La situación de pandemia que vivimos ha obligado a hacer un paréntesis en nuestra actividad docente presencial. Ahora tenemos la responsabilidad y la necesidad de actuar para conseguir detener cuanto antes la expansión del coronavirus y ello nos obliga a que cambiemos la dinámica de nuestras clases; buscaremos nuevas estrategias que nos permitan mantener la actividad docente desde nuestras casas y eso también afecta a nuestro proyecto. Durante el tiempo que dure esta cuarentena no podremos hacer experiencias de laboratorio. Pero la ciencia no solo se hace en los laboratorios, se hace revisando la bibliografía, analizando los resultados, planteando nuevos experimentos o incluso preparando la publicación de artículos científicos con los que dar a conocer los avances.
Aunque he ido leyendo vuestras aportaciones conforme las habéis ido enviando, las he vuelto a revisar a ahora todas juntas para tener una visión de conjunto. En primer lugar tengo que agradeceos vuestra participación a la vez que felicitaos por vuestros comentarios, que en general tienen un gran nivel. Las he comentado con Manuel Espinosa, nuestro investigador, y hay un par de cosas que se deducen de vuestros análisis y que podemos resolver sin necesidad de hacer nuevos experimentos y que nos pueden llevar a conclusiones importantes acerca de nuestro trabajo.
En primer lugar. Todos habéis observado que la actividad antibacteriana, tanto de extractos como de aceites esenciales, es mucho más patente frente a Bacillus megaterium que frente a al resto de las bacterias de prueba. Dicho de otra manera, siempre hemos encontrado halos de inhibición más definidos frente a esta bacteria que frente al resto de microorganismos que hemos ensayado, con un comportamiento más homogéneo, salvo algún caso concreto. Pero ¿qué diferencias hay entre nuestras bacterias?
Bacillus megaterium es una bacteria gram positiva. Por el contrario, el resto de los microorganismos ensayados (Escherichia coli, Xanthomonas campestris, Pseudomonas syringae y Dickeya dadantii) son gram negativas. Este concepto hace referencia a una tinción que proporciona información acerca de la pared celular de las bacterias.
La pared celular de las bacterias gram positivas está constituida por una gruesa capa de mucopéptido que rodea a la membrana plasmática. El mucopéptido está constituido por cadenas de polisacáridos unidos entre sí por cadenas de aminoácidos asociado a otros compuestos como polisacáridos, proteínas y unos compuestos llamados ácidos teicóicos. Por el contrario, las gram negativas tienen una capa de mucopéptido mucho más fina, por encima de la cual se dispone otra membrana, parecida a la plasmática, con lipopolisacáridos y proteínas, muchas con función enzimática. No presenta ácidos teicóicos.
Esta diferencia de estructura puede afectar a la sensibilidad que presentan las bacterias frente a los antibióticos. Algunos de estos actúan contra los enzimas que participan en la formación de la pared celular, como es el caso de la penicilina. La formación defectuosa de la pared celular conlleva la muerte de la bacteria.
Y ahora toca investigar desde la bibliografía. Esto no va ser tan fácil como la realización de los experimentos en el laboratorio. Pero estáis demostrando una gran capacidad ante el proyecto. ¿Es habitual esta mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas? En caso afirmativo ¿qué explicaciones se han propuesto por los investigadores? ¿por qué pueden ser más sensibles las bacterias gram positivas? ¿podemos encontrar alguna otra explicación en la bibliografía?
Nos centramos ahora en los aceites esenciales. Todos habéis descrito la gran actividad antimicrobiana de algunos aceites como los obtenidos a partir de los distintos tomillos que hemos probado (Thymus vulgaris, Thymus zygis) o de la ajedrea (Satureja montana). Los aceites esenciales son una mezcla compleja de compuestos químicos volátiles producidos por las plantas con distintas funciones. La composición química se ha estudiado y existe abundante bibliografía sobre la misma. La propuesta que os hacemos es que comparéis la composición química de los distintos aceites esenciales que presentan mayor actividad y veáis si existe alguna coincidencia en los compuestos que los forman. ¿Podremos relacionar alguno de estos componentes con la actividad antimicrobiana de nuestros aceites?
Y un último dato para que veáis la importancia que puede tener un proyecto como el que desarrollamos con extractos de plantas y aceites esenciales. Quizá el mayor motivo de preocupación que tenemos en estos días es la progresión de la infección por el coronavirus. Pues bien os dejo este par de referencias para que veáis cómo se ha descrito en extractos vegetales y en aceites esenciales actividad antivírica. Simplemente, echadle un vistazo y nos comentáis.
Buenas tardes, para responder a la pregunta de: ¿Es habitual esta mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas?
ResponderEliminarYo tengo una respuesta afirmativa ya que como sabemos las bacterias gram positivas, tienen una capa de mucopeptidos mucho mas gruesa que las gram negativas y al contrario que las negativas, las positivas tienen acidos teicoicos.
Como han dicho los cientificos, esto es lo mas habitual, pero no ocurre siempre, y esto ¿por que?, nos preguntaremos, pues porque la estructura de las gram positivas pueden ser vulnerables contra algunos tipos de antibioticos a diferencia de las gram negativas, ya que estos antibioticos afectan a la pared celular de la bacteria.
Esta es una explicacion del porque no siempre tienen mayor actividad, pero pueden ser por otros casos de los cuales no estoy concienciado ya que apenas he podido encontrar informacion util, pero yo dejo uno de los casos que responden a esta pregunta, y me pareceria interesante leer los que aporten mis compañeros, un saludo
Victor Manzano Guerrero 1°A
Efectivamente, las bacterias gram positivas son sensibles a los antibióticos beta-lactámicos, como la penicilina o las cefalosporinas. Y algunas veces se hacen resistentes, pues producen una sustancias llamada beta-lactamasa que inactiva el antibiótico. Y bien la idea de compartir lo que dicen los compañeros.
EliminarEs normal que ocurra esta debilidad en las bacterias gram positivas, en este caso, en Bacillus megaterium. La pared de esta es muy diferente a la de una gram negativa como podemos observar en los esquemas superiores. La diferencia en estas estructuras en la gran clave en cuanto a la resistencia de cada una, aunque también influyen circunstancias como la potencia del antibiótico o en este caso el efecto antimicrobiano de cada extracto.
ResponderEliminarLas explicaciones científicas que he encontrado en relación a esta debilidad de Bm son las siguientes:
1) La membrana externa de las bacterias Gram negativas ejerce una notable influencia en la resistencia frente a varios
antibióticos, sobre todo a los que actúan sobre la pared de peptidoflicanos, que es el punto débil de las bacterias
Gram positivas. Hay que pensar que el antibiótico no induce resistencia, solamente actúa en una interferencia clara
de la humanidad en el proceso de selección natural. La pared de las bacterias Gram positivas ejerce un efecto protector o de resistencia contra numerosos antibióticos que tienen que atravesar esta estructura para llegar a su interior y ejercer su efecto antibacteriano. Sin embargo, el mantenimiento de esta estructura se convierte en el punto
de ataque de varios antibióticos, afectando fácilmente en la viabilidad de estas bacterias y creando una susceptibilidad diferente a los mismos entre las bacterias Gram positivas y negativas.
Según leemos en estas primeras conclusiones, hay muchos antibióticos que se basan en el ataque del mantenimiento de la pared de las bacterias, por ello, al no tener esta pared es mucho más fácil acceder al interior y acabar con la bacteria. Puede que muchos de los extractos que hayamos tomado tengan este efecto de atacar ese mantenimiento de la pared.
2) Otro efecto importante que ejerce la pared en las bacterias Gram positivas es la dificultad de transmisión de resistencias entre bacterias a través de plásmidos, muy frecuente en bacterias Gram negativas, aunque, por el contrario, la pared bacteriana de los Gram positivas se encuentra inmediatamente accesible y constituye un blanco ideal para los antibióticos. Esto no ocurre en bacterias Gram negativas, donde la pared es mucho menor y se encuentra entre dos membranas que dificultan su acceso a los antibióticos.
Aquí vemos como la estructura de las gram negativas al tener dos membranas también se hace mucho más difícil su acceso y por ello la estructura de las gram positivas es mucho más débil en varias ocasiones ante los antibióticos.
Estos dos aceites esenciales, el de tomillo y el de ajedrea, contienen los dos en común: timol y gamma-terpineno. Podríamos relacionar estos dos componentes ya que en los dos aceites se encuentran en mayor o menor medida, pero creo que también debemos tener en cuenta la planta y los demás componentes de cada uno para llegar a hacer un aceite lo más óptimo posible.
Antonio, buen comentario, como siempre. Relacionas bien la estructura de la pared con la sensibilidad a los antibióticos.
EliminarMe gustaría que nos explicaras esta frase tuya:
"Hay que pensar que el antibiótico no induce resistencia, solamente actúa en una interferencia clara de la humanidad en el proceso de selección natural."
Espero que esto de trabajar el proyecto en casa sea más llevadero de lo que actualmente creo que es. Aún así espero que esto se acabe pronto ya que uno no puede comparar la enseñanza que nos dabas mediante prácticas y ensayos con lo que podemos llegar a hacer los alumnos vía digital.
ResponderEliminarDespués de leer el post he decidido enterarme en profundidad sobre las bacterias gram positivas y gram negativas:
La diferencia entre ellas; las gram negativa y positiva radica en la estructura de la envoltura celular.
La pared celular Gram-positiva se caracteriza por la presencia de una capa de peptidoglicano muy gruesa, que es responsable de la retención de los tintes violetas durante la tinción de Gram.
La mayoría de las bacterias tienen una pared celular que es químicamente Gram negativa. Este tipo de pared celular Gram-negativa, consta de tres estructuras: una membrana interna, una capa de peptidoglicano, y una membrana externa.
La resistencia antimicrobiana puede ser explicada por numerosos mecanismos. Los mecanismos de resistencia más caracterizados y además prevalentes en bacterias Gram positivas y negativas, corresponden a sistemas enzimáticos de degradación o a modificaciones estructurales de la pared celular o de los sitios blanco en el citoplasma o DNA.
Entonces: en respuesta a las preguntas-
- ¿Es habitual esta mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas?? En caso afirmativo ¿qué explicaciones se han propuesto por los investigadores? ¿por qué pueden ser más sensibles las bacterias gram positivas?
Sí, ya que uno de los factores que determina la actividad es la estructura de la envoltura celular, y las gram positivas no cuentan con una estructura de la envoltura celular tan compleja como las gram positiva.
Las bacterias Gram positivas poseen una pared celular interna y una pared de peptidocluno. En cambio, las negativas poseen una pared celular más completa.
Las positivas no cuentan con una membrana externa. Las negativas tienen membrana externa que forma un saco rígido alrededor de la bacteria.
Las Gram positivas no tienen espacio periplasmático, mientras que las Gram negativas sí tienen, entre la superficie externa de la membrana citoplasmática y la interna de la membrana externa.
Esta información aclara el porqué Bacillus megaterium se muestra más afectada ante los extractos probados con respecto a las otras bacterias gram negativas.
- ¿podemos encontrar alguna otra explicación en la bibliografía?
Sí, todo lo que he dicho anteriormente es la respuesta ante las preguntas de modo en que intento destacar la estructura de las bacterias como culpables de la gran actividad antimicrobiana del tomillo y ajedrea frente a las bacterias gram positiva, pero... investigando un poco sobre los compuestos que forman los extractos del tomillo y la ajedrea he podido notar que tienen algunos componentes activos en común como el timol y el carvacrol.
Investigando sobre estos compuestos activos que suelen estar presentes en tomillo he conseguido averiguar porque en especial el tomillo ha sido capaz de presentar actividad antimicrobiana frente a B. megaterium: en este enlace hay un informe científico que estudia los mecanismos de acción antimicrobiana del Timol y carvacrol frente a microorganismo de interés en alimentos y contiene mucha información sobre las causas por las que afectan en mayor o menor medida a unas bacterias u otras.
-https://www.udlap.mx/WP/tsia/files/No2-Vol-2/TSIA-2(2)-Garc%C3%ADa-Garcia-et-al-2008a.pdf
Magnífico comentario Alejandro. Relacionas bien la pared celular de las bacterias con la sensibilidad de estas a los antibióticos. Ademas dejas caer posibles mecanismos de acción de los antibióticos.
EliminarY muy bien la referencia que nos has aportado. En conjunto, buen trabajo.
Ahora con este gran problema del coronavirus, que esperemos que pronto mejore la situación con ayuda de todos haciendo caso a los consejos sanitarios y se pueda llegar a una cura, hemos aprovechado la cuarentena para recaudar información haciendo una investigación desde nuestras casas de algunas conclusiones que podíamos analizar en las anteriores entradas.
ResponderEliminarPara empezar, como ya se indica en esta entrada del blog, analizando las pruebas que hemos estado realizando a lo largo de estas semanas en el laboratorio podemos, sacar entre muchas, una conclusión, que los extractos y los aceites esenciales tienen una mayor actividad frente a las bacterias gram positiva, en nuestro caso frente a Bacillus megaterium, que frente a los 4 tipos de gram negativa con los que hemos tratado.
Ya respondiendo a las preguntas que se hacen en la entrada. Como hemos podido comprobar mediante experimentos e investigando un poco podemos deducir que lo habitual, aunque no sea siempre así, es que las gram negativa son más resistentes que las gram positiva a los extractos y los aceites esenciales. ¿Pero a qué se debe esto? Se debe a que tipo de extracto se enfrente y, fundamentalmente, a sus diferencias en la estructura de la membrana, pero más específicamente, he encontrado que se debe a que las bacterias gram negativa son más resistentes a los antibióticos, en general, porque su membrana externa, la cual no tiene las gram positiva, comprende un lipopolisacárido complejo (LPS) cuya porción de lípidos actúa como una endotoxina, por lo tanto las gram negativa son más tóxicas que las gram positiva.
https://seleccionesavicolas.com/pdf-files/2012/2/6536-diferenciando-bacterias-gran-y-gram.pdf
http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S2304-37682014001000005&script=sci_arttext&tlng=es
Pasando a otro punto, los aceites esenciales que han tenido una mayor actividad antimicrobiana frente a las bacterias en las pruebas que hemos hecho han sido distintos tipos de tomillo y la ajedrea. Según he investigado, hay dos elementos básicos que tienen estos dos aceites esenciales que son el carvacrol (que tiene propiedades digestivas, carminativas y es un antibiótico natural) y el timol (analgésico, antibiótico natural, antiinflamatorio, carminativo y digestivo).
https://www.botanical-online.com/plantas-medicinales/ajedrea-propiedades-medicinales
https://factorianatura.es/aceites-eseciales/aceite-esencial-de-tomillo.html
Y ya por último, me ha parecido muy interesante que se puedan tratar tanto infecciones bacterianas como virus con extractos y aceites esenciales que presenten esta actividad antivíral y antimicrobiana. Estos mecanismos de acción antiviral de los aceites esenciales ha sido muy poco investigados y son elementos con los que convivimos diariamente y pueden luchar contra las patologías que son problemas muy graves día a día.
Añadir que esta terrible pandemia hace que nos demos cuenta de lo importante que es un proyecto como el nuestro para poder encontrar soluciones a acontecimientos tan graves.
Efectivamente Mónica. La investigación científica se lleva a cabo tanto en los laboratorios como en los despachos o en nuestras casas. Afortunadamente internet nos proporciona una ventana a toda la información que podemos necesitar. Muy bien tu comentario. Buena la referencia para entender la patogenicidad de las bacterias gramos negativas. A esto hay que añadirle lo que parece que estamos viendo y es son menos sensibles a nuestros antimicrobianos. Todo eso las hace más peligrosas.
EliminarY sí, hay algunos trabajos que apuntan a que estos aceites esenciales pueden tener efecto antiviral. Hay que matizar estas informaciones y ver en qué casos concretos, y frente a qué virus en particular se ha demostrado su actividad, así como la vía de aplicación.
Y efectivamente, te agradezco tus últimas palabras. Nunca nos pudimos imaginar al plantear este proyecto que viviríamos estos acontecimientos para que viéramos lo importante que es investigar en salud.
Conocemos como “bacterias gram positivas” al grupo de bacterias que no posee una membrana externa capaz de proteger el citoplasma bacteriano, que tiene una gruesa capa de peptidoglicano y que presentan ácidos teicoicos en su superficie. Dichas bacterias se caracterizan porque se tiñen de azul oscuro o violeta por la tinción de Gram, lo que sirve para explicar el origen de su nombre. Y ante los microbianos, la mayor presencia de fosfolípidos en la membrana de las bacterias gramnegativas hace que éstas sean más sensibles que las grampositivas a la acción de estos agentes. Por tanto, si es habitual mayor actividad frente a bacterias gram positivas.
ResponderEliminarEn la composición química de ambos coinciden el timol y el p-cimeno. El timol es una sustancia cristalina incolora con un olor característico que está presente en la naturaleza en algunos aceites esenciales y que se caracteriza además por su poder desinfectante y fungicida, por lo que lo podríamos relacionar con la actividad antimicrobiana de nuestros aceites. Mientras que el cimeno es un compuesto orgánico aromático de origen natural, constituyente de una serie de aceites esenciales.
Con respecto al último párrafo. Me parece bastante interesante y bien redactado, además de que este es un tema muy importante y nosotros estamos teniendo la suerte(aunque haya habido un paréntesis en nuestros experimentos debido al COVID-19) de experimentar sobre él para así aprender más y quién sabe si descubrir algo nuevo que nadie haya visto o redactado hasta ahora.
Buen comentario Nuria. Y bien que hables del fundamento de la tinción de Gram. Efectivamente, en primer lugar se tiñen las bacterias con violeta de genciana. Se lavan después y se les añade un segundo colorante. Las gram positivas retienen el violeta de genciana cuando se realiza esa tinción; las gram negativas lo pierden y por eso cogen el segundo colorante.
EliminarGracias por reconocer la importancia de nuestro proyecto.
Respondiendo a la primera pregunta de todas, si, es habitual que los aceites esenciales creen mas halos de inivición en las gram positivas y que en general las gram positivas tengan menos resistencia por la siguiente razón.
ResponderEliminarComo podemos ver el la foto que esta incluida en la publicación, la membrana de las bacterias gram negativas tiene mayor cantidad de capas que las gran positivas, pero hay otra razón por la que las gram negativas son mas resistentes. La explicación es la siguiente:
Las gram negativas se caracterizan por la resistencia a los compuestos beta-lactámicos y aminoglicósidos que es explicada fundamentalmente por mecanismos enzimáticos que facilitan la degradación de estos antibióticos, denominados beta-lactamasas y enzimas modificantes, respectivamente. Las beta-lactamasas constituyen un amplio grupo de enzimas que tienen la capacidad de hidrolizar uno o más compuestos beta-lactámicos.
Con respecto a la composición química de los aceites esenciales, podemos destacar que la Satureja montana contiene los siguientes componentes:
-carvacrol (30 - 75 %)
-timol (1 - 5 %)
-p-cimeno (10 - 20 %)
-gamma-terpineol (2 - 10 %)
-1,8-cineol (3,8 %)
-borneol (12,5 %)
-a-terpineol (2,5 %)
Mientras que la Thymus vulgaris y Thymus zygis en general tienen:
-timol (20-55%)
-p-cimeno (14-45%)
-carvacrol (1-10%)
-gamma-terpina (5-10%)
-borneol (8%)
-linalol (8%)
Como podemos apreciar, el carvacrol, es el componente mas importante y común de ambas plantas, de lo que podemos deducir que es uno de los responsable de que estos aceites esenciales sean tan potentes ante los dos tipos de plantas con respecto al resto de las plantas con las que hemos experimentado.
Parte de la información que he utilizado en este comentario, proviene de la siguiente dirección:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0716864014700604
Buena descripción de los componentes de los aceites esenciales. Te pediría, por favor, que nos envíes las referencias de donde has sacado la información sobre la composición de los aceites esenciales. Es importante para nuestro proyecto. La otra referencia nos habla de bacterias resistentes a antibióticos.
EliminarBuen comentario.
- ¿Es habitual esta mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas?,¿qué explicaciones se han propuesto por los investigadores? y ¿por qué pueden ser más sensibles las bacterias gram positivas?
ResponderEliminarComo era de esperar según lo visto en nuestros experimentos lo más normal es que haya una mayor actividad antimicrobiana en las bacterias gram positivas y una menor en las gram negativas.
Para empezar, tenemos que tener en cuenta que cuando un aceite esencial o un extracto tiene actividad antimicrobiana lo que hace es matar a las bacterias que tiene a su alrededor al crear orificios en las membranas de dichas bacterias, estos son creados al entrar en contacto las sustancias de los extractos y las que componen la membrana plasmática de estos seres vivos. El motivo por el que los aceites y extractos son más efectivos en gram positivas es porque estas poseen más peptidoglucano que las gram negativas, por lo que los aceites descomponen estas membranas con más facilidad.
- ¿Podemos encontrar alguna otra explicación en la bibliografía?
Otra posibilidad es que como las bacterias gram positivas tienen una presión osmótica interna mayor que las gram negativas sus membranas soportan más presión, por lo que son más fácilmente rompibles por los aceites esenciales o los extractos, ya que al debilitar su estructura se pueden crear orificios más fácilmente.
- ¿Podemos relacionar alguno de los componentes de los aceites esenciales con su actividad antimicrobiana?
He observado que en los aceites esenciales del tomillo y la ajedrea son muy abundantes los fenoles monoterpénicos como el timol, el carvacrol y el cinemo, los cuales pueden constituir más del 60 o 70 por ciento del aceite. Lo cual nos indica que estas sustancias son las más importantes a la hora de crear la actividad antimicrobiana. Para asegurarme de que esto es así he buscado la composición de otros aceites como el eucalipto y el lavandín, los cuales han tenido una menor actividad y poseen menos porcentaje de esos fenoles y muy pocos tipos de ellos.
- Actividad antivírica
Yo tengo dos preguntas y es que si los aceites esenciales y los extractos presentan por lo general más actividad frente a los virus o a las bacterias. Y la otra es que si podríamos experimentar nosotros, una vez que volvamos al instituto, con ciertos virus que no sean dañinos.
Buen comentario, Pablo y mejores preguntas al final. Unas preguntas para ti: ¿dónde has leído que el peptidoglucano se descompone con más facilidad en las gram positivas? Con respecto a la acción sobre la membrana plasmática, se trata de sustancias lipófilicas que pueden disolver las membranas. Sería interesante que incluyeses la bibliografía de dónde sacas la información. Luego la podemos necesitar todos para elaborar nuestras conclusiones.
EliminarPor favor incluye también las referencias a la composición de los aceites esenciales.
Y con respecto a las preguntas. Creo que hay más actividad frente a las bacterias en general. Se ha descrito algo referente a virus, pero habría que ver cómo se debe aplicar el aceite, frente a qué virus sería más activo... Creo que aquí la investigación que podemos hacer es bibliográfica principalmente. Lo de experimentar con virus lo veo algo complicado. Si fuese con virus animales necesitaríamos cultivos de células y esto creo que no sería demasiado fácil. Otra cosa sería experimentar frente a virus vegetales. En cualquier caso estos temas tendríamos que tratarlos con Manolo. No sé si en la Estación Experimental del Zaidín se hará algo de esto.
(Parte 1)
ResponderEliminarEsta nueva entrada al blog es distinta todas las anteriores. En este caso no encontramos fotos de nuestras placas ni hemos realizado ningún nuevo experimento y hasta dentro de algún tiempo no lo habrá. Pero eso no es problema para nosotros ya que, como dice nuestro profesor Antonio, la ciencia no se hace solo en los laboratorios.
Después de revisar nuestros resultados hemos sacado la conclusión de que nuestros extractos y nuestros aceites esenciales reaccionan mejor frente a Bacillus megaterium (la cual es gram positiva) que frente a las demás bacterias (que son gram negativas).
Esto no debe ser casualidad ni mucho menos, por ello se nos plantean algunas dudas.
¿Es habitual esta mayor actividad frente a bacterias gram positivas? ¿A qué se puede deber?
En general, sí, las bacterias Gram negativas son más resistentes a la acción de los AE que las Gram positivas. Esto puede deberse a la influencia de la estructura de la pared celular y la composición de la membrana de las bacterias y su interacción con los aceites esenciales, de naturaleza lipofílica.
La naturaleza hidrofóbica de los AE les permite introducirse a través de los lípidos de la membrana celular y mitocondrial alterando su estructura, su funcionalidad y haciéndolas más permeables.
Los mecanismos de acción de los AE incluyen la degradación de la pared celular, daño en la membrana citoplasmática, coagulación del citoplasma y daño en las proteínas de membrana entre otros.
También se ha propuesto que los componentes de los AE conducen generalmente a la desestabilización de la bicapa de fosfolípidos, la destrucción de la membrana plasmática, la pérdida de elementos intracelulares vitales y la inactivación de los mecanismos enzimáticos.
Las bacterias Gram positivas poseen una pared celular interna y una pared de peptidocluno. En cambio, las negativas poseen una pared celular más completa.
Las positivas no cuentan con una membrana externa. Las negativas tienen membrana externa que forma un saco rígido alrededor de la bacteria.
Las Gram negativas tienen una membrana más “espesa” y son, pues, más resistentes.
Muy bien Paula. Me gusta mucho tu reflexión del principio. Buenos razonamientos, pero permíteme una pequeña puntualización. En las bacterias no hay mitocondria, luego el mecanismo de acción de las bacterias no iría por ahí. Pero sí que las tienen los parásitos eucariotas. Un posible nuevo enfoque de nuestro proyecto. ¿Afectarán nuestros extractos a parásitos como protozoos o algunos helmintos (gusanos)? Pero no te preocupes, tenemos con lo nuestro de sobra. En cuanto a los otros mecanismos que propones, muy bien. Paso a la segunda parte de tu comentario.
Eliminar(Parte 2)
ResponderEliminarOtra de las conclusiones a las que hemos llegado es que los distintos tomillos que hemos probado (Thymus vulgaris, Thymus zygis) y la ajedrea (Satureja montana) contienen los aceites esenciales más eficaces frente a nuestras bacterias.
- Según el siguiente estudio: https://www.researchgate.net/publication/279200239_CHEMICAL_COMPOSITION_AND_DIFFERENTIATION_OF_ESSENTIAL_OILS_OF_MOROCCO'S_DIFFERENT_VARIETIES_OF_THYME
Thymus vulgaris identificó 28 componentes correspondientes a aproximadamente el 99.84% de la composición química del aceite esencial extraído. Los principales componentes son 35.87% de timol, carvacrol 18.62%, p-cimeno 14.19% y 12.86% γ-terpinene.
Thymus zygis spring, 24 componentes representan aproximadamente el 99,68% de la composición química. Se caracteriza por el predominio de timol (44.17%), p-ci.0meno (15.45%), carvacrol (13.48%) y γ-terpinene (11.30%).
- Por otro lado en este enlace vemos un estudio de 10 distintos extractos de aceites esenciales de dos variantes de Satureja montana
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10412905.1996.9700546
El componente principal encontrado en los aceites fue carvacrol (5,58–84,19%). El contenido de timol fue bastante bajo (0,45–2,84%) en la mayoría de las muestras, excepto en dos, donde fue significativamente mayor (8,01–13,61%)
Una vez sabemos la composición química de ambos, podemos observar que se repiten el timol y el carvacrol como componentes principales. Podríamos deducir que ambos son los causantes de la gran actividad antimicrobiana de estos aceites esenciales.
Por último, tras observar las referencias que vemos al final, vemos que todos nuestros experimentos pueden servir mucho más de lo que pensamos. Ya que, en este caso, los distintos extractos que nos presentan han resultado tener actividad antivírica y actualmente estamos viviendo una crisis internacional debido a un virus. Obviamente, la pandemia actual son palabras mayores, pero si empezamos poco a poco desde casos menos graves, podemos llegar a lograr grandes descubrimientos y logros.
Enhorabuena, Paula. Muy bien. Muy buenas referencias. Y ahora te planteo una cuestión. ¿Cómo podríamos discriminar el componente con más potencial antimicrobiano? Vemos que en algunas plantas se repiten mas de uno... ¿Que sugieres que hagamos? ¿Qué sugerís los demás?
EliminarDespués de estar investigando e informándome sobre este tema en concreto, he llegado a la conclusión de que la mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas no es del todo habitual, pero si que es bastante probable que suceda, ya que como se ha explicado anteriormente, la gram positiva tiene una mayor sensibilidad que la gram negativa debido a su diferencia de estructura, ya que la pared celular de las bacterias gram positivas está constituida por una gruesa capa de mucopeptido la cual rodea la membrana plasmática y que además presenta ácidos teicoicos, los cuales dan factor de antigenicidad, controlan el tránsito de algunos cationes como el Mg++, regula la actividad de los autolisosomas, por lo cual controla la autolisis y fomenta la adherencia de bacterias a epitelios, al contrario que las gram negativas, las cuales sus paredes están compuestas por una fina capa de mucopeptido y que además carecen de ácidos teicoicos, por lo cual también carecen de todas las propiedades nombradas anteriormente. Además, las gram negativas son capaces de desactivar la mayoría de los antibióticos, lo que explicaría el porqué de que las bacterias gram positivas tengan una mayor actividad frente a los extractos vegetales con actividad antimicrobiana.
ResponderEliminarRespecto a la composición química de las siguientes plantas, he encontrado lo siguiente:
Para el caso del aceite esencial de T. vulgaris se encontraron 30 componentes, de los cuales el B-pineno (29,0%), el 1,8-cineol (21,5%) y el o-cimeno (17,9%) resultaron ser los componentes mayoritarios, además 12 de los componentes del aceite esencial corresponden a terpenoides no oxigenados, 13 son terpenoides oxigenados,1 sesquiterpeno oxigenado y 4 sesquipertenos no oxigenados.
En el caso de T.zygis los principales componentes fueron p-cymene (floración: 33,6-16,2%; fructificante: 43,2-30,3%), é-terpineno (floración: 13,5-5,78%; fructificante: 4,67-1,96%) y timol (floración: 46,45-22,2%; fructificante: 54,24-13,9%); el último, especialmente alto (floración: 46,45%; fructificante: 54,24%) en una de las poblaciones, identificada como Thymus zygis ssp. gracilis (Boiss.)
En el caso de la S. montana se trata de un aceite esencial del tipo alcanfor-p-cimeno, con poco timol (1,2%), y cuya composición semicuantitativa por cromatografía de gases (CG) es la siguiente: a-tuyeno (0,6%),a-pineno (3,7%), canfeno (2,5%), Ppineno (1,5%), mirceno (14,2%), oc-terpineno (0,8%), limoneno+cineol (10,6%), p-cimeno (18,2%), y-terpineno (9,5%), óxido de linalilo (1,4%), linalol (12,2%), mentona+alcanfor (8,l%),P-terpineol (2,l%),oc-terpineol + borneol+acetato de bornilo (5,5%), alcohol dihidrocumínico (5,0%) y timol (1,2%). A partir de estos componentes podríamos relacionar por ejemplo el timos y el é-terpineno, p-terpineol... las cuales forman parte de la misma familia de componentes químicos, y los cuales coincides en todas las bacterias nombradas. Por lo tanto es posible que tengas que ver con su actividad antimicrobiana en las tres bacterias nombradas, ya que estas suelen ser las que más efecto antimicrobiano presentan.
Muy bien Elena. Veo que has entendido bastante bien cómo la pared celular de las bacterias influye sobre su patogenicidad. Me parece también muy bien descrita la composición de los aceites esenciales a los que te refieres. Me parece entender que la referencia que has utilizado habla de cómo varían en distintas etapas de la vida de la planta. Sin embargo, te quiero pedir el favor de que me envíes la referencia al artículo, o la incluyas en un comentario. Uno de los objetivos de esta actividad es poder elaborar una tabla con los componentes de los aceites esenciales y su abundancia relativa y ver si lo podemos relacionar con la actividad. Como te digo, espero esa referencia.
EliminarCuando hablaba del peptidoglucano quería decir que este con el efecto de los aceites esenciales se descompone con facilidad. Como las membranas de las bacterias gram positivas poseen más peptidoglucano que las de las gram negativas las membranas de las primeras se rompen con más facilidad con la acción de estas plantas, por lo que son más vulnerables. Respecto a las hipótesis de porque las gram positivas son menos resistentes que las gram negativas las he obtenido de:
ResponderEliminarhttps://www.elsevier.es/es-revista-enfermedades-infecciosas-microbiologia-clinica-28-articulo-mecanismos-accion-antimicrobianos-S0213005X08000177
Referencias a la composición de los aceites vegetales:
-Tomillo: https://www.elsevier.es/es-revista-offarm-4-articulo-tomillo-13083626
-Ajedrea: https://unisima.com/salud/aceite-ajedrea/
-Eucalipto: https://www.esenciaslozano.com/producto/8/esencia-de-eucalipto-crudo-aceite-esencial-de-eucalyptus-globulus
-Lavanda: https://www.institutodermocosmetica.com/fichas-tecnicas/aceites-esenciales/lavanda/
Muchísimo mejor, Pablo. Y muchas gracias por las referencias. Un comentario sobre las referencias bibliográficas o a páginas web. Siempre es preferible que veamos papers, es decir, artículos científicos. La primera referencia también está bien, Elsevier es una fuente fiable.
ResponderEliminarY muy bien el comentario acerca de la sensibilidad.
Debido a la pandemia nos vemos obligados a continuar el proyecto desde casa sin llevar a cabo prácticas en el laboratorio,ee todas formas la ciencia no ocurre solo en el laboratorio,necesitamos información que obtenemos desde casa,profundicemos ahora que podemos:
ResponderEliminarEstá muy claro que la actividad antibacteriana es mayor en Bacillus megaterium que en el resto de bacterias con las que hemos trabajado y podemos diferenciarla con que está está es gran positiva al contrario que el resto que son gram negativa ,Pero esto realmente ¿Que es? Pues la diferencia está en la pared celular,la de las gram positiva tienen una capa de mucopetido que rodea la membrana plasmática mucho más gruesa que las de la gram negativa y una diferente estructura explicada en la publicación,está diferencia es la que puede que afecte a la sensibilidad que presentan las bacterias frente a los antibióticos.
¿Es habitual esta mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas? En caso afirmativo ¿qué explicaciones se han propuesto por los investigadores? ¿por qué pueden ser más sensibles las bacterias gram positivas? ¿podemos encontrar alguna otra explicación en la bibliografía?
Si,es habitual esto es así porque una de las principales causas que nos dicen está actividad antimicrobiana es la pared celular y como he comentado antes,hay diferencias en la composición de estas dos ramas ,entonces las gram positivas tienen una estructura extracelular más débil frente a los estractos ,aceites y antibióticos que las gram negativa.
Thymus Vulgaris(tomillo) información de:
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.e-gnosis.udg.mx/index.php/e-gnosis/article/view/65&ved=2ahUKEwjh3vf1qbboAhVB4YUKHZ1CCBYQFjAFegQIBRAB&usg=AOvVaw1R907YNtJbafyyb2mpid1v&cshid=1585163687048
borneol (28.4%), timol (16.6%), carvacrol metil eter (9.6%), camfeno (6.9%), a-humulene (6.4%) y carvacrol (5.0%).
Satureja Montana: información de https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://es.m.wikipedia.org/wiki/Satureja_montana&ved=2ahUKEwjS5I21q7boAhVOCxoKHUlkC5IQFjAAegQIARAB&usg=AOvVaw0llBaSzda_AbyIgC-KcckE&cshid=1585164109683
carvacrol (30 - 75 %)
timol (1 - 5 %)
p-cimeno (10 - 20 %)
gamma-terpineol (2 - 10 %)
1,8-cineol (3,8 %)
borneol (12,5 %)
a-terpineol (2,5 %)
Como podemos ver ambas tienen un componente notable "carvacrol" que tiene gran efecto antimicrobiano (se usa para alimentos) y pueden comprobarlo aquí:
http://www.udlap.mx/WP/tsia/files/No2-Vol-2/TSIA-2(2)-Garc%C3%ADa-Garcia-et-al-2008a.pdf
Esto es todo lo que he podido obtener.
¿Es habitual esta mayor actividad de extractos vegetales o de aceites esenciales frente a bacterias gram positivas?:
ResponderEliminarLa mayoria antibióticos van dirigidos a bloquear la síntesis, exportación, organización o formación de la pared celular, específicamente los enlaces cruzados del peptidoglicano (Los ácidos teicoicos: forman parte de la gruesa capa de peptidoglicano que rodea a la membrana plasmática y están directamente unidos a él mediante un enlace fosfodiéster.), el principal componente de la pared celular, sin interferir con los componentes intracelulares. Por eso afectan mas a las gram positivas, las gram negativas al carecer de acidos teicoicos no tienen este problema frente a este tipo de antibioticos.
Los aceites esenciales con función antibiotica que hemos estudiado muy probablemente ataquen de esta forma a la pared celular ya que esto explicaria porque las gram positivas como Bm son las mas afectadas