¿Cuáles son las bacterias más comunes en el ambiente?

Bacterias más comunes en el Ambiente

Hay una variedad de morfologías entre las bacterias, pero tres de las más comunes son el bacilo (en forma de varilla, por ejemplo Aeromonas, Escherichia coli), el coco (esférico, por ejemplo Staphylococcus aureus), o el espiral (varillas helicoidales, por ejemplo Arcobacter, Campylobacter, Helicobacter pylori).

Las bacterias Patógenas

Representan sólo una pequeña fracción del total de las bacterias del medio ambiente, y pueden dividirse en dos grandes grupos en función de las estructuras de su pared celular, que influyen en su reacción de tinción de Gram, que son las bacterias gram-positiva y gram-negativa. 

Las bacterias grampositivas aparecen de color púrpura-violeta y las gramnegativas aparecen de color rosa después de la tinción de Gram. La mayoría de las bacterias que causan enfermedades transmitidas por el agua son bacterias gram-negativas, entre las que se encuentran Aeromonas, Arcobacter, Campylobacter, E. coli patógena, Shigella, Helicobacter pylori, Leptospiria, Salmonella, Vibrio cholerae y Yersinia. 

Ejemplos de bacterias patógenas gram-positivas son el Bacillus y el Staphylococcus aureus, sin embargo estos no son fecales-orales y no se consideran patógenos de transmisión acuática.

Algunas bacterias patógenas como Aeromonas, miembros patógenos de E. coli, Salmonella y Vibrio cholerae tienen importantes reservas ambientales. Los miembros del género Aeromonas son omnipresentes en los entornos acuáticos (tanto de agua dulce como de agua de mar) y en las aguas residuales. 

Ciertas cepas patógenas de Aeromonas causan enfermedades en el ser humano, que van desde condiciones subclínicas como la gastroenteritis hasta condiciones graves como infecciones de heridas y septicemia (infección que pasa al torrente sanguíneo e infecta masivamente). 

También se ha demostrado que las Aeromonas son una causa de infecciones asociadas a desastres naturales como huracanes, tsunamis y terremotos. Tanto la E. coli patógena como la Salmonella también infectan a otros animales y, por lo tanto, tienen reservorios animales y la propagación de estos patógenos entre las poblaciones humanas, en particular en los países desarrollados, se realiza principalmente a través de alimentos contaminados por productos animales.

El Vibrio cholerae, tiene cepas que causan cólera, y sigue siendo una amenaza mundial para la salud pública y suele limitarse a las regiones en desarrollo donde el agua potable y las heces o el tratamiento y la eliminación de aguas residuales son deficientes. 

Pero el Vibrio también tiene un reservorio ambiental en el medio marino y puede replicarse en el zooplancton. El cólera se caracteriza por una infección diarreica aguda y deshidratación, generalmente en brotes epidémicos. Por lo tanto, el vibrión del cólera suele encontrarse en fuentes de agua o alimentos en zonas donde la enfermedad es endémica y el ambiente ha sido contaminado por las heces de un individuo infectado por el cólera.

Además de las bacterias patógenas, algunas se han utilizado como “indicadores” de la contaminación fecal (véase la segunda parte: Indicadores y marcadores de seguimiento de fuentes microbianas). Entre ellas se encuentran los coliformes fecales, E. coli, enterococos y Clostridium perfringens. 

Estas bacterias indicadoras fecales no suelen ser patógenas y son habitantes naturales del tracto gastrointestinal de los seres humanos y otros animales de sangre caliente. 

Se liberan en el medio ambiente con las heces humanas y animales. E. coli es el indicador universal utilizado para abordar la calidad de las aguas ambientales, las aguas subterráneas y las aguas tratadas tanto en los países desarrollados como en los países en desarrollo.

Protistas

Los protistas son organismos eucariotas, lo que significa que en realidad pertenecen al reino animal. Su ADN está encerrado en un núcleo dentro de la célula. Tienen organelos y pueden sufrir una simple replicación (crecimiento y división) o una compleja replicación sexual. 

Los protistas son en su mayoría microscópicos y su tamaño oscila entre 10 y 200 μm. Son diversos en su forma y los ejemplos incluyen los protistas de tipo vegetal (las algas), los protistas de tipo fúngico (los moldes de baba) y los protistas de tipo animal (los protozoos). 

Muchos protistas, en particular los protozoos, son patógenos porque son parásitos obligados que deben infectar a otros organismos para sobrevivir y propagarse. La mayoría de los protozoos transmitidos por el agua son patógenos gastrointestinales que causan náuseas, calambres abdominales, vómitos, diarrea y fiebre

Los parásitos protozoarios más prevalentes asociados con las enfermedades transmitidas por el agua son Cryptosporidium parvum y Giardia lamblia. Forman ooquistes resistentes (Cryptosporidium) y quistes (Giardia) que pueden sobrevivir fuera del huésped y se excretan en las heces de los individuos infectados. 

Los ooquistes son muy persistentes en el agua y resistentes a los desinfectantes comúnmente utilizados en el tratamiento del agua potable. Se ha demostrado que el criptosporidio, junto con la E.coli enterotoxigénica, la Shigella y el rotavirus son las principales causas de enfermedades diarreicas de moderadas a graves en los niños del África subsahariana y el Asia meridional.

Los microsporidios son hongos parásitos formadores de esporas obligatorias, siendo la espora la única forma infecciosa y estable en el medio ambiente. Aunque los microsporidios se asocian principalmente con infecciones del tracto intestinal, la diseminación a los tractos ocular, genitourinario y respiratorio puede ocurrir en individuos inmunocomprometidos (con el sistema inmunológico débil).

La Cyclospora cayetanensis y el Toxoplasma gondii son protozoos parásitos que los ooquistes (a diferencia de otros protozoos parásitos como el Cryptosporidium) no son infecciosos al ser excretados y requieren una fase de maduración en el medio ambiente que está en el orden de días. 

Por ello, el Toxoplasma gondii tiene como huésped a los felinos salvajes y domésticos, pero también puede infectar a los seres humanos y otros animales debido a la ingestión de ooquistes de las heces de los felinos. 

¿Cuáles son las bacterias más comunes en el ambiente?

Factores que afectan a la transmisión de patógenos en el medio ambiente

Son muchos los factores que afectan a la capacidad de un patógeno de transmitirse a través del medio ambiente, lo que representa un riesgo potencial de exposición, infección y enfermedad del huésped. 

En primer lugar, el patógeno debe entrar en el medio ambiente y, en el caso de los patógenos asociados al agua, entran en el medio ambiente a través de las heces humanas o animales (orina para la Leptospira y el Schistosoma) depositadas en la tierra o en el agua. 

Por lo tanto, la carga y las concentraciones de patógenos son de gran importancia. Una vez que el patógeno está en el medio ambiente, varios factores afectan a la capacidad del patógeno de transmitirse a un huésped humano o animal. 

El patógeno debe infectar a nuevos huéspedes susceptibles entrando en su cuerpo para poder sobrevivir. En esta sección, esos factores se dividen en características del patógeno y factores ambientales. 

Características del patógeno

Algunos patógenos pueden volver a crecer o multiplicarse en el medio ambiente y pueden alcanzar altas concentraciones en condiciones favorables. Por ejemplo, se ha demostrado que la bacteria salmonella se multiplica en los biosólidos y en los suelos modificados con biosólidos. 

Esta capacidad de crecer y multiplicarse dentro de diversas matrices ambientales es exclusiva de las bacterias. Sin embargo, los virus y protozoos, que son parásitos obligados, no pueden multiplicarse en el medio ambiente, pero son capaces de persistir.

Latencia en el medio ambiente y/o en los huéspedes intermedios

Después de la excreción, algunos patógenos (patógenos latentes) necesitan tiempo para seguir desarrollándose en el medio ambiente antes de ser infecciosos. La latencia es el período de tiempo que transcurre entre la excreción del patógeno y el momento en que es infeccioso para un nuevo huésped susceptible. 

La mayoría de los patógenos fecales-orales, incluidas todas las bacterias, los virus entéricos y los protozoos, no tienen un período de latencia, por lo que son inmediatamente infecciosos y sólo tienen huéspedes definitivos después de la excreción de un individuo infectado.

Persistencia en el medio ambiente

La capacidad de un patógeno para ser transmitido por las vías acuáticas depende en gran medida de su persistencia en el medio ambiente. Cuanto más tiempo pueda persistir un patógeno, mayor será la probabilidad de que entre en contacto con un huésped susceptible y, por lo tanto, aumentará la probabilidad de que se transmita por el agua. 

Una vez que los microorganismos se liberan en el medio ambiente, se dispersan en el agua o el suelo. Como los microorganismos tienen una carga electrostática intrínseca, tienden a adherirse a la superficie de las partículas cargadas del medio ambiente, lo que aumenta su persistencia.

El tiempo de supervivencia de los patógenos en el medio ambiente depende de las condiciones ambientales tanto físicas como químicas, como la temperatura, la luz solar, el oxígeno disuelto, el carbono orgánico disuelto, la disponibilidad de nutrientes y la salinidad. 

Los patógenos también pueden estar sujetos al antagonismo bioquímico de productos microbianos como las enzimas, y a la depredación por parte de otros microorganismos ambientales. En general, los virus y los quistes y ooquistes de protozoarios sobreviven más tiempo en el medio ambiente que las bacterias vegetativas. 

La supervivencia del patógeno en diversos procesos de tratamiento de aguas y aguas residuales también es esencial para comprender el riesgo de transmisión relacionado con el agua. La temperatura ha sido identificada como la condición ambiental importante que influye en la persistencia de bacterias y virus en las aguas residuales. 

Una mayor inactivación de las bacterias en las aguas residuales a altas temperaturas, es de aproximadamente de 10 a 30  días, que son necesarios para una reducción de 1 log10 en condiciones de oscuridad a bajas temperaturas y a temperatura ambiente, respectivamente. 

En los lodos de aguas residuales con mayor cantidad de sólidos, los datos sugieren que se necesitan de 75 a 100 días para una reducción de bacterias de 1 log10 a temperatura ambiente.

Existen una clara dependencia de la inactivación de los virus basada en la temperatura y el tipo de virus en los efluentes primarios y secundarios. Los norovirus son muy persistentes en las aguas residuales, y se necesitan aproximadamente entre 20 y 115 días para la inactivación de 1 log10 de norovirus en condiciones de oscuridad a bajas temperaturas y a temperatura ambiente, respectivamente. 

En el caso de los adenovirus y los poliovirus, se necesitan aproximadamente de 10 a 60 días para una reducción de 2 log10 en condiciones de oscuridad a bajas temperaturas y a temperatura ambiente, respectivamente. Los adenovirus también son susceptibles a la radiación UV tanto a bajas como a altas temperaturas.

Dosis-respuesta

La respuesta a la dosis es la relación entre el patógeno (virus, bacteria o parásito),  y el huésped, por lo que,  proporciona una evaluación de una estimación de la potencia del patógeno (su grado de infección) específica de ese patógeno en particular. 

La dosis infecciosa es un término que se suele utilizar, pero debe emplearse en el contexto de la comprensión de la relación dosis-respuesta entre el patógeno y su huésped. Esto incluye un tipo de respuesta en el ser humano (por ejemplo, infección, enfermedad o muerte) o la probabilidad de que se produzca un efecto adverso para la salud en alguna proporción con respecto a los que están expuestos a una determinada dosis conocida de un patógeno. 

Los modelos de respuesta a la dosis son funciones matemáticas que describen los experimentos de dosis para un patógeno específico, las vías de transmisión y los huéspedes. Estos modelos permiten producir la dosis infecciosa a diferentes niveles. 

Este número es una estimación basada en experimentos clínicos y da una indicación de la facilidad con la que puede ocurrir una infección. La dosis que induce la infección en el 50% de los individuos expuestos, descrita como la dosis infecciosa media (ID50), varía enormemente entre los patógenos transmitidos por el medio ambiente. 

En general, los virus y protozoos tienen un ID50 más bajo que las bacterias, lo que significa que tienen una alta probabilidad de causar infección cuando se ingieren a una dosis muy baja (tan sólo un patógeno ingerido).

Factores ambientales, la fuente de los patógenos y los reservorios de infección (Zoonosis, es decir transmisión por animales domésticos u otros animales)

En el caso de algunos patógenos, el principal reservorio y fuente de infección humana se limita a los huéspedes humanos, lo que incluye, por ejemplo, la shigelosis y muchas infecciones virales que se limitan estrictamente a los seres humanos, por lo que se requiere el control de los excrementos humanos únicamente para interrumpir la vía de transmisión. 

Sin embargo, muchas otras enfermedades (por ejemplo, la salmonelosis, la criptosporidiosis, la giardiasis y muchas de las infecciones por helmintos) afectan tanto a los animales vertebrados salvajes o domésticos como a los humanos. Esas infecciones se denominan zoonosis y los patógenos que las provocan se denominan patógenos zoonóticos. Entre los ejemplos de importantes patógenos zoonóticos figuran los miembros patógenos de E. coli, Salmonella, Campylobacter, Yersinia, el virus de la hepatitis E y los parásitos protozoarios Cryptosporidium, Giardia y Toxoplasma gondii.

Existen tres criterios amplios para las enfermedades zoonóticas relacionadas con el agua. i) Para que los patógenos zoonóticos representen un riesgo de enfermedad para el ser humano, primero deben establecer parte de su ciclo vital dentro de una o más especies animales y posteriormente ser capaces de multiplicarse y desarrollarse también dentro de un huésped humano.

Dentro del ciclo vital del patógeno zoonótico, deben ser transportados de los excrementos de los animales a las aguas superficiales o subterráneas y persistir en el agua para ser transmitidos por la exposición al agua.

el agente patógeno deberá transmitirse de la fuente animal al ser humano por una vía relacionada con el agua, como la ingestión, el contacto con el agua y el consumo de mariscos infectados con el agente patógeno o recogidos en aguas afectadas por desechos animales.