Resumen Esencial de Microbiología y Farmacología Antimicrobiana

Tipos de Fermentación

• Heteroláctica: Leuconostoc, Lactobacillus
• Homoláctica: Streptococcus, Lactobacillus
• Alcohólica: No bacteriana; levaduras
• Ácido-mixta: Enterobacterias (Shigella, Proteus, Salmonella, Escherichia)
• Butírica: Clostridium
• Butilenglicólica: Enterobacter, Klebsiella
• Propiónica: Propionibacterium

Agentes Mutágenos

• Análogos de bases:
  • 5-bromouracilo: Análogo de Timina (T)
  • 2-aminopurina: Análogo de Adenina (A)
• Modificadores químicos:
  • Ácido nitroso: Desamina grupos $NH_2$ convirtiéndolos en $OH$
  • Hidroxilamina: Hidroxila añadiendo $OH$
  • Agentes alquilantes (etilmetanosulfonato): Metilan la Guanina (G)
  • Entrecruzadores (nitrosoguanidina, mitomicina): Provocan mutaciones puntuales y entrecruzamiento de ADN
  • Colorantes intercalantes (acridina, bromuro de etidio): Causan microinserciones y microdeleciones
• Radiación y agentes físicos:
  • Luz UV: Genera dímeros de pirimidina
  • Radiaciones ionizantes: Destruyen el ADN gravemente

Resistencia y Protección Microbiana

Orden de Resistencia Microbiana

Esporas bacterianas > Micobacterias tuberculosas > Gram negativas > Hongos > Virus con envoltura > Gram positivas > Virus sin envoltura.

Solutos Compatibles

• Aminoácidos: Ectoína, glicina betaína
• Carbohidratos: Sucrosa, trehalosa
• Alcoholes: Glicerol, manitol
• Otros: Dimetilsulfopropionato

Agentes Químicos y su Acción

Agentes Químicos vs. Membrana

• Compuestos de amonio cuaternario: Cloruro de benzalconio
• Alcoholes: Etanol, isopropanol
• Fenoles: Muy tóxicos. Incluyen cresoles (isocresol, metacresol, paracresol) y biguanidas.

Agentes Químicos vs. Proteínas y Ácidos

• Halógenos: Yodo, cloro (ej. halazone para potabilizar agua)
• Metales pesados: Mercurio (Hg), plata (Ag), cobre (Cu)
• Aldehídos: No recomendados como antisépticos. Glutaraldehído es más irritante que el formaldehído.
• Peróxido de hidrógeno ($H_2O_2$)
• Gases esterilizantes: Óxido de etileno, $\beta$-propiolactona.

Mecanismos de Antimicrobianos

$\beta$-Lactámicos (Inhibidores de la Pared Celular)

Poseen un anillo $\beta$-lactámico combinado con un anillo tiazólico o dihidrotiazínico.

• Con anillo tiazólico: Penicilina, amoxicilina, ampicilina
• Con anillo dihidrotiazínico: Cefalosporinas, cefamicina, carbapenems, monobactams
• Mecanismo de acción: Inhiben la enzima transpeptidasa / proteínas ligadoras de penicilina (PBP); son análogos a la cola 2-D-Alanina.
• Resistencia: Staphylococcus sintetiza $\beta$-lactamasa.
• Alternativas resistentes a $\beta$-lactamasa: Cefalosporina, oxacilina, meticilina.

Otros Inhibidores de la Pared Celular

• Cicloserina: Inhibe la conversión de L-Alanina a D-Alanina en el citoplasma (evita la formación del tetrapéptido).
• Bacitracina: Inhibe la defosforilación del bactoprenol en la membrana. Uso clínico en infecciones cutáneas.
• Vancomicina: Se une a la cola 2-D-Alanina. Activa únicamente frente a Gram positivas; uso en alérgicos a $\beta$-lactámicos.

Agentes Dirigidos contra los Ácidos Nucleicos

Alteran el ADN y carecen de toxicidad selectiva estricta.

• Mitomicina C: Impide la replicación del ADN.
• Bleomicina: Rompe ambas cadenas del ADN.
• Rifamicina (rifampicina): Usada contra la tuberculosis junto con isoniazida. Interacciona con la ARN polimerasa bacteriana (no humana). Uso en Gram positivas.

Inhibidores de la Síntesis Proteica

Generalmente bacteriostáticos (excepto aminoglucósidos).

• Aminoglucósidos (Bactericidas): Gentamicina, kanamicina, neomicina, estreptomicina. Efecto sinérgico con $\beta$-lactámicos, administración vía parenteral. Interfieren con la subunidad ribosomal 30S (lectura incorrecta del ARNm).
• Tetraciclinas: Doxiciclina, minociclina. Poseen un anillo de naftaceno, amplio espectro frente a parásitos intracelulares, e inhiben la elongación ribosomal.
• Cloramfenicol: Altamente tóxico frente a los ribosomas 70S humanos.
• Macrólidos: Eritromicina, claritromicina. Anillo de lactona sin nitrógeno con aminoazúcares. Alternativa a $\beta$-lactámicos frente a legionelosis. Inhiben la translocación en la subunidad ribosomal 50S.

Agentes Dirigidos contra la Membrana Celular

Acción bactericida frente a microorganismos que no crecen activamente.

• Polimixinas: Desorganizan los fosfolípidos de la membrana (nefrotóxicas, uso exclusivamente tópico).
• Polienos (Antifúngicos y activos frente a micoplasmas): Se unen a los esteroles de membrana (ineficaces en bacterias típicas por carecer de ellos, excepto en micoplasmas).
  • Nistatina: Útil frente a Candida e infecciones bucales.
  • Anfotericina B: Tratamiento de infecciones fúngicas sistémicas; presenta efectos secundarios significativos.

Quimioterápicos y Combinaciones Farmacológicas

• PAS (Ácido para-aminosalicílico): Sulfonamida antituberculosa. Se administra junto con isoniazida (análogo del factor de crecimiento nicotinamida que inhibe la síntesis de ácidos micólicos en micobacterias) y rifampicina.
• Quinolonas: Inhiben la ADN-girasa (enzima exclusiva de bacterias).
  • Ácido nalidíxico: Anillo de 4-quinolona, empleado en infecciones urinarias por Gram negativas.
  • Ciprofloxacina: Utilizada en el tratamiento del carbunco (ántrax).
• Augmentine: Combinación de amoxicilina + clavulanato de potasio. El ácido clavulánico no posee actividad antimicrobiana directa pero estructuralmente simula un $ \beta$-lactámico, realizando una inhibición competitiva frente a la $\beta$-lactamasa para proteger las moléculas de amoxicilina.

Microbiota, Metabolismo y Patología

Relación Dieta y Microbiota Intestinal

• Dieta rica en carne: Predominio de Bacteroides
• Dieta vegana: Predominio de Lactobacillus

Aportes Metabólicos de las Enterobacterias

Sintetizan vitaminas esenciales como Tiamina ($B_1$), Riboflavina ($B_2$), Piridoxina ($B_6$), Vitamina K y Vitamina $B_12$.

• Metabolismo primario: Fermentación (fase exponencial).
• Metabolismo secundario: Respiración (fase estacionaria), produciendo ácidos acético, propiónico y butírico.

Infecciones Frecuentes y Patógenos

• Infecciones urinarias / Cistitis: Causadas por Escherichia, Proteus, Neisseria, Klebsiella.
• Aspergillus / Aspergilosis: Infección oportunista típica de quirófanos.

Mecanismos de Adhesión y Virulencia

• Gonorrea: Proteína OPA une adhesinas al epitelio urogenital.
• Streptococcus pyogenes: Proteína M se une a la mucosa pulmonar causando neumonía.
• Salmonella: Emplea fimbrias tipo I para unirse al epitelio intestinal.
• Brucella abortus: Coloniza la placenta debido a la presencia de eritritol.
• Rickettsia: Evolutivamente emparentada con las mitocondrias.
• Difteria: Toxina regulada por los niveles de hierro.
• Bordetella pertussis: Regulación génica dependiente de la temperatura.
• Vibrio cholerae: Su virulencia depende fuertemente del pH.
• Staphylococcus y Streptococcus: Producen hemolisinas.

Islas de Patogenicidad y Toxinas

• Yersinia pestis: Contiene genes de virulencia en plásmidos (transferencia horizontal con secuencias de inserción similares) y un sistema de secreción tipo III característico de bacterias Gram negativas.
• Endotoxinas: Lipopolisacáridos (LPS) presentes en bacterias Gram negativas; inducen cuadros febriles severos.
• Exotoxinas: Producidas tanto por Gram positivas como Gram negativas; susceptibles de convertirse en toxoides vacunales.
• Leucocidinas y hemolisinas: Toxinas formadoras de poros en la membrana celular.