Riesgos microbiológicos en agua de bebida: una revisión clínica
José de Jesús Alba R.1,3, José Luis Ortega S.4, Gerardo Álvarez H.1,
Maribel Cervantes F.2, Estela Ruiz B.2, Norma Urtiz E.2, Aurora Martínez
R.1*
1Facultad de Ciencias Químicas Unidad Gómez Palacio, Universidad Juárez
del Estado de Durango (UJED), México.
2Facultad de Ciencias Químicas Unidad Durango, UJED.
3Laboratorio de Asesores Especializados de la Laguna, Gómez Palacio,
Durango. 4Unidad Regional de Zonas Áridas. Universidad Autónoma
Chapingo.
*E-mail: quimicaaurora@hotmail.com
Recibido 7 de octubre 2013- Reenviado 26 de Octubre 2013- Aceptado 29 de
Octubre 2013
Resumen
La contaminación microbiológica y química del agua potable origina
efectos adversos a la salud. Un suministro adecuado de agua potable es
universalmente reconocido como una necesidad humana básica. El objetivo
de la presente revisión fue conocer los riesgos microbiológicos en agua
de bebida. Calidad del agua, es garantizar que los consumidores no estén
expuestos a agentes patógenos que puedan causar enfermedades. El agua
natural puede contener una gran variedad de microorganismos patógenos,
bacterias, virus y protozoos. Las cepas patógenas intestinales de
Escherichia coli pertenecen a los prototipos: enterohemorrágica,
enterotoxigénica, enteroinvasiva, enteropatógena, E. coli productora de
la toxina Shiga y de adherencia difusa. Los coliformes totales y fecales
termotolerantes se han utilizado como indicadores que afectan la calidad
del agua y al evaluar la presencia de E. coli se mide el riesgo de la
contaminación microbiana en el agua potable. Se tienen que tomar medidas
de prevención para salvaguardar de contaminación futura.
Palabras clave: Calidad del agua, Escherichia coli, contaminación,
control, prevención.
Microbiological risks in drinking water: a clinical review
Abstract
The microbiological and chemical contamination of drinking water causes
adverse health effects. An adequate supply of drinking water is
universally recognized as a basic human need. The aim of this review was
to determine the microbiological risks in drinking water. Water quality
is to ensure that consumers are not exposed to pathogens that can cause
disease. Natural water may contain a wide variety of pathogens,
bacteria, viruses and protozoa. Intestinal pathogenic strains of
Escherichia coli belonging to prototypes: enterohemorrhagic,
enterotoxigenic, enteroinvasive, enteropathogenic E. coli Shiga
toxin-producing and diffusely adherent. Total coliforms and fecal
coliforms are used as indicators that affect water quality and to assess
the presence of E. coli measured the risk of microbial contamination in
drinking water. They have to take preventive measures to safeguard
future pollution.
Keywords: Water quality, Escherichia coli, pollution control,
prevention.
Introducción
El agua dio origen a la vida y la mantiene, es un factor que regula el
clima del planeta, esculpe y permite la existencia de los ecosistemas y
de la humanidad. La contaminación microbiana y química del agua potable
origina efectos adversos a la salud, como cólera, diarrea y fiebre
tifoidea, en un número significativo de individuos durante periodos
prolongados de tiempo causando incapacidad en los afectados causando
pérdidas económicas considerables, lo anterior se debe al crecimiento
demográfico, desarrollo industrial y urbanización.1 “Calidad del agua”,
es un término usado para expresar apropiadamente el sustento del uso del
agua para varios procesos.2
En trabajos previos, como el caso de detección de E. coli en tuberías de
Europa,3 o en Rawalpindi, Pakistan,4 se ha concluido que era necesaria
mayor vigilancia al sistema de agua potable, para diseñar las
estrategias más adecuadas para mejorar la calidad y suministro de agua,
es necesaria una evaluación continua del agua, para así, determinar la
probable fuente de contaminación, analizar los entornos comunitarios,
para tomar medidas de saneamiento para el líquido vital, incluyendo
aquellas áreas que dependen de fuentes superficiales mejoradas de agua
potable.5
Los brotes de enfermedades infecciosas transmitidas por el consumo de
agua contaminada siguen siendo grave amenaza de salud en todo el mundo,
a pesar de que el agua potable es uno de los recursos más estrechamente
vigilados y estrictamente regulados, este fenómeno no solo sucede en los
países en desarrollo sino también es amenaza en los países
desarrollados. La presencia de crecimiento bacteriano en agua potable
puede multiplicar los efectos adversos en los sistemas de distribución
de una manera incontrolable.6
Muchos investigadores, han observado que el almacenamiento de agua en el
hogar conduce a un deterioro de la calidad del agua debido a su
contaminación. Incluso si las familias tienen una fuente de agua limpia
para beber, el agua puede contaminarse en el hogar debido a la falta de
higiene y de prácticas de mantenimiento a filtros y desinfección de
contenedores de agua.5
El agua potable, es un servicio básico en cualquier parte del mundo.
Pero las comunidades ubicadas en los alrededores de las ciudades, no son
atendidas de igual manera que el área central de las mismas. Cada
sistema de gobierno se encarga de distribuir el agua a sus comunidades.
Sin embargo, no existe un monitoreo de la calidad del agua, no se lleva
un control microbiológico sistemático, necesario para asegurar la
potabilidad del agua. Por lo que, el objetivo de la presente revisión
fue conocer los riesgos microbiológicos en agua de bebida.
El agua y la contaminación
El agua, no tiene sustituto y no se conoce forma de vida que prescinda
de ella: bosques, ciudades, polos, zonas industriales, pastizales,
plantíos, bebés, bacterias, ballenas, aviones y cohetes, de cualquier
manera, se necesita el agua.2 El agua, es uno de los elementos más
importantes para todas las formas de vida, indispensable en el
mantenimiento de la vida en la Tierra y es esencial para la composición
y renovación celular. El agua representa el 70% de nuestro cuerpo,
participa en la composición de nuestros tejidos y transporta las
sustancias más diversas en el organismo.7
El agua químicamente pura es un líquido inodoro e insípido; incoloro y
transparente en capas de poco espesor, toma color azul cuando se mira a
través de espesores de 6 a 8 m, porque absorbe las radiaciones rojas. A
la presión atmosférica normal (760 mm Hg), el punto de congelación del
agua es 0°C y su punto de ebullición de 100°C. El agua alcanza su
densidad máxima a una temperatura de 4°C y se expande al congelarse.2
El agua dulce que se utiliza proviene de dos fuentes: agua superficial y
agua subterránea (mantos freáticos), se encuentra en ríos, lagos,
pantanos y rebalses o depósitos artificiales. Las cuencas hidrológicas o
colectoras, también llamadas cuencas de captación, son aquellas áreas de
tierra que captan y llevan el agua de escurrimiento hasta las
denominadas masas de agua superficial. El agua que fluye por la
superficie de la tierra hasta los cuerpos o masas de agua en la
superficie se le conoce como escurrimiento superficial y al agua que
fluye por los ríos hasta los océanos se le denomina escurrimiento
fluvial. Se considera que el 69% del agua que llega a los ríos en toda
la Tierra proviene de la lluvia y de la nieve derretida en sus cuencas,
y el agua restante proviene de descargas de agua subterránea. Las
cuencas fluviales, alimentadas en gran parte por la lluvia, ocupan el
60% del área de tierra firme y sustentan al 90% de la población
mundial.2
Cualquier sociedad civilizada debe considerar el suministro de agua
potable como una prioridad. Esto es así, porque el agua potable es una
necesidad básica para el desarrollo humano, salud y bienestar.1 Un
suministro adecuado de agua potable es, universalmente reconocido como
una necesidad humana básica. Sin embargo, millones de personas en el
mundo en desarrollo no tienen fácil acceso a un suministro de agua
adecuado y seguro.8
Con el cambio climático, el crecimiento demográfico y la escasez de
agua, hay una creciente necesidad de gestionar recursos hídricos de
manera sostenible. En todo el mundo 1,1 millones de personas carecen de
acceso a suministros adecuados de agua y más aún por la gran demanda de
afluentes de agua dulce en el mundo. Muchos de los grandes ríos,
especialmente en las regiones semiáridas, han reducido
significativamente el flujo y captación de agua subterránea, resultando
en un descenso de los niveles freáticos en numerosas regiones.2 Desde
una perspectiva de salud pública, el acceso a cantidades suficientes de
agua limpia y potable es una cuestión crucial. A pesar del hecho de que
las grandes cantidades de agua dulce están disponibles en muchas
regiones del mundo, el agua potable sigue siendo un recurso limitado.9
Calidad del agua
Calidad del agua, es un término usado para expresar apropiadamente el
sustento del uso del agua para varios procesos.2 La calidad del agua es
uno de los principales problemas en el tema del agua y su mejora es una
de las principales preocupaciones.4 El agua purificada se utiliza como
el componente principal en soluciones para diálisis peritoneal en
hospitales, en soluciones de nutrientes (alimento infantil), líquidos
enterales, preparados en el hospital para administrar a niños y
pacientes débiles que no pueden comer alimentos sólidos regulares. La
contaminación puede afectar a todo el proceso en la industria
farmacéutica o el medio ambiente de un nosocomio.7 Aunque el agua
potable es apta para el consumo humano, esto no garantiza que cuente con
la calidad suficiente para ser utilizada en instalaciones industriales,
equipos, preparación de medicamentos, alimentos, cosméticos, materiales
químico farmacéuticos, o unidades de los centros de salud para la
limpieza y lavado de semi-áreas críticas o dispositivos anteriores a la
aplicación de los procedimientos de desinfección o esterilización. Por
esta razón, cada planta industrial o farmacéutica relacionada con los
productos de salud debe contar con adecuados sistemas de purificación de
agua, lo que le permite satisfacer sus necesidades particulares,
especialmente en cuanto a los problemas relacionados con el
almacenamiento y distribución interna. Este procedimiento debe
garantizar el suministro de agua de acuerdo con el volumen requerido y
de conformidad con los puntos críticos exigidos de calidad.7
Los sistemas de control de calidad de agua están diseñados para obtener
información cuantitativa sobre la distribución temporal y espacial de la
calidad del agua y, por tanto, las variables sobre las propiedades
físicas, químicas y biológicas de los recursos hídricos.10 La protección
y salvaguardia de la calidad del agua, se encuentran entre las
prioridades más importantes a causa de las implicaciones para el medio
ambiente y la salud humana en las zonas donde puede haber contacto
directo o indirecto (ingestión, aerosol o inhalación líquida, contacto
con la epidermis, etc.) con los patógenos.11 Entre los métodos
existentes, la detección y conteo de bacterias indicadoras de base es la
técnica utilizada en el monitoreo de la calidad del agua.12
Contaminación del agua
La contaminación del agua es el grado de impurificación, que puede
originar efectos adversos a la salud de un número representativo de
personas durante periodos previsibles de tiempo y se debe al crecimiento
demográfico, desarrollo industrial y urbanización. Estos tres factores
evolucionan rápidamente y se dan uno en función del otro. En décadas
recientes miles de lagos, ríos y mares se han contaminado en forma
alarmantemente debido a las actividades humanas.2
Las fuentes de contaminación del agua pueden ser naturales o
artificiales, la contaminación natural es generada por el ambiente, y la
artificial por las actividades humanas. La importancia que ha cobrado la
calidad del agua ha permitido evidenciar que entre los factores o
agentes que causan su contaminación están: agentes patógenos, desechos
que requieren O2, sustancias químicas orgánicas e inorgánicas,
nutrientes vegetales que ocasionan crecimiento excesivo de plantas
acuáticas, sedimentos o material suspendido, sustancias radioactivas y
el calor.2
El acceso al agua potable es esencial para alcanzar una buena salud en
la población. Las enfermedades diarreicas causa un estimado de 1,8
millones de muertes cada año en todo el mundo, y estas enfermedades se
han relacionado con el acceso limitado a agua potable. Existe una gran
preocupación respecto al origen de la contaminación microbiana durante
la manipulación y el almacenamiento de agua en los países en desarrollo.
La desinfección y almacenamiento seguro del agua de los hogares mejora
la calidad del agua potable y con ello la prevención de enfermedades.13
Cuestiones ambientales como el aumento de la salinidad y el
calentamiento global pueden afectar a la sostenibilidad de nuestro
actual suministro de agua potable y aumentar la amenaza de brotes de
enfermedades transmitidas a través del agua.13
El estiércol es una fuente valiosa de nutrientes, sin embargo, puede ser
un contaminante del medio ambiente cuando es indebidamente canalizado.
Una de las principales consecuencias negativas de la aplicación al suelo
del estiércol es la contaminación bacteriana de las aguas superficiales
y subterráneas a través de aguas superficiales y de drenaje del
subsuelo. Varios factores, tales como: humedad del suelo, lluvia y el
periodo de labranza influyen en el transporte de bacterias del suelo al
agua.14
El agua natural puede contener una gran variedad de microorganismos
patógenos, bacterias, virus y protozoos. El principal origen de estos
microorganismos patógenos son las heces humanas y de otros mamíferos de
sangre caliente. Estos microorganismos fecales se introducen en los
ambientes de agua dulce, principalmente mediante la liberación de
efluentes de aguas residuales, las aguas superficiales de escorrentía y
la lixiviación de suelos. Para determinar la calidad microbiológica del
agua se utilizan indicadores bacterianos de contaminación fecal.15
Patógenos, tales como Bacillus cereus, Clostridium botulinum y Listeria
monocytogenes se encuentran en el mismo entorno de los vegetales,
mientras que los agentes patógenos entéricos (Escherichia coli (E. coli)
y Salmonella spp) pueden contaminar los vegetales, si el estiércol del
animal o el agua de riego están contaminados. Algunas bacterias tienen
como hábitat natural el agua, como por ejemplo: Flavobacterium spp,
Pseudomonas spp, Acinetobacter spp, Moraxella spp. Chromobacterium,
Achromobacter spp y Alcaligenes spp, así como, numerosas bacterias ya
identificadas.16
La contaminación microbiana de los suministros de agua potable puede
tener graves consecuencias para la salud de los consumidores, y este
hecho se ha puesto de manifiesto dramáticamente en los últimos dos
incidentes ocurridos en Canadá, Walkerton, Ontario y North Battleford,
Saskatchewan.17
En mayo del año 2000, el sistema de abastecimiento de agua potable de la
ciudad de Walkerton se contaminó con la bacteria E. coli O157:H7, siete
personas murieron y más de 2.300 enfermaron. La alarma provocada por
este brote llevó al gobierno de Ontario a establecer una investigación,
las causas del brote y cómo podría haberse evitado. La investigación no
sólo informó sobre lo que había ocurrido en Walkerton, sino también se
hicieron recomendaciones preventivas de contaminación, sobre todo los
sistemas de abastecimiento de agua potable en Ontario.17
En abril del año 2001, un gran número de personas en el área de North
Battleford en Saskatchewan presentaron una enfermedad entérica
identificada posteriormente como criptosporidiosis. Aproximadamente,
5.800 a 7.100 personas de la zona de Battleford, junto con varios
centenares más de otras comunidades y otras provincias que habían
visitado la región se infectaron.17
Los contaminantes químicos del agua potable pueden ser plomo, cadmio,
nitrato, nitrito y N-nitrosaminas, que son potencialmente nocivos para
el hombre.1 También, se ven implicados el excremento humano y la falta de
higiene personal y doméstica en la propagación de muchas enfermedades
infecciosas como: cólera, fiebre tifoidea, hepatitis, poliomielitis,
criptosporidiosis, ascariasis y esquistosomiasis. En Kenia, las
enfermedades diarreicas afectan a los hijos de los residentes.8 La
contaminación fecal en los sistemas de agua potable se ha agudizado en
los últimos años de lugares recreativos y riego con patógenos
emergentes, tales como Giardia, Cryptosporidium y E. coli 0157: H7,
entre otros.18
La coexistencia de saneamiento in situ y el uso de las aguas
subterráneas en el pasado, han sido confinados a las áreas rurales donde
hay tierras adecuadas para permitir una distancia adecuada entre las
letrinas y pozos poco profundos. Con la rápida urbanización y expansión
de los asentamientos de tugurios en el África subsahariana, los
servicios sanitarios en el lugar y las aguas subterráneas se utilizan en
algunas zonas urbanas, ya que son opciones asequibles en la ausencia de
los servicios suministrados por el gobierno.8 Al respecto, la OMS
reporta que, en todo el mundo 1,1 millones de personas todavía no tienen
acceso al agua potable, y cada día más de 6.500 niños mueren de diarrea.
Muchos investigadores han observado que el almacenamiento de agua en el
hogar conduce a un deterioro de la calidad del agua debido a su
contaminación en el propio hogar. Incluso, si las familias tienen una
fuente de agua potable, ésta puede contaminarse por la falta de higiene
y malas prácticas de manipulación. Factores conocidos que afectan la re
contaminación del agua en el hogar: tamaño de la boca de la vasija de
almacenamiento, transferencia de agua entre los contenedores desde la
recolección hasta el almacenamiento, contacto con el agua e inmersión de
utensilios y el nuevo crecimiento de bacterias en el mismo recipiente.
Diversos estudios también han demostrado que los organismos pueden
multiplicarse como biopelículas en los mismos contenedores.5
En los EE.UU, la contaminación de agua subterránea es la fuente más
común de enfermedades transmitidas por el agua, asociado con el 64% de
brotes entre 1989 y 2002. El agua subterránea constituye el 92% de los
brotes, que a menudo se produjo en pequeñas comunidades.19
Las bacterias enteropatógenas representan importantes riesgos
pediátricos en todo el mundo. Muchos de los agentes que causan
gastroenteritis son susceptibles a responder a la terapia con
antibióticos, por ejemplo, Shigella, Campylobacter, E. coli
enteropatógena (EPEC), E. coli enteroinvasiva (EIEC), E. coli
enterotoxigénica (ETEC), E. coli enteroagregativa (EagEC), etc. Es
probable que, la terapia temprana empírica de estos agentes resulte en
una resolución más rápida de la infección. Desafortunadamente, no es
común el diagnóstico clínico de algunos de estos patógenos, como en los
laboratorios de investigación.20
Escherichia coli
E. coli, es la especie bacteriana más comúnmente aislada en los
laboratorios clínicos y ha sido incriminada en enfermedades infecciosas
que involucran tejidos y órganos humanos, es uno de los organismos
comunes involucrados en sepsis y en shock inducido por endotoxinas. Las
infecciones del tracto urinario y de heridas, neumonía en pacientes
hospitalizados inmunosuprimidos y meningitis en neonatos son otras
formas comunes de infección causadas por E. coli. Ciertas cepas de E.
coli pueden causar enteritis o gastroenteritis por mecanismos diferentes
que provocan cinco síndromes clínicos distintos. Es un bacilo Gram (-),
móvil, facultativo, oxidasa (-), reductor de nitratos, no esporulado,
fermenta la glucosa con producción de ácido y gas, presenta tres
antígenos: somático O; flagelar H; y de superficie K.20 E. coli, es
miembro predominante de la flora intestinal humana.21 Los seres humanos
sanos suelen llevar más de un billón de células de E. coli en sus
intestinos. E. coli fue introducida a los laboratorios hace casi un
siglo para convertirse en uno de los organismos modelo más importantes y
con mucho, es el procarionte más estudiado.22
Los grupos de Shigella y E. coli diarreogénica (DEC) tienen forma
variable de causar diarrea, dependiendo de la ubicación geográfica y del
estado inmunitario del huésped.23 Recientemente, se han aislado e
identificado cepas de DEC por el método reacción en cadena de la
polimerasa (PCR) de la superficie del agua de ríos en la ciudad de Dhaka
en Bangladesh, por lo que se determinó que la DEC es el principal
problema de salud en Dhaka.24 Con su amplia gama de patologías, E. coli
es causa importante de morbilidad y mortalidad humana en todo el
mundo.22 Las cepas patógenas intestinales pertenecen a los prototipos:
E. coli enterohemorrágica (EHEC), EPEC, E. coli productora de la toxina
Shiga (STEC), EIEC, ETEC y E. coli de adherencia difusa (DAEC).18
E. coli enterotoxígenica (ETEC)
Las cepas de ETEC, forman enterotoxinas termolábiles (TL) o
termoestables (TE) que producen una diarrea secretoria similar a la que
causa Vibrio cholerae. La unión superficial de las células bacterianas a
las células del epitelio intestinal es un requisito para la producción
de toxina. La producción de toxinas esta mediada por plásmidos y con
frecuencia involucra serogrupos de E. coli: 08, 015, 020, 025, 027, 063,
078, 080, 085, 092, 0115, 0128ac, 0139, 0148, 0153, 0159, 0167. La
infección con las ETEC, sigue usualmente a la ingestión de agua o
alimento contaminado.18,19
Las ETEC, son la causa principal de deshidratación por diarrea entre los
bebés en destete en los países en desarrollo. Estos niños tenían de dos
a tres episodios de ETEC, cada uno en los 2 primeros años de vida, lo
que representa más del 25% de todas las enfermedades diarreicas y los
resultados se estiman en unas 700.000 muertes cada año. La ETEC, es
ahora reconocida como un problema de salud mundial.23
E. coli enteropatógena (EPEC)
Las cepas de EPEC, causan síndromes diarreicos principalmente en
lactantes. La patogenia no es clara; sin embargo, las reacciones
inflamatorias y los cambios epiteliales degenerativos que se observan en
cortes de tejido pueden ser secundarios a las propiedades adhesivas de
las bacterias, que se cree que están relacionadas con plásmidos. Los
serogrupos 055, 086, 0111, 0119, 0126, 0127, 0128ab, y 0142 están
comúnmente involucrados. Las manifestaciones clínicas de las son fiebre,
malestar, vómitos y diarrea, con poca sangre y una cantidad importante
de moco.23
Las EPEC, son responsables de la diarrea pediátrica prolongada y
constituye una amenaza importante para la salud en países en desarrollo,
mientras que la EHEC causa brotes esporádicos pero mortales de colitis
hemorrágica y síndrome urémico hemolítico en Europa, América del Norte,
y Japón. Tanto la EPEC como la EHEC, causantes de diarreas, colonizan la
mucosa intestinal y producen una característica histopatológica en las
microvellosidades de los enterocitos que forman el "borde de cepillo",
conocidos como cuadro de adhesión y borrado del enterocito, esta
alteración resulta de la acción de un grupo de proteínas efectoras que
se unen a las células huésped a través de un sistema de secreción tipo
III codificada por una isla de patogenicidad conocida como locus
cromosómico LEE.25
E. coli enteroinvasiva (EIEC)
Las cepas EIEC, son capaces de penetrar las células del epitelio y
producen una diarrea inflamatoria, similar a la causada por especies de
Shigella. Como con Shigella, la mayoría de las especies son inmóviles,
fermentadoras tardías de la lactosa o no fermentadoras y anaerogénicas.
Se sospecha de cepas EIEC cuando se observa sangre, moco y neutrófilos
segmentados en extendidos de materia fecal. Los serogrupos más
comúnmente involucrados son 028ac, 029, 0112, 0124, 0136, 0143, 0144,
0152, y 0164. Los mecanismos patogénicos incluyen invasión de la mucosa
del colon, similar a Shigella, y proliferación dentro de las células
epiteliales, que culminan en muerte celular.23
E. coli enteroadherente (EAEC)
La EAEC, es un término usado para describir cepas de E. coli que son
adherentes a las células Hep-2 o Hela, no producen enterotoxinas TL, TE
o verotoxina (VT) y son no invasivas, independientemente de los
serogrupos. Las cepas EAEC producen diferentes patrones de adherencia a
las células de los tejidos. Un patrón se caracteriza por la formación de
pilas de bacterias que se observan tanto en células Hep-2 y en
cubreobjetos. Las cepas que producen este patrón de adherencia se
mencionan como EagEC. Hasta la fecha, estas cepas han sido recuperadas
principalmente en niños con diarrea crónica.23
E. coli enterohemorragica (EHEC)
Las cepas EHEC producen diarrea, probablemente secundaria al daño por
toxina a las células del endotelio vascular. Dado que estas cepas son
citotóxicas para células Vero, la toxina es denominada por algunos
autores como VT y las cepas que la producen como E. coli productoras de
VT. Otros investigadores se refieren a esta toxina como toxina semejante
a Shiga (SLT).23 Un tema importante con la terapia empírica es que
algunos episodios de diarrea bacteriana se deben a la STEC, de diversas
maneras a que se refiere en la literatura como STEC, EHEC y VTES. Hay
más de 100 serotipos de STEC que causan enfermedades en los seres
humanos; los serotipos importantes incluyen E. coli O157: H7, O111: NM,
y O26: H11. Las cepas pueden producir toxina Shiga 1 (Stx1), Stx2, las
variantes de stx1 o stx2, o toxinas múltiples.20La Stx, representa el
factor principal de virulencia en cepas de STEC, y han sido reconocidas
las toxinas Stx1 y Stx2, que son similares en actividad biológica, pero
distintas inmunológicamente. Varios subtipos de Stx2 se han identificado
por la homología en su secuencia y reactividad inmunológica cruzada.26
Una gran proporción de aislamientos de EHEC pertenecen al serotipo
O157:H7. En EE.UU, se considera que el origen de la mayoría de los casos
de enfermedades relacionadas con E. coli es la carne molida. El
aislamiento de E. coli O157:H7 es posible solo durante la fase aguda de
la infección, el microorganismo puede no ser detectado de 5 a 7 días
después del inicio de la infección. Los aislamientos sospechosos deben
ser confirmados con antisueros específicos anti O157: H7.27 A pesar de
que E. coli O157:H7 en todo el mundo, se reporta que es el serotipo STEC
más importante, debido a su asociación con enfermedades graves y con
muchos brotes de diarrea y síndrome urémico hemolítico, las cepas STEC
pertenecen a un mayor número de serotipos que se han aislado de
infecciones en seres humanos.26Es particularmente importante, controlar
las células viables pero no cultivables de E. coli O157: H7 en el agua
potable y en fuentes de agua debido al potencial del sistema de
distribución para transmitir este patógeno. La detección específica de
patógenos viables es importante porque sólo las células viables tienen
el potencial para causar infecciones y, por tanto, plantean un riesgo
significativo para la salud. Los métodos basados en cultivos siguen
siendo ampliamente utilizados para la identificación positiva de E. coli
O157: H7 en una muestra. Sin embargo, estos métodos no detectan células
viables y puede dar resultados falsos negativos.28
TÉCNICAS PARA LA DETECCIÓN DE CONTAMINACIÓN FECAL
La presencia de microbios patógenos en agua potable es un riesgo
significativo para la salud de los consumidores. La mayoría de las
bacterias en los sistemas de distribución de agua potable están
asociadas con las biopelículas que crecen en la superficie interior de
las tuberías, incluso bajo condiciones de elevada o baja velocidad en la
conducción de agua de bajo o alto cizallamiento, dependiendo de las
necesidades de caudal de la red.29 Al evaluar el riesgo de la
contaminación microbiana en agua potable, es crucial obtener resultados
confiables rápidamente. Tradicionalmente, las bacterias patógenas son
detectadas a través de cultivo, ya que no requieren equipo especial, y
las bacterias detectadas con estos métodos son viables y activas, ello
significa que los métodos de cultivo tienden a subestimar el número real
de bacterias que son capaces de causar infecciones. El segundo
inconveniente es que, el tiempo requerido para los resultados pueden
variar desde 1 día hasta varias semanas para los diferentes
microorganismos debido a las diferencias en las tasas de crecimiento
(micobacterias de crecimiento lento).29
Hay varios estudios que muestran que los microbios patógenos
oportunistas pueden sobrevivir más tiempo y tienen mayor resistencia al
cloro cuando se presentan en las biopelículas, más que en el agua
potable. En las biopelículas, el suministro de nutrientes para las
bacterias es mejor, y las bacterias están protegidas contra la
desinfección. Además, los virus pueden adherirse a las biopelículas y
seguir siendo infecciosos durante mucho tiempo.
Indicadores de contaminación de tipo fecal
Los indicadores bacterianos (IOS), que residen en el aparato digestivo
de los seres humanos y animales, se utilizan en EE.UU y en todo el mundo
para evaluar la seguridad microbiológica del agua potable.30 Garantizar
su seguridad es un proceso continuo. En los países desarrollados, los
reglamentos del agua potable requieren la vigilancia de numerosos
parámetros químicos y microbiológicos. Se ha demostrado que la presencia
de agentes patógenos se correlaciona con la presencia de contaminación
fecal, como resultado de modernos métodos para análisis de agua potable
que se basan en el recuento de bacterias fecales como indicadores de
contaminación fecal y la posible presencia de organismos que causan
enfermedades.31 Las bacterias indicadoras se utilizan con frecuencia como
el identificador de la fuente de contaminación fecal y/o organismos
indicadores de contaminación en el agua.30 Los coliformes totales (CT),
coliformes fecales termotolerantes (CF), E. coli, enterococos y
bacterias se utilizan como IOS para vigilar la calidad del agua y así,
la evaluación de la salud, ya que es mucho más fácil y menos costoso
para detectar y cuantificar los agentes patógenos. La detección de
patógenos es difícil porque las bacterias y los virus pueden estar
asociados con ciertos materiales en particular.11
La clasificación del grupo de coliformes se ha basado durante mucho
tiempo sobre los criterios definidos en el siglo pasado por Breed y
Norton en 1937. Actualmente, todas las especies están reconocidas como
β-galactosidasa-positivo y E. coli es también β-glucuronidasa positiva.
Además, ahora es bien sabido que un buen porcentaje de las especies,
como algunas cepas de E. coli, no pueden fermentar la lactosa ni
producen gas.32 Al respecto, algunas cepas de E. coli, pueden dar una
reacción negativa a la producción de indol. La cuantificación de los IOS
con los métodos tradicionales tiene el tiempo de detección como
limitante importante, pues pueden durar 72 h desde el comienzo del
análisis.32 El grupo coliforme, se ha sometido a revisiones sobre la
base de la capacidad de clasificar los miembros de acuerdo a su
genética. Dos factores clave que han llevado a la tendencia hacia el uso
de E. coli como el "preferido" para la detección de indicadores de
contaminación fecal, no sólo en agua potable sino también en otras
matrices.29
La definición de CF también ha sido revisada para que coincida con la
genética de sus miembros y ahora incluye el medio ambiente de especies
recién identificadas. Como resultado, los CF son cada vez más referidos
como coliformes "termotolerantes". Esto, combinado con la mejora de los
métodos de detección de E. coli, se ha iniciado una tendencia hacia el
uso de E. coli, en lugar de CF como un indicador más confiable de
contaminación fecal en agua potable.31Hoy en día, los CT, CF y
enterococos se utilizan como IOS de contaminación fecal en agua.
Idealmente, un IOS de contaminación fecal deberá cumplir los siguientes
criterios: siempre estará presente en humanos y animales de sangre
caliente y en las heces se produce un mayor número de los agentes
patógenos, que normalmente no se multiplican en ambientes acuáticos; ser
identificables claramente por sus características y pruebas confiables,
mostrando mayor resistencia a las aguas receptoras y desinfectante
frente a patógenos.33
Técnicas tradicionales
Frecuentemente, el indicador de E. coli se prefiere para el recuento de
coliformes, es un buen indicador del riesgo sanitario asociado con agua
contaminada. Métodos aprobados y utilizados tradicionalmente para el
recuento de E. coli en agua, se basan en el cultivo, incluyendo la
siembra múltiple en tubos de fermentación, o método de filtración por
membrana, seguido de incubación en medios selectivos.15 Comparando, el
recuento de los IOS con los métodos de cultivo tradicionales tiene el
tiempo de detección como limitante sustancial, pues puede ser tan amplio
como 72 h desde el inicio del análisis. Los métodos más rápidos se basan
en la detección de la actividad de una enzima en particular y no
necesitan seguir los pasos de confirmación de los aislamientos. La
directiva europea sobre agua potable define la norma ISO 9308-1 (2002)
como un método de referencia para la detección de E. coli y coliformes.
El método prescribe el uso de agar lactosa con Tergitol. Los pasos de
confirmación son necesarios con el fin de discriminar coliformes y E.
coli.32
La falta de certeza en cuanto a su filiación toxica y la imprecisa
correlación entre los métodos recomendados para la detección de
coliformes ha presentado problemas. El primero es que E. coli es
aceptada como bacteria coliforme, la especie contiene variantes que no
producen gas de la lactosa o lo hacen después de 48 h, por lo que no se
les identifica por medio de esta técnica. No obstante, en la práctica la
técnica ha demostrado su efectividad. Estas técnicas proporcionan
resultados estadísticos de la densidad microbiana presente con base a
que la probabilidad de obtener crecimiento positivo disminuye conforme
es menor el volumen de muestra inoculado.34Los medios de enriquecimiento
contienen peptona, vancomicina, cefixamina, cefsolodina y telurito de
potasio, son utilizados para aumentar la detección de microorganismos.
La E. coli forma colonias redondas, convexas y lisas, con bordes
definidos. Algunas cepas son hemolíticas en gelosa sangre. En el medio
de Mc Conkey o en el medio de agar Eosina Azul de Metileno, las colonias
de E. coli tienen un brillo metálico; son colonias planas no viscosas.
Los organismos aislados en los medios “diferenciales” son posteriormente
identificados mediante pruebas bioquímicas, serológicas y moleculares.34
Las infecciones con este tipo de patógeno han sido, por lo tanto, motivo
de preocupación cada vez mayor en el diagnóstico clínico de las
enfermedades diarreicas en los últimos años. Sin embargo, las tasas
actuales de las infecciones por estos patógenos entéricos son
probablemente subestimadas en gran medida debido a las limitaciones de
los actuales métodos de diagnóstico clínico para poder distinguirlos de
la flora no patógena normal.21
Pruebas Bioquímicas
Algunas pruebas bioquímicas y otros ensayos han sido utilizados para
diferenciar E. coli de otras enterobacterias. Indol, E. coli produce
indol en caldo que contiene triptófano. Rojo de metilo, esta prueba
indica el pH final del cultivo en caldo con 0.5 % de glucosa después de
una incubación de 4 días a 37°C. E. coli da un pH inferior a 4.5 y es
por tanto, rojo de metilo positivo. Citrato, el medio de citrato de
Koser modificado por Simmons contiene citrato de sodio y azul de timol
como indicador, la única fuente de carbono es el citrato. Los
microorganismos que pueden utilizar el citrato como fuente de carbono se
desarrollan bien y el indicador se vuelve azul. Los demás
microorganismos no prosperan y el medio conserva su color verde.
Voges-Proskauer, depende de la producción de acetilmetilcarbinol a
partir de la glucosa. En presencia de un álcali este compuesto es
oxidado a diacetilo y da color rosa.35
E. coli, descompone carbohidratos con producción de ácido y gas; produce
aproximadamente igual cantidad de CO2 y de H2 a partir de la glucosa.
Todos los cultivos contienen variantes y mutantes estables con respecto
a morfología colonial (rugosa o lisa), características antigénicas,
comportamiento bioquímico y resistencia a los virus.35 Debido a la
importancia que representa contar con técnicas sencillas y confiables
para la determinación de microorganismos indicadores de la calidad
sanitaria de los alimentos, se han desarrollado, métodos como el
PetrifilmMR donde se utilizan medios deshidratados como medio Bilis Rojo
Violeta que contienen elementos nutritivos, una base gelificante en agua
fría, un indicador de la actividad de glucoronidasa y un indicador
químico para el recuento de CT y E. coli.35
Metodologías instrumentales para análisis de agua
La capacidad de detectar la contaminación microbiana en el agua potable
es un asunto de preocupación urgente para los servicios de agua y las
autoridades de salud pública. El sistema de Colilert 18/Quanti-Traye se
basa en el número más probable y la técnica es basada en enzimas, es un
ensayo semi-automático reducido a multiwells. Se puede detectar
simultáneamente coliformes y E. coli con una incubación de 18-22 h.32
Los métodos basados en la biología molecular, tales como el análisis
de productos por PCR, dan datos precisos con respecto a la ocurrencia de
las bacterias. Sin embargo, los métodos basados en ADN no demuestran
la viabilidad de las bacterias, y los métodos básicos son sólo
cualitativos y no cuantitativos. La fluorescencia de hibridación in situ
(FISH) se basa en la unión específica de sondas de ácidos nucleicos a
las regiones específicas en el rRNA.29 Este método también fue utilizado
por Yang en el 2007 en el Norte de Taiwán.
En la actualidad, los métodos basados en la biología molecular se
utilizan para las investigaciones epidemiológicas de brotes, control y
seguimiento de la propagación de patógenos potenciales. La
electroforesis de campo pulsado, es el método biomolecular más utilizado
para la subtipificación de cepas de STEC.26 Tradicionalmente, los métodos
por FISH se basan en el uso de sondas de ADN de oligonucleótidos
convencionales que contienen alrededor de 20 bases. Recientemente, los
métodos por FISH han sido desarrollados usando sondas de péptidos de
ácidos nucleicos (PNA) marcados con fluorescencia, dirigidas a
secuencias de genes de rRNA blanco específico. Las moléculas de PNA son
imitadores de ADN, donde se sustituye la carga negativa de la columna
vertebral de azúcar-fosfato por una columna vertebral aquiral, la
columna vertebral neutral de poliamida formada por unidades repetitivas
de N-(2-aminoetil) glicina.29 Además, se ha encontrado que las pruebas
de PNA penetran mejor a través de la pared celular hidrofóbica de los
microorganismos más que las pruebas tradicionales de ADN. Los métodos
FISH PNA, confirman rápidamente la presencia de diversas bacterias
patógenas. Asimismo, Liu y colaboradores (2008), desarrollaron un método
que podría detectar específicamente un pequeño número de células de
Escherichia cultivables y viables pero no cultivables O157:H7 en un
litro de agua del grifo, así como en el agua de río. Las bacterias diana
capturadas fueron detectadas utilizando los genes rfbE y fliC como los
marcadores con la combinación de RT-PCR y el método electrónico de
microarrays de ADN. Este método también demostró ser capaz de detectar
células de E. coli O157: H7 viables pero no cultivables en un litro de
agua del río.
El agua es esencial para la vida, es materia prima para la higiene,
limpieza, actividad industrial, farmacéutica, hospitalaria, etc. La
calidad sanitaria del agua para consumo humano es indiscutible para
preservar la salud. Por esta razón, cada planta industrial o
farmacéutica debe conocer y saber tratar los efectos en el proceso de su
producto final, contar con adecuados sistemas de purificación de agua,
para el óptimo proceso de sus productos y deben contar con adecuados
mecanismos de tratamiento de aguas residuales, bioacumulación,
alcantarillado, residuos agrícolas, industriales, radiactivos y térmicos
que son los contaminantes principales del agua en nuestro planeta. Al
respecto, “UNILEVER” anunció en Enero de 2012 la creación de la
Fundación Unilever, dedicada a mejorar la calidad de vida mediante la
prestación de higiene, saneamiento, acceso al agua potable, nutrición
básica y mejora de la autoestima, formando alianza con: Oxford Committee
for Famine Relief, Population Services International, Save the Children,
Fondo de Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF) y el Programa Mundial
de Alimentos. De la misma manera, en Marzo del 2012 el UNICEF y la OMS,
publicaron que el mundo ha cumplido con la meta de los objetivos de
Desarrollo del Milenio de reducir a la mitad la proporción de personas
sin acceso al agua potable mucho antes de la fecha límite de 2015. Entre
1990 y 2010, más de 2.000 millones de personas tuvieron acceso a fuentes
mejoradas de agua potable. No obstante, la meta de saneamiento sigue
estando muy retrasada. Aunque se cuente con el equipo y personal
especializado para detectar la contaminación microbiana en agua potable,
se tienen que tomar medidas de prevención para salvaguardar de
contaminación futura y así evitar los riesgos microbiológicos en agua de
bebida, debe ser asunto de preocupación urgente para los servicios de
agua y las autoridades en salud pública. El análisis microbiológico del
agua es rutinario en tomas de pozos o durante el proceso de
purificación. Sin embargo, en la toma domiciliaria de las comunidades no
se realizan dichas pruebas. Por lo tanto, es necesario revisar
periódicamente la calidad microbiológica del agua de bebida usada en
toda la comunidad.
El objetivo principal de gestión de la calidad del agua desde una
perspectiva de salud es garantizar que los consumidores no estén
expuestos a niveles de agentes patógenos que puedan causar enfermedades.
Un requisito prioritario en la prevención y la protección de la salud
pública es tener resultados confiables y rápidos. Al evaluar la
presencia de E. coli se mide el riesgo de la contaminación microbiana en
el agua potable, esto es crucial para obtener resultados confiables
rápidamente y así tomar las medidas de saneamiento oportunas, como
floculación y filtración con arena, cloración, transporte y
almacenamiento, entre otros.
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