Formación de biofilms por cepas Escherichia coli verocitotoxigénica (VTEC) y Escherichia coli enteropatogénica (EPEC) sobre distintas superficies, sometidas a distintas condiciones de estrés - Cáceres, María Emilia (2019)
Los biofilms son definidos como comunidades complejas de microorganismos que crecen embebidos en una matriz extracelular producida por las propias células y adherida a una superficie viva o inerte, que presentan un fenotipo alterado comparado al de sus contrapartes planctónicas respecto de la tasa de crecimiento y la transcripción genética, y que pueden estar compuestos por una única especie microbiana (mono-especie) o por varias especies diferentes (multi-especie). Uno de los principales problemas para la industria y la salud pública está representado por la supervivencia y la capacidad de formar biofilms de microorganismos patógenos o alterantes sobre las superficies, utensilios y equipos en contacto con los alimentos y sobre dispositivos de uso médico como catéteres, prótesis, entre otros. Los biofilms les permiten a las bacterias colonizar gran cantidad y diversidad de ambientes y resistir a condiciones adversas del ambiente que constituyen factores de estrés como por ejemplo, la manipulación, higiene, conservación y composición de materiales y alimentos. En la industria alimentaria los biofilms pueden formarse en superficie tales como plástico, cristal, madera, acero inoxidable y sobre los alimentos. Una desinfección insuficiente o inadecuada de las superficies o de los instrumentos en contacto con los alimentos, provoca un incremento en la contaminación del producto y el desarrollo de toxiinfecciones alimentarias. La formación de biofilms desarrollada mediante estudios in vitro, se ve influenciada por muchos factores, como por ejemplo, el medio de cultivo (composición de nutrientes, temperatura, pH), el inóculo (el microorganismo que se estudia, número de células), la hidrodinámica (sistemas de flujo continuo vs. cultivo estático) y la superficie (rugosidad, carga superficial). De la combinación de estos factores dependerán en gran medida los resultados que se obtengan, e incluso podrían llegar a variar aun utilizando el mismo microorganismo. Dentro de los microorganismos que pueden formar biofilm se encuentra Escherichia coli verotoxigénica (VTEC) y enteropatogénica (EPEC). VTEC es un patógeno emergente relacionado con la Salud Pública que puede causar enfermedades graves en humanos como colitis hemorrágica (CH) y síndrome urémico hemolítico (SUH). El principal reservorio es el bovino, pudiéndose transmitir al humano por medio de alimentos derivados, el contacto con los animales o su ambiente. EPEC son cepas diarreagénicas de E. coli que producen en las células intestinales lesiones histopatológicas de "adherencia y borrado" (A/E) del enterocito y que no producen toxinas tipo Shiga. Al igual que otras E. coli diarreagénicas, se transmite por vía fecal- oral a través de manos, agua y alimentos contaminados y su principal reservorio es el humano, especialmente los niños con diarrea y niños o adultos portadores asintomáticos. VTEC y EPEC poseen factores putativos de virulencia codificados en plásmidos y factores de adherencia que le permiten la adherencia y la colonización tanto de tejidos vivos como de superficies inertes, con la posibilidad de formar biofilms y persistir en el ambiente donde se encuentran. Este trabajo de Tesis tuvo como objetivo principal determinar la capacidad de formar biofilms de cepas VTEC y EPEC atípica sobre dos superficies inertes que pueden estar presentes en la industria alimentaria y el ambiente doméstico (poliestireno y acero inoxidable) y evaluar los efectos que producen distintas condiciones de estrés sobre el desarrollo de los biofilms. Además, se estudió la presencia de genes que codifican para adhesinas involucradas en la formación de biofilms y otros factores de virulencia. Los aislamientos estudiados presentaron una gran variedad de perfiles genéticos que las hacen potencialmente patógenas para el ser humano ya que varios de estos genes están implicados en daños a nivel celular o molecular en el huésped. Se pudo establecer una asociación entre la categoría del animal y los sistemas de producción, con los serotipos y la presencia/ausencia de distintos genes putativos de virulencia del megaplásmido y adhesinas implicados en la colonización del bovino. Los genes que codifican para fimbrias y factores de adherencia implicados en la formación de biofilm, como fimCD y agn43, fueron encontrados tanto en VTEC como en aEPEC, los cuales otorgarían a ambos grupos la posibilidad de formar biofilm en ambientes con diversidad de nutrientes. En las cepas VTEC provenientes de casos clínicos se detectaron la mayoría de los genes implicados en la adherencia y la formación de biofilm, siendo lpf uno de los genes que más variación mostró según el serotipo (O157:H7 o no-O157). En esta Tesis se pudo evaluar también, la expresión de la fimbria curli bajo distintas condiciones de cultivo y en distintas etapas de la formación de biofilm. Se obtuvieron resultados evidentes en cuanto a la expresión de la fimbria curli vinculada a la temperatura y los tiempos de incubación. Es así que las cepas presentaron fenotipos curli positivos a temperatura cercanas a los 20 °C y con más de 48 h de incubación; sin embargo, la formación de biofilm en esas condiciones era generalmente menor a la obtenida a 37 °C. Con respecto a la formación de biofilm en distintas condiciones de cultivo y superficies, los resultados obtenidos permitieron demostrar que todas las cepas analizadas fueron formadoras de biofilm (moderadas o fuertes) en condiciones estándares de cultivo, a 37 °C sobre poliestireno. La variable de estrés que mayor afectó el desarrollo de biofilms sobre dicha superficie fue la temperatura. Las condiciones del medio de cultivo afectaron en mayor medida la formación de biofilm sobre la superficie de acero inoxidable provocando que las cepas sean débiles formadoras o no formen biofilm. Tanto VTEC como aEPEC fueron fuertes formadoras de biofilm sobre superficie de poliestireno, y no se encontraron diferencias significativas entre las distintas condiciones del medio (estándar, acídico y alcohólico). En la mayoría de los casos, aEPEC fue mayor formadora de biofilm que VTEC y, dentro de VTEC, las cepas eae- fueron mejores formadoras de biofilms que cepas eae+. Esto resalta la importancia de tener en cuenta otros patotipos de E. coli y serotipos VTEC eae- a la hora de diagramar buenas prácticas de manufactura e higiene y técnicas de diagnóstico para la industria de los alimentos. La simulación de condiciones que pueden ser encontradas en la industria alimentaria (medio, superficie, temperatura) en el trabajo de Laboratorio, resulta una herramienta útil y valiosa para conocer el comportamiento de los microorganismos que puedan transmitirse por alimentos y ser perjudiciales para la salud en humanos.