Micología Parcial 3

¿Qué es una levadura?

Hongo unicelular que se divide asexualmente por gemación o fisión binaria.

¿Qué aplicaciones tiene S. cerevisiae?

• Uso tradicional en la fermentación del pan y las bebidas alcohólicas

• Aditivo alimentario natural en animales para manipular el tracto gastrointestinal y el ambiente ruminal

• Organismo modelo de procesos genéticos fundamentales, estudio de ribosomas y síntesis de proteínas

• Modificación genética para la síntesis de proteínas recombinantes

• Aplicaciones médicas (probióticos, modelos de enfermedades, fábricas farmacológicas celulares, vacunas, biosensores y productos bioterapéuticos vivos)

• Biocombustibles (fermentación para la producción de etanol)

• Biorremediación y tratamiento de residuos

Describa el metabolismo de S. cerevisiae

S. cerevisiae tiene un metabolismo flexible. Puede descomponer la glucosa mediante la respiración aeróbica. Sin embargo, en ausencia de oxígeno descompone los azúcares individuales (glucosa, maltosa) en etanol y dióxido de carbono.

¿Qué morfología presenta S. cerevisiae?

Puede existir tanto como organismo unicelular como pseudomicelio. Normalmente se presenta en forma de levaduras, con células ovaladas que se reproducen por gemación bipolar. Sin embargo, en condiciones de estrés (escaso nitrógeno) una cascada de señales de transducción regula la diferenciación de las pseudohifas (células más elongadas con gemación unipolar)

¿Cómo se reproduce S. cerevisiae?

Gemación multilateral, produciendo 1-4 ascosporas elipsoidales de pared lisa

¿Cuáles son los dos mecanismos de reproducción asexual que pueden presentar las levaduras?

Gemación (principal) y fisión binaria

¿Qué es la gemación?

Método de reproducción asexual en el que una pequeña yema crece desde la célula madre hasta alcanzar el tamaño completo. Cuenta con procesos de división nuclear y separación

Describa cómo pueden reproducirse las levaduras sexualmente

Las células vegetativas suelen ser diploides y se reproducen asexualmente por gemación. Una célula diploide experimenta meiosis y esporulación debido a la falta de nitrógeno, lo que resulta en la formación de una tétrada con cuatro ascosporas. Estas pueden aparearse dentro de la tétrada para formar una célula diploide o germinar para formar células haploides. Una célula haploide se reproduce por gemación y luego se aparea con otra célula haploide hermana o no hermana con un tipo de apareamiento opuesto para formar una célula diploide. Las células haploides también pueden autofecundarse mediante un proceso conocido como cambio de tipo de apareamiento.

¿Cómo se determina el sexo en levaduras?

Esto está determinado por el locus MAT en el cromosoma CHRII

Explique el cambio de tipo de apareamiento

La endonucleasa Ho corta un sitio específico entre las regiones Y y Z, generando una rotura de la doble cadena. Esto desencadena una conversión génica, utilizando el casete silencioso del tipo de apareamiento opuesto como plantilla.

¿Cuáles son los hábitats adicionales de las levaduras?

• Animales

• Atmósfera

• Entorno construido

¿En qué se basa la identificación clínica de levaduras?

Patrones de fermentación de azúcares

Efecto Pasteur

Describe cómo la presencia de oxígeno inhibe la fermentación.

Efecto Crabtree

Se observa cuando la concentración de glucosa en el medio es mayor al 0.4%. La levadura fermenta el azúcar aunque haya oxígeno. Se debe a una regulación metabólica que inhibe la respiración aerobia y aumenta la fermentación para producir etanol rápidamente. No ocurre en todas las levaduras

¿Qué significa que S. cerevisiae tenga estatus GRAS?

Significa que es “generalmente reconocido como seguro” por la FDA. Esto permite su uso en productos alimenticios sin la necesidad de aprobación previa específica.

¿Por qué S. cerevisiae se utiliza como organismo modelo?

Hay abundante información (genoma completamente secuenciado), lo que lo convierte en un modelo primario para la manipulación científica. Además, su similitud con eucariotas superiores y facilidad de cultivo permite el estudio de diversas aplicaciones biotecnológicas.

¿Cuáles son las aplicaciones de S. cerevisiae en la medicina?

• Modelo de enfermedades

• Descubrimiento de fármacos

• Fábricas farmacológicas celulares

• Vacunas

• Biosensores

• BLPs

¿Cuáles son las aplicaciones de las levaduras en la biotecnología ambiental?

• Producción de biocombustibles

• Biorremediación

• Tratamiento de residuos

• Biosensores

¿Cuáles son los pasos en la producción industrial de levadura?

1. Selección de cepas

2. Cultivo inicial

3. Fermentación industrial

4. Procesamiento y envasado

¿Cuál es el rol de S. cerevisiae en la nutrición animal?

En rumiantes mejora la fermentación ruminal, aumenta la digestibilidad de la fibra, estabiliza el pH ruminal. Esto aumenta la producción de leche y reduce trastornos metabólicos

En aves de corral actúa como prebiótico, mejorando la salud intestinal y fortaleciendo el sistema inmune. Los manano-oligoscáridos de la pared celular pueden bloquear la adhesión de patógenos al epitelio intestinal.

En cerdos, mejora la digestibilidad de nutrientes, reduce la incidencia de diarreas post-destete, promueve el crecimiento y reduce la necesidad de antibióticos promotores del crecimiento.

¿Cuáles son los mecanismos de acción de las levaduras en la nutrición animal?

• Modulación microbiana

• Efecto barrera

• Inmunomodulación

• Aporte enzimático

¿Cuáles son los productos comerciales de levadura para nutrición animal?

• Levaduras vivas

  • Mantienen actividad metabólica

  • Modulan microbiota intestinal y proporcionan enzimas activas

• Cultivos de levadura

  • Células de levadura y su medio de crecimiento

  • Mayor proporción de células muertas

  • Aportan nutrientes, enzimas y componentes de la pared celular.

• Extractos de pared celular

  • Ricos en manano-oligosacáridos y B-glucanos

  • Inmunomoduladores

  • Absorben micotoxinas

¿Cuáles son los desafíos y limitaciones en la aplicación de levaduras?

• Sensibilidad a condiciones extremas (temperatura, concentración de etanol y presencia de inhibidores)

• Uso de sustratos (S. cerevisiae no fermenta pentosas)

• Consideraciones regulatorias para las cepas modificadas

Micosis

Infección producida por ciertos hongos en alguna parte del organismo.

Clasificación de micosis según el sitio de infección

• Superficiales : limitadas al estrato córneo sin inflamación

• Cutáneas: afectan la piel, pelo y uñas

• Subcutáneas: involucran tejidos subcutáneos tras inoculación traumática

• Sistémicas (profundas): afectan órganos internos como pulmones, cerebro y riñones

Clasificación de las micosis según la ruta de adquisición

• Exógenos: transmisión aérea, cutánea

• Endógenos: colonización por un miembro del a flora normal o reactivación de una infección previa

Clasificación de las micosis según la virulencia

• Primarios: pueden establecer infecciones en huéspedes normales

• Oportunistas causan enfermedad en individuos con mecanismos de defensa comprometidos

Vías de entrada de hongos patógenos

• Tracto respiratorio

• Tracto gastrointestinal

• Dispositivos intravasculares (catéteres y dispositivos médicos)

• Inoculación traumática (heridas)

Micosis superficiales

Definición:

Micosis limitadas al estrato córneo sin inflamación

Ejemplos:

• Pitriasis versicolor

• Piedra negra

• Piedra blanca

• Tiña negra

Diagnóstico:

• Examen de luz de Wood

• Tinción con fluorocromos

• Fluoroforo puede emitir fluorescencia al ser activados por la luz ultravioleta (afinidad por la quitina)

• Preparación de escamas de piel con KOH o NaOH

Micosis cutáneas

Definición:

Micosis que afectan la piel, pelo y uñas

Ejemplos:

• Dermatofitosis

• Dermatomicosis

Factores predisponentes

• Clima (lugares húmedos y tropicales)

• Mala higiene

• Hacinamiento

• Zapatos cerrados o zapatillas

• Ropa sintética

• Diabetes

• VIH

Micosis subcutáneas

Definición:

Micosis que involucran tejidos subcutáneos tras inoculación traumática. Los hongos introducidos en la dermis o tejido subcutáneo por lesión permanente causan enfermedad.

Características generales

Lesiones granulomatosas que se expanden lentamente desde el punto de implantación.

Distribución

Región tropical y subtropical

Complicaciones

Extensión linfática lenta (excepto esporotricosis)

Rara generalización potencialmente letal

Ejemplos:

• Cromoblastomicosis

• Micetoma

• Esporotricosis

• Feohifomicosis

• Entomoftoromicosis

• Lacaziosis

Micosis sistémicas

Definición:

Micosis que afectan órganos internos

Ejemplos:

• Por levaduras (Cándida, Malassezia, Rodotorula, Saccharomyces, Trichosporum)

• Por mohos (Aspergillus, mucorales y mohos negros)

• Por dimórficos (histoplasmosis, blastomicosis, talaromicosis, emergomicosis)

Micosis exógenas

Definición:

Micosis adquirida por transmisión aérea o cutánea

Micosis endógenas

Definición:

Micosis causada por la colonización de un miembro de la flora normal o reactivación de una infección previa

Micosis primarias

Definición:

Micosis que puede causar infecciones en personas inmunocompetentes

Ejemplos:

• Coccidiomicosis

• Histoplasmosis

• Blastomicosis

Micosis oportunistas

Definición:

Micosis que solo causa enfermedad en pacientes inmunocomprometidos

Ejemplos:

• Candidiasis

• Aspergilosis

• Zigomicosis (mucormicosis)

• Criptococosis

• Feohifomicosis

• Hialohifomicosis

Pitriasis versicolor

• Micosis superficial común

• Causada por Malassezia furfur

• Características y manifestaciones clínicas

  • Caracterizada por hipopigmentación o hiperpigmentación de la piel del cuello, hombros, pecho y espalda

  • Máculas o parches de bordes irregulares con descamación fina en piel normal

  • Lesiones hipocrómicas, amarillo pálido, rosadas o color salmón

• Afecta la capa queratínica superficial

• Prevalece en zonas de alta humedad y temperatura

• Grupos de riesgo: adolescentes y adultos jóvenes

• Factores predisponentes y condiciones asociadas: sudoración excesiva, uso de aceites corporales, uso de corticosteroides, inmunosupresión, desnutrición, diabetes, terapia con esteroides

• Patogénesis: produce queratinasas, causando disminución del estrato córneo y desescamación. Ocurre en las primeras semanas de vida, con recolonización en adolescencia.

• Mecanismo: produce lipasas, que liberan ácido oleico y araquidónico de los lípidos del cebo. Estos inician la reacción inflamatoria en queratinocitos, los cuales producen citosinas proinflamatorias

Piedra negra

• Micosis superficial rara

• Causada por Piedraia hortae

• Características

  • Pequeños nódulos negros firmes que afectan el tallo del cabello.

• Más frecuente en zonas de alta humedad, tropicales y subtropicales

Piedra blanca

• Micosis superficial común

• Causada por Trichosporon beigelli

  • Hongos levaduriformes que colonizan el tallo piloso

• Caracterizada pro nódulos blancos, friables y beige en los extremos distales de los tallos del pelo

• Más frecuente en zonas con alta pluviosidad

• El cabello húmedo es un factor predisponente

Tiña negra

• Micosis superficial causada por Phaeonnellomyces weneckii

• Características

  • Manchas marrones a negras similares al nitrato de plata en la palma de la mano o en la planta del pie

  • Máculas hiperpigmentadas, no descamativas

• Prevalente en zonas costeras

• Incidencia en personas con hiperhidrosis en pies y manos

Clasificación ecológica de los dermatofitos

• Antropofílicos

• Zoofílicos

• Geofílicos

Dermatofitosis

• Tipo de micosis cutánea

• Epidermophyton

  • Solo afecta piel y uñas

  • Colonias aterciopeladas, blanquecino amarillentas

  • Macroconidios piriformes agrupados en racimos y abundantes clamidosporas

• Microsporum

  • Afecta pelo y piel

  • Colonias algodonosas, pulverulentas blanco-amarillentas

  • Macroconidios en forma de croissant y abundantes microconidios

• Trichophyton

  • Afecta pelo, piel y uñas

  • Colonias algodonosas, aterciopeladas, pulverulentas y blanquecinas

  • Macroconidios en forma de habano y abundantes microconidios

Tipos de tiña de la cabeza (micosis cutánea)

• Ectotrhix: Artroconidios en el exterior del tallo del cabello. Destruye la cutícula del cabello.

• Endotrhix: Artroconidios solo dentro del tallo del cabello. Cutícula permanece intacta

• Endo-ectotrhix: microsporum presenta filamentos en el interior y esporas en el exterior. Combina características de ambos tipos.

Dermatomicosis

• Infecciones cutáneas causadas por otros hongos

• Candida es la más común

• Puede afectar pliegues cutáneos, espacios interdigitales, uñas y áreas mucosas.

Cromoblastomicosis

• Micosis subcutánea

• Características

  • Lesiones verrucosas de la piel en extremidades inferiores

  • Nódulos o placas verrucosas localizadas en los miembros

  • Pueden diseminarse por vía linfática o hematógena

• Causadas por hongos dematiáceos

  • Fonsecaea pedrosoi, Fonsecaea compacta, Cladosporium carionii y Phialophora verrucosa

Micetoma

• Micosis subcutánea crónica y destructiva

• Causada por bacterias u hongos

• Características

  • Infección subcutánea supurativa y granulomatosa que destruye hueso, tendón y músculo esquelético.

  • Tractos sinusales drenantes con granos pigmentados visibles

  • Eumicótico o actinomicótico

  • Alta morbilidad

  • Aumento del volumen de los tejidos sucbutáneos, provocando deformación de la región

Esporotricosis

• Micosis subcutánea causada por Sporotrix scheenckii

• Presenta dimorfismo, la forma de levadura es la parasitaria

• Características

  • Infección que se extiende a lo largo de los canales linfáticos cutáneos de la extremidad afectada

  • Forma linfocutánea, fija, diseminada y extracutánea

• Asociado a actividades como jardinería, agricultura y otras recreativas

• Patogénesis

  • Inoculación traumática

  • Transformación dimórfica

  • Formación de granuloma

  • Diseminación linfática

  • Afectación ganglionar

• Medios de transmisión

  • Inoculación directa por material vegetal contaminado

  • Zoonótica (gatos)

  • Contacto con tierra contaminada

• Grupos de riesgo

  • Jardineros, agricultores y floricultores

  • Veterinarios

  • Mineros y trabajadores forestales

  • Propietarios de gatos en zonas endémicas

Entomoftoromicosis

• Micosis subcutánea por Entomophtorales

• Mucormicosis subcutánea

• No reportan alteraciones inmunológicas

• Climas ecuatoriales, tropicales o semiáridos

Rinosporidiosis

• Micosis submucosa y subcutánea granulomatosa crónica

• Causada por Rinosporidium seeber

• Caracterizada por la formación de masas verrucosas o vegetantes, altamente vascularizados

Lacaziosis

• Micosis subcutánea

• Causada por Lacazia loboi

• Caracterizada por lesiones nodulares queloideas en cualquier parte del cuerpo

• Restringida en zonas de la selva amazónica

Dimorfismo

Conversión morfológica y fisiológica de ciertos hongos de un fenotipo a otro cuando cambian de ambiente.

Por lo general la forma saprofítica los hongos crecen como estructuras filamentosas (hifas) que producen conidios. Al ingresar al huésped, entran a la forma parasitaria que se manifiesta como levaduras o esférulas.

Candida albicans es distinta pues el organismo se transforma de levaduras en gemación (blastoconidias) a estructuras filamentosas conocidas por tubos germinales que pueden desarrollarse posteriormente como pseudohifas e hifas.

Dimorfismo en C. albicans

1. Blastoconidia

   • Forma de levadura con gemación

   • Típica en condiciones normales de crecimiento

2. Tubo germinal

   • Estructura filamentosa inicial que se desarrolla a partir de la blastoconidia en respuesta a condiciones específicas del huésped

3. Pseudohifa

   • Cadena de células de levadura elongadas que permanecen unidas

   • Estructuras similares a hifas pero con constricciones

4. Hifas verdaderas

   • Estructuras filamentosas continuas sin constricciones

   • Forma más agresiva

Coccidiomicosis

• Micosis primaria

• Causada por Cocidioides immitis

• Artroconidios inhalados se convierten en esférulas en el pulmón

• Puede diseminarse al cerebro, huesos y otros sitios

• Meningitis

Histoplasmosis

• Micosis primaria

• Causada por Histoplasma capsulatum

• Caracterizada por el crecimiento intracelular en macrófagos y reacción granulomatosa

• Puede reactivarse y diseminarse a otros tejidos

Blastomicosis

• Micosis primaria (infección pulmonar)

• Causada por la inhalación de Blastomyces dermatitidis

• Caracterizada por reacción granulomatosa con marcada fibrosis

• Neumonía crónica con posible diseminación a piel, huesos y próstata

Candidiasis

• Infección fúngica oportunista más común

• Principalmente causada por Candida albicans

• Puede ser superficial o profunda

• Factores de riesgo

  • Antibióticos de amplio espectro

  • Quimioterapia citotóxica

  • Corticosteroides

  • Catéteres vasculares

Aspergilosis

• Micosis oportunista

• Afecta principalmente pulmones y senos paranasales

• Posible diseminación a cerebro, riñones, hígado, corazón y huesos

• La principal vía de entrada es el tracto respiratorio, aunque lesiones cutáneas también pueden introducir el microorganismo

• Factores de riesgo

  • Defectos cuantitativos y funcionales en neutrófilos circulantes

  • Neutropenia por quimioterapia citotóxica

  • Corticosteroides sistémicos.

Zigomicosis

• Micosis oportunista

• Infección sinopulmonar invasiva por Rhizopus, Rhizomucor, Absidia y Mucor

• La rinocerebral es una forma mortal que ocurre en diabéticos con cetoacidosis

• La neutropenia y los corticosteroides son otros factores de riesgo

• Fuerte propensión a invadir vasos sanguíneos, causando trombosis e infartos

Criptococosis

• Micosis oportunista

• Causa neumonía y meningitis

• Relacionada al SIDA

Feohifomicosis

• Infecciones por hongos dematiáceos oportunistas

• Son hongos oportunistas, casi todos los casos ocurren en pacientes inmunocomprometidos

• Ciertas especies causan abcesos cerebrales

• Síndromes clínicos

  • Sinusitis invasora, necrosis ósea, nódulos subcutáneos, queratitis, masas pulmonares, artritis micótica, etc.

Medidas para el control y tratamiento de las micosis

• Control ambiental

• Diagnóstico precoz

• Prevención

• Terapia antifúngica (mejorar eficacia y reducir la toxicidad)

Describa el problema de las enfermedades desatendidas

• Impacto en salud: baja mortalidad pero alta morbilidad (discapacidad permanente)

• Consecuencias socioeconómicas: alto impacto social y económico en poblaciones vulnerables

• Investigación limitada: escasa inversión en diagnóstico, tratamiento y prevención

¿Cuál es el problema con las micosis oportunistas?

• Aumento de la población en riesgo

• Poca capacidad de diagnóstico

• Resistencia antimicrobiana

• Cambios en los ecosistemas

• Aumento en los brotes

• Resistencia antifúngica a azoles, polinos y equinoadiles

• Infecciones invasivas

• Desafíos de identificación

• Persistencia en dispositivos médios y piel humana

Mencione los factores de riesgo para micosis oportunistas

• Sida

• Trasplantes

• Desnutrición

• Hospitalización prolongada

• Antibióticos de amplio espectro

Antifúngico

Sustancia capaz de producir alteraciones en la estructura de una célula fúngica, inhibiendo desarrollo y alterando su viabilidad o capacidad de supervivencia.

Tipos de antifúngicos según método de aplicación

• Sistémicos

• Tópicos

Clasificación de los antifúngicos por estructura química

• Polienos

• Azoles

• Alilaminas

Clasificación de los antifúngicos por sitio de acción

• Membrana celular

• Pared fúngica

• ADN-ARN

Mecanismo de acción de polienos

Se unen al ergosterol, formando canales que aumentan la permeabilidad de la membrana, provocando la pérdida de componentes celulares y la muerte fúngica

Mecanismo de acción de los azoles

Inhiben el citocromo P-450 fúngico, bloqueando la conversión de lanosterol a ergosterol, componente esencial de la membrana

Mecanismo de acción de las quinocandinas

Inhiben la enzima B-1, 3-D-glucano sintasa, impidiendo la formación de glucanos en la pared celular y provocando desequilibrio osmótico.

Mecanismo de acción de la flucitosina

Transportada al interior de la célula fúngica por la citosina permeasa. Dentro del citoplasma, la enzima citosina desaminasa (ausente en humanos) convierte la flucitosina en un compuesto activo. El 5-FI es fosforilado e incorporado al ARN, alterando la síntesis proteica e inhibiendo la trimidilato sintetasa, bloqueando la síntesis de ADN y la división celular.

¿Cuáles son los problemas asociados a los antifúngicos?

• Limitado espectro de acción

  • Actividad restringida contra determinadas especies. Dificulta su tratamiento empírico sin identificación del patógeno

• Acción fungistática vs. fungicida

  • Algunos antifúngicos solo inhiben el crecimiento sin eliminar el hongo, requiriendo un sistema inmune competente para erradicar la infección

• Toxicidad y efectos adversos

  • Similitud entre célula fúngicas y humanas limita la selectividad de los fármacos, provocando efectos secundarios como nefrotoxicidad

• Altos costos y resistencia

Desafíos en el desarrollo de antifúngicos

• Similitud bioquímica

  • Células fúngicas y humanas comparten vías metabólicas y estructuras celulares.

  • Dificulta el desarrollo de compuestos con toxicidad selectiva sin dañar al hospedero

• Heterogeneidad fúngica

  • Enorme diversidad morfológica y fisiológica

  • Mecanismos de virulencia, estructuras celulares y susceptibilidad a fármacos varían entre especies o cepas

• Limitaciones farmacológicas

  • Difícil desarrollar antifúngicos con adecuada biodisponibilidad oral, buena penetración en tejidos y fluidos corporales, así como mínimas interacciones medicamentosas

• Resistencia adaptativa

Tipos de resistencia a antifúngicos

• Intrínseca o innata

• Primaria

• Secundaria o adquirida

Resistencia intrínseca o innata

• Característica natural presente en todas las cepas de una especie fúngica determinada

• Las hace resistentes a un antifúngico específico sin exposición previa

Resistencia primaria

• Aparición espontánea de cepas resistentes en especies normalmente sensibles sin contacto previo al antifúngico

• Causado por mutaciones aleatorias en genes relevantes, adaptaciones a condiciones ambientales y presión selectiva por exposición ambiental a compuestos similares

Resistencia secundaria o adquirida

• Se desarrolla después de la exposición a los antifúngicos, mediante alteraciones genotípicas o fenotípicas

• Causas frecuentes

  • Uso prolongado de antifúngicos en tratamientos

  • Terapia antifúngica a dosis subterapéuticas

  • Profilaxis en pacientes de alto riesgo

Mecanismos de resistencia microbiológica

• Alteraciones del transporte

  • Reducción en la entrada el fármaco al interior de la célula (barreras de permeabilidad)

  • Expulsión activa del compuesto mediante bombas de flujo

• Alteraciones de la diana

  • Cambios en la interacción fármaco-diana por mutaciones o aumento del número de copias de la diana, reduciendo la efectividad del fármaco sin afectar la función celular

• Activación de vías de respuesta a estrés

  • Hsp90 → chaperonas moleculares

  • Facilitan la adaptación al estrés causado por antifúngicos, permitiendo la supervivencia celular

• Plasticidad genómica

  • Aneuploidía (cambios en el número de cromosomas)

  • Duplicación de genes o cromosomas completos

  • Permiten adaptaciones más rápidas frente a presiones selectivas

• Estructuras metabólicas complejas

  • Biopelículas

Resistencia clínica

• Crecimiento o falta de inhibición de un microorganismo en el foco de infección, a pesar de existir concentraciones terapéuticas del fármaco.

• No siempre se correlaciona con los resultados de susceptibilidad in vitro.

• El estado inmunológico, factores farmacológicos y factores microbiológicos afectan la respuesta clínica

¿Qué se puede hacer para combatir la problemática de la resistencia a antifúngicos?

• Diagnóstico precoz

• Investigar moléculas específicas de hongos sin homólogos humanos que puedan actuar como dianas terapéuticas

• Terapias combiadas (sinergias antifúngicas con diferentes mecanismos)

• Vigilancia