Micología clínica

Los hongos son un grupo de organismos eucariotas que forman un reino distinto al de las plantas o los animales. Son organismos quimioheterótrofos (utilizan la materia orgánica como fuente de carbono y las reacciones químicas como fuente de energía), según como se nutran pueden ser:

• Saprofitos: se nutren de los residuos procedentes de otros organismos, se les suele relacionar con los procesos de descomposición.
• Liquenizados: organismo que surge de la simbiosis de un hongo y un alga.
• Microrizógenos: simbiosis entre un hongo y las raíces de una planta.
• Parásitos.

A las infecciones causadas por hongos se las llama micosis, de las que se encarga el sistema inmune humoral, es muy normal ver este tipo de infección en paciente que tienen una deficiencia del sistema inmune.

Morfología y crecimiento.

Los hongos que producen micosis en el ser humano se encuentran en dos estados morfológicos básicos:

• Levaduras: hongos unicelulares, redondos que se reproducen por gemación un proceso de reproducción asexual en el cual se origina un nuevo individuo a partir de yemas o gemas. Una levadura también puede ser el estadio biológico de una especie filamentosa; a este hecho se le llama "dimorfismo" y al hongo hongo dimórfico. También puede darse la situación inversa: una levadura puede tener capacidad de producir hifas como ocurre en Cándida albicans.

• Mohos: hongos unicelulares con forma de filamentos multicelulares llamados hifas; el cual al crecer forma un conjunto entrelazado llamado micelio.   El micelio puede ser:
• Vegetativo: se encargan de la absorción de nutrientes, crecen hacia abajo, para cumplir su función.
• Aéreo: crecen hacia la superficie externa del medio y son los encargados de formar los orgánulos reproductores para la formación de nuevos micelios. Sus características fenotípicas sirven para la identificación. En micología medica se llama a este conjunto visible colonia.

Estructura

1.     Membrana: contiene diversos fosfolípidos y una elevada cantidad de esteroles como el ergosterol una molécula distinta al colesterol de los humanos. De esta característica es de la que se han aprovechado los antifúngicos; que se combinan con esta molécula produciendo en la membrana de los hongos auténticos agujeros que alteran su permeabilidad.

2.     Pared: proporciona rigidez y le protege del shock osmótico. Tiene estructura laminar y largas microfibrillas que corresponden a diversos polisacáridos; la distribución de estos polisacáridos es distinta en cada grupo taxonómico. Los antifúngicos que actúan frente a la pared celular pueden ser de dos tipos:

1.     Inhibidores de la síntesis de quitina (principal componente de la pared celular).

2.     Inhibidores de los betaglucanos.

3.     Cápsula: en algunos hongos existen polisacáridos que forman una estructura llamada cápsula; su viscosidad, composición química y de componentes antigénicos varían de una especia a otra.

Los hongos tienen:

• Núcleo con membrana nuclear.
• De 6 a 10 mitocondrias.
• Pared celular.
• Crecimiento a pH entre 2 y 9.
• Crecimiento a temperatura entre 10 y 40 ºC.
• Pueden ser aerobios o anaerobios facultativos.

Reproducción

Reproducción asexual.

Incluye cualquier método de propagación de nuevos individuos (propágulos) o producción de células reproductoras especializadas (esporas) sin intervención de sexualidad. Permite la producción de numerosos individuos. Se suele repetir varias veces en el ciclo vital.

TIPOS:

1)     Fisión o bipartición o escisión de células somáticas para dar dos células hijas por constricción y formación de una pared celular.

2)     Fragmentación: del micelio, cada fragmento se transforma en un nuevo individuo, puede ser irregular o regular, la fragmentación regular da lugar a dos tipos muy importantes:

a)     Artrósporas: las hifas se descomponen en las células que las forman y se comportan como esporas.

b)     Clamidósporas: las hifas se fragmentan en las células y se recubren de una pared.

3)     Gemación de células somáticas, formación de una pequeña evaginación (yema), a la cual migra un núcleo hijo, cada yema crece y se separa produciendo un nuevo individuo.

4)     Esporulación: producción de esporas que germinan originando un tubo germinal que desarrollará el micelio. Son muy variables en forma, color, tamaño y número de células. Algunos hongos producen un sólo tipo de esporas, otros llegan a producir hasta 4 tipos diferentes. Pueden ser de dos tipos:

a)     Esporangiósporas: esporas producidas en esporangios, los esporangios son estructuras sacciformes cuyo contenido se convierte en su totalidad por segmentación en una o más esporas que están rodeadas por una pared esporal. Pueden ser de dos tipos:

I)      Zoósporas: móviles, uniflageladas o biflageladas, con flagelos lisos o barbulados (con mastigonemas).

II)   Aplanósporas: inmóviles.

b)     Conidios: (conidiósporas) esporas producidas en el ápice o lados de hifas. Bajo esta denominación quedan englobados el crecimiento vegetativo y la reproducción mediante formación de elementos resistentes y diferenciados que son espora. Su clasificación se basa de acuerdo al proceso de desarrollo o conidiogénsesis, que:

I)      Cóndidos tálicos: Son los desarrollados dentro del cuerpo. Un fragmento de la hifa se delimita por un tabique más grueso y queda diferenciada

1.-  Clamidóspora: es un conidio tálico de pared gruesa que funciona como espora de resistencia.

2.-  Oidio: célula de pared delgada resultado de la fragmentación de una hifa en sus células, equivalente a artroconidio o artróspora.

3.-  Artróspora: resultado de la fragmentación de una hifa.

II)   Cóndidos blásticos: surgen únicamente de una parte de la célula preexistente y aumenta de tamaño antes de formarse el septo, incluye los tipos:

1.-  Holoblástico: todas las capas de la pared de la célula conidiógena intervienen en la formación de la pared del conidio.

2.-  Enteroblástico con fialoconidios: cuando la capa más externa de la pared de la célula conidiógena no interviene en la formación de la pared del conidio.

3.-  Enteroblástico con aneloconidios: célula que origina conidios y presenta cicatrices características en forma de anillos donde se producen los conidios.

Reproducción sexual.

Implica la unión de dos núcleos compatibles y se separa en las siguientes fases:

1º)  Plasmogamia: unión de los dos protoplastos y la reunión de los dos núcleos en una célula.

2º)  Cariogamia: unión de los dos núcleos, posterior a la plasmogamia.

3º)  Meiosis: paso al estado haploide, puede ser:

a.      Cigótica: ciclo haplonte

b.     Gamética: ciclo diplonte.

c.      Esporangial: ciclo haplodiplonte. Se produce para formar esporas (meiosporas), normalmente en esporangios sobre esporófitos o esporotalos diploides, las esporas haploides formadas desarrollan gametófitos o gametotalos haploides que posteriormente formarán gametos.

                                                 i.      Oóspora: espora de pared gruesa originada a partir de una oosfera tras la fecundación.

                                               ii.      Zigóspora:  espora de resistencia tras la gametangiogamia, ocurre en algas Zygnematales y en zigomicetos.

                                            iii.      Ascóspora: espora de origen sexual, en los ascomicetos, que se forma en las ascas (célula en forma de saco que contiene las ascósporas).

                                             iv.      Basidióspora: espora de origen sexual, desarrollada en un basidio (estructura que porta las basidiósporas, generalmente cuatro, resultado de una meiosis).

Plasmogamia y cariogamia son casi simultáneas en los hongos primitivos, pero están separadas en el tiempo y el espacio en los hongos más complejos, por lo que las células tienen dos núcleos genéticamente distintos (dicarióticas y heterocarióticas). Las hifas dicarióticas pueden crecer duplicando sus núcleos y manteniendo la heterocariosis.

TIPOS DE HONGOS SEGÚN LA DISTRIBUCIÓN DE SEXOS

·        Monoicos: con órganos masculinos y femeninos en el mismo talo, puede reproducirse sexualmente sólo si son autocompatibles o bien homotálicos.

·        Dioicos: los órganos sexuales están separados en individuos diferentes.

·        Sexualmente indiferenciados: las estructuras sexuales son morfológicamente indistinguibles.

Patologías producidas por hongos

Las infecciones producidas por hongos se llaman micosis. Que se pueden clasificar en:

·         Micosis superficiales: infecciones superficiales de la piel, las mucosas y los anejos cutáneos (pelo y uñas). No afectan a las células vivas. Ejemplo: Peristasis veriscolor.

·         Micosis cutáneas: infecciones superficiales por hongos de la piel o anejos cutáneos. No se invaden los tejidos vivos, pero debido a la presencia del hongo y de sus productos del metabolismo se producen una serie de cambios. Tipos:

o    Dermatofitosis: producida por hongos dermatofitos (parásitos de la queratina), lo que produce las tiñas.

o    Dermatomicosis: producidas por hongos del género Scytalidium que producen unos síntomas parecidos a las tiñas, pero tienen diferente tratamiento.

o    Candiasis: producida por Cándida albicans que infecta la piel y las mucosas produciendo micosis sistémicas.

·         Micosis subcutáneas: infecciones crónicas localizadas en la piel y el tejido subcutáneo; los hongos causantes son saprofitos del suelo cuya capacidad para adaptarse al entorno provocan una patología muy variable. Este tipo de infecciones se debe a una lesión de la dermis o del tejido subcutáneo por donde entra el hongo. Muy normal en zonas tropicales.

·         Micosis sistémicas o profundas: son infecciones en los órganos o tejidos internos causadas por hongos dimórficos que pueden combatir a las defensas del huésped humano cambiando su morfología normal. Son geográficamente limitadas y el sitio principal de infección es generalmente pulmonar (inhalación conidias). 

·         Micosis oportunistas: infecciones que se producen casi exclusivamente en pacientes con un sistema inmune deprimido. Los organismos involucrados son hongos de muy baja virulencia.

·         Patología producida por micotoxinas: las micotoxinas son compuestos tóxicos producidos por los hongos, que se acumulan en alimentos contaminados

Observación microscópica

Se puede realizar:

·         Directamente: se realiza un examen en fresco a partir de una muestra clínica.

o    Muestra líquida: se observa directamente o con gota de suero salino fisiológico.

o    Muestra sólida: suspensión con KOH al 10-30% que se calienta.

o    Muestra líquido cefalorraquídeo: montaje de tinta china.

·         A partir de un cultivo.

     1º)  Disgregar colonia con un asa de siembra en colorante azul de lactofenol sobre un porta y colocar un cubre.

     2º)  Tomar la colonia con una cinta adhesiva y colocar la parte engomada sobre un porta en el que hemos puesto previamente una gota de azul de lactofenol.

o    Laminocultivo o microcultivo: Se parte de un cultivo. Se obtienen preparaciones de hongos filamentosos de gran calidad.

1º)  Cortar cuadrado de agar Sabouraud y colocar sobre porta estéril. 

2º)  Esta lámina se inocula con un hilo de siembra en las 4 esquinas.

3º)  Se coloca un segundo porta estéril previamente calentado y se incuba en cámara húmeda a 30 ºC  hasta que presente una esporulación (formación esporas) masiva.

·         Montaje con suero humano o de conejo: identificación de Cándida albicans.

·         Frotis teñidos: 

o    Gram (levaduras=G+)

o    Azul de metileno.

o    Giemsa.

o    Blanco de calcoflúor.

·         Cortes histológicos:

o    Tinción Gomori.

o    Tinción PAS.

Cultivo

Los hongos crecen bien en medios artificiales y tienen requerimientos nutritivos simples, una fuente de carbono orgánico, generalmente azúcar, y de nitrógeno suelen ser los elementos suficientes para obtener un buen crecimiento. Junto a ellos, un soporte sólido, el agar, permite a los hongos filamentosos el desarrollo del micelio aéreo, donde se localizan las estructuras reproductoras y el desarrollo de colonias en el caso de las levaduras. El medio de cultivo más utilizado para los hongos es el medio de Sabouraud que reúne estas características y un pH de 5,6, que dificulta el crecimiento bacteriano.

No es cierto que los hongos requieran necesariamente para su crecimiento ser cultivados en el medio de Sabouraud, la mayor parte de medios de cultivo utilizados en bacteriología permiten su desarrollo, pero su utilización está consagrada por la costumbre. De hecho, la mayoría de las descripciones de crecimiento y características morfológicas de las colonias fúngicas se han hecho sobre el medio Sabouraud.

La adición al medio de antibióticos como el cloranfenicol o la gentamicina, que inhiben el crecimiento bacterias contaminantes, o antifúngicos especiales (como la actidiona o cilohexamida) que inhiben el crecimiento de muchos hongos no patógenos, transforman al medio de Sabouraud en un medio más selectivo.

Los medios de cultivo después de sembrados se incuban en aerobiosis y la temperatura óptima suele ser 25-30 ºC para los que producen infecciones profundas.

Las levaduras dan lugar en 24-48 horas a colonias de aspecto y morfología similar a las bacterias. El desarrollo de las colonias de os hongos filamentosos es mucho más variable; algunos crecen muy lentamente, pero sus colonias son muy características y en general se diferencian fácilmente de las levaduras.

Medios para aislamientos especiales:

·        Medio de patata. Añadiendo:

o   Zanahoria y bilis: Cándida albicans.

o   Glucosa: Tricophyton rubrum

·        Medio de arroz: Microsporum auduinii

·        Medio Czapek: Aspergillus spp.

·        Medio de alpiste: Criptococcus neoformans.

·        Medio Chromagar Candida: Cándida spp.

Identificación

Un hongo se identifica en primer lugar por la morfología macroscópica de la colonia, color, textura y velocidad de crecimiento. Para observar la estructura microscópica puede tomarse un pequeño fragmento de cultivo y montarlo entre cubre y porta, en fresco o contrastado con un colorante para su posterior observación, lo que permitirá confirmar la sospecha de una levadura o un hongo filamentoso basada en la morfología colonial.

·        Los hongos filamentosos se identifican a nivel de género especie por la morfología del micelio, pero sobre todo por las características microscópicas de sus esporas asexuadas y los elementos que las originan. Para conseguir la producción de esporas a veces se requieren medios de cultivo especiales que facilitan la esporulación. Las estructura reproductivas asexuadas son muy frágiles y para poder observarlas al microscopio sin distorsionarlas o destruirlas se emplean técnicas especiales (microcultivo).

·        Los hongos no esporulados (micelio estéril) son difícilmente identificables.

·        Las levaduras se identifican mediante pruebas metabólicas, de modo semejante a las bacterias.

Requerimientos físicos para el crecimiento de los hongos

·        Temperatura, en su mayoría crecen bien entre 15-30ºC

·        Humedad.

·        Aireación, en su mayoría son aerobios es decir necesitan aire

·        pH, la mayoría crecen bien a pH neutros y ácidos.

·        Luz, incide en la velocidad de crecimiento.

·        Nutrientes (carbono, nitrógeno, vitaminas, oligoelementos, ...).

Antígenos fúngicos

La composición antigénica de los hongos es compleja y varía según la estructura anatómica considerada (levadura, hifa, espora) y el resultado metabólico. En algún caso los antígenos principales de los hongos han sido purificados y caracterizados tanto en su composición química como en su localización celular, pero en otros casos se trabaja con extractos antigénicos más o menos purificados, cuya composición precisa se desconoce. Estos extractos antigénicos pueden ser celulares o metabólicos, en este último caso son productos celulares segregados al medio de cultivo. En el criptococcus el antígeno más estudiado es el capsular, de estructura polisacarídica. Su detección en los líquidos orgánicos constituye un método de diagnóstico de la infección.

La mayoría de los antígenos fúngicos se localizan en la pared, siendo principalmente mananos y proteínas estructurales. La complejidad antigénica de los hongos puede documentarse en el estudio de Aspergillus. Sus antígenos son muy variados y los extractos celulares enfrentados a sueros de paciente infectados pueden mostrar más de 52 bandas antigénicas diferentes reconocidas por el suero inmune.

Algunos antígenos, como el polisacárido capsular del criptococcus, algunos de Candida e incluso de aspergillus, se han purificado y obtenido anticuerpos específicos (monoclonales) que han permitido su caracterización precisa. También han sido muy estudiados los antígenos de otros hongos patógenos para el hombre como los de histoplasma, coccidioides y otros.

Especial interés poseen los antígenos de los dermatofitos que son utilizados en pruebas cutáneas para evaluar la respuesta inmune celular de un paciente.

Características diagnósticas de laboratorio

·        Cultivo en un medio complejo (agar de Sabouraud)

·        Color del micelio, característico de las colonias

·        Tipo de hifas, septadas y no septadas.

·        Estructuras reproductoras

·        Test inmunológicos

·        Test bioquímicos, utilizando azúcares o complejos nitrogenados.

o   Auxonograma (patrón de utilización de hidratos de carbono).

o   Zimograma (patrón de fermentación de hidratos de carbono).

·        Test de identificación genética, basados en la tecnología del ADN.
Mecanismo de acción de los antifúngicos

Taxonomía de los hongos