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La flora de la nariz consta principalmente de corinebacterias, estafilococos (S. epidermidis, S. aureus) y estreptococos.
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En contraste directo con la gran comunidad diferenciada de las madres, los neonatos albergaban comunidades bacterianas indiferenciadas en los diversos hábitat del organismo, no obstante la vía del nacimiento. Por lo tanto, durante el primer estadio del desarrollo comunitario (<5 min después del parto), la microbiota humana se distribuye de manera homogénea en el cuerpo. Los lacantes que nacen por vía vaginal albergan comunidades bacterianas (en todos los hábitat del cuerpo) con una composición muy similar a las comunidades vaginales de las madres; los recién nacidos que nacen por cesárea carecen de bacterias de la comunidad vaginal (p. ej., Lactobacillus, Prevotella, Atopo boium y especies de Sneathia). Los neonatos que nacen por cesárea albergan comunidades bacterianas (en todos los hábitat del cuerpo) que son más similares a las comunidades cutáneas de la madre (p. ej., Staphylococcus, Corynebacterium o especies de Propionibacterium).
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En las primeras 4 a 12 h después del nacimiento, el estreptococo viridans se establece como el miembro principal de la flora normal y permanece así por toda la vida. Estos microorganismos probablemente se originan en el aparato respiratorio de la madre y las personas que la atendieron. Muy pronto se agregan estafilococos aerobios y anaerobios, diplococos gramnegativos (Neisseria, Moraxella catarrhalis), difteroides y algunos lactobacilos. Cuando emergen los dientes se establecen espiroquetas anaerobias, especies de Prevotella (en especial Prevotella melaninogenica), especies de Fusobacterium, especies de Rothia y de Capnocytophaga (véase más adelante), además de algunos vibrios anaerobios y lactobacilos. Normalmente existen especies de Actinomyces en el tejido amigdalino y las encías de los adultos, que algunas veces se acompañan de diversos protozoarios. En la boca existen levaduras (especies de Candida).
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En la tráquea y faringe se establece una microflora similar, pero en los bronquios se encuentran muy pocas bacterias. Los bronquios pequeños y alvéolos normalmente son estériles. Los microorganismos que predominan en las vías respiratorias superiores, en especial, la faringe, son estreptococos no hemolíticos y hemolíticos-α y Neisserias. También se observan estafilococos, difteroides, Haemophylus, neumococos, micoplasmas y Prevotella.
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Se han descrito más de 600 especies en la cavidad bucal del ser humano, pero existe muy poca información sobre la microbiota normal de las personas sanas. El microbioma bucal humano, representado por el microbioma salival, se estudió recientemente en muestras obtenidas de 120 individuos sanos provenientes de 12 regiones del mundo por medio de secuencias de rRNA 16S. El microbioma salival posee una diversidad consideable, tanto dentro de un mismo individuo como entre las diversas personas; sin embargo, no varía demasiado en el mundo. Las secuencias se asignaron a 101 géneros de bacterias conocidas, de los cuales 39 no habían sido notificados previamente en la cavidad bucal del ser humano; el análisis filogenético sugiere que existen otros 64 géneros desconocidos.
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Las infecciones de la boca y el aparato respiratorio por lo general son causadas por flora buconasal mixta, incluidos anaerobios. Las infecciones periodontales, abscesos peribucales, sinusitis y mastoiditis por lo general son causados por P. melaninogenica, Fusobacteria y Peptostreptococci. La aspiración de la saliva (que contiene hasta 102 de estos microorganismos aerobios) genera neumonía necrosante, absceso pulmonar y empiema.
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Participación de la microbiota bucal normal en la placa bacteriana y caries dental
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La placa bacteriana, que se ha considerado y tratado como una biopelícula compleja, se define de manera sencilla como el depósito dental adherente que se forma en la superficie de los dientes y está formado casi completamente por bacterias derivadas de la microflora normal de la boca (fig. 10-2). La placa bacteriana es la biopelícula más frecuente y densa en el ser humano. Las ventajas de los microorganismos en la biopelícula incluyen protección de los peligros ambientales (incluidos los antimicrobianos) y el perfeccionamiento de una disposición espacial que maximiza la energía a través del movimiento de nutrientes. Los microorganismos en la biopelícula actúan de manera recíproca y dinámica a diversos niveles tanto metabólicos como moleculares. La biopelícula inicialmente se forma en relación con la película dental, que es una capa orgánica delgada y fisiológica que cubre la superficie mineralizada del diente y está formada por proteínas y glucoproteínas derivadas de la saliva y otras secreciones bucales (fig. 10-2). La placa crece en relación con la película y no sobre el diente mineralizado mismo. La placa se forma en etapas y capas en dos niveles. El primero es la ubicación anatómica de la placa en relación con la línea gingival. La placa más incipiente es supragingival y posteriormente se extiende hacia la región subgingival. El segundo nivel es la formación de capas dentro de la misma placa, la especie de bacteria albergada, y los mecanismos de unión entre bacterias-película, y bacterias-bacterias. Los microorganismos iniciales son principalmente bacterias grampositivas que utilizan interacciones iónicas e hidrofóbicas específicas además de estructuras superficiales como lectina para adherirse a la película y a otras bacterias. El colonizador prototipo inicial es Streptococcus sanguis, pero casi siempre existen otros estreptococos (S. mutans, S. mitis, S. salivarius, S. oralis, S. gordonii), lactobacilos y especies de Actinomyces. Los pobladores tardíos aparecen en la biopelícula de dos a cuatro días después y constan principalmente de anaerobios gramnegativos (p. ej., Porphyromonas, Prevotella, Fusobacterium, especies de Veillo nella) incluidas espiroquetas anaerobias (p. ej., Treponema denticola) y más especies de Actinomyces. Estas bacterias utilizan mecanismos similares para fijarse a los pobladores iniciales y a otras bacterias. Sintetizan polímeros de glucano extracelular de alto peso molecular, que actúan como cemento que une a las capas de la placa. Los polímeros de carbohidrato (glucanos) son producidos principalmente por estreptococos (Streptococcus mutans), quizá en combinación con especies de Actinomyces. En total se cree que existen entre 300 y 400 especies de bacterias en una placa dental madura.
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La caries es una desintegración de los dientes que empieza en la superficie y avanza hacia el interior. Primero se desmineraliza el esmalte superficial, que carece de células. Este fenómeno se atribuye al efecto que tienen los productos ácidos de la actividad metabólica glucolítica cuando las bacterias de la placa se alimentan con el sustrato correcto. La descomposición ulterior de la dentina y el cemento de la superficie expuesta de la raíz, comprende la digestión bacteriana de la matriz proteínica. Se considera que el microorganismo dominante al principio de la caries es S. mutans; sin embargo, muchos miembros de la biopelícula participan en la evolución de estas lesiones. Éstos comprenden a otros estreptococos (S. salivarius, S. san guis, S. sobrinus), lactobacilos (L. acidophilus, L. casei) y actinomicetos (A. viscosis, A. naeslundii). La causa fundamental de las caries es la gran cantidad de productos ácidos orgánicos producidos a partir de los carbohidratos por la interacción de S. mutans con estas otras especies en la placa. La acumulación de estos productos ácidos provoca el descenso del pH en la placa lo suficiente como para reaccionar con la hidroxiapatita del esmalte desmineralizándolo hasta formar calcio soluble y iones fosfato. La producción de ácido y el pH bajo se mantienen hasta que se agota el sustrato, después de los cual el pH de la placa vuelve a una cifra más neutra de reposo y se produce cierta recuperación.
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Los monosacáridos de la alimentación (p. ej., glucosa, fructuosa) y disacáridos (p. ej., sacarosa, lactosa y maltosa) ofrecen un sustrato adecuado para la glucólisis bacteriana (cap. 6) y la producción de ácido que genera desmineralización del diente. Los alimentos con un alto contenido de azúcar, principalmente sacarosa, que se adhiere al diente y se elimina en un tiempo más prolongado, son más cariógenos que los alimentos con menos retención como son los líquidos que contienen azúcar. Una ventaja posible de S. mutans es su capacidad de metabolizar sacarosa de manera más eficiente que otras bacterias bucales. Otro factor es que también se necesita sacarosa para sintetizar poliglicanos extracelulares como dextranos y levanos a través de las enzimas transferasas en la superficie celular bacteriana. La producción de poliglicanos contribuye a la agregación y acumulación de S. mutans en la superficie dental y además sirve como depósito extracelular de sustrato para otras bacterias de la placa.
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Las bolsas periodontales en las encías son fuentes especialmente abundantes de microorganismos, incluidos anaerobios, que rara vez se encuentran en otros sitios. La enfermedad periodontal inducida por la placa comprende dos trastornos distintos, gingivitis y periodontitis crónica. Ambos trastornos son causados por las bacterias de la placa bacteriana subgingival encontradas dentro del surco gingival o el surco que rodea al cuello dental. Si bien contribuyen a la enfermedad periodontal y destrucción del tejido, llaman más la antención cuando se implantan en otros sitios (p. ej., causando endocarditis infecciosa o bacteriemia en un hospedador granulocitopénico). Dos ejemplos son las especies de Capnocytophaga y Rothia dentocariosa.
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Las especies de Capnocytophaga son anaerobios deslizantes fusiformes gramnegativos; las especies de Rothia son bacilos pleomorfos, aerobios, grampositivos. Quizá ambos participan en la flora microbiana compleja de la enfermedad periodontal con destrucción ósea prominente. En los pacientes inmunodeficientes con granulocitopenia, este fenómeno puede generar lesiones oportunistas graves en otros órganos.
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Para detener la caries es necesario extirpar la placa, limitar el consumo de sacarosa, alimentarse bien con un consumo suficiente de proteínas y reducir la producción de ácido en la boca limitando los carbohidratos disponibles y limpiarla con frecuencia. La aplicación de flúor en los dientes o su ingestión en el agua mejora la resistencia ácida del esmalte. Para detener la enfermedad periodontal es necesario extirpar los cálculos (depósitos calcificados) y tener una buena higiene bucal.
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Microbiota normal del intestino
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El aparato digestivo del ser humano se divide en secciones, que permiten separar la digestión y absorción de nutrientes en la región proximal de la gran cantidad de poblaciones microbianas presentes en el intestino grueso. Al nacer, el intestino es estéril, pero poco después se introducen microorganismos con el alimento. El ambiente (p. ej., la microbiota vaginal materna, la fecal o la cutánea) constituye un factor fundamental para establecer el perfil microbiano inicial. En muchos de los primeros estudios se publicaba que en la microbiota intestinal de los lactantes alimentados al seno materno predominaba Bifidobacteria. Sin embargo, los estudios más recientes utilizando técnicas de micromatriz y PCR cuantitativa sugieren que en la mayoría de los recién nacidos, la Bifidobacteria no aparece sino hasta varios meses después del nacimiento y de ahí en adelante persisten en el menor número de los casos. En los niños alimentados con biberón, existe una flora más mixta en el intestino y los lactobacilos son menos predominantes. Conforme los hábitos alimenticios adquieren el patrón del adulto, la microflora intestinal cambia. La alimentación repercute significativamente en la composición relativa de la microflora tanto intestinal como fecal. El intestino del recién nacido en cuidados intensivos tiende a estar colonizado por Enterobacteriaceae como Klebsiella, Citro bacter y Enterobacter.
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En el adulto sano, el esófago contiene microorganismos que llegan con la saliva y los alimentos. La acidez del estómago mantiene a los microorganismos en un mínimo (102 a 103/ml de contenido) a menos que la obstrucción del píloro facilite la proliferación de cocos y bacilos grampositivos.
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De los cientos de filotipos detectados en el estómago humano, sólo Helicobacter pylori persiste en este ambiente. El pH normalmente ácido del estómago lo protege contra la infección por diversos microorganismos intestinales patógenos (p. ej., Vibrio cholerae). La administración de antiácidos, antagonistas de los receptores de H2 e inhibidores de la bomba de protones para la úlcera péptica y el reflujo gastroesofágico aumenta considerablemente la flora microbiana del estómago, incluidos diversos microorganismos que por lo general están en las heces fecales. Conforme el pH del contenido intestinal se alcaliniza, la flora residente aumenta de manera gradual. En el duodeno del adulto existen entre 103 a 104 bacterias/ml de fluido; la población es mayor en el yeyuno, 104 a 105 bacterias/ml, en el íleon, 108 bacterias/ml; y en el ciego y colon transverso, 1011 bacterias/ml. En la parte superior del intestino, la población bacteriana de la mucosa comprende al filum Bacteriodetes y miembros de Clostridiales y en la luz se observan miembros de Enterobacteriales y enterococos. En el colon sigmoides y recto, las bacterias constituyen cerca de 60 % de la masa fecal. El número de anaerobios es 1 000 veces mayor que los microorganismos facultativos. Durante la diarrea, el contenido bacteriano disminuye de manera considerable, pero en la estasis intestinal la cuenta se eleva.
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En el colon del adulto sano, entre 96 y 99% de la flora bacteriana consta de anaerobios. Predominan seis filas principales; éstas son Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Verrucomicrobiota, Fusobacteria y Proteobacteria. La flora fecal normal contiene más de 100 tipos distintos de microorganismos, que se pueden cultivar en los laboratorios. Archae es representada principalmente por los productores de metano Methanobrevibacter stadmanae y, en menor grado, por Methanosphaera stadmanae. Quizá existen más de 500 especies de bacterias en el colon y muchas más que probablemente se desconocen. Además de Bacteria y Archae existen otros microorganismos como protozoarios y hongos cuyas funciones son menos conocidas. En el colon son muy frecuentes los virus, principalmente bacteriófagos, cuyos hospedadores son miembros prominentes de la microbiota. Un traumatismo menor (p. ej., sigmoidoscopia, enema opaco) induce una bacteriemia transitoria en 10% de los procedimientos.
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Las funciones importantes de la microbiota intestinal se dividen en tres categorías principales (véase la revisión de O’Hara y Shanagan, 2006). Las primeras son funciones protectoras, en las que las bacterias desplazan e inhiben a los microorganismos patógenos potenciales en forma indirecta al competir por los nutrientes y receptores o bien directamente al producir factores antimicrobianos como bacteriocinas y ácido láctico. En segundo lugar, los microorganismos comensales son importantes para la formación y función del sistema inmunitario de las mucosas. Inducen la secreción de IgA, estimulan el desarrollo del sistema inmunitario humoral intestinal y modulan las respuestas locales de células T y los perfiles de citocinas. La tercera categoría consta de una gran variedad de funciones metabólicas. La microbiota del intestino delgado contribuye a los requisitos de aminoácidos del hospedador cuando no los obtiene de la alimentación.
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Las bacterias intestinales producen ácidos grasos de cadena corta que regulan la diferenciación de las células epiteliales intestinales. Sintetizan vitamina K, biotina y folato, y fomentan la absorción de iones. Algunas bacterias metabolizan carcinógenos alimenticios y ayudan con la fermentación del residuo alimenticio que no se digiere. Ahora se sabe que las bacterias intestinales influyen en el depósito de grasa del hospedador, provocando obesidad.
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En el hombre, los antimicrobianos que se administran por vía oral suprimen temporalmente los componentes sensibles a los fármacos de la microflora fecal. Los efectos inmediatos del tratamiento antimicrobiano sobre la microbiota intestinal natural varían desde autolimitar la diarrea hasta una colitis pseudomembranosa grave. La supresión intencional de la microflora fecal casi siempre se lleva a cabo administrando antes de la cirugía fármacos insolubles por vía oral. Por ejemplo, la neomicina con eritromicina suprime en uno o dos días una parte de la microflora intestinal, especialmente a los aerobios. El metronidazol tiene la misma función pero con anaerobios. Si se lleva a cabo una operación de la porción final del intestino cuando el recuento de microorganismos es menor, es posible proteger contra las infecciones por un derrame accidental. Sin embargo, poco después el recuento de la microflora fecal se eleva hasta alcanzar la cifra normal o incluso una cifra mayor, principalmente de microorganismos seleccionados por su resistencia relativa a los fármacos utilizados. Los microorganismos sensibles al fármaco son sustituidos por microorganismos resistentes, en especial estafilococos, enterobacterias, enterococos, proteus, pseudomonas, Clostridium difficile y levaduras.
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El consumo de grandes cantidades de Lactobacillus acidophilus permite el establecimiento temporal de este microorganismo en el intestino y la supresión parcial concomitante de otra microflora intestinal.
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La flora anaerobia del colon, incluidos B. fragilis, clostridios y peptoestreptococos, participa en la formación de los abscesos que se originan durante la perforación intestinal. Prevotella bi via y Prevotella disiens son importantes en los abscesos de la pelvis que se forman en los órganos genitales femeninos. Al igual que B. fragilis, estas especies son resistentes a la penicilina; por lo tanto, se debe utilizar otro fármaco.
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Si bien la microbiota intestinal normalmente es una ventaja para el hospedador, en los individuos con predisposición genética, algunos de los componentes de la flora generan enfermedades. Por ejemplo, se cree que las enfermedades inflamatorias intestinales están relacionadas con la falta de tolerancia inmunitaria a los antígenos bacterianos. Esto provoca una inflamación intensa por una respuesta inmunitaria exagerada. Mecanismos similares quizá sean importantes en el cáncer intestinal como el de colon.