Page 99 - 82_01

Microcalorimetry contributions to early diagnosis of bacterial infections
En cuanto al termograma de K. pneumoniae, es
claramente diferente al de las otras enterobacterias
comentadas. En este caso se observa una primera fase
característica, en la cual tras el pico máximo se traza una desarrollados. En este sentido es determinante un método
meseta previa a un descenso brusco hasta niveles muy
bajos, del orden de 10 µV. Tras este punto se percibe un
incremento exponencial del flujo de calor, sin llegar a un
pico máximo durante el tiempo que dura la experiencia.
Los resultados obtenidos han sido tratados
matemáticamente, ajustándose a ecuaciones de tipo
exponencial y polinómico. En la fase logarítmica de la
curva de crecimiento los datos obtenidos se han ajustado a
una ecuación exponencial. En esta fase de la curva de
crecimiento, la proliferación microbiana se puede expresar
como:
nt = n0 × exp(k × t) (1.1)
donde n0 es el número de células a tiempo 0, y nt el
número de células a tiempo t y k es la constante de
crecimiento (16).
Si consideramos Pw como la energía desprendida por
cada célula, entonces:
ntPw = n0 ! Pw ! exp(k ! t) (1.2)
Teniendo en cuenta que la energía desprendida a t cero
es P0 y Pt a tiempo t:
Pt = P0 × exp(k × t) (1.3)
ln Pt = ln P0 + k × t (1.4)
Se define tiempo de generación (G) como el tiempo
que tarda una población en duplicar su número, y se
expresa como:
G = (ln 2)
k (1.5)
Por lo tanto, a partir del ajuste matemático de los
valores de potencia obtenidos en el estudio
microcalorimétrico de cultivos bacterianos podemos
extraer de forma rápida y sencilla el valor de la constante butanodiólica muestra un termograma radicalmente
de crecimiento y del tiempo de generación de la bacteria
objeto de estudio.
Del termograma también podemos extraer la cantidad
de calor (Q) intercambiado durante el tiempo que dura la
experiencia.
Q = K·A (1.6)
Donde, A (µV·h) representa el área, calculada por el
método trapezoidal, y K es una constante cuyo valor 24,8
J/µV·h fue calculada a partir del calibrado eléctrico
realizado por efecto Joule del equipo.
4. DISCUSIÓN
Cada persona está colonizada por un número de células
bacterianas superior al número de células que forman parte
del organismo. Normalmente, se establece una relación
simbiótica entre la bacteria y el hospedador, aunque en
ocasiones este equilibrio se rompe produciéndose una
@Real Academia Nacional de Farmacia. Spain
infección. A pesar del amplio arsenal terapéutico
disponible, las enfermedades infecciosas siguen siendo una
de las principales causas de muerte en los países
de diagnóstico precoz que permita un inicio temprano del
tratamiento antibiótico ajustado a las sensibilidades del
agente causal.
La microcalorimetría es una técnica analítica de
medida del calor producido o consumido por reacciones
químicas o cambios físicos de estado, incluyendo el calor
intercambiado durante los complejos procesos biológicos.
Ha sido usada en biología, farmacología, biotecnología y
ecología por su alta sensibilidad, precisión y simplicidad,
sin embargo, el uso en clínica ha sido muy limitado (6,17).
La microcalorimetría permite determinar la presencia
de microorganismos en la muestra en pocas horas, ya que
aunque el inóculo inicial presente una baja concentración
de bacterias, su exponencial replicación hace posible medir
el calor generado como consecuencia de su metabolismo.
Esta información tiene una gran relevancia desde el punto
de vista clínico, ya que como podemos ver en los
termogramas obtenidos en este trabajo, es posible
identificar la presencia de enterobacterias en una muestra
en menos de 8 horas, incluso en las muestras menos
concentradas (10 UFC/ml).
Además, teniendo en cuenta las experiencias
realizadas, podemos decir que en un medio de cultivo
definido cada especie analizada presenta un perfil de
crecimiento que se repite a todas las concentraciones
estudiadas, obteniendo una “huella térmica” de cada
bacteria, e incluso permitiendo diferenciar especies del
mismo género (11). Esta curva calorimétrica está definida
por una serie de puntos de fuerza electromotriz registrados
por el sistema de adquisición de datos, y que responden al
intercambio energético que se produce durante el periodo
de cultivo, permitiendo la identificación de la especie
bacteriana.
En los termogramas se registran una serie de picos de
energía que posiblemente estén asociados a la capacidad
que tiene cada microorganismo de asimilar los diferentes
componentes del medio de cultivo. Cabe destacar las
similitudes observadas entre los termogramas de E. coli y
P. mirabilis, dos especies que presentan el mismo tipo de
fermentación de la glucosa, ácido-mixta, mientras que K.
pneumoniae caracterizada por una fermentación
diferente.
Los resultados obtenidos han sido tratados
matemáticamente, permitiendo conocer de forma rápida y
sencilla el valor de la constante de crecimiento (K) y el
tiempo de generación (G), parámetros característicos de
cada especie bacteriana y que para conocerlos por los
métodos habituales se requieren técnicas muy laboriosas.
Además, la microcalorimetría permite cuantificar la
cantidad de calor intercambiado (Q) en un cultivo
bacteriano durante un periodo definido. El conocimiento
de estos parámetros abre las posibilidades de nuevos
estudios, que permitan conocer el comportamiento de una
95