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Los microbios y la biotecnología Opción F 6ª Parte: Los microbios y las enfermedades Tema 8 de Biología NS Diploma BI Curso 2013-2015 Relaciones entre los microorganismos y la especie humana Al clasificar las relaciones que los microorganismos establecen con la especie humana en concreto, podemos encontrar tres posibilidades: - Inocuas: Podemos encontrar muchas especies de microroganismos que directamente no se relacionan con la humana, por lo que no le causan ni beneficio ni perjuicio. Sin embargo, como componentes importantísimos de todos los ecosistemas, siempre hay relaciones, aunque indirectas o más difícles de de delimitar. Un ejemplo de ello son los ciclos biogeoquímicos, como el del nitrógeno. - Beneficiosas: El hombre obtiene gran cantidad de beneficios de muchos microorganismos, utilizándolos para la depuración de aguas residuales, producción de combustibles, técnicas biotecnológicas o producción de alimentos, entre otros. - Perjudiciales: Hay muchos microorganismos causantes enfermedades infecciosas y reciben el nombre de patógenos. de Enfermedad infecciosa Concepto: Enfermedad causada por un microorganismo (agente biológico o virus) al que denominamos patógeno. Agunas infecciones son locales y no llegan a producir enfermedad, por lo que es conveniente diferenciar una infección de una enfermedad infecciosa. Con objeto de prevenir la propagación de las enfermedades infecciosas, es necesario estudiar la base biológica de los microbios causantes de dichas enfermedades. - ¿Cómo se transmiten los patógenos y cómo penetran en el cuerpo? - ¿Cuáles son los métodos por los que los patógenos infectan las células? - ¿Qué mecanismos existen para controlar el crecimiento microbiano? - ¿Qué podemos aprender del ciclo de vida de los patógenos? Enfermedad infecciosa Además, necesitamos estudiar cómo los sistemas de distribución y los procedimientos de manipulación de alimentos, los cambios ambientales y el transporte pueden afectar a la distribución global de muchas enfermedades. Transmisión de patógenos Nuestro cuerpo está diseñado para resistir la entrada de patógenos utilizando una primera línea de defensa inespecífica que constituye una barrera física. Piel 1ª línea defensa Mucosas Inespecífica Fagocitos 2ª línea defensa Inmunidad Interferón Linfocitos B Específica: 3ª línea de defensa Linfocitos T Métodos de transmisión de patógenos Las enfermedades infecciosas son contagiosas porque los microorganismos que las producen pueden transmitirse a personas sanas a través de diferentes mecanismos: Método de transmisión patógeno Aire Gripe (virus) Contacto sexual (fluidos) VIH (virus) y sífilis (bacteria) Alimento Salmonella y E. coli( bacterias) Heridas Tétanos (bacteria) y rabia (virus) Agua Cólera (bacteria) Vectores animales Malaria (protozoo) Métodos de transmisión de patógenos Tipos de infecciones Cada enfermedad es una carrera entre el patógeno y su hospedador. Los patógenos han desarrollado varias estrategias para aferrarse a nuestro organismo. Para entender los patógenos, debemos conocer como han superado las defensas del hospedador. La mayoría de los patógenos han desarrollado estrategias que les permiten vivir intracelularmente (en una célula del hospedador) o bien extracelularmente (en el hospedador pero no en el interior de una de sus células). Infección bacteriana intracelular: Chlamydia Chlamydia es un ejemplo de bacteria patógena intracelular, siendo Chlamydia trachomatis responsable de una de las enfermedades de transmisón sexual (ETS) más comunes. Infección bacteriana intracelular: Chlamydia Las características de una bacteria intracelular son: - Vive en el interior de una célula del hospedador en lugar de viajar libremente por el cuerpo. Chlamydia vive en las células epiteliales del tracto genital, hasta que se reproduce y sale al interior del tracto genital. En este momento, la persona es muy contagiosa. - No produce toxinas, por lo que no provoca irritación de tejidos y el hospedador no se percata de que está siendo infectado (asintomático). Video1 Infección bacteriana intracelular: Chlamydia - No daña directamente a las células, aunque puede causar problemas crónicos. Los efectos de larga duración de Chlamydia son la enfermedad inflamatoria pélvica en las mujeres que, en algunos casos puede causar la infertilidad (epidídimo en el hombre). - El sistema inmunológico no la reconoce como objetivo. Chlamydia se oculta en el interior de las células del tracto genital. Video2 Infección bacteriana extracelular: Streptococcus Streptococcus es un ejemplo de bacteria patógena extracelular, siendo S.pyogenes uno de los patógenos más frecuentes en humanos al causar faringitis. Streptococcus sólo nos afecta cuando nuestras defensas bajan debido a otra infección primaria. Normalmente el muscus del tracto respiratorio impide la penetración de la bacteria, pero una infección previa nos hace más susceptibles al ataque de estos organimos. Por ese motivo, entre un 5-15% de la población contiene Streptococcus en su tracto respiratorio, aunque no muestra ningun signo de enfermedad. Infección bacteriana extracelular: Streptococcus Las características de una bacteria intracelular son: - Vive en el interior del hospedador, pero en el exterior de sus células. Streptoccocus puede rápidamente expandirse y multiplicarse fuera de las células del hospedador. http://www.textbookofbacteriology.net Infección bacteriana extracelular: Streptococcus - Produce toxinas. Streptoccocus produce toxinas que matan a las células del hospedador produciendo una respuesta inflamatoria, que sentimos como un fuerte dolor de garganta. Infección bacteriana extracelular: Streptococcus - Daña a las células. Streptoccocus produce unas enzimas denominadas invasinas que rompen y disuelven las células del hospedador. - El sistema inmunológico la reconoce inmediatamente como objetivo. Streptoccocus estimula la producción de anticuerpos por el sistema inmunitario. El tratamiento con antibióticos puede ayudar a eliminar la infección. Infección bacteriana intracelular vs extracelular Chlamydia Streptococcus Infección intracelular Infección extracelular Infección de transmisión sexual/conjuntivitis infecciosa Infección respiratoria/ neumonía/infecciones dérmicas No sobrevive durante mucho tiempo en el medio extracelular/se reproduce en células hospedadoras Vive en los espacios intercelulares/fuera de células hospedadoras Infecciones de larga duración Infecciones de corta duración Tipos de toxinas bacterianas Las toxinas son proteínas o lipopolisacáridos que causan daños concretos a un huesped. Se dividen en función de sus propiedades químicas y su origen: - Endotoxinas: lipopolisacáridos en las paredes de bacterias Gramnegativas que causan fiebre y dolor (salmonelosis por Salmonella typhi o Escherichia coli). - Exotoxinas: proteínas específicas liberadas por bacterias al medio extracelular que causan síntomas como espasmos musculares (tétanos por Clostridium tetani) y diarrea (cólera por Vibrio cholerae). Tipos de toxinas bacterianas: Exotoxinas Las exotoxinas son proteínas solubles (frecuentemente enzimas) secretadas por el patógeno y que viajan desde el sitio de infección a otros tejidos donde tienen su efecto. - La neurotoxina botulina es secretada por Clostridium botulinum, una bacteria del suelo. Cuando consumimos alimentos en conserva contaminados, la botulina se une a la sinapsis de las neuronas motoras impidiendo la liberación de neurotrasmisores, provocando que los músculos no se contraigan (parálisis). Video5 Tipos de toxinas bacterianas: Exotoxinas - El tétanos es causado por la bacteria Clostridium tetani, presente en el suelo y heces animales. Cuando contamina heridas anaerobias profundas, libera una neurotoxina que interfiere con la sinapsis en la médula espinal y nervios motores, provocando la contracción incontrolada mediante espasmos en todo el cuerpo. Animación1 Tipos de toxinas bacterianas Las endotoxinas son lipopolisacáridos de las paredes de bacterias Gramnegativas. Son estables al calor, pero generalmente tóxicas a altas dosis. Causan fiebre, coagulación sanguínea, diarrea o inflamación. - Salmonella enteritidis es un patógeno que invade el intestino y cuyas endotoxinas de su pared celular dañan la mucosa intestinal y son responsables de hemorragias y perforaciones intestinales. Tipos de toxinas bacterianas Métodos de control del crecimiento bacteriano El control del crecimiento bacteriano puede llevarse a cabo de dos formas, bien eliminándolos o bien inhibiendo su crecimiento. Este control del crecimiento bacteriano implica normalmente la utilización de un agente físico o químico. Los agentes que producen la muerte de las bacterias se denominan bactericidas o bacteriolíticos (cuando matan la bacteria por rotura), mientras que aquellos que inhiben su crecimiento se describen como bacteriostáticos. Animación3 Control del crecimiento bacteriano: Irradiación Es un método bactericida que) de las bacterias. Existen distintos tipos de radiaciones: - Radiación gamma (ionizante): Elimina las bacterias al desorganizar los ácidos nucleicos e interferir en la división celular. Es un sustituto del calor que puede aplicarse a los productos después de ser empaquetados. Se utiliza frecuentemente en la esterilización del material médico o con alimentos. - Las microondas producen la muerte de todas las bacterias debido al calor que generan, ya que desnaturaliza sus proteínas. - La radiación UV es la más débil de los métodos de irradiación. Mata a las bacterias alterando sus ácidos nucleicos pero deja las endosporas (formas de resistencia). Control del crecimiento bacteriano: Desinfectantes Estos agentes químicos son bactericidas al producir la muerte por contacto de las bacterias, pero no de sus esporas. Son dañinos para las mucosas y la piel pero útiles para la limpieza de superficies duras como muebles, suelos y material médico. Ejemplos de desinfectantes son la lejía y los detergentes que poseen cloro. El mecanismo de acción de los desinfectantes consiste en oxidar componentes de la pared celular de las bacterias, provocando su rotura y muerte. Video6 Control del crecimiento bacteriano: Antisépticos Estos agentes químicos más suaves también son bactericidas al producir la muerte de las bacterias, aunque existen algunos bacteriostáticos. Son menos efectivos que los desinfectantes pero no son dañinos para la piel y las mucosas, por lo que se usan en la desinfección de heridas. Ejemplos de antisépticos son el etanol 50-70%, agua oxigenada al 3%, el iodo, los jabones para la higiene y los antisépticos bucales. Control del crecimiento bacteriano: Pasteurización Método bactericida que elimina las bacterias patógenas pero bacteriostático porque inhibe el crecimiento de las bacterias no patógenas como lactobacillus, presentes en la leche u otros alimentos líquidos sensibles al calor. Fue descubierta en 1873 por el científico francés Louis Pasteur, quien observó que calentar un líquido a una temperatura específica durante un periodo concreto de tiempo asegura la destrucción de todos los patógenos sin cambiar la composición o el valor nutritivo del líquido. Este proceso es comúnmente utilizado en la actualidad para asegurar la calidad y seguridad de los productos lácteos. Video7 Control del crecimiento bacteriano: Pasteurización Con este método los patógenos y otras bacterias mueren y la conservación de la leche se extiende a 7-10 días. Sin embargo, si la leche no se refrigera, las bacterias que quedan pueden crecer y multiplicarse, volviéndola agria. Los tiempos y temperaturas más comunes para la pasteurización de la leche, teniendo en cuenta los patógenos más resistentes, son: 30 min a 63º C ó 16 minutos 72º C. Los antibióticos Los antibióticos son sustancias producidas por seres vivos (antibióticos naturales) o modificadas artificialmente a partir de ellas (antibióticos semisintéticos), que a pequeñas concentraciones tienen efectos antimicrobianos (microbicidas o microbiostáticos). Su descubrimiento se debe al médico británico Sir Alexander Fleming en 1929, cuando por casualidad un hongo del género Penicillium contaminó un cultivo bacteriano de Staphylococcus en placas de agar y observó que inhibía su crecimiento. Video8 Recibió el premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1945 junto con otros dos investigadores por crear un método para producirlo en masa, constituyendo el primer hito en la lucha contra las enfermedades infecciosas. Los antibióticos Se conocen 5000 antibióticos distintos, pero probablemente, menos del 1% de ellos han sido de valor práctico en medicina. Ahora bien, los que han resultado útiles han tenido un impacto espectacular sobre el tratamiento de las enfermedades infecciosas. Mecanismo de actuación de los antibióticos Las bacterias Gram + son generalmente más sensibles que las Gram – a los antibióticos. Un antibiótico que actúa tanto sobre las G(+) como las G(-), se dice que es un antibiótico de amplio espectro. Los antibióticos de corto espectro sólo actúan sobre un único grupo de microorganismos. Los antibióticos clasifican según modo de acción. se su En las bacterias, las dianas importantes para la actuación de los antibióticos son la biosíntesis: - de la pared celular, - de proteínas, - de ácidos nucleicos. Antibióticos inhibidores síntesis pared celular Estos antibióticos tienen un efecto bactericida sobre bacterias en crecimiento al inhibir determinados pasos del ciclo de síntesis y ensamblaje del peptidoglicano (PG), provocando la acumulación de precursores de dicho PG. Antibióticos inhibidores síntesis pared celular Un grupo importante son los antibióticos con anillo beta-lactámico, como las penicilinas o cefalosporinas, que se unen a la enzima transpeptidasa impidiendo la formación de enlaces transversales entre dos cadenas de peptiglicanos. La pared celular continua sintetizándose pero al carecer de enlaces se encuentra debilitada y por diferencias de presión osmótica la célula se lisa. Como la pared celular y los mecanismos de su síntesis son únicos de las bacterias, los antibióticos beta-lactámicos poseen una gran especificidad y no son tóxicos para las células hospedadoras. Video9 Antibióticos inhibidores síntesis proteínas Los antibióticos que interfieren en la síntesis de proteínas son muy variados y abundantes, y la mayoría de ellos funcionan interfiriendo con el ribosoma, ya sea impidiendo la unión de las subunidades o evitando la unión del ARNm al ribosoma, impidiendo que se puedan traducir las proteínas de la bacteria. Obviamente, los más útiles son aquellos que tienen efectos selectivos frente a los ribosomas 70S procarióticos, pero no sobre los 80S eucarióticos. Antibióticos inhibidores síntesis proteínas Pueden agruparse según la fase concreta sobre la que actúan: -Antiobióticos como estreptomicina, que se unen a la subunidad 30S del ribosoma impidiendo el inicio de la síntesis de proteínas. -Antiobióticos como el cloranfenicol que se unen a la subunidad 50S del ribosoma impidiendo la formación del enlace peptídico. Video10 -Antiobióticos como tetraciclina, que actúan impidiendo la fase inicial de elongación al interferir con factores de elongación. Antibióticos inhibidores síntesis ácidos nucleicos La selectividad de estos agentes es el resultado de las diferencias a nivel de las enzimas procariotas y eucariotas que se ven afectadas por el agente antimicrobiano. Se distinguen fundamentalmente inhibidores de la síntesis de ADN y de ARN. Las rifampicinas son antibióticos con buena actividad contra la bacteria Mycobacterium tuberculosis causante de la tuberculosis. Su mecanismo de acción estriba en la inhibición del inicio de la transcripción, uniéndose a la ARN polimerasa eubacteriana. Ciclo lítico del virus de la gripe Este ciclo ha sido explicado en la parte F1 Diversidad de microbios. Glycoproteins: Hemagglutinin & Neuraminidase Envelope Ribonucleoprotein (RNP) Matrix Epidemiología La epidemiología es el estudio de la ocurrencia, distribución y control de las enfermedades. - Los epidemiólogos estudian cuantas personas padecen una enfermedad concreta (ocurrencia). - Los epidemiólogos examinan las regiones donde ocurre una enfermedad concreta (distribución). - Los epidemiólogos determinan las mejores estrategias para prevenir su propagación (control). http://cne.isciii.es/ Epidemiología y TdC Los estudios epidemiológicos examinan las correlaciones existentes, si bien puede ser extremadamente difícil eliminar los efectos de otras variables diferentes de la variable estudiada. Ésta es la razón por la que algunos estudios que examinan un mismo factor de riesgo arrojan conclusiones contradictorias. http://193.146.50.130/raziel.php Epidemiología y TdC ¿Existe una correlación entre la incidencia de cáncer y la proximidad a una antena de telefonía? No obstante, se siguen realizando este tipo de estudios debido a la importancia del área investigada y porque los experimentos controlados a menudo resultan imposibles. La inoculación que Edward Jenner realizó a un niño con virus de viruela bovina y, posteriormente, con virus de viruela humana no podría realizarse hoy en día. Video11 Epidemiología e internacionalismo Los patógenos no saben de fronteras nacionales, por lo que los esfuerzos realizados por las comunidades médica y científica para controlar las enfermedades deben ser de índole internacional. La erradicación de la viruela y los esfuerzos encaminados a erradicar la polio son buenos ejemplos de la eficacia de la cooperación internacional para beneficio de todos. A causa de los elevados costes y la complejidad de los estudios epidemiológicos, de la investigación y del desarrollo de medidas de control de las enfermedades, casi con total certeza los países en vías de desarrollo quedarán rezagados con respecto a los países desarrollados en lo que se refiere al control de enfermedades. Para ayudar a los países en vías de desarrollo en esta área se han desarrollado programas especiales. ¿Qué razones justifican estos programas de ayuda? Concepto de Pandemia Una pandemia es una epidemia muy extendida que afecta a una gran zona geográfica como, por ejemplo, un continente. Se han documentado tres pandemias ocurridas en el siglo XX. Algunos consideran a la epidemia de gripe aviar como la primera pandemia del siglos XXI. Para que una pandemia de gripe tenga lugar, debe: aparecer una nueva variedad genética del virus, que se rápidamente, replique - y que se transmita entre humanos con alta eficacia. Concepto de Pandemia Las tres pandemias que han ocurrido en el pasado siglo XX: Ejemplo de Pandemia: La gripe española Esta pandemia ha sido con mucho la epidemia más mortífera hasta la fecha, matando entre 50 y 100 millones de personas según la OMS. Sin embargo, este suceso fue oscurecido en notoriedad por los eventos de la Primera Guerra Mundial. Las pandemias por gripe ocurren cuando un nuevo virus de la gripe emerge y es transmitido fácilmente entre los humanos. Dado que el sistema inmunitario humano no presenta una inmunidad previa frente a este nuevo virus, los síntomas se desarrollan muy rápidamente pudiendo llegar a ser letales. Esta pandemia nivel 5, que tuvo lugar de 1918 a 1919, no sólo superó en cantidad de víctimas a la Peste Negra, sino que además incluso múltiplicó varias veces en número a los caídos por la guerra misma. Origen de la gripe española La hipótesis actual mantiene que el origen de la Gripe Española estuvo en China. Un raro cambio genético pudo haber causado una recombinación de las proteínas de superficie de un virus creando un nuevo virus irreconocible por el sistema inmunitario humano. Un brote de este virus Influenza A del subtipo H1N1 fue el responsable. Si bien el paciente cero fue registrado en Kansas, el 11 de Marzo de 1918, la enfermedad fue denominada como “Gripe Española” ya que España, al no haber estado involucrada en la guerra, fue el país que más informó de los casos de este virus. Los otros países involucrados en la guerra temían desmoralizar a la población reportando las víctimas. De esta manera, ante los ojos del mundo, España parecía ser el epicentro del virus. Origen de la gripe española Varios países europeos y americanos entraron en un estado de histeria masiva, y en muchos de estos se llegó a implementar desde toque de queda hasta la detención de ciudadanos que deambularan por la calle sin protección respiratoria. Video12 Control de la gripe española Video13 Las autoridades públicas intentaron controlar la expansión de la gripe. Concluyeron que el patógeno era transmitido por el aire al toser. Se obligó a la utilización de mascarillas en público y se prohibió la acumulación de personas en las tiendas. Las instituciones públicas fueron cerradas, así como salones de baile y cines. Las personas contagiadas eran aisladas en los hospitales del resto de pacientes. Comenzaron las campañas sobre educación pública en higiene y el lavado de manos. Se diseñaron posters para educar a la población. Un importante aspecto de la prevención fue el uso de desinfectantes y métodos de esterilización. Después de dos años y millones de muertos, la gripe desapareció tan rápidamente como llegó. Los científicos se dieron cuenta de la necesidad de desarrollar vacunas contra los virus de la gripe para prevenir futuras pandemias. Se recomendaba la vacunación a las personas en riesgo. Problemas relacionados con el control: Se debieron a la 1ª Guerra Mundia, con los consiguientes problemas de coordinación internacional, la no existencia de vacunas, la accesibilidad a los centros de salud, etc. Pandemia de gripe El mundo está actualmente en fase 6: La pandemia está en marcha. Video14 Otro ejemplo de Pandemia: Gripe aviar Agente causante: Nueva variante del virus de la gripe H5N1. Ocurrencia: Tuvo lugar a finales del siglo XX, cuando una infección por un virus original de las aves domésticas, comenzó a expandirse en los humanos. Localización: Comenzó en Asia, donde se mantuvo principalmente, aunque también se expandió a otras partes del mundo, como Europa. Modo de transmisión: Expocisión a aves infectadas o heces de las mismas. Métodos de control: Registro mundial de su ocurrencia; muerte de las aves infectadas; estrategias de control de las áreas infectadas. Problemas relacionados con el control: Se debieron a la migración de aves salvajes que pudieran trasmitir el virus a aves domésticas en otros sitios; posibilidad de expansión de la infección a través del agua contaminada con heces; alto coste de la investigación de y desarrollo; problemas de coordinación internacional, etc. Enfermedad causada por un protozoo: Malaria Aproximadamente 300 millones de personas están afectadas por malaria en el mundo y 1 millón de ellas muere cada año. La malaria está causada por varias especies de protozoos del género Plasmodium. Plasmodium son protozoos parásitos que se transmiten de una persona a otra a través de la hembra del mosquito Anopheles. El macho no la transmite ya que sólo se alimenta de plantas. Enfermedad causada por un protozoo: Malaria Cuando un mosquito pica a una persona con malaria, en la sangre absorbe gametos del Plasmodium, los cuáles tras la fecundación en el intestino del mosquito hembra, forman el cigoto u Oocisto. Este cigoto se rompe para liberar unas células llamadas esporozoitos (células asexuales alargadas y móviles), que viajan a las glándulas salivares del mosquito. Enfermedad causada por un protozoo: Malaria Cuando pica a una persona, los esporozoitos penetran al torrente sanguíneo en la saliva del mosquito, viajando al hígado donde se desarrollan a merozoitos. Después de una o dos semanas, los merozoitos salen en masa penetrando en los eritrocitos donde se dividen, lisando el eritrocito al salir. También pueden permanecer latentes en el hígado durante largos periodos de tiempo. Algunos eritrocitos no se lisan porque el merozoito se transforma en un gametocito capaz de producir tanto gametos masculinos como femeninos, y que solamente en el intestino del mosquito formarán el oocisto. Ciclo de vida del parásito causante de la Malaria Video15 Animación4 a) El mosquito ingiere merozoitos. b) Los merozoitos producen gametos. c) Los gametos se fusionan. d) Se forma el cigoto (oocisto). e) El Oocisto se forma en las paredes intestinales del mosquito. f) Se liberan los esporozoitos a la saliva. g) El mosquito pica a una persona. h) Los esporozoitos llegan al hígado. i) En las células hepáticas se forman los merozoitos. j) Invaden a los eritrocitos. k) Se liberan al torrente circulatorio. l) Invaden a más eritrocitos. m) El mosquito ingiere gametos. Efectos de la Malaria Una vez que los parásitos son liberados de los glóbulos rojos, los síntomas son muy variados: - Fiebre (> 40 ºC), escalofríos, sudoración y dolor de cabeza. - Se puede presentar náuseas, vómitos, tos, heces con sangre, dolores musculares, defectos de la coagulación sanguínea, shock, insuficiencia renal o hepática, inflamación del bazo, trastornos del sistema nervioso central y coma. - La fiebre y los escalofríos son síntomas cíclicos, debido al ciclo de vida del parásito, repitiéndose cada dos o tres días. - Frecuente aparición de anemia debido a la pérdida de eritrocitos. Encefalopatías espongiformes transmisibles Los protozoos, hongos y bacterias son organismos vivos que poseen ADN como material genético que controla todas sus actividades. Los virus, son organismos acelulares considerados no vivos en la medida en la que deben utilizar la maquinaria de una célula para reproducirse. Sin embargo, poseen material genético y una cápsida proteica propios, lo cual es único de los seres vivos. Sin embargo, existen otros agentes que son responsables de la transmisión de las enfermedades conocidas como encefalopatías espongiformes. Encefalopatías espongiformes transmisibles Esta enfermedad apareció en 1994 como una nueva enfermedad en los humanos y desembocaba en la muerte de personas jóvenes y saludables. Los sintomas principales consistían en “agujeros” que se formaban en el tejido cerebral, el cual adquiría un aspecto esponjoso. Estos síntomas habían sido vistos con anterioridad en personas mayores de 65 años, y se denominaba Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (CJD). Encefalopatías espongiformes transmisibles Esta patología en hombres jóvenes (30 años) era similar a la enfermedad conocida como scrapie, común entre las ovejas desde hacía más de 200 años. Sin embargo, scrapie era desconocida en el ganado y los humanos. Se llegó a la conclusión de que “scrapie” podría haber saltado la barrera de especie y haberse transmitido al ganado a través de su alimento. En el ganado se denominó Encefalopatía Espongiforme Bovina (BSE) o enfermedad de las vacas locas. Encefalopatías espongiformes transmisibles Los humanos entonces contraían la enfermedad al consumir carne de vaca. En humanos esta enfermedad se denominó Enfermedad variante de Creutzfeldt-Jakob (vCJD). Esta enfermedad humana podía ahora incluirse dentro encefalopatías espongiformes transmisibles (EETs). Animación5 de las Origen de las encefalopatías espongiformes A la hora de combatir los patógenos bacterianos y virales, los científicos estudian su estructura y diseñan vacunas para proteger a las personas frente a ellos y sus toxinas. Sin embargo, ¿cuál es el origen de estas encefalopatías? En 1982 Stanley B. Prusiner propuso la “hipótesis del prión" para el agente causante de un grupo de enfermedades degenerativas del sistema nervioso central caracterizadas por ser patologías crónicas y progresivas. En 1997 Prusiner fue galardonado con el premio Nobel de fisiología y medicina por los trabajos llevados a cabo para la identificación del agente infeccioso de las encefalopatías espongiformes transmisibles (EETs). Hipótesis del prión Los priones son pequeñas partículas infecciosas de naturaleza proteica con unas sorprendentes propiedades que las hacen más resistentes que la mayoría de las proteínas a la inactivación por métodos físico-químicos. La naturaleza proteica de los priones se sugirió dada su resistencia a la inactivación por procedimientos que destruyen los ácidos nucleicos, como por ejemplo la radiación ultravioleta. Hasta la fecha la asociación de algún tipo de ácido nucleico específico con los priones no se ha confirmado formalmente. Hipótesis del prión De acuerdo con la hipótesis de la proteína única, los priones se componen de una proteína denominada PrPSc (isoforma scrapie de la proteína del prión) producida por el plegamiento erróneo de una proteína celular de idéntica secuencia de aminoácidos, y que se encuentra distribuida en el organismo, denominada PrPC (isoforma celular de la proteína del prión). Video16 El prión es pues una forma alterada (producida espontáneamente por mutación) de una proteína celular normal que ha podido perder su función pero que ha adquirido la capacidad de transformar la forma normal en patológica. La patología se manifiesta por la acumulación de agregados de la proteína anormal en el cerebro, más abundante en hoja plegada β que la hace resistentes a proteasas. Hipótesis del prión A partir de tejido cerebral procedente de un individuo infectado se pueden extraer vesículas membranosas ricas en PrPSc. La proteólisis parcial de estas vesículas da lugar a partículas con forma de varilla, visibles al microscopio electrónico. Animación6 Esta forma anormal (PrPSc) puede trasmitirse mediante el consumo de animales infectados y por contacto directo con fluidos corporales o incluso instrumentos, ya que los priones son resisten a la esterilización. No existe cura para la enfermedad. Hipótesis del prión y del virino: TdC A pesar de todo, la controversia científica existe entre aquellos defensores de la teoría de la proteína única y los defensores de la hipótesis del virino o de la nucleoproteína, que sostiene que el agente infeccioso consiste en un genoma formado por ácido nucleico y la proteína del prión (PrP) derivada del huésped. Hipótesis del virino Hipótesis del prión El agente infeccioso es un ácido nucleico (ADN/ARN) rodeado de una cubierta proteica anormal, modelo similar a la estructura de un virus. El agente infeccioso denominada prión. es una proteína anormal Los científicos no han encontrado ningún ADN o ARN como parte del agente infeccioso. Puede que se encuentre en muy poca cantidad y que las técnicas utilizadas no sean resolutivas. Los científicos han buscado ácidos nucleicos en partículas de priones a lo largo de 30 años y no han encontrado nada. Se basa en modelos científicos actualmente aceptados, un ácido nucleico debe estar presente para codificar a las proteínas. Basado en experimentos científicos donde priones con plegamiento anormal se unen a proteínas normales provocando su cambio conformacional. Esto está en contra de que sólo los ácidos nucleicos pueden codificar la forma de una proteína. Aquí, una proteína codifica para la forma de una proteína. Conclusión: Las EETs se explican por la hipótesis actual en la que un ácido nucleico lleva la información necesaria para el agente infeccioso. El ácido nucleico podría ser parte de un virus oculto por una proteína normal. El nombre para el agente infeccioso es virino. Conclusión: Las EETs son causadas por un prión, que es sólo una proteína sin ácido nucleico. Esta hipótesis es quien mejor explica todas las observaciones sobre estas enfermedades y los agentes que la causan. Es un nuevo paradigma. Enfermedades producidas por microorganismos Hospedador Humanos Microorganismo Virus Bacteria Hongo Nombre VIH Streptococcus Candida albicans Enfermedad SIDA Faringitis Candidiasis Enfermedades producidas por microorganismos Hospedador Plantas Microorganismo Virus Bacteria Hongo Nombre TMV (virus de ARN) Erwinia amylovora Claviceps purpurea Enfermedad Mosaico del tabaco Fuego bacteriano Cornezuelo del centeno Enfermedades producidas por microorganismos Hospedador Animales Microorganismo Virus Bacteria Hongo Nombre Circoviridae Mycobacterium avium Microsporum canis Enfermedad Virus anemia de pollo Paratuberculosis Bovina Dermatomicosis