BIOFILMS EN SEGURIDAD DE LOS ALIMENTOS

En anteriores notas hablamos de los biofilms o biopelículas muy superficialmente, ahora profundizaremos un poco en este tema muy interesante, ya que nosotros también somos portadores, aunque no lo creas.

Las bacterias como hemos visto están en toda la Naturaleza y bajo dos formas:
a) bacterias planctónicas, individuos en libre flotación, y

b) bacterias biofilm, en colonias de microorganismos fijado a una estructura o superficie u otro organismo.

Con estudios e investigaciones desde los tiempos de Koch, bacteriólogos y clínicos se han enfocado principalmente en las planctónicas y recién desde la decada de los 70 han centrado su atención en los biofilms y actualmente se postula que el 99% de todas las células bacterianas existen en calidad de biofilms, y sólo el 1% vive en estado planctónico.

“En 2002, Donlan efectuó una descripción ampliamente aceptada de un biofilm, estableciendo que es “una comunidad microbiana sésil, caracterizada por células que están adheridas irreversiblemente a un substrato o interfase, o unas con otras, encerradas en una matriz de sustancias poliméricas extracelulares que ellas han producido, y exhiben un fenotipo alterado en relación con la tasa de crecimiento y trascripción génica”(1).

Este crecimiento representa la forma habitual de crecimiento y supervivencia procariótica de las bacterias en la Naturaleza. Registros realizados en fósiles han revelado que procariotes han estado viviendo en biofilms por más de tres billones de años.

De hecho, nosotros somos anfitriones de biofilms, tenemos algunos en el revestimiento de los intestinos (tejidos blandos), en la placa dental en los dientes (tejidos duros) y otras infecciones como otitis media, urinarias crónicas y todas las relacionadas con implantes (4). Un reciente estudio, usando microscopía láser confocal, logró identificar biofilms bacterianos en 10 de 11 tubos de traqueostomía pediátricos (5). También son responsables de las rocas resbaladizas en un río, del material mucoso o limo que recubre un jarrón en el que hemos puesto flores, o la superficie interna de una tubería, y las rayas de las algas que a veces se ve en un estanque, y un largo etcétera.

Sabemos que son reservorio de bacterias dañinas en los hospitales, clínicas, industrias de alimentos y superficies en el interior de un restaurante, hotel o de una casa, en el baño y cocina principalmente, ya que son responsables de las enfermedades transmitidas por los alimentos (ETA). En algún momento, ¿al abrir la heladera no sintió pegajosa la manija? Ahí tienes un ejemplo de biofilm con el que podrás hacer una contaminación cruzada directa si vas a manipular alimentos.  

 “La arquitectura de la matriz no es sólida. Las bacterias biofilm viven en torreones celulares que se extienden en forma tridimensional desde la superficie a la cual están adheridas. Estos torreones están compuestos por microcolonias de diferentes células bacterianas, tanto aeróbicas como anaeróbicas, englobadas por exopolisacáridos, y separadas unas de otras por espacios intersticiales huecos, llamados canales de agua, que permiten el flujo de líquido y actúan como un sistema circulatorio primitivo para el transporte y difusión de nutrientes y oxígeno a las bacterias ubicadas en su interior, incluso aquéllas situadas en las zonas más profundas del biofilm. Asimismo, constituyen un mecanismo para la remoción de productos de desecho metabólico”(1,3).

La biología de los biofilms está centrado en su ciclo vital e interacciones con el medio ambiente. Este ciclo es un proceso dinámico que puede ser dividido en 3 partes: adhesión, crecimiento y separación o desprendimiento (colonización).

Basta solo un minuto para que una célula planctónica pueda fijarse o adherirse por si sola a cualquier superficie o sustrato, sea de forma irregular, tejidos de cuerpos suaves o duros (dientes) y superficies duras en plantas elaboradoras de alimentos. Esta bacteria se adhiere o forma una unión activa vía apéndices, como fimbrias, flagelos o pili. A través de microscopía electrónica se ha descrito que se encuentran conectadas a la superficie por medio de finas fibrillas poliméricas extracelulares. Cuando la bacteria se une al sustrato o superficie, a continuación elaboran señales químicas para atraer otras bacterias y coordinar diferenciación y formación de estructuras, incluyendo el desarrollo de la cubierta polisacárida protectora. Bacterias inmóviles, como estafilococos, estreptococos y micobacterias, también poseen la capacidad de formar biofilm en diversos plásticos, cristal y metales, gracias a la participación de proteínas de superficie. (2)

Durante la segunda fase o de crecimiento, la bacteria adherida, comienza a dividirse y las células hijas se extienden alrededor del sitio de unión, formando una microcolonia, similar al  proceso de formación de colonias en placas de agar. A medida que estas se dividen y colonizan la superficie, las bacterias elaboran un exopolisacárido que constituye la matriz del biofilm, y éste comienza a desplegarse en una formación tridimensional, generando estructuras similares a setas. (2) La composición del exopolímero es poco conocida, pero consta de polisacáridos o glicoproteínas de diversos azúcares, como glucosa, fructosa, manosa, N-glucosamina y otros. También puede contener proteínas libres, fosfolípidos y ácidos nucleicos o teicoicos. Se sirven de ellos para retener los nutrientes y para proteger a las bacterias de los diversos biocidas. 

En la tercera etapa, luego que el biofilm ha alcanzado su madurez, algunas células, ya sea aisladamente o en conglomerados bacterianos, se liberan de la matriz para poder colonizar nuevas superficies, cerrando el proceso de formación y desarrollo del biofilm. Este  desprendimiento puede ser resultado de fuerzas externas al biofilm o de procesos activos inducidos por éste. Los fragmentos del biofilm con células viables pueden dispersarse en líquidos y aerosoles, los cuales pueden mantenerse horas en suspensión y posteriormente caer sobre superficies en contacto con alimentos o sobre alimentos ya procesados.

Dentro del biofilm, las bacterias están protegidas de la acción de los anticuerpos, del ataque de las células fagocíticas y de los tratamientos antimicrobianos, sea con antibióticos o con desinfectantes bactericidas, ambientes hostiles y de la desecación. Por esta razón en las superficies internas o externas de lugares donde se manipulan alimentos debe realizarse una limpieza períodica con fregado manual exhaustivo y uniforme de todas las superficies con detergentes ácidos continuas, alternadas con alcalinas, ya que los ácidos disuelven el contenido de los exopolisacáridos de los biofilm, facilitando la posterior penetración del desinfectante. Los restos de matriz del biofilm permiten la fijación de nuevas células y el desarrollo de uno nuevo. Los biofilm pueden presentar una única especie microbiana o un abanico de especies diferentes

Para nuestro interés, las bacterias patógenas que pueden formar biofilm son:

·         Pseudomona

            Escherichia coli

·         Salmonella

·         Listeria monocytogenes

Sabemos que la Listeria monocytogenes puede crecer en las superficies de trabajo de plantas procesadoras de carne o ave porque puede resistir bajas temperaturas e incluso puede crecer en comidas refrigeradas. Según la Sección americana de Agricultura (USDA), la Listeria monocytogenes causa enfermedad en 2,500 personas al año, produciendo 500 muertes. Lo mismo pasa en Europa, la mortalidad es mas del doble de la esperada para el resto de los patógenos.

Respecto de la Salmonella en EEUU se estima que anualmente se producen de 3 a 4 millones de casos de salmonelosis. (FDA/CFSAN Bad Bug Book), siendo su maximo exponente el consumo de huevo.

Generalmente, cualquier microorganismo puede producir un biofilm bajo condiciones adecuadas, algunos presentan de forma natural mayor predisposición. Los productores más comunes de biofilms pertenecen a los géneros Bacillus (contaminantes habituales del medioambiente), Enterobacteriaceae (contaminantes fecales), Pseudomonas (contaminantes habituales del agua y alterantes frecuentes de los alimentos proteicos, especialmente de los de origen animal) y Staphylococcus (contaminantes de la piel de animales y humanos). Todos ellos son muy comunes tanto en superficies domésticas como en la industria alimentaria. Pero no hay que olvidar que muchos microorganismos patógenos son capaces de desarrollar un biofilm o fijarse en uno que ya esté formado, y en consecuencia, incrementar el riesgo de transmisión de toxiinfecciones alimentarias (ETA) a los seres humanos.

En la gastronomía, ambito domiciliario e industria es posible encontrar biofilms en diversos sectores de elaboración de alimentos, en enlatados, productos avícolas y cárnicos, pastas, galletas, pizzas, pasteles de pescado, queso, productos lecheros, cerveza, especias, vegetales y ensaladas. También se han aislado de los sistemas de conducción de aire, extractores, transportadores, sistemas de refrigeración, suelos, desagües y en superficies de contacto con los alimentos, en cualquier sitio que les confiera estabilidad, nutrientes y espacio. Nos conviene aceptar este tipo de vida natural y procurar convivir con ella teniendo en cuenta las restricciones y precauciones necesarias con programas correctos de limpieza y desinfección que se apliquen frecuentemente y de forma adecuada.

Hugo Orellana

www.alimentosyseguridad.com

Bibliografía:

1. DONLAN RM. Biofilms: Microbial life on surfaces. Emerg Infect  Dis 2002; 8 (9): 881-90.

2. LASA I, DEL POZO JL, PENADÉS JR, LEIVA J., Biofilms bacterianos.    ww.cfnavarra.es/salud/anales/textos/vol28/n2.

3. DE BEER D, STOODLEY P, ROE F y otros. Effects of biofilm structure on oxygen distribution and mass transport.  Biotechnol Bioeng, 1994; 43:1131-8.

4. Digital CSIC en Biblioteca.net.

5. SCOTT C, MANNING SC. Basics of biofilm in clinical otolaryngology. Ear Nose Throat J 2003; 82 (suppl): 18-20.   

6. Biofilm Bacteriano, Julio Nazar; Rev. Otorrinolaringol. Cir. C. Cuello 2007; 67: 61-72

7. Los biofilms como reto para la industria alimentaria, Carmen San José, Universidad Complutense de Madrid, Departamento de Nutrición, Bromatología y Tecnología de Alimentos.

8. Biofilms en la Industria Alimentaria, Rafael Salgar Barbosa, Fund. INTAL Colombia.

9. Apuntes de Capacitador en Manipulación de Alimentos.