, de prótesis y otras. También S. aureus es causa de una serie de infecciones producidas por toxinas como el síndrome del shock tóxico, la intoxicación alimentaria y el síndrome de piel escaldada. Staphylococcus epidermidis es integrante de la flora normal de piel pero produce infecciones crecientes de piel y anexos, colonizando cuerpos extraños y también es causa de infecciones profundas en huéspedes inmunocomprometidos. Staphylococcus saprophyticus es causa de infección urinaria baja en la mujer joven. 

Taxonomía 

Los miembros del género Staphylococcus y Micrococcus son catalasa positivos y hasta hace poco formaban parte de la familia Micrococacceae junto a los géneros Planococcus y Stomacoccus. Estudios genéticos han demostrado que Staphylococcus y Micrococcus no están relacionados. Tentativamente el género Staphylococcus se colocó dentro de la familia Bacillaceae junto a otros géneros, Bacillus, Gamella, Listeria, Planococcus, etc. Los estafilococos son cocos Gram positivos, catalasa positivos y el diamino ácido en el peptidoglicano es la L-lisina. El género Staphylococcus posee alrededor de 30 especies, de las cuales destacaremos S. aureus, S. saprophyticus y S. epidermidis.




Morfología 

La pared celular esta compuesta por una gruesa capa de peptidoglicano. Se trata de un polímero polisacárido compuesto por cadenas con uniones de tipo β (1-4) no ramificadas, que contienen subunidades alternantes de ácido N-acetil murámico y N-acetil glucosamina. Las cadenas laterales de pentapéptidos se hallan conectadas al residuo de ácido murámico y tienen unión cruzada por un puente pentaglicina fijado a la L-lisina de una cadena y la Dalanina de la otra cadena. El polímero polisacárido básico se halla también en muchos otros microorganismos, mientras la cadena de unión cruzada de pentaglicina parece ser específica de S. aureus. Tiene como función mantener la rigidez de la pared bacteriana y su resistencia osmótica. En la patogenia coadyuvaría al desencadenamiento de la inflamación por activación del complemento, es capaz de atraer leucocitos polimorfonucleares (PMN), estimula la producción de anticuerpos opsonizantes y tiene actividad similar a las endotoxinas de Gram negativos. El otro componente mayor de la pared son los ácidos teicoicos, que constituyen alrededor del 40% del peso de la pared. Estos ácidos son polímeros de glicerol o ribitol fosfato, azúcares y algunas veces, D-alanina. Están unidos en forma covalente al peptidoglicano. Cuando están unidos a la membrana citoplasmática se les llama ácidos lipoteicoicos. S. aureus posee predominantemente ácidos de ribitol fosfato, mientras que en los estafilococos coagulasa negativos estos son de glicerol fosfato. La presencia de cápsula es variable pero es importante a nivel patogénico, ya que tiene propiedades antifagocíticas. Las cepas de S. aureus que poseen cápsula son más virulentas en modelos animales. No es claro que la cápsula de S. aureus juegue un papel importante en la adherencia. Lo que si se conoce es que la adherencia de este germen a la válvulas cardíacas y cuerpos extraños esta mediada, en parte, por receptores de fibronectina en su superficie. La fibronectina es una glicoproteína importante en varias funciones de adherencia. Las cepas de S. aureus, que muestran grandes cantidades de receptores para la fibronectina, parecen ser más invasivas y más hábiles para adherirse. Además S. aureus puede presentar en su superficie receptores para el colágeno. La pared celular de S. aureus posee una proteína característica llamada proteína A. Esta tiene la habilidad de unirse a la porción Fc de las moléculas de inmunoglobulina G (IgG), y por tanto funciona como factor de virulencia, ya que interfiere con la opsonización y la ingestión de los microorganismos por los PMN, activando el complemento y dando lugar a reacciones de hipersensibilidad inmediata y tardía. Esta proteína es inmunogénica y se hallan anticuerpos contra ella en sujetos con infecciones graves por S. aureus. 


Quorum sensing

Bienvenidos hoy hablaremos de Quorum sensing.



El Quórum Sensing es un mecanismos de comunicación bacteriano que depende de la densidad celular, donde se utiliza la emisión de diversas moléculas químicas como la acil homoceril lactona (AHL) y la presencia de uno o más autoinductores (dependiendo del sistema), logrando así la expresión coordinada de genes de respuesta. Los fenómenos fisiológicos regulados por el quórum sensing son diversos, entre ellos tenemos la formación de biopelículas, el movimiento colectivo denominado swarming y la expresión de factores de virulencia, este último muy importante en la generación de la patología infecciosa. La importancia de conocer las vías de comunicación implicadas en la detección de quórum, radica en la implementación de nuevas estrategias para reprimir la interacción célula-célula, impidiendo la expresión de factores de virulencia y por consiguiente el desarrollo de la infección. 

Hasta hace poco tiempo las bacterias habían sido consideradas como microorganismos no diferenciados y no cooperativos, sin posibilidad de que existiesen mecanismos de comunicación intercelular. Sin embargo, recientemente se supo que dichos microorganismos han desarrollado sofisticados mecanismos de comunicación denominados en conjunto “Quorum Sensing” (QS), lo que les permiten detectar y responder a las condiciones ambientales, incluyendo estímulos como los cambios de temperatura, la disponibilidad de nutrientes, presión, Oxígeno y pH.[1] El QS es considerado un mecanismo de comunicación entre bacterias que permite regular procesos importantes como la formación de biopelículas, la producción de metabolitos secundarios, la expresión de mecanismos de resistencia al estrés y la expresión de factores de virulencia. [2] Tales fenómenos se llevan a cabo a través de mecanismos de autoinducción de señales químicas presentes tanto en bacterias grampositivas como en gramnegativas [3]. En 1970 Nealson y Hastings en la universidad de Harvard, (Massachusetts) aislaron la enzima luciferasa (productora de luz) en la bacteria marina bioluminiscente Vibrio fischeri, descubriendo que dichos cultivos producían luz sólo cuando había una alta densidad de bacterias, hecho por el cual se supuso que estaba controlado por algún mecanismo molecular cuya señal era producida por las mismas bacterias [4]. El QS o percepción de quórum (en español) fue descrito por primera vez 1994 Fuqua y colaboradores, su etimología corresponde al término en inglés “quórum” que significa consenso y “sensing” que significa percepción lo que refiere al fenómeno mediante el cual las bacterias pueden comunicarse entre sí, excretando al medio moléculas señalizadoras qu son reconocidas por otros microorganismos homólogos [5]. Años más tarde se descubrió que un mecanismo similar al de V. fischeri, mediado por distintas moléculas de señalización de la misma familia, estaba implicado en la regulación genética de diversos procesos como la producción de bacteriocinas la liberación de factores de virulencia y la transferencia conjugacional de plásmidos en Pseudomonas aeruginosa, lo que inició una serie innumerable de descubrimientos que han brindado una nueva visión del mundo microbiano [1,6]. El objetivo de esta revisión es describir de forma general los sistemas de QS que utilizan las bacterias de manera colectiva.

Mecanismo en bacterias gramnegativas

 En las bacterias gramnegativas el proceso de la señalización ocurre a nivel intracelular y es regulado por proteínas receptoras en el citoplasma y en general de moléculas de AHL que al interactuar con dichas proteínas inducen su unión al ADN lo que modula la expresión de genes de respuesta [3]. El ejemplo más conocido de QS con un autoinductor es el de Vibrio fischeri, que fue la primera bacteria aislada con el fin de estudiar tal fenómeno. Tras los estudios se demostró que V. fisheri produce un compuesto difusible (AHL) que se acumula en el medio ambiente circundante solo durante la fase de crecimiento exponencial de la bacteria, lo que hace que se genere la expresión del gen de la luciferasa que (con ayuda del Oxígeno) oxida la luciferina produciendo oxiluciferina que al volver de su estado excitado a su estado basal emite luz en el medio cultivo (bioluminiscencia) [5]. El sistema desarrollado por esta bacteria es el más conocido y sencillo, porque tiene un único autoinductor, que corresponde a una molécula de AHL. El sistema está regulado por el operón luxI/luxR, que de forma constitutiva expresa niveles basales de la proteína LuxI y la proteína receptora del Lux R [12]. Cuando la concentración de la bacteria es muy baja la molécula autoinductora (LuxI) se produce en muy baja concentración y es secretada por difusión simple al medio extracelular donde se acumula pero no llega a concentraciones significativas. En estas condiciones, la bacteria no produce luz. Cuando los microorganismos se reproducen y alcanzan una alta densidad microbiana, la concentración del autoinductor es directamente proporcional a la cantidad de bacterias acumuladas, es estas circunstancias LuxI entra al interior de la bacteria, también por difusión y se une a su proteína receptora LuxR, momento en el que se induce la expresión del operón luxI/luxR sintetizándose la proteína receptora LuxR y la sintetasa del autoinductor LuxI, produciéndose una autoinducción del sistema. La unión del autoinductor a su proteína receptora LuxR induce también la expresión del operón luciferasa (luxCDABE) con la correspondiente producción de bioluminiscencia  [11].

Mecanismo en bacterias grampositivas

La señalización en las bacterias grampositivas ocurre de manera externa, es decir que las moléculas de señalización se caracterizan por no atravesar la membrana plasmática y por ello necesitan de receptores que se localizan en la pared celular. Teniendo en cuenta lo anterior, el primer evento de señalización ocurre afuera de la bacteria para luego interiorizarse por medio de un sistema de transducción, (el cual está conformado por dos moléculas: la histidín cinasa y la fosfatasa citoplasmática) encargadas de mediar la respuesta [13]. Los sistemas de QS de bacterias grampositivas se describieron con posterioridad a los presentes en bacterias gramnegativas, esto es debido en parte a que no utilizan autoinductores de tipo AHL. Las moléculas autoinductoras en bacterias grampositivas son pequeñas fracciones de oligopéptidos modificados, que al igual que las AHLs son muy específicos y confieren a la cepa bacteriana que las posee capacidad de comunicarse de forma intraespecífica. Estos oligopeptidos no se difunden a través de la membrana plasmática, y necesitan un transportador específico, que generalmente modifica la estructura del autoinductor. También necesita dos receptores; una histidín-quinasa de membrana y una proteína (regulador) que interacciona con el DNA y activa la transcripción [14]. El ejemplo más sencillo de estos sistemas de QS es el descrito en Staphylococcus aureus. Se trata de una bacteria que generalmente se encuentra haciendo parte de la microbiota normal del ser humano, y que en determinadas circunstancias se convierte en patógena e invade los tejidos. Cuando se encuentra en bajas concentraciones, S. aureus expresa factores proteicos que le permiten adherirse y colonizar superficies, sin embargo, a elevadas concentraciones celulares la síntesis de estos factores se reprime y la bacteria comienza a secretar factores de virulencia que afectan la integridad del tejido, siendo relevante mencionar que todos estos procesos están regulados por el sistema de QS denominado Agr [13]. 

REFERENCIAS

 1. Romero, M.; Otero, A. 2010. Interceptación de señales de comunicación bacteriana en bacterias     aisladas del medio marino. Revista Real Academia Galega de Ciencias, [en línea] [último acceso 24 marzo 2013] Vol.24: 129-206. Disponible en: http://www.ragc.cesga.es/ RRAGC/revista2010/pdf/interceptacion.pdf 
2. Barreto, A. Quorum Sensing: Sistemas de comunicación bacteriana. 2011. Ciencia actual [en línea] [último acceso 21 marzo 2013] 1(1)58-69 Disponible en: http://letravirtual.usbctg.edu.co/ index.php/cienciaactual/article/viewFile/159/152 
3. Flores, M.; Aguilar, G.; Cabrera, C.; Guzmán. J.; Flores, M. 2011. El impacto biológico de los autoinductores bacterianos. Revista de la Sociedad Venezolana de Microbiología [en línea] [último acceso 21 Marzo 2013] 31:104-111. Disponible en: http://www.scielo.org. ve/pdf/rsvm/v31n2/art05.pdf Working paper. All rights reserved 
4. Nealson, K.; Platt, T.; Hastings, C. 1970.Cellular control of the synthesis and activity of the bacterial luminescent system. J. Bacteriol. 104(1):313-22 
5. Fuqua, W.; Winans, S.; Greenberg, P. 1994. Quorum Sensing in Bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators. J. Bacteriol 176(2):269-275 
6. Gray, K.; Passador, L.; Iglewski, B.; Greenberg, P. 1994. Interchangeability and specificity of components from the quorumsensing regulatory systems of Vibrio fischeri and Pseudomonas aeruginosa. J. Bacteriol. 176(10):3076–3080. 
7. Rojas, M. Quorum sensing en la asociación beneficiosa de las bacterias con las plantas. 2011. Rev. Colomb. Biotecnol. 13(2):135-143. 
8. Fuqua, C. 2006. The QscR Quorum-Sensing Regulon of Pseudomonas aeruginosa: an Orphan Claims Its Identity. J. Bacteriol 188(9):3169. 
9. Fuqua, C.; Greenberg, P. 2002. Listening on bacteria: acylhomoserine lactone signalling. Nat Rev Mol Cell Bio. 3:685-697. 
10. Debler, E.; Kaufmann, G.; Kirchdoerfer, R.; Mee, JM.; Janda, KD. 2007. Crystal Structures of a Quorum-quenching Antibody. J Mol Bio 18:1392–1402. 
11. Marquina, D.; Santos, A. 2010. Sistemas de quorum sensing en bacterias. Reduca 3(5):39-55. 
12. Eboigbodin, K.; Robinson, G. 2009. Monitoring bacterial Cell-toCell communication “Quorum sensing” using Fluostar Optima.BMGLabtech. [en línea] [último acceso 20 Abril 2013]. Disponible en: http://www.bmglabtech.com/db_assets/applications/downloads/ applications/199-quorum sensing.pdf 
13. Sprague, G.; Winans, S. 2006. Eukaryotes learn how to count: quorum sensing by yeast. Genes & Dev 20:1045–1049 Working paper. All rights reserved 
14. Waters, C.; Bassler, B. Quorum sensing: Cell to Cell Communication in Bacteria. Annual Reviews and Cellular Developmental Biology. 21:319-346. 
15. Schertzer, J.; Whitele, M. 2012. Bilayer-Couple Model of Bacterial Outer Membrane Vesicle Biogenesis. [en línea] [fecha de acceso 11 marzo 2013] Disponible en: http://mbio.asm.org/content/3/2/e00297- 11.full.pdf+html 


sábado, 9 de julio de 2016

CITOMETRÍA DE FLUJO

Bienvenidos, hoy aprenderemos sobre la importancia de la Citometría de Flujo.

CITOMETRÍA DE FLUJO 


INTRODUCCION.

La citometría constituye un complemento valioso de las técnicas clásicas utilizadas para el estudio de la morfología, biología y bioquímica celular. Aunque, desde el punto de vista cronológico, la citometría de flujo es una tecnología relativamente reciente, sus características especiales como técnica de análisis celular han hecho que en la última década su uso se haya extendido de forma rápida, desde los laboratorios de investigación básica hasta los laboratorios clínicos 1.

La citometría de flujo ha encontrado amplia utilidad en ciencias como la inmunología, hematología, oncología, anatomía patológica y biología celular 2. La conjugación de marcadores fluorescentes con anticuerpos monoclonales o policlonales ha hecho posible los estudios de la densidad y la distribución de determinantes y receptores de la superficie y del citoplasma celular, permitiendo identificar subpoblaciones celulares 3.

DEFINICIÓN.

La citometría de flujo (CMF) es una técnica de análisis celular multiparametrico  cuyo fundamento se basa en hacer pasar una suspensión de partículas  (generalmente células) alineadas y de una en una por delante de un haz de láser focalizado.
La citometría de flujo es una tecnología (proceso) que permite la medida simultánea de múltiples características físicas de una sola célula. Estas medidas son realizadas mientras las células (partículas) pasan en fila, a una velocidad de 500 a 4000 células por segundo, a través del aparato de medida en una corriente de fluido 4.
La citometría de flujo es un método analítico que permite la medición rápida de ciertas características físicas y químicas de células o partículas suspendidas en líquido que producen una señal de forma individual al interferir con una fuente de luz. Una de las características analíticas más importantes de los citómetros de flujo es su capacidad de medir múltiples parámetros celulares, como el tamaño, forma y complejidad y, por supuesto, cualquier componente celular o función que pueda ser marcada con un fluorocromo.

PRINCIPIO BÁSICO. 

El principio en el que se basa esta tecnología es simple: hacer pasar células u otras partículas en suspensión alineadas y de una en una por delante de un haz luminoso. La información producida puede agruparse en dos tipos fundamentales: la generada por la dispersión de la luz y la relacionada con la emisión de luz por los fluorocromos presentes en la célula o partícula al ser excitados por el rayo luminoso. Las señales luminosas detectadas se transforman en impulsos eléctricos que se amplifican y se convierten en señales digitales que son procesadas por una computadora (ver figura 1).

Figura 1.


Para complementar la información ver el siguiente vídeo. 


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 

1.      Orfao A, Ciudad J, López A, López-Berges MC, Vidriales B, Macedo A, et al. La citometría de flujo en el diagnóstico clínico. Servicio General de Citometría. Universidad de Salamanca, 1993. 
2. Orfao A, González M, Ciudad J, López-Berges MC, López A, San Miguel JF, et al. Aplicaciones de la citometría de flujo en el diagnóstico hematológico. Biol Clin Hematol 1992;13:456-523.
3.  Goding JS. Conjugation of Antinodies with Fluorochromes Modifications to the Standard Methods. J Immunol Meths 1976;13:215-223.



LEVADURAS PRODUCTORAS DE ETANOL

Bienvenidos a mi Blog, Aquí hablaremos sobre las Levaduras productoras de Etanol.



Las levaduras están ampliamente distribuidos en la naturaleza, sus hábitats puede ser no solo las capas superiores del suelo, sino también muchas materias orgánicas, sobre todo los de origen vegetal que contienen hidratos de carbono, también se pueden aislar del suelo de viñedos y huertos, superficies de frutas dulces como uvas, manzanas, limón, etc., de las hojas y otras partes de la planta, asimismo, se puede aislar de las frutas y verduras, en los que se producen la fermentación del azúcar con desprendimiento de CO2 y liberación de etanol.  Las diferentes especies y razas de la levadura se diferencian por el grado fermentativo y por ello se habla de razas poco fermentativas pero a su vez estas especies de levadura pueden variar respecto a las propiedades fermentativas frente a un glúcido
Sacharomyces cerevisae es la levadura más utilizada en dicho proceso; sin embargo, existen diferencias entre las especies y las cepas respecto a las condiciones en que logran su mayor rendimiento; se considera que para ello la cepa debe tener buena velocidad de fermentación y deberá ser tolerante a elevadas concentraciones de glucosa y de etanol. En la fermentación espontánea de los mostos de “uva” se perfilan tres estadios o fases biológicamente diferenciados; en cada uno de ellos intervienen levaduras de distintas especies con marcadas diferencias fisiológicas: en la primera fase predominan levaduras productoras de bajo grado alcohólico e importantes concentraciones de ácidos volátiles, en la segunda fase figuran de forma casi constante especies de gran pureza fermentativa y productoras de grado alcohólico medio y en la tercera fase distintas especies del género Saccharomyces, principalmente S. cerevisiae, típicamente alcoholigenas, que terminan el proceso fermentativo con el total agotamiento de los azucares.

Ver el vídeo " PRODUCCIÓN DE ETANOL A TRAVÉS DE MICROORGANISMOS"