Pruebas bioquímicas: fundamento, tipos, ejemplos
¿Qué son las pruebas bioquímicas?
Las pruebas bioquímicas son un conjunto de procedimientos experimentales que se emplean rutinariamente en los laboratorios clínicos y en los laboratorios de experimentación microbiológica para la determinación de ciertos parámetros corporales, de la presencia/ausencia de algunos compuestos químicos en el cuerpo y para la identificación y caracterización de especies microbianas.
Las pruebas bioquímicas son fundamentales para la medicina y la veterinaria modernas, por ejemplo, en términos del diagnóstico clínico de un gran número de patologías humanas y animales, pues son empleadas corrientemente para determinar el estado fisiológico del cuerpo en base al análisis de diferentes muestras corporales.
En la microbiología, por otra parte, las pruebas bioquímicas son esenciales para la caracterización de especies y cepas de bacterias, hongos, arqueas y demás organismos microscópicos, ya que son muy comúnmente utilizadas para determinar aspectos importantes del metabolismo: qué comen, qué excretan, qué respiran, de qué están cubiertos, el pH al que crecen, etc.
Utilidad y fundamento
El fundamento o las bases metodológicas y analíticas de las pruebas bioquímicas varía considerablemente de una prueba a otra, bien sea en el contexto clínico/diagnóstico o en el experimental.
En la bioquímica clínica
Desde el punto de vista clínico, las pruebas bioquímicas generalmente son aplicadas a muestras de suero sanguíneo -pero también suelen emplearse otras como la orina, el fluido cerebroespinal, las heces fecales, las piedras renales, el fluido pleural, la saliva, etc.- que son extraídas del individuo que las solicita o que las amerita por estar ingresado en una institución hospitalaria.
En dicho contexto, el fundamento principal de las pruebas bioquímicas que se aplican consiste en determinar o cuantificar los niveles de ciertos compuestos químicos en la sangre y comprarlos con los obtenidos y tomados como “estándares” de un promedio de individuos completamente sanos, es decir, con los valores “normales” que se utilizan como referencia.
El incremento o la disminución de ciertos componentes químicos o celulares en la sangre de un ser humano, o de un animal, es a menudo un buen indicativo para determinar si está ocurriendo un proceso patológico o no, y si los órganos están funcionando adecuadamente.
Por otra parte, cuando las muestras proceden de tejidos necrosados o cuando hay sospecha de infección (en la orina, en las heces o en algún órgano interno), generalmente los análisis que se realizan son de tipo microbiológico, los cuales buscan determinar, con cierta seguridad, el tipo de microorganismo que ha colonizado el cuerpo y que está afectando la salud del paciente.
En la microbiología experimental o descriptiva
Las pruebas bioquímicas también son de gran utilidad en el campo de la investigación microbiológica, bien sea con fines experimentales o descriptivos.
La descripción de un microbio infeccioso también es muy empleada en el contexto clínico para determinar qué está produciendo una patología -con el fin de recetar el medicamento adecuado- así como para monitorear la efectividad de las drogas prescritas para combatir dichas infecciones.
Es muy común, por ejemplo, cuando se analizan ciertos tipos de muestras biológicas en busca de microorganismos, que luego del proceso de aislamiento se realicen distintas pruebas bioquímicas para identificar a los organismos allí presentes con cierto grado de confiabilidad y hasta determinado nivel taxonómico, dependiendo del tipo de prueba.
Un conjunto determinado de pruebas, realizadas de forma secuencial, suele diseñarse para la identificación rápida y más o menos acertada de los microorganismos en muestras ambientales, y cuando esto no es concluyente, generalmente se recurre a pruebas más delicadas como las que se relacionan con métodos genéticos/moleculares.
Generalmente, el fundamento de las pruebas bioquímicas aplicadas a la experimentación o identificación microbiológica consiste en la determinación de las características metabólicas de los microbios que se encuentran en una muestra (de un paciente o de un ambiente determinado).
Estas pruebas permiten obtener información valiosa respecto al tipo de ambiente al que los microbios en cuestión están adaptados, lo que indirectamente contribuye a la descripción del ambiente de donde son obtenidas las muestras.
Muchas de las pruebas bioquímicas que se aplican en la microbiología consisten en la determinación de ciertas actividades enzimáticas o, más gruesamente, del metabolismo de distintos compuestos: carbohidratos, aminoácidos específicos, lípidos, gases y otros compuestos orgánicos.
Tipos de pruebas bioquímicas
Pruebas clínicas
En un laboratorio de bioquímica clínica se realizan numerosas pruebas bioquímicas, las cuales pueden separarse en distintas categorías, entre ellas:
Pruebas comunes
Existe una serie de pruebas bioquímicas “básicas” o “comunes” que suelen aplicarse a las muestras derivadas de pacientes ingresados a instituciones de salud o animales internados en centros veterinarios, entre ellas están:
- Determinación del contenido proteico total en las muestras de suero, que sirve para tener una idea del nivel de hidratación, la existencia de inflamación crónica, defectos cardíacos, problemas renales, hemorragias, deficiencia proteica en la dieta, malabsorción alimentaria, etc.
- Determinación de la albúmina
- Determinación del nivel de urea, valiosa para verificar el estado nutricional y algunos aspectos fisiológicos
- Determinación del nivel de creatinina, útil para verificar la función renal
- Determinación del nivel de glucosa en sangre
- Determinación de la bilirrubina y los ácidos biliares
- Determinación del colesterol en sangre.
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Pruebas especializadas (muestras sanguíneas)
Entre las que se incluye la determinación de los niveles de zinc en la sangre, los niveles de algunas drogas, de compuestos tóxicos derivados de intoxicaciones, la actividad de algunas enzimas (como la de la lipasa para diagnosticar la pancreatitis), la determinación del contenido de lipoproteínas de alta densidad y de otros factores de riesgo cardiovascular, etc.
Pruebas urgentes y/o rápidas
Son pruebas especializadas también, cuyos resultados deben ser obtenidos con relativa rapidez para determinar el estado fisiológico de un paciente que generalmente se encuentra en una emergencia médica.
Entre estas pruebas destacan los análisis de sangre y orina en búsqueda de catecolaminas -con el fin de diagnosticar feocromocitoma- la prueba del ácido 5-hidroxi indolacético en la orina para determinar la presencia de carcinoides (también se determinan por la presencia de serotonina en la sangre) y otras.
Determinación de drogas y pruebas metabólicas
En este grupo se incluyen pruebas rápidas para la determinación y el monitoreo de drogas en el sistema corporal, bien sea en la sangre, en la orina o en otros tejidos. Las pruebas más comunes son las de la amicacina, de los antidepresivos tricíclicos, de las benzodiazepinas, de los salicilatos, del fenobarbital y otras.
Las pruebas metabólicas están representadas, en particular, por la determinación de las apolipoproteínas A y B, de la enzima glucosa 6-fosfato deshidrogenasa, del tipo de la hemoglobina tipo A1C, del lactato y de la lipoproteína A.
Pruebas bioquímicas especiales
Como las que se realizan para la determinación del contenido de zinc en la orina y el semen, para la determinación de las isoenzimas de la lactato deshidrogenasa, de la fosfatasa alcalina y de la creatinina fosfatasa; para la determinación del contenido de cobre en la orina, etc.
Pruebas microbiológicas
Tanto desde el punto de vista clínico como experimental, las pruebas microbiológicas de rutina están diseñadas para la discriminación o selección diferencial de los microbios que se encuentran en las muestras analizadas.
La mayor parte de las pruebas son metabólicas e incluyen la “siembra” de las muestras bacterianas en medios que favorecen la identificación (que cambian de color, que son degradados, etc.).
Entre estas pruebas destacan el uso de placas de Petri con medios de cultivo sólidos (agarizados) en los que se incluyen distintos tipos de azúcares, fuentes de aminoácidos o sales y donde, generalmente, se añaden compuestos químicos indicadores, capaces de evidenciar los cambios en el potencial “redox” y en el pH que se relacionan con el crecimiento microbiano.
También se realizan pruebas enzimáticas para determinar la actividad de enzimas como la catalasa, la oxidasa, la ureasa y otras, así como pruebas de resistencia a fármacos (antibióticos, antifúngicos, antihelmínticos, entre otros).
Ejemplos de pruebas bioquímicas
Prueba de la catalasa
Se emplea para identificar a los organismos que producen esta enzima y, por lo tanto, que son capaces de vivir en condiciones donde exista cierta concentración de peróxido de hidrógeno, pues son capaces de descomponerlo.
La prueba consiste en someter a una muestra microbiana a una solución de peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y verificar la formación o no de burbujas. La reacción enzimática que tiene lugar implica la descomposición del peróxido en dos moléculas de agua y una de oxígeno.
Prueba de la hidrólisis de almidón
Es empleada para determinar la capacidad de los microbios estudiados para hidrolizar el almidón, un carbohidrato compuesto por amilosa y amilopectina.
Se realiza elaborando un medio de cultivo con almidón como fuente de carbono, mezclado con un compuesto especial (yodo) que reacciona con el almidón y adquiere un color oscuro; cuando el almidón es hidrolizado se puede evidenciar por la aparición de zonas claras en la placa.
Cuantificación de glucosa en sangre
Realizada diariamente en pacientes diabéticos y muy empleada como prueba sanguínea de rutina, la prueba de la glicemia (cantidad de glucosa en la sangre) utiliza la enzima glucosa oxidasa, que reacciona con la glucosa, el agua y el oxígeno presente en la muestra, para formar ácido glucónico y peróxido de hidrógeno.
La cantidad de peróxido de hidrógeno es cuantificada (como una medida indirecta de la cantidad de glucosa) gracias que este compuesto es utilizado para la oxidación de un cromógeno, o bien mediante un ensayo adicional donde se descompone el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua, y se determine la cantidad de oxígeno liberado.
Referencias
- Beckett, G., Walker, S. W., Rae, P., & Ashby, P. (2010). Lecture Notes: Clinical Biochemistry (Vol. 23). John Wiley & Sons.
- Willey, J. M., Sherwood, L., & Woolverton, C. J. (2011). Prescott’s microbiology (Vol. 7). New York: McGraw-Hill.
- Holding, A. J., & Collee, J. G. (1971). Chapter I Routine biochemical tests. In Methods in microbiology (Vol. 6, pp. 1-32). Academic Press.
- McMillin JM. Blood Glucose. In: Walker HK, Hall WD, Hurst JW, editors. Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations. 3rd edition. Boston: Butterworths; 1990. Chapter 141. Available from: ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK248/
- Marshall, W. J., Lapsley, M., Day, A., & Ayling, R. (2014). Clinical Biochemistry EBook: Metabolic and Clinical Aspects. Elsevier Health Sciences.