a comprensión de la relevancia y de la compleja no menclatura menclatu ra de los centenares de bacterias «importante» puede constituir un considerable desafío. Sin embargo, la clave clave de esta es ta tarea tar ea depende de la organización organización sistemática del desconcertante conjunto de diferentes microorganismos en unas una s relaciones lógicas (es decir, decir, de una clasific clasificació ación n taxonó tax onó mica de los microorganismos).
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Clasificación Clasificación fenotípica fenotípica Las Las morfologías microscópica y macroscópica de las bacterias fueron las primeras características utilizadas para identificarlas y aún constituyen unos elementos fundamen tales en la mayoría de los algoritmos de identificación utiliza dos actualmente (cuadro 2-1). Por ejemplo, las bacterias se pueden clasificar según su capacidad de retención de la tin ción de Gram (microorganismos grampositivos y gramnegativos) y por la forma de cada célula (cocos, bacilos, espirilos). Además, el aspecto macroscópico de las colonias bacteria nas (p. ej., las propiedades hemolíticas en un medio de agar sangre, la pigmentación, el tamaño y la forma de las colo nias y el olor de las colonias) también tambi én se emplea en la identifi identifi cación de las bacterias. Streptococcus pyogenes es una bacteria grampositiva que forma largas cadenas de cocos y aparece en forma de pequeñas colonias hemolíticas de color blanco en las placas de agar sa ngre. Las características morfológica morfológicass se utilizan para realizar una identificación provisional del mi croorganismo y poder seleccionar otros métodos de clasifica ción con un mayor poder de discriminación, ya que muchos microorganismos pueden presentar un aspecto muy similar en el examen macro y microscópico. microscópico. Los Los métodos más frecuentes y que todavía se utilizan en la identifica identificación ción de las bacterias consisten en determinar determi nar la pre sencia o la ausen cia de unos uno s marcadores marcador es bioquímicos especí especí ficos (p. ej., capacidad de fermentación de hidratos de carbono
específicos o la utilización de diferentes compuestos como fuente de carbono para poder prolifera proliferar; r; presencia de proteasas, lipasas o nucleasas específicas; o presencia de enzimas hidrolíticas específicas como lipasas y nucleasas). El empleo de ciertas pruebas bioquímicas permite identificar con un alto grado de precisión la mayoría de las cepas clínicamente significativas. Además, estos métodos se han empleado para subdividir los grupos de microorganismos más allá del nivel de especie, principalmente con fines epidemiológicos (p. ej., para determinar si un grupo de microorganismos pertene cientes al mismo género y especie comparten un origen co mún o bien proceden de fuentes fuentes distintas). Estas técnicas son conocidas como determinación del biotipo biotipo o biotipado. Dado Dado que nu merosas bacterias poseen antígenos caracte rísticos, los anticuerpos utilizados para su detección consti tuyen una potente herramienta diagnóstica (serotipado). Estas pruebas serológicas se realizan con el fin de identificar identificar microorganismos que son inertes frente a las pruebas bio químicas (p. ej., Francisella, el microorganismo microorganismo causant e de la tularemia tula remia), ), cuyo cultivo es difíc difícil il o imposible (p. ej., Treposífilis), s), nema pallidum, el microorganismo responsable de la sífili asociados a síndromes específicos (p. ej., el serotipo 0157 de Escherichia coli, responsable de la colitis hemorrágica) o deben identificarse de forma rápida (p. ej., S. pyogenes, res ponsable de la faringitis estreptocócica). Por otra parte, la determinación de los serotipos se emplea también con fines epidemiológicos. Otros ejemplos de los métodos fenotípicos utilizados en la clasific clasificació ación n de las bacterias bac terias son el estudio de los pat rones de sensibilidad del microorganismo frente a distintos antibióti cos (antibiograma) y el lisotipado (susceptibilidad a deter minados virus que infectan a las bacterias). Las técnicas de susceptibilidad susceptibilidad a los antibióticos tienen un menor poder de discriminación. El lisotipado lisotipado es una un a técnica engorrosa, por lo que actualmente ha sido sustituida por técnicas genéticas con mayor sensibilidad.
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CUA CUADRO DRO 2 - 1 . Clasificación fenotípica de las bacterias
CUADRO 2-3.
Morfología microscópica Morfología macroscópica Biotipo
Relación guanina citosina
Serotipo Patrones Patrones de antibiograma antibiogra ma Fagotipo
Clasificación genotípica de las bacterias
Análisis de la secuencia del ácido nucleico Análisis de plásmidos Ribotipifícación Fragmento de ADN cromosómico
CUA CUADRO DRO 2-2. Clasificación analítica de las las bacterias Análisis de los ácidos grasos de de la pared celular Análisis de los lípidos celulares totales Análisis de las proteínas proteínas celulares celulares totales Electroforesis enzimática tipo multifocus locus
Clasific Clasificació ación n analítica analí tica Las características analíticas de las bacterias se han utili zado también para clasifica clasificarlas rlas en géneros, especies especies y subespecies (cuadro 2-2). El patrón cromatográfico de los ácidos micólicos de la pared celular es característico de un gran número de especies de micobacterias, por lo que durante muchos años se ha utilizado en la identificación de las espe cies aisladas con mayor frecuencia. El análisis de los lípidos presentes en la totalidad de la célula también es un método útil para la descripción de numerosas especies bacterianas y de levaduras. Otras técnicas empleadas para la caracteriza ción, fundamentalmente fundamental mente a nivel nivel de subespecie subespecie y con fines epi demiológicos, son el análisis de las proteínas celulares (aná lisis proteómico mediante espectroscopia de masas) y las enzimas celulares (electroforesis enzimática tipo multiloci). Sin embargo, y pese a que estos métodos analíticos son precisos y reproducibles, requieren un gran trabajo y una instrumentación muy cara. Por tal motivo, estos análisis se emplean principalmente en los laboratorios de referencia.
Clasificación Clasificación genotípica El método más preciso de clasificación de las bacterias es el análisis de su material genético (cuadro 2-3). Aunque inicialmente los microorganismos se clasificaron clasificaron según la relación guanina/citosina, este procedimiento se ha abandonado en gran medida a favor de otros métodos con mayor poder de discriminación. Aunque la hibridación del ADN (ácido desoxirribonucleico) se utilizó en un principio para esta blecer blecer la relación existente entre las cepas bacterian as (es de cir, cir, para determinar dete rminar si dos cepas pertenecían al mismo género o especie), más recientemente esta técnica se ha empleado para conseguir una rápida identificación de los microorga nismos mediante el uso de sondas moleculares. Se extrae el ADN del microorganismo a identificar y se expone a unas sondas moleculares especí específic ficas as de unas u nas especies especies concretas . La fijación de la sonda al ADN permite confirmar la identidad del microorganismo. Esta técnica también se ha utilizado para la
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identifica identificación ción directa de microorganismos en muestras mue stras clínicas, lo cual evita la necesidad necesidad de cultivarlos. La hibridización del ADN también constituye una valiosa herramienta diagnósti ca para p ara la rápida r ápida detección detección e identifica identificación ción de microorganismos de crecimiento lento, como micobacterias y hongos. Una ampliación del método de hibridación es el llamado análisis de secuencias de ácidos nucleicos. Se utilizan sondas para localizar unas secuencias específicas en los ácidos nucleicos que son características de un género, especie o subespecie determinado. Estas secuencias se amplifican hasta producir millones de copias, tras lo cual se secuencia el ma terial genético amplifica amplificado do con el propósito de definir definir la identi dad exacta de la cepa. La aplicación más frecuente de este método es el análisis de secuencias de ADN ribosómico, pues to que existen tant o secuencias de ADN ADN muy conservadas (es (es pecífic pecíficas as de familia o de género) como secuencias s ecuencias muy variables (específicas de especie o de subespecie). Esta técnica también se ha empleado para definir la relación evolutiva existente en tre distintos microorganismos, así como para identificar mi croorganismos de crecimiento difícil o imposible. La mayor parte de los cambios recientes introducidos en la nomencla tura taxonómica se han relacionado con la aplicación del análisis de secuencias de ácidos nucleicos. Una ampliación de este método es la secuenciación del genoma completo de una bacteria, la cual es ya posible desde el punto de vista técnico, aunque aunqu e aún aú n no se haya utilizado con fines diagnósticos. Otros métodos utilizados fundamentalmente para clasifi car los microorganismos a nivel de subespecie y con fines epi demiológicos son el análisis de plásmidos, el ribotipado y el análisis de fragmentos del ADN cromosómico. A lo largo de los últimos años se han simplificado los aspectos téc nicos de todos todos estos métodos hasta lograr que la mayor par te de los laboratorios clínicos clínicos utilicen diferentes diferentes variaciones en su práctica habitual. En los cuadros 2-4 a 2-8 se ofrece un esquema de clasifica ción de gran utilidad para organizar las numerosas bacterias que se describirán en los capítulos posteriores del texto. Sin embargo, es preciso destacar que la lista de microorganismos no es exhaustiva. De este modo, se han omitido muchos gé neros que suelen aislarse en las muestras clínicas con el fin de simplificar la presentación. Los microorganismos incluidos en estos estos cuadros de resumen son aquellos aquellos que se estudiarán en los capítulos posteriores. Asimismo, debe tenerse en cuenta que la organización exacta de las bacterias en familias, gé neros y especies especies continúa contin úa cambiando.
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS
CUADRO 2-4.
Cocos Cocos gramposit ivos aerobios
CAPÍTULO 2
CUADRO 2-6.
Cocos, cocobacilos y bacilos gramnegativos aerobios
Coco Cocoss catalasa-positivos
Cocos catalasa-negativos
Cocos y cocobacilos
Helicobacteriaceae
Micrococcus Staphylococcus
Aerococcus Alloiococcus Enterococcus
Branhamella Moraxella
Pseudomonadaceae
Lactococcus Leuconostoc Pediococcus Streptococcus
CUADRO 2-5.
Bacilos grampositivos aerobios
Actinomicetos con ácidos ácidos micólicos en la pared celular Corynebacterium Gordonia Nocardia Rhodococcus Tsukamurella Mycobacteríum
Actinomicetos sin ácidos micólicos en la pared celular
Helicobacter
Neisseria
Pseudomonas
Pasteurellaceae Bacilos Enterobacteriaceae Citrobacter Enterobacter Escheríchia
Actinobacillus Haemophilus Pasteurella
Otros géneros
Ktebsiella Morganella Plesiomonas Proteus Salmonella Serratia
Acinetobacter Bartonella
Shigella Yersinia
Vibrionaceae Vibrio
Aeromonadaceae Aeromonas
Campylobacteriaceae
Bordetella Brucella Burkholdería Capnocytophaga Cardiobacteríum Eikenella Francisella Kingella Legionella Stenotrophomonas Streptobacillus
Arcobacter Campylobacter
Actinomadura Dermatophüus Nocardiopsis Oerskovia Rothia Streptomyces
CUADRO 2-7.
Actinomicetos termofílicos Saccharomonospora Saccharopolyspora Thermoactinomyces Tropheryma
Otros bacilos grampositivos Arcanobacteríum Bacillus Brevibacterium Erysipetothrix Gardnerella Listeria Turícelía
Bacterias grampositivas y gramnegativas anaerobias
Cocos grampositivos
Bacilos Bacilos grampositivos gram positivos
Anaerococcus Finegoldia Micromonas Peptostreptococcus Schleiferella
Actinomyces Bifidobacteríum Clostrídium Eubacterium Lactobacillus
Cocos Cocos gram negativos
Mobiluncus Propionibacterium
Veillonella
Bacilos gramnegativos Bacte mides Fusobacterium Porphyromonas Prevotella
CUADRO 2-8.
Bacterias diversas con importancia médica
Mycoplasmataceae Mycoplasma Urea plasma
Spirochaetaceae Borrelia Treponema
Leptospiraceae Leptospira
Chlamydiaceae Chlamydia Chlamydophila
Otras bacterias Coxiella Ehrlichia Oríentia Rickettsia
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CAPÍTULO CAPÍTULO 2
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS
PREGUNTAS 1. Cite Cite tres ejemplos de las características fenotípicas, fenotí picas, analíticas y genotípicas genotípicas utilizadas en la clasificación de las bacterias. 2. Describa Describa la morfología microscópi microscópica ca (p. ej., ej. , característi característi cas cas de la tinción tinc ión de Gram, forma del microorgan microorganismo) ismo) de las siguientes bacterias: Staphylococcus, Escherichia, Neis- sería, Clostrídium, Enterococcus y Pseudomonas. 3. ¿Cuá ¿Cuáll de los siguientes microorganismos posee posee ácidos ácidos micólicos en su pared celular: Staphylococcus, Nocardia, Mycobacteríum o Klebsiella?
Bibliografía Balows A et al, editors: The prokaryotes, ed 2, New York, 1992, Springer-Verlag. Murray PR et al, editors: Manual of clinícal micwbiology, ed 8, Washington, 2003, American Society for Microbiology. Murray PR, Shea Y: Pocket guide to clinícal microbiology, ed 3, Washington, 2004, American Society for Microbiology.
