En esta comunicación se presentan las directrices necesarias para lograr la observación, en el laboratorio de Biología de Educación Secundaria, de la capacidad antimicrobiana de algunos compuestos, en especial de los antibióticos, y su repercusión en el fortalecimiento de la enseñanza de las ciencias en materia de salud

Boronat Gil, Raquel

López Pérez, José Pedro

Revista eureka sobre enseñanza y divulgación de las ciencias

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Repositorio de Objetos de Docencia e Investigación de la Universidad de Cádiz

Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 8 (3),  353-357, 2011                                      CIENCIA RECREATIVAEl antibiograma. Un recurso en el laboratorio de Educación SecundariaJosé Pedro López Pérez1; Raquel Boronat Gil21IES “Felipe II”. 30870. Mazarrón. Murcia. España. josepedro.lopez@murciaeduca.es2IES “Antonio Menárguez Costa”. 30710. Los Alcázares. Murcia. España.[Recibido en abril de 2011, aceptado en julio de 2011]En esta comunicación se presentan las directrices necesarias para lograr la observación, en el laboratorio de  Biología de Educación Secundaria, de la capacidad antimicrobiana de algunos compuestos, en especial de los antibióticos, y su repercusión en el fortalecimiento de la enseñanza de las ciencias en materia de salud.Palabras clave: Antibiograma; Penicilina G; Educación Secundaria.The antibiogram. A resource in compulsory secondary education laboratoryIn  this  paper  we  show  the  necessary  guidelines  to  ensure  the  observation,  in  the  Biology  laboratory  of  compulsory secondary education, of  antimicrobial capacity of  some compounds, especially antibiotics, and their impact on the strengthening of  science education on health.Keywords: Antibiogram; Penicillin G; Secondary Education.El estudio de las enfermedades en la Educación Secundaria Obligatoria (3º ESO, Biología y  Geología,  Bloque  II.  Las personas  y la  salud)  (Anónimo, 2007) y Bachillerato (1º de  Bachillerato,  Ciencias Mundo Contemporáneo, Bloque III. Vivir más, vivir mejor; 2º Bachillerato, Biología. Bloque IV.  El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones) (Anónimo, 2008), lleva consigo la observación y comentario del descubrimiento del primer antibiótico, la penicilina, por el médico británico Alexander Fleming (1928). En las ilustraciones de los diferentes libros de texto de utilidad para estos cursos académicos, aparece un antibiograma con el objetivo de poder observar el poder  antimicrobiano de los productos de secreción de algunas bacterias y hongos. No obstante, en ningún momento se refleja la metodología para la realización de esta técnica, de utilidad en los  laboratorios de microbiología y con amplia repercusión en el diagnóstico y tratamiento de  enfermedades. Cuando en uno de estos laboratorios  de  investigación se  realiza una prueba basada en el empleo  de  antimicrobianos,  con  el  objetivo  de  determinar  su  sensibilidad  frente  a  un microorganismo, es preciso tener presente el empleo de costoso material de trabajo, basado en el uso de cepas bacterianas estandarizadas, medios de cultivo microbiano (Agar de Mueller-Hinton1), así como discos cargados de una concentración fija de antibiótico.No obstante,  en el  laboratorio de Educación Secundaria,  de  manera recreativa y  con una metodología de trabajo que muestra todo un rigor científico para lograr el éxito, es posible la  realización de un antibiograma mediante el empleo de antibióticos, que los alumnos pueden proporcionar de sus casas (sobrantes, tras sufrir un episodio de infección bacteriana algún miembro de la familia) o de compra en farmacia. En esta experiencia, el antibiótico que se ha empleado es  Penicilina  G (Bencilpenicilina  sódica,  PENILEVEL,  Polvo y  disolvente  para solución  inyectable,  de  Laboratorios  ERN,  S.A.;  de  venta  en  farmacia  bajo  prescripción médica). La cepa microbiana a elección es una de las que los propios alumnos han podido 1 Composición en gramos por litro de agua destilada: infusión de carne, 300 g; peptona ácida de caseína, 170.5 g;  almidón, 1.5 g; agar, 15 g; pH=7.3±0.2.Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las CienciasUniversidad de Cádiz. APAC-Eureka. ISSN: 1697-011XDOI: 10498/14399  http://hdl.handle.net/10498/14399http://reuredc.uca.esJOSÉ PEDRO LÓPEZ PÉREZ; RAQUEL BORONAT GIL                                  EL ANTIBIOGRAMA. UN RECURSO EN EL LABORATORIO DE EDUCACIÓN SECUNDARIAaislar  de  sus  manos,  según la  metodología  descrita  por  López  (2009)  en esta  revista.  Del mismo modo, la composición del medio de cultivo es la que recomienda este autor para el  cultivo de microorganismos.El antibiograma que se va a realizar en esta práctica, así como el que se lleva a cabo en los  laboratorios de microbiología de investigación y centros hospitalarios, sigue la técnica basada en  las  experiencias  clásicas  de  Kirby-Bauer  (Bauer  et  al.,  1960).  Según  estos  autores,  el microorganismo deberá  inocularse  en la  superficie  de  una placa  de  agar,  sobre  la  cual  se colocarán discos impregnados con una concentración conocida de antibiótico. Las placas se incubarán  durante  15  horas  a  35  ºC.  Durante  la  incubación,  el  antibiótico  difundirá radialmente  desde  el  disco  a  través  del  agar  de  cultivo,  por  lo  que  su  concentración  irá disminuyendo a medida que se aleja del disco.La experiencia comienza varios días antes con el aislamiento y posterior siembra en superficie  de los microorganismos de las placas de recuentos efectuados sobre las manos de los alumnos. Es preferible, para el tipo de antibiótico que se va a utilizar, aislar microorganismos Gram positivos,2 seleccionándose  las  colonias  de  coloración  amarilla  (Micrococcus  luteus)  o  blanca (Bacillus sp). Es oportuno llamar la atención al alumno en este punto sobre la precaución ante el  uso  de  cultivos  microbianos,  donde  bajo  ninguna  circunstancia  deben  tocarse  con  las manos.Tras  el  cultivo  de  los  microorganismos,  la  práctica  comienza  en  el  laboratorio  con  la preparación  del  antibiótico  y  la  posterior  dilución  (figura  1-A).  Para  ello,  el  polvo  de antibiótico se disolverá en 10 ml de agua del grifo. 1 ml de esta disolución se verterá en un tubo de ensayo provisto de 9 ml de agua (de esta manera se diluirá la solución madre de  antibiótico 10 veces).  Nos interesa llevar a cabo una dilución 10-3,  10-4 y 10-5 del stock de antibiótico (figura 1-B).  A continuación,  y mediante el  uso de un hisopo o bastoncillo de limpieza diaria, se tomará una colonia microbiana y se dispersará sobre la superficie de una placa de agar de cultivo, tal y como se muestra en la figura 2-A. De seguido, los alumnos, con  ayuda de unas tijeras limpias, cortarán una superficie de papel de filtro de 0.5 cm × 0.5 cm, aproximadamente, cogiendo los trozos resultantes con la ayuda de unas pinzas. En ningún momento deberán tocar los pliegos de papel con las manos (ya que son una fuente importante  de bacterias). Tres discos de papel de filtro se dispondrán con la ayuda de unas pinzas sobre la  placa  de  cultivo,  en  la  que  previamente  se  había  inoculado  la  bacteria,  organizando  una hipotética estructura triangular, disponiéndolos en los vértices (figura 2-B).A continuación se dispondrá una gota de la solución de antibiótico 10 -5 en uno de los discos. Del mismo modo, se dispensará una gota de la dilución 10-4 y 10-3 en los dos discos restantes (figura 2-C). Este momento de la práctica es el más complicado, tomándose las precauciones precisas para que el antibiótico no rebase el disco de papel. Si no fuera posible, el alumno podría  ayudarse sumergiendo el  disco de papel,  durante unos segundos,  en la  dilución de antibiótico mediante la ayuda de unas pinzas, para disponerlo –posteriormente– sobre la placa de cultivo microbiano.La incubación se llevará a cabo a temperatura ambiente durante 48 horas. En el transcurso del  tiempo y durante los recreos, los alumnos tomarán nota de lo acontecido en las placas de cultivo. La sorpresa es mayúscula, transcurrido el período de incubación establecido, donde se pondrá de manifiesto la presencia de halos de inhibición del crecimiento microbiano (figura 2-D).2 En microbiología se denominan bacterias Gram-positivas a aquellas que se tiñen de violeta tras el uso del colorante cristal violeta-Iodo en la tinción de Gram. Esta característica está íntimamente ligada a la estructura de la pared de las bacterias, presentando una notabilísima capa de mureína o péptido-glicano capaz de retener el complejo pigmento.354Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 8 (3), 353-357                                                                                   CIENCIA RECREATIVAFigura 1. (A) Preparación del antibiótico y dilución posterior mediante el uso de agua de grifo y pipeta Pasteur  provista de tetina. (B) Esquema ilustrativo del proceso de dilución seriada.A lo largo de la experiencia, el profesor responsable de la actividad deberá recordar conceptos básicos de microbiología, como es el caso de:➢ Antibiótico: substancia química de origen microbiano, que a bajas concentraciones matan o inhiben el crecimiento de otros microorganismos.➢ Concentración  mínima  inhibitoria (CMI):  concentración  más  baja  de  un  compuesto  con capacidad antimicrobiana para matar o inhibir el crecimiento de un cultivo microbiano tras su incubación.➢ Papel  ecológico  de  los  compuestos  antimicrobianos:  las  bacterias  productoras  de  antibióticos podrían  alejar  o  inhibir  el  crecimiento  de  otros  organismos  presentes  en  el  entorno inmediato de la cepa productora.➢ Resistencia  bacteriana  a  los  antibióticos.  Uno  de  los  grandes  problemas  sanitarios  en  la actualidad es el incremento de la resistencia a los antibióticos más comunes por parte de multitud  de  cepas  bacterianas.  La  presión  selectiva  que  se  ha  llevado  a  cabo  a  una determinada población microbiana por el uso abusivo de antimicrobianos, conduce a una selección natural específica para ese grupo de microorganismos (Brock y Madigan, 1993). Esta resistencia frente a los antibióticos puede ser consecuencia de propiedades inherentes a la propia población bacteriana, como es el  caso de mutaciones espontáneas sobre el  material genético, o adquiridas mediante transferencia horizontal de genes (intercambio de plásmidos de resistencia). Este hecho tan importante ha determinado que la Organización Mundial de la Salud (OMS-WHO) haya dedicado el día de la salud (7 de abril de 2011) a  llamar  la  atención  a  la  población,  con  el  objetivo  de  detener  la  propagación  de  la resistencia  a  los  antimicrobianos,  mediante  la  adopción por  parte  de  los  países  de  un paquete  de  medidas  para  luchar  contra  dicha  resistencia  (http://www.who.int/world-health-day/2011/es/index.html):• Formular  y  poner  en  práctica  un  plan  nacional  integral  y  con  financiación suficiente.• Fortalecer  la  capacidad en materia  de  vigilancia  de  enfermedades  y  laboratorio clínico.• Procurar el acceso constante a medicamentos esenciales de buena calidad.• Regular y promover el uso correcto de los medicamentos3.3 Es importante recordar al alumno, en este apartado, la obligación de compra de este tipo de medicamento bajo  preinscripción médica. Los antibióticos sobrantes deben depositarse en un punto limpio de la ciudad o en las farmacias.355JOSÉ PEDRO LÓPEZ PÉREZ; RAQUEL BORONAT GIL                                  EL ANTIBIOGRAMA. UN RECURSO EN EL LABORATORIO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA• Mejorar las actividades de prevención y control de las infecciones.• Fomentar la innovación y la investigación y el desarrollo de nuevas herramientas.Finalizada la experiencia y como medida básica de higiene, es aconsejable el lavado de las manos con abundante agua y jabón. El material de trabajo de vidrio (tubos de ensayo, placas de Petri provistas del cultivo microbiano...) debe dejarse unas horas en agua con hipoclorito  de  sodio,  previo  a  su  fregado  escrupuloso.  Aún  disponiendo  de  material fungible desechable, siempre es necesario desinfectarlo unos minutos con lejía, como paso previo a su depósito en el contenedor de recogida de basura.Figura 2. (A) Dispersión del cultivo microbiano, mediante la ayuda de un hisopo, sobre la placa de medio de  cultivo.  (B) Disposición de los discos de papel  de filtro  sobre la  superficie  de la  placa,  posteriormente a  la  inoculación de la colonia bacteriana. (C) Inoculación de la dilución de antibiótico mediante la ayuda de una pipeta  Pasteur de vidrio. (D) Halos de inhibición producidos por el antibiótico sobre un césped de  Bacillus sp. tras la incubación a temperatura ambiente durante 48 horas. Nótese el diámetro del halo creciente conforme la dilución  es menor.AgradecimientosLos autores quieren expresar su más sincero agradecimiento a todos los alumnos de 4º de ESO, 1º y 2º de  Bachillerato de los IES “Ortega y Rubio” de Mula y “Felipe II” de Mazarrón (cursos 2009-2010 y 2010-2011), así  como a  los  integrantes  del  curso  de  formación “Biotecnología  en  el  Aula”,  celebrado en el  laboratorio  de Ciencias Naturales del IES “Príncipe de Asturias” de Lorca-Murcia (14-17 de febrero de 2011) y coordinado por la  profesora  Irene  Méndez  Diego.  El  maravilloso  trabajo  que  llevaron  a  cabo ha  dado como resultado  las  interesantes imágenes presentadas en esta actividad, así como que la misma vea la luz en esta revista.356Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 8 (3), 353-357                                                                                   CIENCIA RECREATIVAReferenciasAnónimo (2007) Decreto número 291/2007, de 14 de septiembre, por el que se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia. BORM nº 221. 27179-27303.Anónimo  (2008)  Decreto  n.º  262/2008,  de  5  de  septiembre,  por  el  que  se  establece  el currículo del Bachillerato en la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia. BORM nº 211. 28023-28168.Bauer  A.W.,  C.E.  Roberts,  W.M.  Kirby (1960)  Single  disc  versus  multiple  disc  and  plate dilution techniques for antibiotic sensitivity testing. Antibiot. Annu. 7, 574-80.Brock T.D., M.T. Madigan (1993) Microbiología. 6ª ed. México: Prentice-Hall. pág. 366.López J.P. (2009) Microbiología básica en la educación secundaria obligatoria: el lavado de las  manos. Rev.  Eureka  Enseñ.  Divul.  Cien. 6  (2),  319-324.  En  línea  en: http://reuredc.uca.es.357

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