Bacterias grampositivas

¿Qué son las bacterias grampositivas?

Las bacterias grampositivas son un grupo de organismos procariotas que se tiñen de azul oscuro o de violeta al emplearse la tinción de Gram. Se diferencian de las gramnegativas porque estas últimas se tiñen de rojo o rosado tenue. Esa diferencia se debe a la composición de la envoltura celular de ambos grupos de organismos.

Algunas bacterias no se tiñen con la tinción de Gram, pero son consideradas también como grampositivas por su gran similitud molecular con otros integrantes del grupo. En general, son organismos muy diversos y pueden, por ejemplo, tener forma de bacilo o de coco, formar o no endósporas y ser móviles o inmóviles.

Algunas bacterias grampositivas presentan importancia médica, pues son patogénicas en seres humanos, como, por ejemplo, representantes de los géneros Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus y Clostridium, que producen enfermedades muchas veces mortales.

Características de las bacterias grampositivas

– Pared celular gruesa de peptidoglucano. Su pared celular está compuesta por una capa gruesa de peptidoglucano (mureína), que puede ser de hasta 40 capas. Esta estructura es responsable de su resistencia mecánica y les da la capacidad de retener el colorante violeta cristal durante la tinción de Gram.

– Ausencia de membrana externa. A diferencia de las bacterias gramnegativas, las grampositivas no tienen una membrana externa. Esto las hace menos resistentes a ciertos compuestos químicos y antibióticos que atacan las membranas, como los detergentes.

– Ácidos teicoicos y lipoteicoicos. Contienen ácidos teicoicos (asociados a la pared celular) y lipoteicoicos (anclados a la membrana plasmática). Tales compuestos contribuyen a la estabilidad de la pared celular, participan en la adhesión bacteriana a superficies y ayudan a activar respuestas inmunes en el huésped.

– Tinción grampositiva (violeta o púrpura). En la tinción de Gram, retienen el colorante violeta gracias a su pared celular gruesa. Esto es un rasgo diagnóstico importante en microbiología.

– Ausencia de lipopolisacáridos (LPS). No poseen lipopolisacáridos (LPS), componente típico de la membrana externa de las bacterias gramnegativas.

– Producción de esporas (en algunos géneros). Algunos géneros grampositivos, como Bacillus y Clostridium, tienen la capacidad de formar endósporas. Estas estructuras son altamente resistentes a condiciones adversas como calor, radiación y desecación.

– Sensibilidad a ciertos antibióticos. Suelen ser más sensibles a antibióticos como las penicilinas y las cefalosporinas, que interfieren con la síntesis del peptidoglucano.

– Diversidad metabólica. Incluyen tanto bacterias aerobias como anaerobias. Son metabólicamente versátiles y pueden encontrarse en una variedad de ambientes.

Estructura de las bacterias grampositivas

Una bacteria grampositiva típica consta de las siguientes estructuras: un cromosoma único (que no está rodeado de membrana nuclear), ribosomas, citoplasma, membrana citoplasmática y pared celular. Puede o no presentar flagelo, fimbrias o pilis, cápsula y esporas.

• Pared celular. Formada por múltiples capas de peptidoglicanos constituyendo una capa gruesa, unidos a la cual se encuentran los ácidos teicoicos, azúcares asociados al ácido N-acetil murámico presente en los peptidoglicanos, cuya función es estabilizar la pared celular. La cara externa de la capa de peptidoglicanos está generalmente recubierta por diferentes tipos de proteínas, dependiendo de la especie de bacteria. Otra característica de la pared es la ausencia de endotoxinas. La pared celular está separada de la membrana citoplasmática por medio del periplasma. Sin embargo, ambas se unen también por medio de moléculas de ácido lipoteicoico.
• Membrana celular. Es una estructura delgada (8 nm) representada por una doble capa lipídica, con un ácido graso dispuesto hacia el interior de la doble capa y el glicerol orientado hacia el exterior de la célula. Esta composición es similar a la de la mayoría de las membranas biológicas, pero se diferencia de la membrana celular eucariota básicamente porque en las bacterias carece de esteroles.
• Citoplasma. Es una disolución coloidal muy fina, denominada citosol, donde se encuentran los ribosomas y otras macromoléculas. También contiene una zona de menor densidad (el nucleoide), en cuyo interior está el material hereditario.
• ADN bacterial. El material hereditario está constituido por una doble cadena de ADN de forma circular y enrollado sobre sí mismo. Este ADN no se encuentra asociado a histonas, pero sí a otras proteínas básicas.
• Fimbrias. Son estructuras filamentosas de naturaleza proteica, de menor diámetro que los flagelos y que no se usan para desplazarse. Aunque son estructuras mucho más frecuentes en bacterias gramnegativas, algunas pocas grampositivas también las presentan.
• Cápsula. Envoltura mucosa, generalmente polisacárida, que forma un gel que se adhiere a la célula y está ubicada externamente a la pared celular. Protege a la célula bacteriana de la fagocitosis y su presencia está asociada a la virulencia de la bacteria.

• Esporas. Algunas familias de bacilos grampositivos producen endósporas muy resistentes a condiciones adversas, como temperaturas elevadas, desecación, radiación, ácidos, o desinfectantes químicos.

Enfermedades relacionadas con bacterias grampositivas

Al menos siete géneros de bacterias grampositivas contienen representantes patogénicos en humanos: Mycobacterium, Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus y Clostridium. Entre las enfermedades causadas por este tipo de bacterias se encuentran:

• Enfermedad de Hansen o lepra. Enfermedad que afecta mucosas, piel, huesos, testículos, ojos y nervios periféricos, causada por la especie Mycobacterium leprae. Es una afección mutilante que puede ocasionar lesiones cutáneas, disminución de la sensibilidad al tacto, dolor y calor en ambos grupos de extremidades. También puede ocasionar pápulas o nódulos, destrucción de tejido, como el cartílago nasal o del pabellón del oído, así como pérdida sensorial en los nervios periféricos. La lepra se transmite por contacto de una persona en fase contagiosa a un individuo sano con predisposición genética a la enfermedad. El tratamiento es largo, puede prolongarse por hasta dos años y consiste principalmente en la administración de sulfonas, dapsona (DDS), rifampicina y clofazimina.
• Botulismo. Intoxicación infecciosa causada por una neurotoxina secretada por la bacteria Clostridium botulinum. Ocasiona parálisis flácida de los músculos esqueléticos y fallo del sistema nervioso parasimpático porque bloquea la liberación de acetilcolina, lo que impide la transmisión del impulso nervioso. Otros síntomas incluyen dilatación no reactiva de las pupilas, dolores abdominales, resequedad de la boca, dipnea, dificultad para tragar y hablar, visión doble, ptosis palpebral, estreñimiento y parálisis. La intoxicación ocurre generalmente por la ingesta de alimentos mal preparados o mal conservados, por contaminación de heridas abiertas, e incluso por el uso deliberado de la toxina con fines cosméticos o para el tratamiento de enfermedades neuromusculares. El tratamiento consiste en la antitoxina botulínica equina trivalente ABE y asistencia respiratoria.
• Tétanos. Enfermedad aguda producida por la bacteria Clostridium tetani. Las neurotoxinas producidas por esta bacteria producen espasmos, rigidez muscular e inestabilidad del sistema nervioso autónomo. También produce dificultad para deglutir, fiebre, dipnea y contracción del cuerpo entero. La bacteria produce dos tipos de neurotoxinas, la tetanolisina y la tetanoespasmina. La última es la responsable de las contracciones tónicas sostenidas y contracciones clónicas que conllevan calambres musculares. La bacteria es cosmopolita y se encuentra en el suelo, en el fondo marino, en metales oxidados y en las heces de algunos animales. Puede ser adquirida al penetrar por heridas abiertas al entrar en contacto con suelos, estiércol u otro material contaminado, por cortes o laceraciones con materiales oxidados e incluso por la mordedura o rasguño de animales. El tratamiento incluye limpieza de las heridas con agua oxigenada, dejar la herida abierta, retirar el tejido necrosado, suministrar metronidazol y suero antitetánico o inmunoglobulina humana antitetánica. El tétanos se puede prevenir con vacunas que deben administrarse con refuerzos para garantizar su eficacia.
• Difteria. Enfermedad infecciosa producida por la bacteria Corynebacterium diphtheriae. La toxina secretada por esta bacteria ocasiona la aparición de pseudo membranas en las superficies mucosas de las vías respiratorias y digestivas superiores que causan, entre otras patologías, dolor de garganta, fiebre, dolor local e inflamación. Las formas clínicas más comunes de la enfermedad incluyen las formas faríngea, tonsilar, laríngea, nasal y cutánea. La enfermedad puede conducir a la muerte por asfixia por la obstrucción mecánica ocasionada por las pseudomembranas. Se transmite de una persona enferma a una sana por partículas acarreadas durante la respiración, aunque también puede adquirirse por contacto con la secreción de las lesiones cutáneas. Puede prevenirse mediante vacunación con el toxoide diftérico, o curada administrando eritromicina (por vía oral o parenteral), penicilina G o procaína penicilina G, durante dos semanas.

Ejemplos de bacterias grampositivas

• Corynebacterium diphtheriae. Bacilo en forma de mazo recto o ligeramente incurvado. Es una bacteria muy resistente a condiciones ambientales extremas. Solo las cepas lisogenizadas por bacteriófagos son patógenas y capaces de producir la difteria. Esta especie es no móvil porque no presenta flagelo. Su pared celular contiene, entre otros compuestos, arabinosa, galactosa y manosa. También se caracteriza por ser anaeróbica facultativa, no producir esporas y poseer gránulos en su citoplasma que se tiñen de azul púrpura con azul de metileno.

• Mycobacterium tuberculosis. Bacteria aeróbica estricta resistente al congelamiento y la desecación. Se caracteriza por ser alcohol-ácido resistente. Es la mayor causa de tuberculosis en el mundo. Sus síntomas incluyen fiebre, pérdida de peso, sudoración, tos con esputos purulentos y lesiones tisulares. El tratamiento de la enfermedad incluye rifampicina, isoniacida, fluoroquinonas, amikacina, kanamicina y capreomicina, aunque cada vez son más frecuentes las cepas resistentes a estos medicamentos.
• Bacillus cereus. Bacilo con numerosos flagelos en su superficie celular y con un plásmido grande, capaz de esporular en presencia de oxígeno. Es una bacteria muy resistente que sobrevive en un gran rango de temperaturas. Además, sus esporas resisten deshidratación y radiaciones, y altas y bajas temperaturas. Es una de las especies de bacterias responsable de la mayoría de los brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos, incluyendo el síndrome del arroz frito, ocasionado generalmente por el consumo de arroz hervido que ha sido mantenido a temperatura ambiente antes de freírlo para su consumo.

Referencias

1. Gram-positive bacteria. Recuperado de en.wikipedia.org.
2. Gram-positive bacteria. Recuperado de courses.lumenlearning.com.
3. Pneumococcal infections. Recuperado de accessmedicine.mhmedical.com.
4. Nester, E.W., Roberts, C.E., Pearshall, N.N., McCarthy, B.J. Microbiology. 2th Edition. Holt, Rinehart & Winston.
5. Hogg, S. Essential microbiology. John Wiley & Sons.