Infección y enfermedad infecciosa. Agentes infecciosos Clasificación De acuerdo con la estructura celular, las diferentes clases de microrganismos patógenos para el hombre pueden clasificarse en: 1. Bacterias. Las bacterias son conocidas coloquialmente bajo el nombre de microbios, aunque es un termino algo ambiguo ya que literalmente significaría “pequeños seres vivos“ y deberia incluir tambiena pequeños hongos etc. Las bacterias son ciertamente organismos de pequeño tamaño que para observarlos necesitamos la ayuda de un microscopio y de unas tinciones especiales. Son microrganismos que presentan la estructura de la célula procariota (del griego: protos: primitivo, y karion: núcleo) y pertenecen al reino Procariotae, que comprende los microrganismos dotados de individualidad y con estructura y organización celulares elementales. Morfología y estructura Las bacterias son las células vivas conocidas más pequeñas; incluso, algunas de ellas se consideran los microorganismos con capacidad independiente de menor tamaño posible. El tamaño de las distintas especies bacterianas oscila entre 0,1 y 10 mm. Presentan varios tipos morfológicos, siéndo los mas vulgares los cocos (forma esférica) los bacilos (bastones) los espirilos (forma espiralaza) y los vibiriones. Los elementos de la estructura bacteriana se dividen en: elementos obligados, indispensables para la vida celular, que comprenden el núcleo,el citoplasma, los ribosomas, la membrana citoplasmática y la pared, y elementos facultativos, que incluyen la cápsula, el glicocálix, flagelos, fimbrias y esporas.
La morfología de las bacterias es diversa como podemos ver en este esquema
Acción patógena En general, se designa como patógeno a cualquier microorganismo que posee la capacidad de producir enfermedad. Sin embargo, no todos los agentes patógenos poseen la misma capacidad de lesión. La virulencia proporciona una expresión cuantitativa del poder patógeno o de la posibilidad de causar enfermedad. Los factores de virulencia no se refieren sólo a la capacidad de lesión, sino a todos los factores que facilitan las diferentes etapas del proceso infeccioso, es decir, colonización, penetración, multiplicación, invasión y lesión. El poder patógeno no depende exclusivamente del microrganismo, sino también de las características del huésped. En este sentido, es probable que prácticamente todos los microrganismos con capacidad para multiplicarse en el hombre puedan provocar enfermedad en individuos que presentan alteraciones en sus mecanismos de defensa. El término oportunista es apropiado para esta categoría de agentes patógenos. Para poder manifestar su acción patógena, las bacterias deben ser capaces de colonizar una puerta de entrada, efecto que se basa en la utilización de estructuras adherentes, o adhesinas, que intervienen en la fijación a receptores específicos de la célula epitelial y que, por tanto, condicionarán en gran manera el tropismo por una determinada puerta de entrada o mucosa. Además, una vez fijadas, deben competir con la flora normal, adaptarse al medio nutriente y resistir los mecanismos de defensa del huésped. Para todo ello las bacterias pueden utilizar diversos mecanismos, entre los cuales los más conocidos incluyen la presencia de cápsula antifagocítica y la elaboración de toxinas y enzimas como bacteriocinas o proteasas IgA. Tras la colonización de la puerta de entrada, se puede considerar la existencia de diferentes modelos de infección y diversas variantes en la acción patógena, según la importancia relativa de los distintos factores de virulencia determinantes de la capacidad de penetración del epitelio cutaneomucoso, multiplicación, invasión (contigüidad, hemática, linfática, nerviosa) y lesión (síntesis de exotoxinas, presencia de endotoxinas o inducción de fenómenos de hipersensibilidad): Infecciones predominantemente tóxicas. Son producidas por bacterias sin capacidad de penetración (o sólo con capacidad de penetración pasiva a través de soluciones de continuidad o picadura de artrópodos) ni de invasión, pero que segregan exotoxinas solubles y difusibles que ejercen una acción local (cólera), a distancia (tétanos) o generalizada (carbunco). Infecciones predominantemente invasivas. Son aquellas cuya acción patógena se atribuye fundamentalmente a la capacidad de invasión de los tejidos, ya que no se conoce la existencia de toxinas ni de reacciones de hipersensibilidad (neumonía neumocócica o meningitis meningocócica). Infecciones por combinación de invasión y lesión. Se producen cuando intervienen factores invasivos y lesionales en diferente proporción e intensidad. Son las infecciones que se presentan con mayor frecuencia. 2. Hongos De las más de 100.000 especies de hongos existentes en la naturaleza, no llegan a 100 las que han demostrado su capacidad de producir enfermedades en el hombre. Este grupo se halla compuesto por hongos que basan su acción patógena en su capacidad para crecer sobre estructuras queratinizadas (micosis superficiales), tejidos cutáneo y subcutáneo (micosis cutaneomucosas) o más profundamente (micosis sistémicas). El papel de las infecciones fúngicas en los últimos decenios ha aumentado como consecuencia del abuso de la quimioterapia antibacteriana y a los estados de inmunodepresión, que han dado origen a un mayor número de infecciones y más graves por hongos que normalmente no causan enfermedad, denominadas micosis oportunistas. Los hongos son organismos eucariotas, aclorófilos y heterótrofos que se reproducen sexual y asexualmente y cuyas estructuras somáticas están rodeadas por una pared celular compuesta de quitina, glucano, manano y otros polisacáridos, y que forman un único reino, Fungi. La mayoría de los hongos crecen entre 0 y 30 °C, con una temperatura óptima de crecimiento de 2030 °C. Son organismos aerobios y, al carecer de clorofila, deben tomar del exterior los elementos necesarios para su nutrición. No requieren la luz para crecer, pero muchas especies la necesitan para que sus estructuras reproductoras esporulen.
Se conocen dos tipos de reproducción: sexual y asexual. La mayoría de los hongos presentan las dos formas. La forma asexual es más importante para la propagación de la especie, pues se realiza varias veces al año, mientras que la fase sexual se produce exclusivamente con una periodicidad anual. Los hongos imperfectos sólo se reproducen asexualmente, mientras que los hongos perfectos tienen capacidad sexual y asexual de reproducción. Acción patógena Los hongos pueden afectar al hombre por diversos mecanismos: a) envenenamiento tras la ingesta de setas venenosas; b) micotoxicosis, que se produce tras la ingesta de alimentos contaminados por ciertos hongos productores de toxinas (aflatoxina de Aspergillus flavus); c) hipersensibilidad a los hongos, especialmente los cuadros de tipo asmático como consecuencia de la inhalación de ciertas especies de hongos (“pulmón del granjero” por Micromonospora faeni), y d) micosis. Tradicionalmente en la micología médica, debido a la complejidad de la taxonomía del reino, los diferentes hongos causantes de micosis se han clasificado basándose en los cuadros clínicos que producen: 1. Micosis externas. Se subdividen en: a) micosis cutáneas si afectan la epidermis y sus anejos (pelo y uñas) como las tiñas (diversos dermatófitos) y las candidiasis (Candida albicans y otras especies del género), y b) micosis superficiales, que afectan sólo los cabellos y las células cornificadas más externas del epitelio de la piel, como la pitiriasis versicolor (Malassezia furfur). 2. Micosis internas. Se subdividen en a) micosis profundas cuando afectan órganos y vísceras internas, como la histoplasmosis (Histoplasma capsulatum), la blastomicosis (Blastomyces dermatitidis), aspergilosis (Aspergillus fumigatus y otras especies del género) y las candidiasis (C. albicans y otras especies del género), y b) micosis subcutáneas, como la cromoblastomicosis (Fonsecaea pedrosoi), esporotricosis (Sporothrix schenckii) o los micetomas (Madurella mycetomi y otras especies). Generalmente los hongos crecen y se multiplican en los espacios intercelulares y causan lesión por competencia metabólica y por acción tóxica irritativa y de hipersensibilidad. En los hongos no se ha podido demostrar la síntesis de toxinas específicas. Las infecciones suelen mostrar un curso lento, y la reacción inflamatoria crónica tisular es en ocasiones muy patente. En la actualidad, los hongos tienen una participación muy importante en las infecciones del huésped comprometido, en el que las defensas inespecíficas y específicas se hallan disminuidas, es decir, en las infecciones oportunistas. Así, el concepto de hongo saprofito o patógeno en micología médica se halla más asociado al estado previo del huésped que al carácter primario de su poder patógeno. 3. Protozoos. Los protozoos son organismos eucariotas microscópicos unicelulares incluidos en el reino Protista. Morfología y estructura El tamaño de los protozoos oscila entre 2 µ y más de 100 µ. La mayoría de los protozoos parásitos son anaerobios facultativos, heterótrofos y requieren asimilar nutrientes orgánicos. Esta asimilación se lleva a cabo englobando materia soluble o particulada, en las vacuolas digestivas, procesos denominados pinocitosis y fagocitosis, respectivamente. Su supervivencia está asegurada por técnicas muy desarrolladas tanto de protección como de reproducción. Muchos protozoos, cuando se hallan expuestos a un medio ambiente hostil, enlentecen su metabolismo y segregan una pared quística capaz de proteger el microrganismo frente a condiciones físicas o químicas que de otro modo serían letales. De esta forma, el parásito está mejor preparado para sobrevivir durante el paso de un huésped a otro a través del medio ambiente. 4. Los helmintos o gusanos son organismos macroscópicos multicelulares que poseen tejidos diferenciados y sistemas y órganos complejos. Morfología y estructura
Los gusanos son animales alargados de simetría bilateral, cuya longitud varía desde menos de 1 mm hasta 1 m o más. Su pared está cubierta por una cutícula dura acelular, que puede ser lisa o poseer mamelones, espinas y tubérculos. En su extremo anterior poseen a menudo ventosas, ganchos, dientes o placas que les sirven para adherirse al huésped. Todos los helmintos tienen órganos diferenciados. Son característicos de todo el grupo unos sistemas nervioso y excretor primitivos y un sistema reproductor muy desarrollado. Algunos tienen aparato digestivo y ninguno presenta sistema circulatorio. Los helmintos que con mayor frecuencia parasitan al hombre pueden clasificarse en tres clases según la forma y el tracto alimentario, la configuración, la naturaleza del sistema reproductor y la necesidad de más de una especie huésped para completar su ciclo vital. 1- Nematodos Los nematodos son gusanos cilíndricos de simetría bilateral, no segmentados y con sexos separados 2-Platelmintos a- Cestodos. Los cestodos (tenias) son platelmintos hermafroditas, con el cuerpo segmentado y desprovisto de tubo digestivo (se alimentan por ósmosis a partir de los nutrientes del medio). b- Trematodos. Los trematodos, distomas o duelas son platelmintos no segmentados, que poseen aparato digestivo y son hermafroditas, con excepción de los esquistosomas que tienen sexos separados. La cutícula puede estar cubierta de ganchos, espinas o escamas y posee ventosas musculares que le sirven para adherirse. Fisiología y reproducción Los parásitos helmintos se nutren por ingestión o absorción de líquidos corporales, tejidos lisados o contenido intestinal de sus huéspedes. La respiración es fundamentalmente anaerobia, aunque las larvas requieren a menudo oxígeno. Ciclos biológicos de protozoos y helmintos Parásitos con un único huésped Muchos parásitos requieren sólo una especie como huésped para completar sus ciclos vitales. El método por el cual el parásito se transmite de un individuo a otro en el seno de una especie está determinado, en gran parte, por su viabilidad en el medio exterior y, en el caso de los helmintos, por las condiciones requeridas para su descendencia. Transmisión por contacto directo Las tricomonas que parasitan al hombre, al ser muy sensibles al medio ambiente, deben transmitirse directamente de una persona a otra, por contacto sexual en el caso de T. vaginalis o por las secreciones bucales en el caso de T. tenax. En este grupo se puede considerar la transmisión maternofilial, como es el caso de la toxoplasmosis congénita. Transmisión fecal-oral Algunos protozoos parásitos (y también de vida libre) como Entamoeba histolytica, residen en el intestino humano y generan formas quísticas; éstas son eliminadas por las heces y son resistentes a las condiciones ambientales gracias a su cubierta, por lo que constituyen la forma infectante de estos protozoos. El helminto intestinal Ascaris lumbricoides ilustra otro esquema de transmisión. En esta infección, se eliminan por las heces huevos muy resistentes que, al contrario del caso anterior, no son infectivos inmediatamente, sino que deben incubarse en el suelo en ciertas condiciones de temperatura y humedad hasta que estén suficientemente embrionados. Como resultado de ello, este parásito no puede ser transmitido de forma directa. Parásitos con huéspedes intermediarios Algunos protozoos y muchos helmintos requieren dos especies de huéspedes o más en su ciclo vital. La especie en la cual el parásito se reproduce sexualmente suele denominarse huésped definitivo, mientras que la especie en la que se lleva a cabo la reproducción asexual o el desarrollo de la larva se denomina huésped intermediario. Cuando existe más de un intermediario, se los denomina huéspedes intermediarios primarios o secundarios. Así, la transmisión de los protozoos parásitos
hemáticos y tisulares se efectúa por la participación de invertebrados hematófagos. El ciclo de Fasciola hepatica es un claro ejemplo de ciclo biológico con participación de varios huéspedes intermediarios. Acción patógena por protozoos y helmintos La acción patógena de los parásitos, al igual que la de los restantes microrganismos, depende de factores propios del parásito y del huésped, que condicionan su capacidad de penetración, desarrollo e invasión del organismo, con interferencia de los mecanismos naturales de defensa y, en último término, de su capacidad lesional sobre las células y los tejidos. Los parásitos pueden penetrar en el cuerpo humano por diversas vías: Vía cutánea. Para romper la continuidad del epitelio córneo de la piel y poder penetrar en el organismo, el parásito se vale de la síntesis de enzimas (Schistosoma) o bien penetra pasivamente a través de un huésped intermediario, generalmente la picadura de un artrópodo, en el que puede hallarse en la saliva (Plasmodium) o en las heces (Tripanosoma cruzi); en este último caso el parásito penetra a través de las lesiones de rascado que puedan producirse como consecuencia de la picadura. Vía mucosa. Toxoplasma constituye un ejemplo. Vía digestiva. La penetración por esta vía exige que los parásitos sean capaces de resistir la acción del jugo gástrico, después de lo cual el sistema digestivo sólo constituirá un paso para una futura localización tisular (Echinococcus granulosus) o bien se establecerá en él permanentemente (Entamoeba). Vía respiratoria. Es excepcional (Pneumocystis carinii). En ocasiones la capacidad lesional del parásito se pone de manifiesto en la puerta de entrada (Trichomonas, Giardia, etc.), pero en otras el parásito debe alcanzar el tejido u órgano por el cual tiene tropismo a través de un trayecto que puede ser complicado, en el cual se desarrollará y multiplicará. Estos complejos ciclos de migración, incluso en ocasiones aberrantes, que pueden tener lugar tanto en protozoos como en helmintos, determinarán, en cada caso, los síntomas y signos clínicos de la infección. Sin embargo, la localización de determinados parásitos no dependerá del tropismo sino de factores anatómicos del huésped (E. granulosus). Según la especie de parásito considerada, éste poseerá un mecanismo u otro para ejercer una lesión en los tejidos diana: Lesión mecánica. Determinados parásitos pueden provocar, en virtud de su tamaño, obstrucciones, compresiones u otras acciones mecánicas donde se hallen (quiste hidatídico). Lesión traumática. Es la ocasionada por el arador de la sarna o los helmintos que migran y lesionan los tejidos (larvas de nematodos). Lesión expoliadora. A pesar de que este tipo de acción se halla en prácticamente todas las parasitosis de forma más o menos acentuada, determinados parásitos basan su capacidad lesional en la competición por determinados nutrientes con el organismo humano (botriocéfalo y vitamina B12). Lesión tóxica. Es la producida por sustancias de secreción o toxinas de los parásitos (enzima proteolítica de E. histolytica). Lesión citopatógena. En los casos en los que se produce parasitación celular, la consecuencia final suele ser la destrucción celular (Plasmodium). Lesión metaplásica o neoplásica. Algunos parásitos pueden producir en los tejidos que parasitan una hiperplasia, primero, y una metaplasia o neoplasia, después. Así, parece existir una relación entre Schistosoma spp y carcinomas de hígado, entre Fasciola hepatica y tumores de vías biliares, etc. Infecciones secundarias. Las lesiones causadas en los tejidos por los parásitos durante su penetración o migración facilitan el desarrollo de procesos infecciosos por bacterias, especialmente piógenas.
5. Virus Los virus constituyen un grupo único de agentes infecciosos de estructura subcelular, que se distinguen de otros microorganismos por las siguientes características: a) su tamaño reducido (20300 nm), les permite atravesar los filtros bacteriológicos; b) son parásitos intracelulares estrictos; c) presentan un tropismo celular específico, y d) están constituidos por un único tipo de ácido nucleico, DNA o RNA que se halla rodeado por una cubierta proteica o cápside. El conjunto de ácido nucleico y cápside es el denominado nucleocápside o core del virus, el cual, a su vez, puede hallarse recubierto de una envoltura o peplos. Son los denominados virus con envoltura. Morfología y estructura Ácido nucleico. El ácido nucleico es el soporte de la información genética, de la capacidad de replicación y, por tanto, de la infecciosidad. Un virus determinado puede contener DNA o RNA, pero nunca los dos, lo que ha permitido dividir los virus en dos grandes grupos: ribovirus y desoxirribovirus. Acción patógena La acción patógena de los virus depende de factores tanto del virus como del huésped, que condicionan su capacidad de penetración, multiplicación e invasión del organismo, con interferencia de los mecanismos naturales de defensa y, en último término, de su capacidad lesional sobre las células y tejidos. Con excepción de virus como el de la hepatitis B, los togavirus o los bunyavirus que suelen penetrar pasivamente en el huésped por inoculación directa (accidente percutáneo, transfusiones, artrópodos, etc.), la gran mayoría de los virus utilizan un mecanismo de penetración activa como consecuencia de la infección de las células susceptibles del epitelio cutaneomucoso, en la puerta de entrada del organismo. Para ello resisten o sortean la acción de los mecanismos naturales de defensa, es decir: la acción fijadora y eliminadora del moco, factores fisicoquímicos (temperatura y pH), presencia de sustancias inhibidoras, anticuerpos locales y fagocitosis, flora comensal, etc. Sin embargo, el factor fundamental es la fijación o adherencia de los virus a la membrana citoplasmática de las células epiteliales susceptibles, que, al impedir su eliminación por los mecanismos naturales de defensa, permite iniciar la infección. Una vez producida la infección del epitelio cutaneomucoso, según el tipo de virus, éste puede causar una afección localizada sólo en la puerta de entrada, sin la posterior invasión del organismo, como ocurre con el virus de la gripe (mucosa respiratoria), el rotavirus (mucosa gastrointestinal) o el virus del papiloma (mucosa urogenital), o bien causar lesión en áreas distintas a la puerta de entrada, como ocurre con los enterovirus (puerta de entrada gastrointestinal y afectación del SNC) o el virus de la varicela (puerta de entrada respiratoria e infección generalizada con importantes manifestaciones cutáneas). Estos últimos invaden el organismo, tras un período de replicación primaria en las células del epitelio cutaneomucoso. Para ello, han de ser capaces de interferir en los mecanismos naturales de resistencia inespecífica tanto humorales (sustancias inhibidoras en la sangre, como determinadas globulinas y lipoproteínas) como celulares (la fagocitosis y los interferones) y en algunos casos, incluso, en la respuesta inmune (virus poco antigénicos como los virus lentos, virus con facilidad de desarrollar variantes antigénicas como el de la gripe o virus que actúan alterando y deprimiendo la respuesta inmune específica humoral o celular como el HIV). Según la puerta de entrada y los tejidos diana implicados, los virus utilizan diferentes vías de difusión para invadir el organismo: a) por contigüidad (poxvirus); b) por vía nerviosa (virus de la rabia); c) por vía linfática (una gran variedad de virus pueden, tras ser causa de infección localizada, llegar a los ganglios linfáticos regionales), y d) por vía sanguínea, bien sea asociados a elementos celulares (polimorfonucleares y macrófagos) (citomegalovirus) bien libres en el plasma (enterovirus). La consecuencia final de la expresión de la virulencia vírica es la lesión celular y tisular o efecto citopático. En ocasiones, las alteraciones celulares y tisulares se deben al propio mecanismo inmunológico que se desarrolla frente a la infección vírica y que suele traducirse en los diferentes fenómenos de hipersensibilidad, como las reacciones anafilácticas, citotóxicas, por
inmunocomplejos y la hipersensibilidad celular retardada. Incluso en ocasiones pueden producirse autoanticuerpos, como consecuencia de la respuesta inmunitaria frente a la infección, dirigidos frente a células o tejidos diferentes a los infectados por el virus. Fenómeno de persistencia En condiciones normales, la gran mayoría de las infecciones víricas tienen un curso agudo y autolimitado, y los virus son erradicados del organismo por los sistemas específicos e inespecíficos de defensa, sin que, por tanto, exista un estado de portador. Sin embargo, determinados tipos de virus pueden persistir en el huésped durante largo tiempo, en forma demostrable u oculta. Las infecciones crónicas pueden definirse como aquellas en las cuales las partículas víricas infecciosas pueden ser aisladas constantemente de los productos biológicos del huésped cierto tiempo después de la primoinfección (portadores crónicos del virus de la hepatitis B o tras la infección congénita por el virus de la rubéola). Las infecciones latentes son aquellas en las que, tras la primoinfección, el virus persiste en el organismo de forma no demostrable u oculta (integrado en el DNA de la célula infectada), detectándose las partículas infecciosas de manera intermitente, por lo general, en asociación con recurrencias clínicas o subclínicas de la enfermedad (virus del herpes simple tipos 1 y 2). Las viriasis lentas son aquellas en las que el período de incubación previo a las manifestaciones clínicas es muy prolongado y se mide en meses o incluso años, sin existir manifestaciones clínicas durante este largo período (HIV). FARRERAS T. Pumarola Suñé Bibliografía especial BEAVER PC, JUNG RC, CUPP EW (eds). Parasitología clínica, 2.a ed. Barcelona, Salvat, 1989. FIELDS BN, KNIPE MS, MELNICK JL, MONATH TP, ROIZMAN B (eds). Virology, 2.a ed. Nueva York, Raven Press, 1990. MANDELL GL, DOUGLAS GL, BENNETT JE (eds). Enfermedades infecciosas. Principios y práctica, 3.a ed. Buenos Aires, Panamericana, 1991. PUMAROLA A, RODRÍGUEZ-TORRES A, GARCÍA JA, PIÉDROLA G (eds). Microbiología y parasitología médica, 2.a ed. Barcelona, Salvat, 1987. RIPPON JW (ed). Medical mycology, 3.a ed. Filadelfia, WB Saunders, 1989. SHERRIS JC (ed). Microbiología médica. Barcelona, Ediciones Doyma, 1993.
