Aumenta el riesgo de los biofilms bacterianos

La detección, el control y la eliminación de los biofilms de origen bacteriano son elementos esenciales en la gestión de la seguridad de los alimentos
biofilm bacteriano
Formación de un biofilm bacteriano en una superficie.

Las bacterias en su medio natural se desarrollan formando comunidades de microorganismos, lo que afecta nuestra visión clásica de las mismas como seres unicelulares individuales. Es por este motivo que de un tiempo para esta parte se está desarrollando una nueva disciplina dedicada a estudiar cómo se forman y estructuran estas comunidades y qué nuevos fenotipos diferenciales presenta el conjunto con respecto a cada bacteria individual.

Los biofilms crecen bien en entornos domésticos e industriales

Hoy sabemos que la respuesta de los microorganismos no siempre es la misma ante las mismas condiciones. Es curioso observar cómo todos los microorganismos de una misma especie, como por ejemplo Listeria monocytogenes, son capaces de formar biofilm. Por el contrario, sólo unos pocos serotipos son los presentes en la industria alimentaria. Son estos pocos son los realmente responsables de la mayor parte de infecciones ligadas a este microorganismo. Una de las causas, que se están poniendo de manifiesto en la actualidad, es la diferente capacidad genética para crecer o adherirse según la concentración de nutrientes en el medio. Esta constatación supone un nuevo e interesante campo de estudio.

Contrariamente a lo que pudiera pensarse, los biofilms no se encuentran en ambientes muy concretos y en condiciones determinadas. Su presencia está generalizada en la naturaleza. Quién no ha observado el material mucoso que recubre vidrios, vasos mal lavados después de unas horas o el material que se forma y deposita en el fondo y superficie de un pequeño charco de agua. Esta misma situación, que de forma natural se reproduce en la naturaleza, la podemos observar como comportamiento frecuente en multitud de microorganismos patógenos. Del mismo modo, la capacidad de formación de biofilm no parece estar restringida a ningún grupo específico de bacterias y hoy se considera que bajo condiciones ambientales adecuadas todas ellas son capaces de formarlos.

Sistema permeable

Aunque la composición del biofilm es variable en función del sistema en estudio, en general, el componente mayoritario es el agua, que puede representar hasta un 97% del contenido total. Además de agua y de las células bacterianas, la matriz del biofilm es un complejo formado principalmente por exopolisacáridos secretados por las propias células que forman parte del mismo. En menor cantidad se encuentran otras macromoléculas como proteínas, ADN y productos diversos procedentes de lisis de las bacterias. Si bien hace años se planteaba como un problema el acceso de nutrientes y agua en el interior del biofilm, la aplicación de técnicas de microscopía de fluorescencia han permitido ver que un biofilm está atravesado por multitud de canales que permiten el flujo de sustancias. Por tanto, no es una estructura hermética, sino más bien al contrario, es un sistema permeable.

La existencia de estos canales no evita, sin embargo, que dentro del biofilm podamos encontrarnos con ambientes distintos en los que la concentración de nutrientes, pH u oxígeno es diferente. Esta circunstancia aumenta la heterogeneidad sobre el estado fisiológico en el que se encuentra la bacteria y dificulta su estudio.

Esta circunstancia es una de las que más afecta al crecimiento y a la capacidad de invasión de una superficie por parte de los microorganismos patógenos. Una vez que los microorganismos se adhieren y comienzan a colonizar una superficie, se van creando comunidades complejas. Es decir, cualquier microorganismo que se acerque a un biofilm en formación puede ser admitido en él. La cuestión, entonces, es que van a crear condiciones de crecimiento favorables o desfavorables dependiendo de los grupos de microorganismos que se encuentren y del tipo de superficie.

Así, una predominancia de microorganismos acidificantes, del ácido láctico, dificultará el crecimiento de las enterobacterias, por ejemplo, lo que podría actuar como protector. Sin embargo, si la carga bacteriana total es muy baja, se pueden formar biofilms que tiendan a estar formados por grupos microbianos únicos. Una vez que el grupo se haya formado, la aceptación o no de nuevos individuos dependerá de la capacidad de los nuevos a adaptarse y sobrevivir a las condiciones que hayan creado los que ya están presentes. Como vemos, se trata de un sistema realmente complejo que tendrá éxito o no según la composición microbiana que posea.

Condiciones variables

Los biofilms poseen en condiciones naturales comportamientos diferentes a lo que consideramos verdades de laboratorio. Por ejemplo, Legionella no tiene capacidad de crecer en el laboratorio si no hay hierro. Sin embargo, en las torres de refrigeración este microorganismo crece sin problemas y no están claros sus mecanismos de supervivencia. De la misma forma, Salmonella necesita la existencia de azúcares y algo de nitrógeno no proteico; o Listeria, dependiendo de la cepa, necesita una serie de productos que faciliten la multiplicación. Curiosamente, estas bacterias crecen perfectamente en las superficies de la industria y en las domésticas.

Parte de su éxito no se debe a que sean cepas con requerimientos particulares, es decir, no son microorganismos raros. En realidad, son bacterias perfectamente adaptadas, con mecanismos de resistencia genética que les permiten obtener recursos de la degradación de los materiales sobre los que se fijan, de los restos de suciedad y de la relación positiva con otros microorganismos.

Mecanismos de resistencia

La formación de un biofilm supone una ventaja competitiva para la supervivencia y un incremento de la resistencia esperada. Las bacterias agrupadas en este tipo de estructuras pueden ser hasta 1.000 veces más resistentes a las sustancias empleadas para eliminar microorganismos, tanto a antibióticos como a desinfectantes.

Entre los mecanismos responsables de la resistencia se incluyen:

  • La barrera física y química a la penetración de los agentes antimicrobianos, que constituye la matriz de exopolisacáridos que forma el biofilm
  • El crecimiento ralentizado de las bacterias del biofilm debido a la limitación de nutrientes
  • La existencia de microambientes que antagonizen con la acción del antibiótico, o la existencia de sustancias de desecho del metabolismo del microorganismo que fijen o inhiban la acción del antimicrobiano
  • La activación de respuestas de estrés que provocan cambios en la fisiología de la bacteria y la aparición de unas características específicas en el biofilm que activamente combata los efectos negativos de las sustancias antimicrobianas

Todos estos factores, bien de forma individual o asociada entre sí, confieren un sistema de resistencia que impide su eliminación completa si no hay estrategias específicas que vayan a eliminar estos microorganismos de forma específica. Es por ello que en la actualidad los trabajos de investigación se está centrando en la detección de las zonas contaminadas con biofilms, para posteriormente aplicar sistemas específicos para su eliminación.

En este sentido se está trabajando de forma importante en el desarrollo de formulaciones basadas en enzimas, que permiten la eliminación específica de las adherencias microbianas, en condiciones neutras, sin afectar a los materiales ni al medio ambiente. En la medida en que se mejoren los productos específicos para la eliminación del biofilm, se garantizará la seguridad de los alimentos que entren en contacto con superficies que hasta el momento se pueden considerar peligrosas.

Bibliografia

- Lequette A., Boelsb G., Clarissea M. y Failleb C. Using enzymes to remove biofilms of bacterial isolates sampled in the food-industry. Biofouling: The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research. 2010. 26(4):421-431.

- Shia X. y Zhua X. Biofilm formation and food safety in food industries. Trends in Food Science & Technology. 2009. 20(9):407-413.

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