Biología de las enfermedades infecciosas

Los microorganismos se encuentran por todas partes: en la tierra, en el agua dulce y salada, en el fondo del océano y en el aire. Diariamente los comemos, bebemos y respiramos. No obstante, a pesar de su aparente presencia abrumadora, rara vez invaden, se multiplican y producen infección en los seres humanos. Incluso cuando lo hacen, la infección es a veces tan leve que no provoca ningún síntoma.

De hecho, existen pocos microorganismos capaces de causar enfermedades. Muchos de ellos viven sobre la piel, en la boca, en las vías respiratorias, en el intestino y en los genitales (particularmente en la vagina). El que permanezcan como un inofensivo compañero o invadan y causen una enfermedad en el huésped depende de la naturaleza del microorganismo y de las defensas del cuerpo humano.

Flora residente

Una persona sana vive en armonía con la flora microbiana normal, que se establece (coloniza) en determinadas zonas del cuerpo. Esta flora, que por lo general ocupa un lugar concreto, recibe el nombre de flora residente. En lugar de causar una enfermedad, esta flora suele proteger el cuerpo de los microorganismos que provocan enfermedades. Si resulta alterada de alguna manera, rápidamente se recupera. Los microorganismos que colonizan al huésped desde unas horas a unas semanas, pero no se establecen en él de forma permanente, se llaman la flora transitoria.

Diversos factores medioambientales (como la dieta, las condiciones sanitarias, la polución del aire y los hábitos higiénicos) influyen en el desarrollo de las especies que van a constituir la flora residente de un individuo.

Por ejemplo, los lactobacilos son microorganismos que suelen vivir en el intestino de quienes consumen muchos productos lácteos. El Hemophilus influenzae es una bacteria que coloniza las vías respiratorias de las personas que padecen enfermedad pulmonar obstructiva crónica.

En determinadas condiciones, los microorganismos que forman parte de la flora residente de una persona pueden provocar una enfermedad. Por ejemplo, los estreptococos piógenos pueden vivir en la garganta sin causar daño alguno, pero si las defensas del organismo se debilitan o si los estreptococos son de una variedad particularmente peligrosa, pueden provocar una faringitis estreptocócica (infección de garganta). De forma similar, otros microorganismos que forman parte de la flora residente se volverían invasores, provocando enfermedades en el individuo que tiene alteradas sus barreras defensivas. Por ejemplo, quienes padecen cáncer de colon son vulnerables a la invasión de microorganismos que normalmente viven en el intestino; éstos pueden trasladarse a través de la sangre e infectar las válvulas cardíacas. La exposición a dosis masivas de radiación también puede ocasionar una invasión por parte de estos microorganismos y conllevar una infección grave.

Cómo se desarrolla la infección

Las enfermedades infecciosas son, por lo general, provocadas por microorganismos que invaden el cuerpo y se multiplican. La invasión se inicia, habitualmente, mediante la adherencia a las células de la persona afectada. Este proceso es muy específico e implica acoplamientos entre la célula humana y el microorganismo, similares a los de una llave con su cerradura. El que éste permanezca cerca del punto de invasión o bien se extienda a puntos lejanos depende de factores como la producción de toxinas, enzimas u otras sustancias.

Algunos microorganismos que invaden el cuerpo producen toxinas (venenos que afectan a las células cercanas o distantes). La mayoría de éstas tiene componentes que se unen específicamente con moléculas de ciertas células (células diana), donde causan la enfermedad. En el tétanos, el síndrome del shock tóxico y el cólera, las toxinas desempeñan un papel básico. Unas pocas enfermedades infecciosas son causadas por toxinas producidas por microorganismos fuera del cuerpo, como por ejemplo la intoxicación alimentaria causada por estafilococos.

Tras la invasión, los microorganismos deben multiplicarse para producir la infección. Por consiguiente, pueden suceder tres cosas: primero, que estos microorganismos sigan multiplicándose y desborden las defensas humanas, proceso que puede causar suficiente daño como para matar al enfermo; en segundo lugar, se puede alcanzar un estado de equilibrio, desarrollándose una infección crónica; ni los microorganismos ni el afectado ganan la batalla, y en tercer lugar, la persona, con o sin tratamiento médico, consigue erradicar el microorganismo invasor. Este proceso restablece la salud y suele proporcionar una inmunidad duradera frente a otra infección producida por el mismo microorganismo.

Muchos de los microorganismos causantes de enfermedades, tienen propiedades que aumentan la gravedad del proceso (virulencia) y resisten a los mecanismos de defensa del cuerpo. Por ejemplo, algunas bacterias producen enzimas que rompen los tejidos, permitiendo que la infección se extienda más rápidamente.

Algunos microorganismos cuentan con mecanismos para bloquear los sistemas de defensa del cuerpo. Por ejemplo, pueden ser capaces de interferir la producción de anticuerpos o el desarrollo de las células T (una variedad de glóbulos blancos) específicamente armados para atacarlos. Otros tienen cubiertas externas (cápsulas) que impiden su ingestión por parte de los glóbulos blancos. El hongo criptococo, de hecho, desarrolla una cápsula más gruesa después de entrar en los pulmones. La razón es que su cápsula adquiere mayor espesor cuando está en una atmósfera de anhídrido carbónico y en los pulmones existe más gas de este tipo que en la tierra, que es donde normalmente vive. Por lo tanto, los mecanismos de defensa del organismo no resultan tan eficaces cuando el criptococo infecta los pulmones. Algunas bacterias ofrecen resistencia a ser destruidas (lisis) por sustancias que circulan en el flujo sanguíneo. Otras incluso producen sustancias químicas que contrarrestan los efectos de los antibióticos.

Cómo una infección afecta al cuerpo humano

Ciertas infecciones producen cambios en la sangre, el corazón, los pulmones, el cerebro, los riñones, el hígado o los intestinos. Al identificar estos cambios, el médico puede determinar que la persona padece una infección.

Cambios en la sangre

Como parte de las defensas del organismo contra la infección, la cantidad de glóbulos blancos suele aumentar. Dicho incremento puede producirse en pocas horas, en gran medida por la liberación de glóbulos blancos almacenados en la médula ósea. Lo primero en aumentar es el número de neutrófilos y, si la infección persiste, aumentan los monocitos, siendo ambos dos variedades de glóbulos blancos. También lo son los eosinófilos, que aumentan con las reacciones alérgicas y las infestaciones parasitarias, pero no suelen hacerlo con las infecciones bacterianas.

Ciertas infecciones, como la fiebre tifoidea, disminuyen el número de glóbulos blancos. Tal disminución puede producirse porque la infección es tan importante que la médula ósea es incapaz de producir glóbulos blancos con suficiente velocidad como para reemplazar los perdidos en la lucha contra la invasión.

La anemia puede ser el resultado de una hemorragia a causa de la infección, por la destrucción de los glóbulos rojos o bien por la depresión de la médula ósea. La infección grave puede provocar una coagulación diseminada en todos los vasos sanguíneos, lo que se conoce como coagulación intravascular diseminada. El mejor modo de revertir esta situación es tratar la enfermedad de base, en este caso la infección. Una caída en los valores de las plaquetas de la sangre sin ningún otro cambio también puede indicar una infección subyacente.

Qué clase de relación existe

Entre un microorganismo y un huésped humano puede haber tras clases de relaciones:

  • Simbiosis, en la que tanto se benefician el microorganismi como el huésped.
  • Comensalismo, en la que el microorganismo se beneficia pero el huesped no sufre daño alguno.
  • Parasitismo, en la que se beneficia el microorganismo y el huesped resulta perjudicado.

Las bacterias y los hongos representan la mayoría de microorganismos que tienen relaciones simbióticas y comensales.

Cambios en el corazón, los pulmones y el cerebro

Los posibles cambios cardíacos producidos durante una infección consisten en un aumento del ritmo cardíaco y en un incremento o disminución del volumen de sangre expulsado con cada contracción (gasto cardíaco). Aun cuando las infecciones, habitualmente, incrementan el ritmo cardíaco, algunas, como la fiebre tifoidea, hacen que el pulso sea más lento de lo que cabría esperar por la gravedad de la fiebre. La presión arterial puede descender. En una infección grave, la dilatación de los vasos sanguíneos puede derivar en una fuerte caída de la presión arterial (shock séptico).

La infección y la fiebre suelen hacer que se respire más rápidamente (incremento de la frecuencia respiratoria), lo que supone que más anhídrido carbónico es transferido desde la sangre y exhalado, haciendo que ésta se vuelva más ácida. La rigidez pulmonar aumenta y ello puede interferir en la respiración y derivar en una enfermedad conocida como síndrome de distrés respiratorio agudo. Los músculos respiratorios del tórax también pueden fatigarse.

Las infecciones graves también pueden provocar anomalías en la función cerebral, tanto si un microorganismo invade de forma directa el cerebro como si no. Las personas de edad avanzada son particularmente propensas a sufrir estados de confusión. La fiebre muy alta puede provocar convulsiones.

Cambios renales, hepáticos e intestinales

Los cambios renales pueden abarcar desde una pequeña pérdida de proteínas en la orina hasta una insuficiencia renal aguda. Éstos pueden ser provocados por el debilitamiento del corazón, la caída de la presión arterial o el efecto directo de los microorganismos sobre el riñón.

Muchas infecciones pueden alterar la función hepática, aun cuando los microorganismos no ataquen directamente al hígado. Un problema frecuente es la ictericia causada por una acumulación de bilis (ictericia colestásica). La ictericia es un signo preocupante si se origina a partir de una infección.

Una infección grave puede provocar úlceras de estrés en la parte alta del intestino, pudiendo derivar en una hemorragia. Por lo general, sólo se produce una pequeña pérdida de sangre, pero en un pequeño porcentaje de personas la hemorragia puede ser grave.

Infección a partir de aparatos y artefactos utilizados en medicina

Por lo general, se piensa que la infección se produce cuando los microorganismo invaden el cuerpo y se adhieren a células específicas. Pero los microorganismos tambien pueden adherirse y comenzar a formar colonias en aparatos y artefacetos médicos colocados en el cuerpo (como catéteres, articulaciones artificiales y válvulas cardíacas artificiales). Cuando éstos se insertan en e cuerpo, los microorganismos pueden diseminarse, causando una infección.

Defensas del cuerpo contra la infección

Las defensas del organismo contra la infección incluyen barreras naturales, como la piel; mecanismos inespecíficos, como ciertas clases de glóbulos blancos y fiebre; y mecanismos específicos, como los anticuerpos.

Por lo general, si un microorganismo atraviesa las barreras naturales del cuerpo, los mecanismos de defensa específicos e inespecíficos lo destruyen antes de que se multiplique.

Barreras naturales

Por lo general, la piel evita la invasión de muchos microorganismos a menos que esté físicamente dañada, por ejemplo, debido a una lesión, la picadura de un insecto o una quemadura. Sin embargo existen excepciones, como la infección por el papilomavirus humano, que provoca verrugas.

Otras barreras naturales eficaces son las membranas mucosas, como los revestimientos de las vías respiratorias y del intestino. Generalmente, estas membranas están cubiertas de secreciones que combaten a los microorganismos. Por ejemplo, las membranas de los ojos están bañadas en lágrimas, que contienen una enzima llamada lisozima. Ésta ataca a las bacterias y ayuda a proteger los ojos de las infecciones.

Las vías respiratorias filtran de forma eficaz las partículas del aire que se introducen en el organismo. Los tortuosos conductos de la nariz, con sus paredes cubiertas de moco, tienden a eliminar gran parte de la materia entrante. Si un organismo alcanza las vías respiratorias inferiores, el latido coordinado de unas minúsculas prominencias similares a pelos (cilios) cubiertas de moco, lo transportan fuera del pulmón. La tos también ayuda a eliminar estos microorganismos.

El tracto gastrointestinal cuenta con una serie de barreras eficaces, que incluyen el ácido del estómago y la actividad antibacteriana de las enzimas pancreáticas, la bilis y las secreciones intestinales. Las contracciones del intestino (peristaltismo) y el desprendimiento normal de las células que lo revisten, ayudan a eliminar los microorganismos perjudiciales.

El aparato genitourinario del varón se encuentra protegido por la longitud de la uretra (alrededor de 20 cm). Debido a este mecanismo de protección, las bacterias no suelen ingresar en la uretra masculina, a menos que sean introducidas allí de forma no intencionada a través de instrumental quirúrgico. Las mujeres cuentan con la protección del ambiente ácido de la vagina. El efecto de arrastre que produce la vejiga al vaciarse es otro mecanismo de defensa en ambos sexos.

Las personas con mecanismos de defensa debilitados son más vulnerables a ciertas infecciones. Por ejemplo, aquellos cuyo estómago no secreta ácido son particularmente vulnerables a la tuberculosis y a la infección causada por la bacteria Salmonella. El equilibrio entre los diferentes tipos de microorganismos en la flora intestinal residente también es importante para mantener las defensas del organismo. En ocasiones, un antibiótico tomado para una infección localizada en cualquier otra parte del cuerpo, puede romper el equilibrio entre la flora residente permitiendo que aumente el número de microorganismos que provocan enfermedades.

Mecanismos de defensa inespecíficos

Cualquier lesión, incluyendo una invasión de bacterias, produce inflamación. La inflamación sirve, parcialmente, para dirigir ciertos mecanismos de defensa al punto en que se localiza la lesión o la infección. Con la inflamación, aumenta el aporte de sangre y los glóbulos blancos pueden traspasar los vasos sanguíneos y dirigirse a la zona inflamada con más facilidad. El número de glóbulos blancos en el flujo sanguíneo también aumenta, ya que la médula ósea libera una gran cantidad que tenía almacenada y, de inmediato, comienza a producir más.

La primera variedad de glóbulos blancos que entra en escena son los neutrófilos, que comienzan a ingerir microorganismos invasores e intentan contener la infección en un espacio reducido. Si la infección continúa, los monocitos, otra clase de glóbulos blancos con una habilidad aún mayor para ingerir microorganismos, llegarán en cantidades cada vez mayores.

Sin embargo, estos mecanismos de defensa inespecíficos pueden resultar desbordados ante una gran cantidad de microorganismos invasores, o por otros factores que reduzcan las defensas del cuerpo, como los contaminantes del aire (incluyendo el humo del tabaco).

Fiebre

La fiebre, definida como una elevación de la temperatura corporal superior a los 37,7 °C (medidos con el termómetro en la boca), es, en realidad, una respuesta de protección ante la infección y la lesión. La elevada temperatura corporal estimula los mecanismos de defensa del organismo al tiempo que causa un malestar relativamente pequeño a la persona.

Normalmente, la temperatura corporal sube y baja todos los días. El punto más bajo se alcanza alrededor de las seis de la mañana y el más elevado entre las cuatro y las seis de la tarde. Aunque se suele decir que la temperatura normal del cuerpo es de 37 °C, el mínimo normal a las seis de la mañana es de 37,1 °C y el máximo normal a las cuatro de la tarde será de 37,7 °C.

El hipotálamo, una parte del cerebro, controla la temperatura corporal; la fiebre es consecuencia de la nueva regulación del termostato del hipotálamo. La temperatura corporal aumenta a un nuevo nivel superior del termostato desplazando la sangre de la superficie de la piel hacia el interior del cuerpo, reduciendo con ello la pérdida de calor. Los escalofríos pueden producirse para incrementar la producción de calor mediante la contracción muscular. Los esfuerzos del organismo por conservar y producir calor continuarán hasta que la sangre llegue, en el hipotálamo, a la nueva temperatura más elevada. Entonces los mecanismos habituales mantendrán dicha temperatura y, posteriormente, cuando el termostato vuelva a su nivel normal, el cuerpo eliminará el exceso de calor a través del sudor y mediante el desvío de la sangre hacia la piel. Los escalofríos pueden aparecer cuando la temperatura desciende.

La fiebre puede seguir un cuadro en el cual la temperatura alcanza un máximo diario y luego vuelve a su nivel normal. Por otro lado, la fiebre puede ser remitente, es decir, que la temperatura varía pero no vuelve a la normalidad. Ciertas personas, como por ejemplo los alcohólicos, tanto las de edad avanzada como las muy jóvenes, pueden tener un descenso de la temperatura como respuesta a una infección grave.

Causas específicas de la fiebre

  • Infección, como por ejemplo de origen bacteriano o vírica.
  • Cáncer.
  • Una reacción alérgica.
  • Trastornos normales como el feocromocitoma o el hipertiroidismo.
  • Enfermedades auto inmunes, como la artritis reumatoide.
  • Ejercicio excesivo, especialmente en un clima caluroso.
  • Excesiva exposición al sol.
  • Ciertos fármacos, como los anestésicos, antipsicóticos y anticolinérgicos, así como una sobredosis de aspirina.
  • Lesión del hipotálamo (parte del cerebro que controla la temperatura), por ejemplo a causa de un traumatismo o un tumos cerebral.

Las sustancias productoras de fiebre reciben el nombre de pirógenos. Éstos pueden provenir del interior o del exterior del organismo. Ejemplos de pirógenos formados en el exterior del cuerpo son los microorganismos y las sustancias que éstos producen, como las toxinas.

En realidad, los pirógenos provocan fiebre al estimular el organismo para que produzca sus propios pirógenos. Los pirógenos formados dentro del organismo suelen ser producidos por un tipo de glóbulo blanco llamado monocito.

Sin embargo, la infección no es la única causa de fiebre; ésta también puede ser consecuencia de una inflamación, un cáncer o una reacción alérgica.

Determinación de la causa de la fiebre

Por lo general, la fiebre tiene una causa obvia, como la gripe o la neumonía. Pero en otros casos la causa es sutil, como una infección del revestimiento interno del corazón (endocarditis bacteriana). Cuando una persona tiene al menos 38,3 °C de fiebre y una investigación exhaustiva no consigue descubrir la causa, el médico puede denominarla fiebre de origen desconocido. Las causas potenciales de dicha fiebre incluyen cualquier trastorno que eleve la temperatura corporal, pero las causas más frecuentes entre los adultos son las infecciones, las enfermedades causadas por anticuerpos generados contra los tejidos de la propia persona (enfermedades autoinmunes) y un cáncer no descubierto (en especial, la leucemia o un linfoma).

Para determinar la causa, el médico indaga acerca de los síntomas y enfermedades presentes y pasados, medicaciones actuales, exposición a infecciones, viajes recientes, etc. El cuadro que sigue la fiebre no suele contribuir al diagnóstico. Sin embargo, hay algunas excepciones; por ejemplo, una fiebre que aparece cada dos o tres días es típica del paludismo.

Los viajes recientes, en especial al extranjero, o la exposición a ciertos materiales o animales, pueden dar pistas sobre la causa de la fiebre. En regiones de un determinado país son frecuentes unas infecciones, mientras que en otras abundan otras diferentes.

Una persona que ha bebido agua contaminada (o que ha tomado hielo hecho con agua contaminada) puede desarrollar fiebre tifoidea. Una persona que trabaja en una planta de envasado de carne puede tener una brucelosis.

Después de realizar este tipo de preguntas, el médico practica una exploración física completa para encontrar el origen de la infección o evidencia de alguna enfermedad. Dependiendo de la intensidad de la fiebre y de las condiciones del paciente, la revisión puede ser realizada en el consultorio del médico o bien en el hospital.

Los análisis de sangre pueden ser utilizados para detectar la presencia de anticuerpos contra un microorganismo, para hacerlo crecer en un cultivo y para determinar el número de glóbulos blancos. Puede observarse un incremento en los valores de un anticuerpo específico y ello puede ayudar a identificar al microorganismo invasor. El aumento en la cantidad de glóbulos blancos suele indicar infección. El recuento diferencial (la proporción de distintos tipos de glóbulos blancos) proporciona más pistas. Un aumento en los neutrófilos, por ejemplo, sugiere una infección aguda por bacterias. Un aumento en los eosinófilos sugiere una infestación parasitaria, por ejemplo, por cestodos o por nematodos.

La ecografía, la tomografía computadorizada (TC) y la resonancia magnética (RM) pueden ayudar a establecer un diagnóstico. La gammagrafía con leucocitos marcados puede ser utilizada para identificar áreas de infección o inflamación.

Para realizar esta prueba, el paciente recibe una inyección de glóbulos blancos que contienen un marcador radiactivo. Como los glóbulos blancos son atraídos a las zonas infectadas y, en este caso, los inyectados tienen un marcador radiactivo, el examen puede detectar una zona de infección. Si los resultados de esta prueba son negativos, el médico puede necesitar obtener una muestra del hígado (biopsia), de la médula ósea u otra área de la cual se sospeche. La muestra es examinada posteriormente al microscopio.

Tratamiento de la fiebre

Dados los potenciales efectos beneficiosos de la fiebre, se discute si ésta debe ser tratada de forma rutinaria. De todos modos, un niño que haya tenido una convulsión como resultado de la fiebre (ataque febril) debe recibir tratamiento. Del mismo modo, un adulto con un problema cardíaco o pulmonar suele recibirlo porque la fiebre puede aumentar la necesidad de oxígeno. Estas necesidades aumentan un 7 por ciento por cada 0,17 ºC de aumento de la temperatura corporal a partir de los 37 ºC. La fiebre también puede provocar cambios en la función cerebral.

Los fármacos utilizados para hacer descender la temperatura corporal reciben el nombre de antipiréticos. Los más usados y eficaces son el paracetamol y los antiinflamatorios no esteroideos, como la aspirina. Sin embargo, en los niños y adolescentes no se combate la fiebre con aspirinas porque ésta aumenta el riesgo de sufrir el síndrome de Reye, que puede ser mortal.

Mecanismos de defensa específicos

Una vez desarrollada la infección, todo el poder del sistema inmunitario entra en acción. Éste produce varias sustancias que específicamente atacan a los microorganismos invasores. Por ejemplo, los anticuerpos se adhieren a éstos y ayudan a inmovilizarlos. Así pueden destruirlos, directamente o bien ayudar a los glóbulos blancos a localizarlos y eliminarlos. Además, el sistema inmunitario puede enviar un tipo de células conocidas como células T asesinas (otra clase más de glóbulos blancos) para atacar específicamente al organismo invasor.

Los fármacos antiinfecciosos, como los antibióticos, o los agentes antimicóticos o antivíricos, pueden ayudar a las defensas naturales del cuerpo. Sin embargo, si el sistema inmunitario se encuentra gravemente debilitado, estos fármacos no suelen ser eficaces.

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