Cambio Climático y Patógenos ETA emergentes (IV Parte)

"Los lugares más obscuros del Infierno, están reservados para los que mantienen su neutralidad en épocas de crisis moral"

(La Divina Comedia - Dante Alighieri)

Cambio Climático y Patógenos ETA Emergentes (IV Parte)

En general, como se ha mencionado, todos los microorganismos tienen requerimientos de macro y micronutrientes semejantes, aunque la forma en que cada uno de ellos es captado y su cantidad relativa pueden variar mucho entre los diferentes géneros. Tanto en los medios artificiales de laboratorio como en el ambiente natural, la nutrición de la célula lleva inicialmente a un aumento de tamaño y peso que precede a la división celular. En la mayoría de los microorganismos, el crecimiento continúa hasta que la célula se divide en dos células hijas mediante el proceso de fisión binaria, el cual conduce al crecimiento de las poblaciones. Es difícil estudiar el crecimiento de la célula individual, especialmente en los microorganismos, debido a que los métodos analíticos no son los suficientemente sensibles como para ser aplicados a estructuras tan pequeñas. Es por esto que habitualmente para evaluar el crecimiento se analiza el aumento de la población microbiana. El crecimiento de una población tiene lugar en forma exponencial. Una célula se divide en dos células hijas y luego éstas se dividen a su vez en dos nuevas células, o sea que, en cada período de división, la población se duplica por lo que la multiplicación corresponde a una progresión geométrica. El intervalo de tiempo requerido para que una población se duplique se define como tiempo de generación o tiempo de duplicación y se representa con la letra g.

A pesar que las bacterias son capaces de crecer en un amplio rango de condiciones ambientales y utilizar diversos nutrientes, el crecimiento máximo, para una dada especie, se lleva a cabo bajo condiciones óptimas de pH y temperatura. El método más usado para determinar el tiempo de generación consiste en inocular el medio de cultivo apropiado con las células bajo estudio. Al cabo de determinados intervalos de tiempo, bajo condiciones óptimas, se toman muestras para el recuento de microorganismos. Al inicio del crecimiento, los microorganismos requieren un período de adaptación al nuevo ambiente. Esta es la fase de latencia o fase lag. En ella, las células sintetizan enzimas involucradas en el metabolismo de los nutrientes disponibles, se incrementa la síntesis de macromoléculas como RNA y proteínas. Si las células provienen de un medio de cultivo diferente, o de un cultivo agotado (viejo) con acumulación de metabolitos tóxicos para las células, éstas requerirán mayor tiempo para reiniciar el crecimiento activo y presentarán una fase lag larga. En contraposición, si las células provienen de un medio idéntico y han sido obtenidas de un cultivo joven, la fase de latencia será corta o inexistente.

Existen otros factores que pueden influir sobre la fase de latencia: cantidad de microorganismos sembrados (inoculo), daño que pudieron sufrir las células por la acción de radiaciones, calor, sustancias antimicrobianas, etc. En la fase logarítmica o fase exponencial, las células se dividen regularmente según el tiempo de generación de cada especie. Por ejemplo, E. coli en un determinado medio de cultivo puede dividirse cada 20 min durante la fase exponencial, mientras que, si el crecimiento se produce en un medio más pobre, la división puede suceder cada 30 min o más. Como consecuencia del agotamiento de nutrientes o la acumulación de productos tóxicos del metabolismo, disminuye la velocidad de crecimiento hasta que llega a detenerse. En este punto, se dice que el cultivo está en fase estacionaria. La transición entre la fase log y estacionaria, implica una etapa de crecimiento desequilibrado (crecimiento no balanceado) durante el cual los componentes celulares son sintetizados a diferentes velocidades. En consecuencia, las células en fase estacionaria tienen una composición química diferente a la de las células en fase exponencial. El número de células viables permanece constante, porque mientras algunas de ellas se dividen, otras mueren. Las células viables continúan produciendo ácidos y productos tóxicos. Algunas células muertas se lisan y liberan enzimas (proteasas, nucleasas y lipasas) que degradan las macromoléculas a moléculas más pequeñas, las que a su vez serán usadas por las células vivas. Esta fase puede extenderse desde horas hasta varios días dependiendo de la especie bacteriana. Si la incubación del cultivo se prolonga varias horas después que la población ha alcanzado la fase estacionaria, las células alcanzarán la fase de muerte que se caracteriza porque k es constante, indicando que el número de células vivas decrece con el tiempo en progresión geométrica.

Conocer la respuesta de los microorganismos a su medio ambiente es importante para darles condiciones óptimas de desarrollo o, por el contrario, para inhibir su crecimiento. Es decir, permite ejercer un control del crecimiento microbiano. La temperatura es uno de los factores ambientales más importantes por su amplia aplicación. Temperaturas extremadamente bajas y extremadamente elevadas, se utilizan de manera corriente para la conservación de microorganismos o para provocar su muerte respectivamente. La razón para ello es que, a temperaturas extremadamente bajas, tanto la membrana plasmática como el citoplasma microbiano pierden fluidez disminuyendo o deteniendo completamente el transporte de nutrientes desde el medio externo y las reacciones enzimáticas propias del metabolismo que permitirían la utilización de estos nutrientes. Por el contrario, temperaturas demasiado elevadas, inactivan sistemas enzimáticos, desnaturalizan proteínas y dañan las envolturas celulares llevando a la lisis térmica. Existe, entre ambos extremos, un intervalo de temperatura de crecimiento en el cual un dado microorganismo es capaz de incorporar nutrientes del medio ambiente, conducirlos por los caminos catabólicos y anabólicos necesarios para el crecimiento y división celular, que da como resultado el crecimiento de una población.

Dentro de este intervalo, se distingue una temperatura óptima en la que tanto el transporte como el metabolismo alcanzan la máxima velocidad en el ambiente en el que se encuentra el microorganismo. Los tres valores de temperatura, mínima, óptima y máxima, se conocen como temperaturas cardinales. En base a ellas podemos clasificar los microorganismos en grupos compuestos por organismos muy diferentes entre sí pero que presentan gran similitud en su comportamiento frente a la temperatura. Otro factor importante para el crecimiento microbiano es la concentración de iones hidrógeno. En general, los ambientes naturales tienen un pH comprendido entre 5 y 9, y la mayoría de los microorganismos crecen dentro de esos valores. Sin embargo, algunos pueden desarrollar a valores de pH inferiores o superiores a los indicados. Los valores de pH superiores e inferiores al rango que corresponde a un dado microorganismo son nocivos, ya que afectan la estabilidad de la membrana plasmática, inhiben enzimas, y alteran el transporte de solutos y la nutrición. Muchos nutrientes ingresan a las células atravesando la membrana plasmática por transporte pasivo, el que sólo puede llevarse a cabo si los nutrientes están en su forma no ionizada. El pH del ambiente puede tener un efecto nocivo indirecto sobre los microorganismos, produciendo ionización de algunos nutrientes e impidiendo su utilización.

Todos los microorganismos poseen mecanismos de regulación del pH citoplasmático que les permite mantener su valor constante. El mantenimiento de un pH constante en el citoplasma es muy importante para la supervivencia de los microorganismos ya que la acidificación o alcalinización del mismo lleva a la desnaturalización de componentes vitales de la célula (proteínas a pH bajo y ácidos nucleicos a pH elevado). Éste es el efecto nocivo directo del pH del ambiente. Todos los microorganismos requieren agua para vivir; y la disponibilidad de agua se expresa como actividad de agua (aw). La actividad está dada por la presión de vapor de agua en el aire que se encuentra en equilibrio con una solución o sustancia, con relación a la presión de vapor del agua pura. Su valor varía de 0 a 1, siendo más alto cuánto más agua libre tiene el ambiente. En el ambiente en el que desarrollan los microorganismos, no toda el agua está disponible. La actividad de agua es alterada por dos efectos: el osmótico (interacción con solutos) y el mátrico (adsorción a superficies). Por ambos efectos, la disponibilidad de agua puede ser baja, y en ese caso, los microorganismos tienen dificultades para incorporar nutrientes, limitando esto su desarrollo. Según el rango de aw al que crecen, los microorganismos se clasifican en: normales (aw=1-0,95) como Streptococcus, osmotolerantes (aw=0,95-0,80) como Staphylococcus, osmófilos (aw=0,80-0,75) y osmófilos extremos (aw=0,75-0,63).

Los ambientes de alta osmolaridad contienen principalmente altas concentraciones de cloruro de sodio o azúcares. Los microorganismos que toleran o requieren NaCl se pueden clasificar en halotolerantes (toleran elevadas concentraciones de ClNa pero no lo requieren, por ej. Staphylococcus aureus), halófilos moderados (suelen ser bacterias marinas que viven en concentraciones NaCl igual a 0,5 M y tienen requerimientos concretos de aw equivalente a la de agua de mar, así como concentraciones determinadas de iones Na+), halófilos extremos o hiperhalófilos (por ej. Halobacterium y Halococcus que requieren concentraciones saturantes de sales, 4 a 7 M de NaCl). La naturaleza de las paredes celulares favorece la ubicación de las bacterias en la superficie del líquido, para optimizar la energía superficial. En esas condiciones, la depleción local de nutrientes puede ocurrir rápidamente; se establecen gradientes pronunciados de nutrientes y de oxígeno, en direcciones opuestas. Para evitar estos efectos se utiliza, en los medios de cultivo, tensoactivos o surfactantes que reducen la tensión superficial y permiten el desarrollo de los microorganismos de manera uniforme en todo el medio. Las radiaciones UV y las radiaciones de menor longitud de onda (ionizantes) tienen fuertes efectos sobre los sistemas biológicos, tanto mutacionales como letales.

El efecto letal de estas radiaciones es dosis dependendiente, relacionada con el tiempo de exposición y con las condiciones experimentales; además depende del estado del organismo (siendo más efectivas en fase exponencial que en fase lag o estacionaria) y de las condiciones ambientales durante la exposición. La variabilidad microbiológica de las aguas naturales abarca numerosos organismos e incluye células eucariotas (algas, protozoarios y hongos), células procariotas (bacterias) y virus (microorganismos con capacidad de síntesis nula). La mayoría de las bacterias son organismos heterótrofos, es decir, que no pueden sintetizar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas sencillas, sino que deben obtenerlas de otros organismos. Los microorganismos heterotróficos u heterótrofos, como objetos de gran importancia para la microbiología médica, se pueden diferenciar en 5 subgrupos según el modo de asimilar el nitrógeno:

1. Bacterias heterotróficas que asimilan el nitrógeno del aire (bacterias fijadoras de nitrógeno).

2. Bacterias heterotróficas que extraen el nitrógeno a partir de sales amoniacales (nitratos y nitritos); la energía, mediante la oxidación de hidratos de carbono y ácidos orgánicos (saprófitas, ciertas especies de enterobacterias, etc.).

3. Bacterias heterotróficas, que asimilan el nitrógeno a partir de las sales amoniacales de nitratos y nitritos en presencia de aminoácidos y purinas (salmonellas, shigellas, vibriones, proteus, etc.).

4. Bacterias heterotróficas que extraen el nitrógeno en presencia de los factores del crecimiento (corinebacterias, yersinias, micobacterias, etc.).

5. Bacterias heterotróficas que precisan medios nutritivos complejos (listerias, bartonellas, bacterias tularémicas, hemofílicas, etc.).

Los microorganismos heterotróficos se subdividen, a su vez, en saprobios y parásitos. Los saprobios son organismos que obtienen su alimento a partir de materia orgánica muerta. Los parásitos son los que viven en la superficie o en el interior de otro organismo hospedador, y se alimentan a expensas de este último. La medición de bacterias heterótrofas en el agua potable puede proporcionar información útil a los operadores de plantas de agua, ingenieros sanitarios, supervisores de la calidad del agua y analistas de laboratorios de calidad del agua. Durante el tratamiento la densidad bacteriana varía y en la red de distribución se puede monitorear el deterioro de la calidad a través de los métodos de recuento heterotrófico en placas (RHP). La aplicación constante del método de RHP seleccionado proporcionará datos básicos para evaluar cambios en la calidad bacteriana del agua potable. Además de enumerar las bacterias indicadoras (coliformes totales y fecales, Escherichia coli), se ha usado un procedimiento del recuento de bacterias para calcular la densidad general de la población bacteriana en el agua. 

 

Durante los últimos años, el interés por medir la densidad bacteriana de las muestras de agua potable ha dado lugar a algunos cambios en el procedimiento aceptado. Mientras que en el pasado el recuento de bacterias en placas era conocido como el “recuento total en placas” o el “recuento en placa estándar”, la terminología cambió en la 16a. edición (1985) de los métodos estándar a “recuento heterotrófico en placas” (RHP). La 16a. edición de los métodos estándar volvió a establecer la opción de incubación a 20°C e introdujo la filtración por membrana y los procedimientos de placas difusas para la enumeración bacteriana. También reconoció el uso de un medio con bajo contenido de nutrientes para el recuento heterotrófico en placas, así como cambios en el tiempo de incubación para obtener una enumeración óptima a 20°C o 28°C. Estos cambios en el procedimiento del recuento en placas se realizaron debido a investigaciones iniciadas a mediados de la década de 1970. Los medios RHP empleados para enumerar los heterótrofos encontrados en el agua se consideran medios no selectivos porque no tienen compuestos inhibitorios ni selectivos para un determinado grupo de bacterias. Algunos compuestos que se usan en los medios selectivos son las sales biliares, sulfato de laurilo de sodio o desoxicolato de sodio (usado en medios para la detección de coliformes), azida de sodio (selectiva para enterococcos), colorantes (verde brillante) y antibióticos. Las condiciones de incubación, incluida la temperatura, pueden ser selectivas y por consiguiente tales condiciones deben estar especificadas para las bacterias particulares que se procura detectar o enumerar. El recuento heterótrofico en placas (RHP) es un procedimiento sencillo que se puede realizar por el método de placa fluida, difusa o filtración por membrana (FM) y es una herramienta muy útil.

Aunque no es esencial para evaluar la seguridad del agua potable, los resultados del RHP proporcionan información que complementa los resultados de los coliformes totales.  El RHP se puede usar para indicar la composición bacteriana general del agua de la fuente y la eficacia y eficiencia de los procesos de tratamiento del agua, como la sedimentación, coagulación, filtración y cloración. El monitoreo del RHP en el agua distribuida puede proporcionar información sobre la limpieza del sistema de distribución, desarrollo de bacterias después del tratamiento, efectos de los cambios de temperatura en el agua y del cloro residual en la población bacteriana. La información obtenida de la prueba bacteriológica del agua se debe interpretar juntamente con el conocimiento minucioso de las condiciones de la fuente de suministro durante todo el proceso de tratamiento y en el sistema de distribución. Una única prueba de laboratorio, aunque sea favorable, no justifica la conclusión de que todo sea satisfactorio. El valor de las pruebas bacteriológicas depende de la aplicación frecuente y examen regular de los resultados. El examen frecuente con una prueba bacteriológica simple como el análisis de RHP, además de la prueba requerida de coliformes totales, proporcionará una base referencial para la calidad bacteriológica. Es posible determinar los cambios en la tendencia de la calidad bacteriológica y si el cambio no es bueno, se deben tomar medidas correctivas. También es importante observar el mejoramiento de la calidad bacteriológica e identificar los factores responsables de modo que se puedan mantener las condiciones.

Por lo general, es necesario realizar la prueba de coliformes para saber si ha habido contaminación, pero el RHP puede proporcionar información importante. Cuando hay un aumento repentino en el RHP, el analista debe alertar al operador de la planta de tratamiento e indicar los pasos que se deben seguir para tratar de determinar la causa del RHP mayor. Si no se observa ningún cambio en la calidad del agua que proviene de la planta de tratamiento pero el RHP muestra una mayor tendencia en algunos lugares del sistema de distribución, es probable que haya problemas como bajo cloro residual, presión baja, retrosifonaje o fugas en las tuberías y reservorios de servicio.

4. Patógenos Comunes y Emergentes

Como patógenos emergentes se conocen a aquellos microorganismos que debido a cambios en el ambiente han aumentado su incidencia o se espera que aumenten en los próximos años. Estos microorganismos, como ser: Yersinia enterocolitica, Legionella pneumophila, Escherichia coli O:157H:7, Campylobacter jejuni y otros, han sido aislados de diversas fuentes, de donde pasan al hombre produciendo brotes algunos de ellos importantes. Entre las fuentes implicadas en su aparición, encontramos aguas, alimentos, áreas industriales, ductos de ventilación y refrigeración, etc. Las interacciones entre salud humana y animal no son una novedad. Pero el alcance, la magnitud y las repercusiones mundiales de las zoonosis que enfrentamos actualmente no tienen precedentes históricos.

El comienzo de una nueva era de enfermedades emergentes y reemergentes y la importancia de sus consecuencias potenciales en la salud pública han modificado profundamente nuestras miras y actividades. Indudablemente, las repercusiones sin precedentes de la mundialización, la industrialización, la reestructuración del sector agrícola y el consumismo, cambiarán ciertamente los fundamentos y la aplicación de las políticas de sanidad animal, y la manera en que debemos considerar y preparar el futuro. Las enfermedades emergentes se definen como nuevas infecciones resultando de la evolución o modificación de un agente patógeno o parásito existente, que cambia de espectro de hospedadores, vector, patogenicidad o cepa; también incluyen las infecciones o enfermedades desconocidas hasta el momento de su aparición. Una enfermedad reemergente es una infección conocida que cambia de ubicación geográfica, cuyo espectro de hospedadores se amplía o cuya prevalencia aumenta considerablemente. La rapidez de la detección de las enfermedades emergentes y reemergentes y de la consiguiente reacción es decisiva. El lapso transcurrido entre la aparición de una nueva enfermedad y el momento en que se la detecta es determinante. Por lo tanto, la detección veloz de ese nuevo acontecimiento epidemiológico constituye un elemento clave para todas las políticas que habrán de formularse. A menudo sucede que la enfermedad se propaga durante largo tiempo antes de que sea detectada y notificada.

Debido a la mundialización y los consiguientes incrementos de la velocidad y volumen del transporte internacional, así como del número de viajeros, los agentes patógenos emergentes también transitan y se propagan por todo el mundo. La detección de las enfermedades emergentes es lenta en muchos países en desarrollo y en algunos países desarrollados adonde, posiblemente, las infraestructuras veterinarias, servicios de expertos, laboratorios de diagnóstico y capacidad de vigilancia global, en particular de las nuevas infecciones, son insuficientes. La preparación de un país para enfrentar una enfermedad emergente y su capacidad de respuesta dependen, en gran medida, de la existencia de esos servicios; por ello, es fácil comprender que los métodos de lucha contra las infecciones emergentes de algunos países en desarrollo sean menos eficaces. La mayoría de las enfermedades emergentes aparecidas en los últimos tiempos es de origen animal y casi todas ellas son potencialmente zoonóticas. Por lo tanto, es preciso que las autoridades de la sanidad animal y de la salud pública las enfrenten de manera coordinada.  A ese respecto, los Países Miembros de la OIE (Organización Mundial de Sanidad Animal) se han manifestado claramente en favor del fortalecimiento del papel que desempeña la Organización ante las dificultades que plantean esas zoonosis.

En realidad, las enfermedades emergentes y reemergentes zoonóticas se convertirán, progresivamente, en el motivo importante de las solicitudes de actuación que deberán atender los Servicios Veterinarios y, por lo tanto, tendrán consecuencias en las alianzas profesionales, recursos y programas futuros. Por ello, será necesario que las tres organizaciones más implicadas en estos problemas: OIE, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y Organización Mundial de la Salud (OMS), conduzcan acciones de cooperación y puedan seguir desempeñando su papel de vínculos de alcance internacional. La OIE ya participa plenamente en la lucha internacional contra las zoonosis emergentes y reemergentes actuales, como la influenza aviar y la rabia, a la que aporta su competencia especializada. El papel de la Organización, su sistema de información que garantiza la transparencia, su red de Laboratorios de Referencia y sus expertos de reputación internacional fueron decisivos durante la reciente crisis de influenza aviar en el sudeste de Asia. Los Países Miembros afectados por la enfermedad no sólo se beneficiaron de las prestaciones de diagnóstico (formación y suministro de reactivos de laboratorio) y vigilancia, sino también del asesoramiento sobre las políticas generales relativas al fortalecimiento de los Servicios Veterinarios y a los métodos de lucha contra las enfermedades animales, incluido el recurso a la vacunación en algunas circunstancias.  La OIE también colabora estrechamente con organizaciones regionales e internacionales en el control de la utilización de agentes patógenos zoonóticos con fines terroristas. Además de ser Parte en distintas convenciones internacionales, la Organización ha publicado directrices para los Países Miembros sobre la mejor manera de enfrentar ese problema.  

Las enfermedades transmitidas por los alimentos son uno de los más difundidos problemas de salud pública. Se observa una tendencia a la aparición de patologías de esta índole, nuevas o de identificación reciente, que pueden ser de carácter biológico o químico. Estas enfermedades que se perfilan o reaparecen como problemas emergentes pueden surgir por vez primera en una población; extenderse a nuevos vehículos de transmisión; en ciertos casos son enfermedades que ya existían pero cuya incidencia o distribución geográfica se amplía rápidamente por distintos motivos o bien puede tratarse de patologías difundidas desde hace muchos años pero que sólo recientemente han podido identificarse, gracias a la disponibilidad de conocimientos nuevos o al desarrollo de los métodos de identificación y análisis del agente que las produce. Los problemas emergentes de mayor importancia son provocados por bacterias, virus y protozoos. Otras cuestiones de inocuidad de los alimentos se relacionan con las micotoxinas, los residuos de plaguicidas, los medicamentos veterinarios, y agentes no convencionales como el prión (vinculado a las encefalopatías espongiformes transmisibles) y los contaminantes ambientales. Los factores que desempeñan un papel importante en la epidemiología de los problemas emergentes transmitidos por los alimentos comprenden cambios relacionados con los agentes patógenos, el desarrollo, la urbanización y los modos de vida. En los años venideros, la importancia de los problemas emergentes transmitidos por alimentos probablemente no disminuirá, sino que tenderá a crecer. Para resolverlos no será suficiente que los distintos países actúen de manera aislada, independientemente del nivel de conocimientos técnicos y control de los alimentos de que dispongan. Los problemas emergentes relacionados con los alimentos constituyen una cuestión de alcance mundial que debe abordarse mediante un enfoque unificado y conjunto de todos los países.

Para un control mundial de la inocuidad de los alimentos es necesario que las organizaciones internacionales apropiadas, con la asistencia de sus miembros, elaboren un plan de acción a fin de alentar a los países a desarrollar sistemas aceptables y eficientes de control de alimentos y prestarles ayuda en esta tarea, indicando al mismo tiempo los parámetros o requisitos mínimos o básicos para tal fin. Esto debe incluir la capacidad para aplicar los tres elementos del análisis de riesgos, a saber, evaluación, gestión y comunicación. Una iniciativa que se proponga aumentar la inocuidad del suministro alimentario debe centrarse en los peligros y en aquellos alimentos que comporten un riesgo mayor para la salud pública, y hacer hincapié en el desarrollo y en la aplicación de medidas de control para prevenir tales riesgos. En los años venideros, la importancia de los problemas emergentes transmitidos por alimentos probablemente no disminuirá sino que tenderá a crecer. Para resolverlos no será suficiente que los distintos países actúen de manera aislada, independientemente del nivel de conocimientos técnicos y control de los alimentos de que dispongan. Los problemas emergentes relacionados con los alimentos constituyen una cuestión de alcance mundial que debe abordarse mediante un enfoque unificado y conjunto de todos los países.

"SOMOS LO QUE HACEMOS REPETIDAMENTE. EXCELENCIA, POR LO TANTO, NO ES UN ACTO SINO UN HABITO"

ARISTOTELES

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