Bacterias anaerobias: características, tipos, especies, cultivo
Las bacterias anaerobias son aquellas que no utilizan el oxígeno en sus procesos metabólicos. De hecho, muchas de estas bacterias no pueden sobrevivir en ambientes en los que este elemento se encuentra presente, ya que les resulta tóxico.
Uno de los procesos metabólicos que llevan a cabo este tipo de bacterias y que ha sido más ampliamente estudiado es la fermentación. Este es un proceso que tiene una gran cantidad de aplicaciones a nivel industrial, relacionadas con la producción de bebidas alcohólicas, yogur y vinagre, entre otros productos.
De igual manera, muchas de estas bacterias tienen su hábitat natural dentro del cuerpo humano, encontrándose principalmente en el tracto gastrointestinal. Algunas son inocuas, pero otras causan diversas patologías en el organismo, muchas de las cuales pueden desembocar en la muerte.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Tipos de bacterias anaerobias
- 3 Especies de bacterias anaerobias
- 4 Diferencias con las bacterias aerobias
- 5 Cultivo de bacterias anaerobias
- 6 Métodos para la cuenta en placa
- 7 Enfermedades causadas
- 8 Referencias
Las bacterias anaerobias se encuentran entre los primeros seres vivos que surgieron en el planeta. Es importante destacar que hace miles de años, cuando las primeras formas de vida comenzaron a surgir, los niveles de oxígeno en la atmósfera eran realmente bajos. Debido a esto, los primeros organismos que se desarrollaron contaban con otros mecanismos celulares para obtener energía.
De hecho, para muchas de las especies que integran al grupo de las bacterias anaerobias el oxígeno es altamente tóxico. Es por esto que algunas bacterias se encuentran en hábitats en los cuales no hay presencia de oxígeno.
Así mismo, hay bacterias anaerobias que soportan vivir en presencia de cantidades muy pequeñas de oxígeno, por lo que pueden ubicarse en una mayor variedad de ambientes. Algunas de estas bacterias forman parte de la microbiota regular del ser humano, específicamente a nivel de la cavidad bucal y del tracto gastrointestinal.
Por otra parte, estas bacterias llevan a cabo la fermentación. Este es un proceso catabólico mediante el cual se degradan compuestos orgánicos a otros más sencillos en ausencia de oxígeno. Es realizado principalmente por bacterias anaerobias.
Así mismo, no existe un solo tipo de fermentación. Dependiendo del producto obtenido hay varios tipos, como la fermentación acética, láctica y alcohólica, entre otros.
En estas bacterias funcionan a la perfección los diversos sistemas enzimáticos en ausencia de oxígeno. Esto se debe a que utilizan como aceptores de electrones a otros compuestos como el fumarato, nitrato o sulfato.
Es oportuno mencionar que muchas de las bacterias anaeróbicas constituyen agentes patógenos del ser humano. Entre las más conocidas y estudiadas se pueden mencionar las especies de los géneros Porphyromonas, Clostridium y Prevotella, entre otras.
Muchas de las bacterias anaerobias no pueden resistir encontrarse en ambientes en los que haya oxígeno, porque este es tóxico para ellas. Sin embargo, también hay algunas, a pesar de no utilizar el oxígeno, pueden sobrevivir en ambientes en los que hay diferentes concentraciones de este gas.
Teniendo en cuenta esto, las bacterias anaerobias pueden dividirse en tres tipos: anaerobias obligadas, aerotolerantes y anaerobias facultativas.
También son conocidas como bacterias anaerobias estrictas. Son aquellas que no utilizan el oxígeno para ningún proceso metabólico. Su tolerancia a este gas es variable. De acuerdo a esto, las bacterias anaerobias obligadas se clasifican en:
– Estrictas: toleran solo concentraciones de oxígenos por debajo del 0,5%.
– Moderadas: pueden tolerar concentraciones de oxígeno que oscilan entre el 2 y 8%.
Estas son bacterias que, a pesar de que no utilizan al oxígeno para llevar a cabo ningún proceso celular, pueden vivir en hábitats en los que este está presente. Un ejemplo clásico de este tipo de bacteria es la Pronibacterium acnespio, causante de muchos casos de acné.
Las bacterias anaerobias facultativas no utilizan el oxígeno para sus procesos metabólicos, pero pueden vivir en presencia de este, ya que no es tóxico para ellas. Principalmente realizan el proceso de fermentación para obtener la energía necesaria. Entre las bacterias anaerobias facultativas más conocidas se encuentran la Escherichia coli y la Staphylococcus aureus.
Para facilitar el estudio de las bacterias anaerobias, se las puede agrupar de acuerdo a su forma y a su tinción en: cocos gram negativos, cocos gram positivos, bacilos gram negativos y bacilos gram positivos.
Dentro de este grupo se encuentran varios géneros como Veillonella y Megasphaera.
Veillonella
Este es un género de bacterias gram negativas muy reconocidas por su potencial fermentativo. Estas bacterias fermentan el lactato a acetato y propionato a través de una vía metabólica conocida como vía del metilmalonil-CoA.
Así mismo, se encuentran formando parte integral de la microbiota de ciertas partes del cuerpo como la cavidad bucal y el tracto gastrointestinal.
Son bacterias de forma redondeada que al teñirse con el pigmento de gram adoptan un característico color violeta.
Anaerococcus
Las bacterias de este género se encuentran formando parte de la flora bacteriana del cuerpo humano. Sin embargo, es posible que sea la causante de ciertos procesos patológicos. Esta bacteria ha sido aislada del flujo vaginal, de abscesos en los ovarios y de ciertas heridas crónicas.
Así mismo, en diferentes estudios de casos clínicos se ha establecido que las especies de este género pueden causar una gran gama de infecciones en el tracto urinario, así como también en la sangre.
Peptoestreptococcus
Es un género de bacterias que con frecuencia causan el desarrollo de patologías en el ser humano. Además, forman parte de la microbiota de ciertas mucosas del organismo, como por ejemplo la bucofaríngea y la genitourinaria.
Son bacterias que tienen forma de bastón alargado y que se caracterizan por adquirir un color fucsia cuando son sometidas al proceso de tinción de Gram. Este grupo de bacterias anaerobias abarca a varios géneros.
Prevotella
Se trata de un género de bacterias que se encuentran frecuentemente como componentes de la flora bacteriana de la cavidad oral, el tracto gastrointestinal y la cavidad vaginal. A pesar de esto, cuando las condiciones normales del cuerpo cambian, estas bacterias proliferan de manera descontrolada.
Cuando esto ocurre, las Prevotella ocasionan el desarrollo de ciertas infecciones, siendo las más comunes aquellas que se presentan a nivel de la mucosa periodontal. También se han aislado de pacientes que padecen de artirtis reumatoide.
A este grupo pertenecen bacterias con forma de bastón que tienen en su pared celular una capa gruesa de peptidoglicano que retiene las partículas de colorante de gram, dándole una coloración violeta. A este grupo pertenecen una amplia variedad de especies que causan diversas enfermedades y patologías en el ser humano.
Clostridium botulinum
Es una bacteria gram positiva que se caracteriza por producir esporas, las cuales constituyen un agente infeccioso para el ser humano. De igual forma, esta bacteria sintetiza y libera ciertas toxinas, cuya función principal es paralizar los músculos.
Entre las enfermedades que genera esta bacteria se pueden mencionar el botulismo alimentario, que afecta al tracto gastrointestinal, y el botulismo infantil, que afecta a los niños pequeños y es ocasionada por la ingesta directa de esporas.
Clostridium tetani
Esta bacteria es muy conocida en el campo de la medicina y ha sido objeto de numerosos estudios sobre los efectos que genera en el organismo. Al igual que el resto de las bacterias del género Clostridium, esta bacteria produce endosporas, las cuales son muy resistentes a los componentes ambientales.
Así mismo, esta bacteria ocasiona en los seres humanos una patología que se conoce como tétanos. Esta enfermedad es ocasionada por el ingreso de las esporas al organismo, las cuales germinan y comienzan a sintetizar y liberar las toxinas propias de esta especie.
Cuando esto ocurre, las esporas interfieren con la transmisión de los impulsos nerviosos, ocasionando que los músculos sufran dolorosos espasmos.
La principal diferencia que existe entre las bacterias anaerobias y las bacterias aerobias se refiere al uso del oxígeno y a la capacidad de poder desarrollarse en presencia o ausencia de este elemento.
En este sentido, las bacterias anaerobias no utilizan el oxígeno para ninguno de sus procesos internos de obtención de energía. Por el contrario, las bacterias aerobias sí lo utilizan como aceptor de electrones durante el proceso de la respiración celular, mediante el cual degradan moléculas de compuestos orgánicos como la glucosa, obteniendo gran cantidad de energía.
Así mismo, hay bacterias anaerobias que, aparte de no utilizar al oxígeno en sus diversos procesos, tampoco pueden estar en ambientes ricos en oxígeno, ya que este elemento es altamente tóxico para ellas. En lugar de la respiración celular, ejecutan la fermentación.
Otra de las diferencias notorias entre ambos tipos de células tiene que ver con su hábitat. Las bacterias aerobias se encuentran en entornos en los que hay una amplia disponibilidad de oxígeno, en tanto que las bacterias anerobias sobreviven en ambientes en los que hay ausencia total de oxígeno o en el que las concentraciones de oxígeno son muy bajas.
El cultivo de las bacterias anaerobias es un proceso en el que deben seguirse todas las precauciones necesarias para evitar cometer algún error. Aquí es importante tener en cuenta que algunas especies de bacterias anaerobias no pueden tener ningún tipo de contacto con el oxígeno, ya que este puede ser un agente tóxico para ellas.
Uno de los elementos a tener más en cuenta cuando se va a realizar un cultivo en el laboratorio es el medio de cultivo que se debe utilizar. Cada grupo de bacterias tiene ciertos requerimientos específicos.
En la actualidad son muchos los medios de cultivo que pueden utilizarse para la siembra de cualquier tipo de bacterias. En el caso específico de las bacterias anaerobias, el medio de cultivo requiere de la adición de algún agente reductor, como por ejemplo el tioglicolato o la cisteína.
Así mismo, para optimizar los resultados que se espera obtener, se puede añadir algún indicador redox, que evidencie la posible presencia de oxígeno, como por ejemplo la resazurina.
Los medios de cultivo más usados y recomendados para sembrar bacterias anaerobias son:
– Agar sangre para anerobios: contiene, entre otras cosas, extracto de carne, extracto de levaduras, NaCl, glucosa y peptona, entre otros.
– Agar chocolate: no es muy utilizado para cultivar bacterias anaerobias. Sin embargo, gracias a sus componentes es posible hacerlas crecer allí.
– Agar alcohol fenil etílico con sangre: este medio se utiliza mucho para aislar debidamente a las bacterias anaerobias.
– Agar Columbia con colistina y ácido nalidíxico.
– Tioglicolato: generalmente se encuentra enriquecido con L-cistina, hemina y vitamina K.
– Agar KVLB (kanamicina, vancomicina, sangre lacada): específicamente para bacilos gram negativos.
Una vez que se ha seleccionado el medio de cultivo a utilizar, de acuerdo a la bacteria que se desea cultivar, se puede empezar con el procedimiento. En este sentido, debe crearse un ambiente totalmente anaeróbico, en el que no haya oxígeno. Para lograr esto, se pueden seguir dos procedimientos:
– Método del hidróxido de sodio – ácido pirogálico: este método se basa en la obtención de un ambiente anaeróbico mediante una reacción química, empleando, en vez de un agente reductor, un catalizador. Se trata de un procedimiento delicado y potencialmente peligroso.
– Uso de frascos anaeróbicos: este tipo de frascos son muy útiles para el cultivo de organismos anaeróbicos. Sin embargo, solo se utiliza con organismos que pueden resistir un contacto leve con pequeños niveles de oxígeno.
Así mismo, debe crearse una especie de vacío para proceder al cultivo. Esto puede hacerse de varias maneras: desplazando al oxígeno con otros gases, absorbiendo al oxígeno a través de métodos químicos o biológicos o bien usando agentes reductores.
Una vez llevados a cabo estos pasos, se realiza la inoculación para proceder a incubar el cultivo y esperar el tiempo prudencial para estudiar las colonias obtenidas. El tiempo de espera va a depender de la especie que se esté cultivando.
Hay especies de crecimiento rápido (18-24 horas) como Clostridium perfringens y hay otras que tienen crecimiento lento (5-7 días) como Propionibacterium.
Estos métodos se emplean para conocer el número aproximado de los microorganismos que se encuentran en un cultivo. En el caso de las bacterias anaerobias, existen varias técnicas que permiten realizar el conteo.
Sin embargo, debido a que muchas de estas bacterias no pueden entrar en contacto directo con el oxígeno porque es tóxico, se debe tener sumo cuidado a la hora de poner en práctica estas técnicas.
En este sentido, aquí se van a describir dos métodos: el número más probable (para aerobias estrictas) y el método de extendido de placa (para anaerobias facultativas y microaerófilas)
Esta técnica está basada en la determinación de la presencia o ausencia de microorganismos en alguna muestra. Esto se hace en réplicas de disoluciones consecutivas. El principio detrás de este método es que una única célula viva se puede desarrollar, produciendo de esta manera un cultivo turbio.
Para llevar a cabo este proceso, es necesario realizar una serie de disoluciones seriadas de la muestra del cultivo. Para esto, es importante emplear un medio de cultivo líquido con los requerimientos nutricionales. Una vez realizado esto, se procede a incubar los tubos de ensayo en espera de que los microorganismos crezcan.
Ya transcurrido el tiempo prudencial, los tubos de ensayo en los que se inocularon una o más células bacterianas adquirirán un aspecto turbio.
Conforme se van revisando los tubos en los que el factor de disolución va aumentando, estos se observan progresivamente menos turbios, ya que contienen cada vez menos células bacterianas. Esto es así hasta llegar a un punto en el que ya no habrá ningún microorganismo o solo uno.
Finalmente, el estimado de la densidad poblacional se obtiene a partir del patrón de ocurrencia en las disoluciones seriadas y a través del uso de una tabla probabilística estándar que ha sido diseñada para tal fin.
Este es un método bastante sencillo. En primer lugar, se deben disponer varias cápsulas de Petri con el medio de cultivo de manera ordenada. Posteriormente, se realiza la inoculación de 1 mL de disolución en cada cápsula. Es importante destacar que en las disoluciones se encuentra el microorganismo que se desea contabilizar.
Luego, con ayuda de una varilla de vidrio se extiende homogéneamente el material inoculado abarcando toda la superficie del medio de cultivo.
Finalmente se incuban las cápsulas de Petri en las condiciones requeridas durante el tiempo necesario para cada tipo de microorganismo. Por último, se contabilizan las colonias que se hayan generado.
Muchas de las bacterias anaerobias son conocidos patógenos para el hombre y producen enfermedades y patologías que incluso pueden llegar a comprometer la vida del individuo.
La cavidad bucal es el ambiente ideal para muchas bacterias anaerobias, las cuales proliferan allí y generan ciertas patologías como la periodontitis, gingivitis necrosante y abscesos, entre otros.
La mayoría de estas infecciones cursan con dolor, lesiones a nivel de la mucosa y supuración de pus, con el consecuente aumento de la temperatura corporal.
Entre las bacterias causantes, Porphyromonas gingivalis es la que se aísla con mayor frecuencia en estas lesiones.
Una de las vías de infección de este tipo de bacterias es mediante la ingestión, ya sea de esporas (en el caso de bacterias esporuladas) o de alimentos y agua contaminada.
En estos casos, las bacterias se anclan al intestino y comienzan a producir daños a nivel de la mucosa intestinal, desencadenando síntomas como: fiebre, dolor abdominal, evacuaciones líquidas, distensión abdominal, náuseas y malestar general.
Las bacterias anaeróbicas que pueden generar este cuadro clínico son Clostridium difficile y Escherichia coli, entre otras.
Algunas de estas bacterias, al entrar en contacto con alguna herida abierta, pueden infectarla. De ocurrir esto, se pueden generar infecciones cutáneas severas, como por ejemplo la gangrena gaseosa, cuyo agente causal es la Clostridium perfringes.
Entre los síntomas de la gangrena gaseosa se pueden contar: ampollas llenas de líquido sanguinolento, enfisema subcutáneo, dolor intenso y fiebre elevada, entre otros.
Otra patología causada por bacterias anaerobias a nivel cutáneo es la fascitis necrotizante, en la cual la infección se propaga más allá del tejido cutáneo, afectando incluso a la fascia que envuelve a los músculos.
Entre sus síntomas está el dolor agudo, eritema intenso, ampollas y con mucha frecuencia, gangrena. Entre los agentes causantes de esta patología figura la Staphylococcus aureus.
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