Streptococcus pyogenes, S. agalactiae, S. pneumoniae morfología, medio de cultivo, enfermedades y mas.

Características.

Dentro del género hay muchas especies, siendo las mas importantes desde el  punto de vista clínico: S.pyogenes, S. agalactiae y S. pneumoniae.

Tienen la capacidad de producir enfermedades infecciones en los humanos en especial en las vías  respiratorias altas (garganta faringe) y baja (pulmones), como por ejemplo la faringitis bacteriana, también pueden generar infecciones como la inflamación grave en los pulmones (neumonitis).

Taxonomía bacteriana.

  • Reino: Bacteria
  • Filo: Firmicutes
  • Clase: Bacilli
  • Orden: Bacillales
  • Familia: Streptococcaceae.
  • Género: Streptococcus

Principales especies: Streptococcus pyogenes (grupo A), Streptococcus agalactiae (grupo B), Streptococcus pneumoniae, Streptococcus mutans.

Hay ocasiones en la que se agrupan varias especies dependiendo una característica particular y aunque se trata de una pseudotaxonomía son ampliamente aceptadas por ejemplo: Grupo S. Viridans compuesto por S. sanguis, Streptococcus mitis, S. salivarius, S. milleri, S. mutans, entre otras. Generalmente forman parte de la cavidad oral, la mayoría son alfa hemolíticos.

Antecedentes.

Tradicionalmente la clasificación  se ha basado en la reacción hemolítica de la cepa y en el grupo serológico. Este último está determinado por el tipo de polisacárido C presente en la pared celular del microorganismo, denominado antígeno de Lancefield.

 Para distinguir las especies se utilizan  varias metodologías como:

  • Grupo serológico de Lancefield A, B, C, D Y E.
  • Tipo de hemólis alfa, beta y gamma.
  • Pruebas bioquímicas y medios de cultivo.
  • Identificación molecular (ADN).

La identificación mas usada es grupo serológico y pruebas bioquímicas, una combinación de estas da resultados muy precisos. La identificación molecular todavía es una técnica costosa  por lo que no es factible usarla (exceptuando los centros de investigación y algunos hospitales).

Prueba de Lancefield. 

La clasificación de los estreptococcus betahemoliticos del grupo A o grupo B merece ser explicado para que podamos  comprender mejor la clasificación de las especies.  Hace tiempo se tenía la necesidad  de identificar las especies de forma confiable.

Rebecca Craighill  Lancefield  y su grupo de investigaciónrealizo una investigación para resolver esto. A groso modo así es como se realizo su experimento, Lancefield y su grupo de trabajo obtuvo  anticuerpos de suero de  conejos previamente inmunizados con cultivos estandarizados de Streptococcus spp.

 El antígeno provino de la pared celular específicamente de los carbohidratos que la  componen, la forma de este carbohidrato puede variar dependiendo de la especie bacteriana extraído por medio de una solución ácida (preferentemente ácido clorhídrico) y calentamiento. 

El procedimiento simplificado fue el siguiente: se pone el suero de conejo en capilares de vidrio, posteriormente se agrega el extracto del antígeno y se observa si hay o no presencia de  precipitación (reacción antígeno-anticuerpo), de esta manera se empieza a clasificar a las especies de Streptococcus spp.  que generan precipitado con un mismo tipo de antígeno en grupos, Grupo A, B, C, D y E.

Las bacterias patógenas mas comunes para el humano son S. pyogenes (dentro del grupo A) y S. agalactiae (dentro del grupo B) las cuales tienen la característica de ser betahemoliticos; S. pneumoniae la mencionaremos mas adelante.

Tipo de hemólisis en Streptococcus spp.

Otra forma de identificación esta dada por el tipo de ruptura de la membrana celular de los eritrocitos comúnmente llamado lisis de glóbulos rojos, esta es una característica que tienen algunas especies, se observa en un medio de cultivo de base agar con sangre de carnero, cordero, oveja, entre otras.

La clasificación fue mencionada por vez primera por Brown en el año de 1919;  Actualmente las características son las siguientes:

Alfahemólisis

Capacidad de la bacteria para generar una hemólisis parcial que se observa como un zona verde del medio agar (en  esta zona no se observa la coloración verduzca).

La hemolisis es generada principalmente por la estreptolisina S  que  esta en pequeñas cantidades, la cual se desempeña de mejor manera en un ambiente que contenga entre 5 % y 20% de CO2.

Streptococcus-viridans-alfahemolisis
Streptococcus viridans en agar sangre donde se observa la coloración verde sobre la superficie del agar debido a la alfahemólisis de los eritrocitos (glóbulos rojos).

Betahemólisis

Capacidad de la bacteria de realizar una hemólisis total ( es capaz de lisar completamente la membrana de los eritrocitos).

Esta betahemolisis es producida generalmente por S. Pyogenes y S. galactiae, se observa  en  placas de agar sangre sembrada con la técnica de profundidad (hacer picaduras con el asa en las estrías hechas en el agar).

Si la técnica de sembrado se hace por estría en superficie sin la picadura de profundidad la hemolísis puede aparecer débilmente o verse como alfa debido a la inactivación de la estreptolisina O la cual es sensible al oxígeno por lo que se manifiesta de mejor manera en un ambiente que contenga entre 5 % y 20% de CO2, la estreptolisina S es estable al oxigeno solo que puede estar presente en pequeñas cantidades, por lo que las colonias pueden no dar una betahemolísis apreciables.

El medio de cultivo agar sangre no debe de contener alto porcentaje de carbohídratos por ejemplo dextrosa ya que la bacteria lo fermentaría produciendo ácidos que inactiva a la estreptolisina S (hemolítica),  el medio de cultivo que se emplee debe de estar en un pH neutro entre 6.8 y 7.5.

Streptococcus-betahemolisis-agar-sangre
Streptococcus agalactiae con Betahemolisis en medio-de cultivo agar sangre Se observa en la parte izquierda de la placa las zonas translucidas que evidencia la hemolísis total de los eritrocitos (glóbulos rojos).
Streptococcus grupo A y B betahemolisis
La betahemolisis de Streptococcus del grupo A Y B, se logra ver claramente en el medio de cultivo agar sangre en contra luz… La imagen proviene de wikipedia.

Gammahemólisis

Incapacidad de generar hemólisis, en otras palabras la bacteria no es capaz de lisar a los eritrocitos lo cual se  evidencia viendo la placa de agar y su coloración rojiza (no hay cambio en la superficie del medio de cultivo) en todas las zonas donde la bacteria haya crecido.

Morfología Microscópica

En 1869 Hueter afirmó haber visto “cocos en sangre y jugos nutricios” de casos de amigdalitis… En 1874 Billroth público  un grueso libro donde clasificaba las cocáceas en Monococcos, Diplococcos, Streptococcos y Gliococcos, sentando primacía  en la nominación de hoy, con una pequeña modificación latina, llamamos Streptococcus…

estreptococos, Gram(+) agrupados en cadenas
Esta imagen simula a diferentes especies de estreptococos: Cocos Gram(+) agrupados en cadenas largas y cortas.
Cocos en cadenas Gram (+), Wikipedia: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Streptococcus_iniae.png
Streptococcus spp Cocos en cadenas largas, Gram (+)                    vía: Wiki commons

La morfología microscópica de la bacteria esta implícita en su nombre Strepto-cadena y coccus-cocos, uniendo nos da el significado cocos en forma de cadena, estas cadenas pueden ser cortas o largas y en caso de la especie Streptococcus pneumoniae se presenta en pares o diplococos lanceados, y con cápsula; con un tamaño entre 0.5 μy 1.5 μm.

La morfología microscópica se observa en tinciones de Gram, los Streptococcus spp. se clasifican como Gram (+). No forma  endoesporas, no tiene flagelo por lo que es inmovil.

Metabolismo bacteriano.

Son microorganismos anaerobios facultativos( respiran oxígeno, aunque les gusta más el dióxido de  carbono), se replican eficientemente entre 30°C y 37°C (grados celcius) en una atmósfera entre 5% y 20% con dióxido de carbono (CO2).

Carecen de la enzima catalasa, fermenta varios carbohídratos, como la lactosa, por lo tanto son capaces de formar ácido láctico en sus procesos metabólicos.

Hábitat en humanos y modo de transmisión. 

  • S. pyogenes (grupo A).

Habita en las vías respiratorias superiores, no se consideran parte de la flora normal, pero pudiendo llevarse en la fosa nasal, faringe y raras veces en la mucosa del ano. La transmisión es de persona a persona por contacto directo co secreciones de mucosas o a través de gotitas contaminadas producidas por la tos o los estornudos.

  • S. agalactiae (grupo B).

Forma parte de la flora normal del tracto genital femenino y del tracto gastrointestinal inferior, ocasionalmente pueden colonizar el tracto respiratorio superior.

Las infecciones en los fetos y los recién nacidos  se adquieren por transmisión de persona a persona de la madre en el  útero o durante el parto también puede ser transmitida en hospitales por las manos sucias de la madre o del personal  médico o enfermeras.

Hay ocasiones que en adultos se transmite por manipulación genital y no lavarse las manos o por  practicas sexuales orales en genitales.

  •  S. pneumoniae, Coloniza mucosa nasal y faríngea, siendo su hábitat de preferencia la nasofaringe posterior.(5)

La transmisión ocurre de persona a persona por el contacto de secreciones respiratorias contaminadas con la bacteria, una  sola exposición suele ser suficiente para desarrollar la infección, si coloniza los pulmones puede producir neumonía.

Medios de cultivo donde crece Streptococcus spp.

El genero crece facilmente en cualquier enriquecido, por ejemplo:

  • Agar /caldo infusión cerebro corazón (BHI)
  • Agar/caldo soya tripcaseina (TSA),
  • Agar sangre (AS)
  • Muchos más.

Streptococcus pyogenes (grupo A)

Factores de virulencia.(7)

  • La proteína F media la unión de células epiteliales.
  • Proteína M es antifagocítica.
  • Produce varias enzimas y hemolisinas que contribuyen a la invasión de los tejidos y la destrucción incluyendo:
  • Estreptolisina S.
  • Estreptolisina O.
  • Estreptocinasa.
  • DNAsa
  • Hialuronidasa
  • Exotoxinas pirogénicas que producen la  fiebre escarlata.

Infección

La enfermedad más común causada por S. del grupo A es “infección de la garganta”.

Las infecciones de piel  como el impétigo ó la pioderma, con menos frecuencia, causa infecciones que amenazan la vida tales como septicemia o bacteremia (infección de la sangre), celúlitis (infección en y bajo la piel), faseitis necrótica (destrucción de la grasa  y músculo), fiebre escarlatina, y raramente, el síndrome del choque tóxico.

Toma generalmente de 1 a 3 días para que la enfermedades se desarrollen.

Tratamientos y profilaxis (prevención).

Manteniendo las zonas críticas desinfectadas, Tanto los familiares, paciente y el personal médico deben lavarse las manos  con frecuencia sobre todo cuando manipulen material estéril y pacientes inmunocomprometidos.

Se recomienda no compartir vasos, cucharas o materiales que estén en contacto con saliva o mucosas de enfermos. 

Los  pacientes deberán usar cubre-bocas,toser en su antebrazo y lavarse las manos frecuentemente.Como tratamiento se debe asistir al medico donde lo evaluara y le recetara un antibiótico, se recomienda hacerse un  exsudado faríngeo para que el médico pueda elegir un antibiótico para el cual la bacteria sea sensible.

Streptococcus agalactiae (grupo B).

Factores de virulencia.

El material capsular es Incierto se cree que interfiere con la actividad fagocítica y la activación del complemento de cascada.

Infección.

Las infecciones más comúnmente implican recién nacidos y lactantes, a menudo precedidos por la ruptura prematura de  membranas de la madre.

Las infecciones a menudo se presentan como problemas multisistémicos, incluyendo sepsis, fiebre, meningitis, dificultad respiratoria, letargo e hipotensión.

Las infecciones pueden ser clasificadas como de inicio temprano (se producen los primeros 5 días de vida del bebe) o de aparición tardía (ocurre 7 días a meses después del  nacimiento).

Las infecciones en adultos generalmente son infecciones postparto, como endometritis, cosa que puede provocar  abscesos pélvicos y shok séptico.

Las infecciones en otros adultos suelen reflejar el estado comprometido de la paciente e  incluyen bacteriemia, neumonía, endocarditis, artritis, osteomielitis e infecciones de piel y tejidos blandos.

Tratamientos y profilaxis (prevención).

En el trabajo de parto (5 h o 7 h antes del parto) solo el médico puede administrar penicilina o ampicilina, se ha  demostrado que reduce la transmisión y morbilidad de los neonatos, especialmente de los neonatos prematuros.

Esta  profilaxis solo debe de darse a mujeres portadoras de la bacteria lo cual puede ser determinado por hisopado rectal o vaginal (días o semanas antes del parto).

Streptococcus pneumoniae.

Factores de virulencia.

Es conocida por su patogenicidad  debido principalmente por su cápsula bacteriana la cual le confiere la  capacidad de pasar desapercibida por el sistema inmunológico.

  • Adherencia.
  • Cápsula polisacárida.
  • Pneumolisina.
  • Neuraminidasa.
  • Proteinas de superficie pspA y psaA
  • Autolisina
  • Proteasa para IgA

 Infección. 

Es uno de los principales agentes causales de una gran variedad de cuadros clínicos, infecciones benignas como otitis  media y sinusitis agudas, e infecciones severas como septicemia, meningitis y neumonía.

Tratamientos y profilaxis (prevención).

Las vacunas actualmente disponibles son la vacuna antineumocócica conjugada (PCV7) que es eficaz contra 7 serotipos, y se ha demostrado ser eficaz para los niños de menos de 2 años de edad. La vacuna antineumocócica de polisacáridos (PPV23) es eficaz contra los 23 serotipos de Streptococcus pneumoniae.

 Administrar el tratamiento farmacológico adecuado. Inflamación causada por lisis neumocócica hace que el tratamiento de  las enfermedades neumocócicas menos eficaces con antibióticos solos, e incluso bactericidas muy eficaces tales como β-lactama en realidad puede mejorar los efectos nocivos de la enfermedad en algunos casos.

Sensibilidad a los medicamentos:

Susceptible a la penicilina, tetraciclina, cefotaxima, la levofloxacino, la eritromicina,  y las fluoroquinolonas, especialmente a moxifloxacino y gatifloxacino….susceptibilidad a la telitromicina, vancomicina, linezolid.

Resistencia a las Drogas:

Está emergiendo la resistencia de S. pneumoniae a múltiples fármacos. Presenta una elevada  resistencia a la penicilina, así como a la eritromicina, cefotaxima, levofloxacino, tetraciclina, TMP / SMX, agentes β-lactámicos, macrólidos, cloranfenicol y ceftriaxona, con cepas resistentes a fluoroquinolonas puede ser resistente a la ciprofloxacina y a tratamientos con levofloxacino.

Referencia Bibliográfica.

  • (1) George M. Garrity, (2004), Bergey´s Manual, Of Systemati, Bacteriology, Second Edition.
  • (2) Enferm Infecc Microbiol Clin 2008;26 Supl 13:14-8
  • (3) Lancefield RC (1933), “A serological differentiation of human and other groups of hemolytic Streptococci” JExp Med  57: 571–95.
  • (4) Walter Ledermann (2007), “Una historia personal de las bacterias” Editorial RIL
  • (5) Valerisa Preado, (2001), Conceptos microbiologicos de Streptococcus pneumoniae, Rev. chil. infectol. v.18  s.1 Santiago; Consultado el 15 de Marzo de 2015 en: scielo
  • (6) Virginia Department Of Healht, consultado el 16 de marzo de 2015 en: www.vdh.virginia.gov/epidemiology/factsheets/spanish/Streptococcal.htm
  • (7) Bailey y Scott, (2007), Diagnostic Microbiology, Elseiver, USA.
  • (8) Public Health Agency of Canada, consultado el 19 de marzo de 2015 en: http://www.phac-aspc.gc.ca/lab-bio/res/psds-ftss/streptococcus-agalactiae-eng.php

Morfología colonial bacteriana en medios de cultivo.

Cuando tienes un cultivo en agar (caja petri)  siempre es relevante    anotar la morfología colonial (colonias aisladas) de la cepa bacteriana para facilitar la identificación, los siguientes datos  te serán de utilidad:

Generalmente se reporta la morfología colonial tal como uno la percibe, por ejemplo si se ves que las colonias bacterianas son como puntitos, pues reportan que son puntiformes, si son lisas pues reportan que son lisas.

Si observas que están como moco, pues reportan que están mucosas, si su color es amarillento pues reportan que son de color amarillento,  y así sucesivamente., también puedes agregar características que consideres importante para identificarlas, por ejemplo el olor., Aun así checa las siguientes imágenes para orientarte.

Morfología colonial bacteriana superficie.
Morfología colonial bacteriana forma.
Morfología colonial bacteriana borde.

Streptococcus spp.

Streptococcus-betahemolisis
Streptococcus-betahemolisis-medio-de-cultivo-agar-sangre.

Klebsiella spp., en agar Mac Conkey. 

Colonias grandes planoconvexa, mucoides, brillantes, forma irregular, también se observan redondeadas, bordes ondulados, lactosa positivo(consume el carbohidrato lactosa lo cual acidifica el medio y el indicador rojo de fenol cambia rojo-rosado, por ello las colonias se ven de ese color).

Para leer sobre enfermedades morfologia microscopica, historia, prevención, entre otras de  Klebsiella spp dar clik para mas información.

Colonias rosas, mucoides, bordes irregulares, convexas. Medio de cultivo Mac Conkey
Colonias de Klebsella pneumoniae en medio agar Mac Conkey.
Colonias de Klebsiella pneumoniae en medio agar Mac Conkey.

Staphylococcus spp.

Colonias medianas, convexas, de color blanco, forma circular, bordes redondeados.

Staphylococcus aureus en agar sangre.

Bacillus spp. 

Colonias medianas, convexas, blanquecinas como cera, forma  fusiforme y circular, bordes redondeados.

Colonias de Bacillus sp en agar nutritivo.

Colonias Grandes, planas, blanquecinas, forma irregular, bordes lobulados, dan la apariencia de estar secas, también se observa una protuberancia en el centro de las colonias lo cual les da una apariencia de huevo estrellado.

Colonias de Bacillus sp en agar nutritivo.

Escherichia coli.

Las colonias de esta bacteria varían según el medio de cultivo donde crezcan, en este caso el medio de cultivo es Agar Eosina Azul de Metlileno abreviado EMB, podemos observar en la imagen que  las colonias tienen en demasía una coloración verde-metalico, lo cual es característico de E. coli, aunque hay otras bacterias que logran producir este color es muy tenue y escaso. Se logran ver colonias aisladas,  son colonias medianas, circulares, convexas, moradas, contorno verde-metalico, bordes redondeados.

Color verde metálico en las colonias característico de Escherichia coli en medio de cultivo. EMB
Escherichia coli en agar Mac Conkey.  Se logran ver colonias aisladas,  son colonias medianas, circulares, convexas, bordes redondeados, lactosa positivas lo que les da coloración rosada.
Escherichia coli en medio de cultivo. EMB
Color verde metálico en las colonias característico de Escherichia coli en medio de cultivo. EMB

Serratia marcensens.

Colonias medianas, brillantes, convexas de color rojo intenso, forma circular, bordes redondeados o irregulares, acuminada  y/o con protuberancia en el centro.

Cultivo de Serratia marcescens , se observa el color rojo obscuro intenso característico de esta bacteria. Medio de cultivo BHI.
Cultivo de Serratia marcescens, se observa el color rojo intenso que es característico de esta bacteria.

Proteus mirabilis.

El genero Proteus es bien conocido por su amplia motilidad, esta se puede evidenciar en medios nutritivos como agar sangre, agar nutritivo, agar BHI, entre otros. Se forman una especie de ola alrededor de las colonias bacterianas y esta se desplaza de forma radial, a este fenómeno se le llama efecto de swarming el cual es característico de Proteus sp.Colonias medianas, convexas, blanquecinas o translucidas, forma circular, bordes redondeados hay precencia de swarming.

Proteus mirabilis en agar BHI con  un efecto de swarming tenue.
Proteus mirabilis en agar BHI se puede observar claramente el efecto de swarming.
Proteus vulgaris en agar sangre se observa claramente el efecto de swarming, lo que evidencia la gran motilidad de la bacteria.

Audio sobre los estudios actuales de la morfología bacteriana descargarlo en este link: Proximamente