¿Qué es esto microbioma humana?

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Bacterias, virus, hongos, protozoos…todos estos microorganismos nos rodean en cantidades que es imposible imaginar. El cuerpo humano está cubierto de muchas formas de vida microscópicas y, como el agua o el cultivo de agar, también es buen medio para el crecimiento de microorganismos. La granja humana está compuesta de diversas especies de bacterias (la mayoría), virus, hongos, protozoos que habitan dentro y sobre la superficie del cuerpo. Este conjunto de todas las formas de vida se llama microbioma humana. Como un ejemplo quiero citar algunos de los datos, que han publicado en sus artículos las revistas científicas “Nature” y “New Scientist“. Han demostrado que en el ser humano hay unos 100 billones de células y en su mayoría son bacterias, que significa que la cantidad de las células de microbioma humana es 10 veces mayor que las células que constituyen el cuerpo humano (unos 10 billones de células). También sorprende su diversidad: 200 tipos diferentes tenemos en la piel, 400 especies en el colon.

Un poco sobre las características de las bacterias

bacteria

Dentro de bacterias se presentan varias ramas evolutivas, que incluyen a todos los procariotas causantes de la enfermedad (patógenos) y la mayor parte de las bacterias que se encuentran normalmente en el suelo, aguas, tracto digestivo de los animales y muchos otros medios. Algunos de estos organismos contienen pigmentos que les permite usar la luz como fuente de energía mediante un proceso que se llama fototrofía, otros dependen de compuestos orgánicos como fuente de energía y algunos pueden usar incluso compuestos químicos inorgánicos como combustible para realizar los procesos celulares. Algunos han adquirido estructuras especiales, como esporas para mejorar su supervivencia. Tanto los ambientes aerobios (que contienen O2) como los anóxicos o anaerobios pueden ser habitados por distintas especies de bacterias.

Un poco de la historia

La primera persona que vio microorganismos con detalles fue el holandés Antonie van Leeuwenhoek en 1683, quien aficionado a construir microscopios, utilizó microscopios simples fabricados por el mismo. El nombre de bacteria fué introducido más tarde, en el siglo XIX (deriva del griego “bacterión” que significa “bastón pequeño”).
La gran parte en el desarrollo de la microbiología aportó Louis Pasteur, quien negó la teoría de la generación espontánea y demostró que los procesos de fermentación, que el estudiaba, eran causados por el crecimiento de microorganismos. Robert Koch junto con Pasteur, descubrió que los microorganismos eran responsables de las enfermedades infecciosas. Robert Koch trabajaba con las enfermedades infecciosas como la tuberculosis, el cólera, el carbunco y aprobó su teoría germinal de las enfermedades infecciosas tras sus investigaciones en tuberculosis. En 1905 fue galardonado con el premio de Nobel en Medicina y Fisiología.
En 1884 Paul Ehrlich se descubrió la tinción Gram para detectar y identificar las bacterias Gram+ y Gram-. También él desarrolló el primer antibiótico que mataba a las espiroquetas de la especie Treponema pallidum, la bacteria causante de la sífilis.

¿Por qué son “oportunistas”?

En nuestro tiempo está de moda llamar algunas de las formas de vida microscópicas “microorganismos oportunistas”. ¿Qué quiere decir esto? Las especies diferentes de los cocos (estreptococos, estafilococos), levadura Candida albicans,

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virus de herpes simple labial y genital y muchos otros gérmenes residen con nosotros y no nos hacen ningún daño. Hasta que un día, por causas diferentes, bajen las defensas del organismo o del sistema inmune.
Este es el momento oportuno para estas formas de vida que aprovechan las debilidades de nuestro cuerpo para atacarnos e infectarnos. Por esto se llaman microorganismos oportunistas. En este momento los gérmenes inofensivos se convierten en patógenos, desarrollando su función como agente de la infección.
Un ejemplo que quiero citar: cuando se administran antibióticos por vía oral, se puede inhibir el crecimiento de la microbiota así como a los patógenos; después el movimiento continuado del contenido intestinal conduce a la perdida de las bacterias preexistentes y a la esterilización virtual del tracto intestinal. En la ausencia de los microorganismos, cambian las condiciones microambientales del intestino grueso, y pueden establecerse microorganismos oportunistas tales como Staphylococcus, Proteus, a la levadura Candida albicas. Estos organismos habitualmente no crecen en el tracto intestinal porque no son capaces de competir con la microbiota. Ocasionalmente, el establecimiento de estos patógenos oportunistas puede llevar a una alteración perjudicial de la función digestiva o incluso a la enfermedad.

¿Por qué tenemos que desinfectar?

Desde los tiempos del descubrimiento de las bacterias y virus (lo descubrió el biólogo ruso Dimitri Ivanovsky) y sus funciones como agentes responsables de muchas enfermedades infecciosas, los científicos buscaban los medios para combatirlos y eliminarlos. Las técnicas asépticas, la desinfección y la esterilización permiten disminuir notablemente o eliminar totalmente las formas de vida microscópicas.
Los biólogos Michael Madigan, John Martinko y Jack Parker en su libro “Biología de los microorganismos” escriben: “Hemos calculado que una solo célula de Escherichia coli, bajo condiciones optimas de crecimiento, produciría en menos de 48 horas, una masa de microorganismos mucho mayor que la masa de la tierra.” Este ejemplo es sólo teórico, en la vida real esto no puede pasar por agotamiento de los nutrientes que son tan importantes para el crecimiento microbiano. Pero el control de crecimiento es necesario para las industrias alimentarias donde el deterioro de los alimentos por las bacterias causan grandes pérdidas económicas o el crecimiento incontrolado de microorganismos sobre y dentro de los tejidos humanos y animales, causan la destrucción celular, proceso denominado enfermedad infecciosa.

Desinfección

Se puede definir la desinfección como eliminación de organismos vivos que pueden producir las enfermedades, es decir, los microorganismos patógenos, impidiéndose así la infección. Los agentes necesarios para conseguir la desinfección del ambiente, del agua, bebida y del material inerte se denominan desinfectantes. Y los agentes que desinfectan la piel y mucosas del organismo reciben el nombre antisépticos.

Métodos de desinfección

Puede conseguirse mediante métodos físicos y químicos.
Métodos físicos de desinfección: ebullición, pasteurización y planchado.

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>>Pasteurización: : es un proceso que reduce las poblaciones microbianas de la leche y otros alimentos sensibles al calor. Durante la pasteurización no matan a todas las bacterias. Originalmente, este método se utilizó para matar patógenos, especialmente los organismos causantes de la tuberculosis, la fiebre Q, la brucelosis y la fiebre tifoidea, pero el mantenimiento de las cualidades de la leche también mejoraba después de la pasteurización.
La pasteurización de la leche se consigue pasando la leche por un intercambio de calor (se pasa la leche por un tubo en contacto con la fuente de calor). La temperatura de la fuente de calor hace que la temperatura de la leche se eleva a 71ºC durante de 15 segundos. A continuación, la leche se enfría rápidamente.
También puede calentarse la leche en grandes tanques, a 63-66ºC durante 30 minutos.

>>Ebullición: el objeto se sumerge en agua hirviente y se mantiene la ebullición durante de 10 minutos, así se consigue una desinfección de nivel más elevado.

>>Planchado: la ropa se puede desinfectar planchándola durante 15 segundos a 100 o 150ºC.

Control químico del crecimiento. Efecto de los agentes antimicrobianos sobre el crecimiento.

El crecimiento de microorganismos también puede controlarse con agentes químicos o desinfectantes. Los desinfectantes son los productos que matan o inhiben el crecimiento de los agentes patógenos.
Se puede observar tres clases distintas de efecto del agente sobre el microorganismo. Los agentes bactericidas matan a las bacterias, pero no se producen la lisis o la rotura de la célula. También estan los agentes fungicidas (matan a los hongos) y viricidas (matan el virus).
Los agentes que no matan y solamente inhiben el crecimiento de los microorganismos se denominan bacteriostáticos, fungistáticos y viristáticos. Los agentes bacteriolíticos inducen a la muerte mediante la lisis de la célula. Ejemplo, la penicilina, antibiótico que inhibe la síntesis de la pared celular.

Desinfectantes

Desinfectantes se utilizan sobre objetos inanimados.
Desinfectantes se utilizan sobre objetos inanimados. En la industria alimentaria, los techos, los suelos y la superficie de los equipos deben tratarse frecuentemente con microbicidas para reducir la carga microbiana. Además, el agua (la bebida) se trata comúnmente con cloro para eliminar los microorganismos dañinos. En todos estos ejemplos se utilizan agentes químicos para eliminarlos.
Los inconvenientes de estos agentes consisten que muchos microbicidas son neutralizados por materiales orgánicos, y por ello, las concentraciones microbicidas no se mantienen durante el tiempo suficiente. La luz también puede deteriorarlo, además, los patógenos a menudo están encerrados en partículas y la penetración de un agente puede ser lento o no tener lugar. Las esporas bacterianas son mucho más resistentes que las células vegetativas. Pero en la mayoría de los casos, el uso de los germicidas asegura que la carga microbiana se reduce considerablemente.

Desinfectantes más utilizados

-Dicloruro mercúrico. Se utilizan para desinfectar las mesas, superficie de los bancos, suelo, etc.
-Sulfato de cobre. Algicida en las piscinas.
-Solución del yodo. Desinfectantes de instrumental médico.
-Gas cloro. Depuración de suministros de agua.
-Compuestos de cloro. Industria lechera, equipos de la industria alimentaria, suministros de agua.
-Compuestos fenólicos. Superficies, las paredes, sobre todo asociados a detergentes catiónicos. Se usan también para la desinfección de las manos.
-Detergentes catiónicos (compuestos de amonio cuaternario). Instrumental médico, equipos de la industria lechera y alimentaría.
-Ozono. Agua de bebida.
-El alcohol etílico. Su concentración más efectiva es al 70% (es la que entra mejor en el protoplasma bacteriana) elimina muchas bacterias, hongos y algunos virus, pero no mata las esporas. Desinfectante de las superficies de trabajo en un laboratorio.

Un desinfectante óptimo, además de matar el mayor número posible de gérmenes, habría de cumplir las siguientes condiciones:
– ser soluble en agua o alcohol
– no ser corrosivo o tóxico para los tejidos
– tener el precio comercial bajo
– tener olor agradable
– ser incoloro.

Esterilización

Es una técnica que produce la muerte o eliminación de todos los organismos y las esporas viables de una superficie o de un material. Por su agresividad, es un procedimiento que no se puede utilizar sobre tejidos vivos.

>> Métodos físicos de esterilización

1. Métodos físicos por calor húmedo
– La autoclave es un aparato hermético que permite la entrada de vapor de agua a presión. El uso de calor húmedo facilita la muerte de todos los microorganismos, incluidas las endosporas resistentes al calor. Para matar a las bacterias es preciso calentar a temperaturas por encima del punto de ebullición del agua y usar el vapor sometido a presión. Calientan hasta 121ºC, y para la esterilización el tiempo necesario es de 10 a 20 minutos. Si se van a esterilizar objetos muy voluminosos, la transferencia del calor al interior será lenta y por ello el tiempo de calentamiento debe ser suficientemente largo para que el objeto esté a 121ºC durante 10-15 minutos.

– Tindalización es un método de esterilización en el cual la temperatura no sobrepasa los 60ºC y que consiste en realizar la operación durante de tres días consecutivos para conseguir la eliminación total de las bacterias y esporas resistentes.

2. Esterilización por calor seco
el aparato estufa Pasteur o horno de Poupinel. Se utiliza el calor seco de gas (estufa Pasteur) o de carga eléctrica (horno Poupinel). Una estufa de esterilización funciona como un horno eléctrico: unas resistencias calientan su interior hasta 200ºC y un reloj, un termómetro interno y un termostato regulan el proceso. En las estufas de calor seco pueden esterilizarse los objetos de vidrio o de porcelana y los instrumentos metálicos. Se necesita 1 hora a 170ºC para los dos primeros y 2 horas a 160ºC para los segundos. Las desventajas de este método: es un sistema lento, algunos materiales no soportan estas temperaturas y deterioros al filo de los instrumentos metálicos delicados.

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3. Esterilización por radiación
Un camino efectivo para esterilizar o eliminar la carga microbiana en casi cualquier tipo de sustancia es mediante el uso de radiaciones electromagnéticas.
– Las microondas (los efectos antimicrobianos a efectos térmicos).
– La radiación UV (las ondas UV poseen energía suficiente para causar roturas en el ADN, que conducen a la muerte del organismo expuesto).
– La radiación ionizante (aparatos de rayos X, tubos de rayos catódicos y nucleídos radiactivos). Estas fuentes producen rayos X, rayos gamma y ambos poseen suficiente energía y poder de penetración para inhibir el crecimiento microbiano en medios sólidos y líquidos. Es una radiación electromagnética con suficiente energía para producir iones y otras especies moleculares reactivas, a partir de la moléculas con la cuales colisionan las partículas de la radiación. Esta radiación capaz de degradar o alterar polímeros biológicos como el ADN y las proteínas. Esto conduce a la muerte de las células irradiadas. La radiación suele utilizarse para la esterilización y descontaminación de materiales de uso médico y en la industria alimentaria (microondas).

4. Esterilización por filtración
Suelen utilizar este método para esterilizar líquidos sensibles a calor y gases.

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Hay tres tipos principales de filtros:
a) El filtro de profundidad. Es una hoja fibrosa o una capa hecha por amontonamiento al azar de papel, asbestos o fibras de vidrio. Estos filtros son muy porosos y se suelen utilizar como prefiltros para eliminar las bacterias más grandes o para la esterilización por filtración del aire, en procesos industriales.
b) El filtro de membrana. Es un disco duro, compuesto de acetato de celulosa o de nitrato de celulosa, que está fabricado de tal manera que contiene de gran número de diminutos agujeros. Este filtro funciona más como una criba, atrapando muchas de las partículas sobre la superficie del filtro.
c) El filtro “Nucleopore”. Estos filtros se crean al tratar películas muy finas de policarbonato con radiación nuclear y tratando luego la película con un producto químico. La radiación provoca daños localizados en la película y el tratamiento químico agranda estos puntos dañados convirtiéndolos en agujeros. Los filtros “Nucleopore” se utilizan mucho para la microscopía electrónica de barrido de los microorganismos.

>>Métodos químicos de esterilización

1. Esterilización con glutaraldehído 2%
El glutaraldehído es un bactericida rápida y potente, útil para esterilizar los instrumentos termosensibles que han de tocar las mucosas o las cavidades no estériles del organismo. Los instrumentos deben sumergirse durante 6 horas en una solución al 2% a pH cercano a 8 y después enjuagarse muy bien con agua destilada abundante.
Durante la manipulación debe usar guantes, mascarilla y protección ocular. Es tóxico. La zona de esterilización con glutaraldehído debe estar separada o debe disponer de ventilación o de extracción de vapores.

2. Esterilización por óxido de etileno
Dado sus características, por razones de seguridad, no se utiliza puro, sino mezclando con otros gases inertes, como son el dióxido de carbono o el nitrógeno.

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En su estado gaseoso penetra fácilmente en plásticos, cartón y materiales sólidos. Por ello, los diferentes productos pueden esterilizarse ya empaquetados en su material de acondicionamiento definitivo, con tal de que sean lo suficientemente permeables al gas. Su efecto letal se ejerce sobre bacterias, hongos y virus.

El óxido de etileno se aplica para la esterilización de:
– materiales de plástico y de acero inoxidable
– artículos de goma
– instrumental médico delicado
– dispositivos para la administración parenteral (agujas hipodérmicas, jeringas de plástico, catéteres… ) una vez empaquetados.
– una minoría de productos sólidos compatibles químicamente con gas.

Inconveniente: tóxico; si se inhala causa irritación de ojos, náuseas, vómitos y trastornos neurológicos. Es un gas inflamable y de riesgo, lo que su uso debe llevar a cabo solo el personal cualificado y entrenado.

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