La comprensión de la relevancia y de la compleja nomenclatura de los centenares de bacterias «importante» puede constituir un considerable desafío. Sin embargo, la clave de esta tarea depende de la organización sistemática del desconcertante conjunto de diferentes microorganismos en unas relaciones lógicas (es decir, de una clasificación taxonómica de los microorganismos). Clasificación fenotípica Las morfologías microscópica y macroscópica de las bacterias fueron las primeras características utilizadas para identificarlas y aún constituyen unos elementos fundamentales en la mayoría de los algoritmos de identificación utilizados actualmente (cuadro 2-1). Por ejemplo, las bacterias se pueden clasificar según su capacidad de retención de la tinción de Gram (microorganismos grampositivos y gramnegativos) y por la forma de cada célula (cocos, bacilos, espirilos). Además, el aspecto macroscópico de las colonias bacterianas (p. ej., las propiedades hemolíticas en un medio de agar sangre, la pigmentación, el tamaño y la forma de las colonias y el olor de las colonias) también se emplea en la identificación de las bacterias. Streptococcus pyogenes es una bacteria grampositiva que forma largas cadenas de cocos y aparece en forma de pequeñas colonias hemolíticas de color blanco en las placas de agar sangre. Las características morfológicas se utilizan para realizar una identificación provisional del microorganismo y poder seleccionar otros métodos de clasificación con un mayor poder de discriminación, ya que muchos microorganismos pueden presentar un aspecto muy similar en el examen macro y microscópico. Los métodos más frecuentes y que todavía se utilizan en la identificación de las bacterias consisten en determinar la presencia o la ausencia de unos marcadores bioquímicos específicos (p. ej., capacidad de fermentación de hidratos de carbono específicos o la utilización de diferentes compuestos como fuente de carbono para poder proliferar; presencia de proteasas, lipasas o nucleasas específicas; o presencia de enzimas hidrolíticas específicas como lipasas y nucleasas). El empleo de ciertas pruebas bioquímicas permite identificar con un alto grado de precisión la mayoría de las cepas clínicamente significativas. Además, estos métodos se han empleado para subdividir los grupos de microorganismos más allá del nivel de especie, principalmente con fines epidemiológicos (p. ej., para determinar si un grupo de microorganismos pertenecientes al mismo género y especie comparten un origen común o bien proceden de fuentes distintas). Estas técnicas son conocidas como determinación del biotipo o biotipado. Dado que numerosas bacterias poseen antígenos característicos, los anticuerpos utilizados para su detección constituyen una potente herramienta diagnóstica (serotipado). Estas pruebas serológicas se realizan con el fin de identificar microorganismos que son inertes frente a las pruebas bioquímicas (p. ej., Francisella, el microorganismo causante de la tularemia), cuyo cultivo es difícil o imposible (p. ej., Treponema pallidum, el microorganismo responsable de la sífilis), asociados a síndromes específicos (p. ej., el serotipo 0157 de Escherichia coli, responsable de la colitis hemorrágica) o deben identificarse de forma rápida (p. ej., S. pyogenes, responsable de la faringitis estreptocócica). Por otra parte, la determinación de los serotipos se emplea también con fines epidemiológicos. Otros ejemplos de los métodos fenotípicos utilizados en la clasificación de las bacterias son el estudio de los patrones de sensibilidad del microorganismo frente a distintos antibióticos (antibiograma) y el lisotipado (susceptibilidad a determinados virus que infectan a las bacterias). Las técnicas de susceptibilidad a los antibióticos tienen un menor poder de discriminación. El lisotipado es una técnica engorrosa, por lo que actualmente ha sido sustituida por técnicas genéticas con mayor sensibilidad. 7 CUADRO 2-1. Clasificación fenotípica de las bacterias Morfología microscópica Morfología macroscópica Biotipo Serotipo Patrones de antibiograma Fagotipo CUADRO 2-3. Clasificación genotípica de las bacterias Relación guanina citosina Análisis de la secuencia del ácido nucleico Análisis de plásmidos Ribotipifícación Fragmento de ADN cromosómico CUADRO 2-2. Clasificación analítica de las bacterias Análisis de los ácidos grasos de la pared celular Análisis de los lípidos celulares totales Análisis de las proteínas celulares totales Electroforesis enzimática tipo multifocus locus Clasificación analítica Las características analíticas de las bacterias se han utilizado también para clasificarlas en géneros, especies y subespecies (cuadro 2-2). El patrón cromatográfico de los ácidos micólicos de la pared celular es característico de un gran número de especies de micobacterias, por lo que durante muchos años se ha utilizado en la identificación de las especies aisladas con mayor frecuencia. El análisis de los lípidos presentes en la totalidad de la célula también es un método útil para la descripción de numerosas especies bacterianas y de levaduras. Otras técnicas empleadas para la caracterización, fundamentalmente a nivel de subespecie y con fines epidemiológicos, son el análisis de las proteínas celulares (análisis proteómico mediante espectroscopia de masas) y las enzimas celulares (electroforesis enzimática tipo multiloci). Sin embargo, y pese a que estos métodos analíticos son precisos y reproducibles, requieren un gran trabajo y una instrumentación muy cara. Por tal motivo, estos análisis se emplean principalmente en los laboratorios de referencia. identificación directa de microorganismos en muestras clínicas, lo cual evita la necesidad de cultivarlos. La hibridización del ADN también constituye una valiosa herramienta diagnóstica para la rápida detección e identificación de microorganismos de crecimiento lento, como micobacterias y hongos. Una ampliación del método de hibridación es el llamado análisis de secuencias de ácidos nucleicos. Se utilizan sondas para localizar unas secuencias específicas en los ácidos nucleicos que son características de un género, especie o subespecie determinado. Estas secuencias se amplifican hasta producir millones de copias, tras lo cual se secuencia el material genético amplificado con el propósito de definir la identidad exacta de la cepa. La aplicación más frecuente de este método es el análisis de secuencias de ADN ribosómico, puesto que existen tanto secuencias de ADN muy conservadas (específicas de familia o de género) como secuencias muy variables (específicas de especie o de subespecie). Esta técnica también se ha empleado para definir la relación evolutiva existente entre distintos microorganismos, así como para identificar microorganismos de crecimiento difícil o imposible. La mayor parte de los cambios recientes introducidos en la nomenclatura taxonómica se han relacionado con la aplicación del análisis de secuencias de ácidos nucleicos. Una ampliación de este método es la secuenciación del genoma completo de una bacteria, la cual es ya posible desde el punto de vista técnico, aunque aún no se haya utilizado con fines diagnósticos. Otros métodos utilizados fundamentalmente para clasificar los microorganismos a nivel de subespecie y con fines epidemiológicos son el análisis de plásmidos, el ribotipado y el análisis de fragmentos del ADN cromosómico. A lo largo de los últimos años se han simplificado los aspectos técnicos de todos estos métodos hasta lograr que la mayor parte de los laboratorios clínicos utilicen diferentes variaciones en su práctica habitual. En los cuadros 2-4 a 2-8 se ofrece un esquema de clasificación de gran utilidad para organizar las numerosas bacterias que se describirán en los capítulos posteriores del texto. Sin embargo, es preciso destacar que la lista de microorganismos no es exhaustiva. De este modo, se han omitido muchos géneros que suelen aislarse en las muestras clínicas con el fin de simplificar la presentación. Los microorganismos incluidos en estos cuadros de resumen son aquellos que se estudiarán en los capítulos posteriores. Asimismo, debe tenerse en cuenta que la organización exacta de las bacterias en familias, géneros y especies continúa cambiando. Clasificación genotípica El método más preciso de clasificación de las bacterias es el análisis de su material genético (cuadro 2-3). Aunque inicialmente los microorganismos se clasificaron según la relación guanina/citosina, este procedimiento se ha abandonado en gran medida a favor de otros métodos con mayor poder de discriminación. Aunque la hibridación del ADN (ácido desoxirribonucleico) se utilizó en un principio para establecer la relación existente entre las cepas bacterianas (es decir, para determinar si dos cepas pertenecían al mismo género o especie), más recientemente esta técnica se ha empleado para conseguir una rápida identificación de los microorganismos mediante el uso de sondas moleculares. Se extrae el ADN del microorganismo a identificar y se expone a unas sondas moleculares específicas de unas especies concretas. La fijación de la sonda al ADN permite confirmar la identidad del microorganismo. Esta técnica también se ha utilizado para la 8 CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS CAPÍTULO 2 CUADRO 2-4. Cocos grampositivos aerobios Cocos catalasa-negativos Aerococcus Alloiococcus Enterococcus Lactococcus Leuconostoc Pediococcus Streptococcus CUADRO 2-6. Cocos, cocobacilos y bacilos gramnegativos aerobios Helicobacteriaceae Helicobacter Pseudomonadaceae Pseudomonas Pasteurellaceae Actinobacillus Haemophilus Pasteurella Otros géneros Acinetobacter Bartonella Bordetella Brucella Burkholdería Capnocytophaga Cardiobacteríum Eikenella Francisella Kingella Legionella Stenotrophomonas Streptobacillus Cocos catalasa-positivos Micrococcus Staphylococcus Cocos y cocobacilos Branhamella Moraxella Neisseria Bacilos Enterobacteriaceae Citrobacter Enterobacter Escheríchia Ktebsiella Morganella Plesiomonas Proteus Salmonella Serratia Shigella Yersinia Vibrionaceae Vibrio Aeromonadaceae Aeromonas Campylobacteriaceae Arcobacter Campylobacter CUADRO 2-5. Bacilos grampositivos aerobios Actinomicetos con ácidos micólicos en la pared celular Corynebacterium Gordonia Nocardia Rhodococcus Tsukamurella Mycobacteríum Actinomicetos sin ácidos micólicos en la pared celular Actinomadura Dermatophüus Nocardiopsis Oerskovia Rothia Streptomyces Actinomicetos termofílicos Saccharomonospora Saccharopolyspora Thermoactinomyces Tropheryma Otros bacilos grampositivos Arcanobacteríum Bacillus Brevibacterium Erysipetothrix Gardnerella Listeria Turícelía CUADRO 2-7. Bacterias grampositivas y gramnegativas anaerobias Bacilos grampositivos Actinomyces Bifidobacteríum Clostrídium Eubacterium Lactobacillus Mobiluncus Propionibacterium Bacilos gramnegativos Bacte mides Fusobacterium Porphyromonas Prevotella Cocos grampositivos Anaerococcus Finegoldia Micromonas Peptostreptococcus Schleiferella Cocos gramnegativos Veillonella CUADRO 2-8. Bacterias diversas con importancia médica Chlamydiaceae Chlamydia Chlamydophila Otras bacterias Coxiella Ehrlichia Oríentia Rickettsia Mycoplasmataceae Mycoplasma Urea plasma Spirochaetaceae Borrelia Treponema Leptospiraceae Leptospira 9 CAPÍTULO 2 CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS PREGUNTAS 1. Cite tres ejemplos de las características fenotípicas, analíticas y genotípicas utilizadas en la clasificación de las bacterias. 2. Describa la morfología microscópica (p. ej., características de la tinción de Gram, forma del microorganismo) de las siguientes bacterias: Staphylococcus, Escherichia, Neissería, Clostrídium, Enterococcus y Pseudomonas. 3. ¿Cuál de los siguientes microorganismos posee ácidos micólicos en su pared celular: Staphylococcus, Nocardia, Mycobacteríum o Klebsiella? Bibliografía Balows A et al, editors: The prokaryotes, ed 2, New York, 1992, Springer-Verlag. Murray PR et al, editors: Manual of clinícal micwbiology, ed 8, Washington, 2003, American Society for Microbiology. Murray PR, Shea Y: Pocket guide to clinícal microbiology, ed 3, Washington, 2004, American Society for Microbiology.