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Bacillus cereus y  su relación con la Seguridad Alimentaria en Latinoamérica

Bacillus cereus y  su relación con la Seguridad Alimentaria en Latinoamérica

Autora principal: Natalia Rodríguez Melo

Vol. XIX; nº 6; 175

Bacillus cereus and Food Safety in Latin America

Fecha de recepción: 28/02/2024

Fecha de aceptación: 25/03/2024

Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XIX. Número 6 Segunda quincena de Marzo de 2024 – Página inicial: Vol. XIX; nº 6; 175

Autores:

  1. Natalia Rodríguez Melo
  2. Erica Salamanca Jiménez
  3. Alexis Gafaro Montejo

Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca

Programa de Bacteriología y Laboratorio Clínico

Bogotá D.C, Colombia

Resumen

La seguridad alimentaria es el pilar de la satisfacción nutricional, principalmente cuando se trata de estabilidad en los alimentos a consumir, por ende es fundamental contar con un buen manejo, almacenamiento, cocción y  tiempos de consumo al momento de manipular cualquier tipo de alimento para garantizar la ausencia de riesgos a la salud humana.

Diferentes organismos de control, prevención y promoción de la salud como  la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización Panamericana de Salud (OPS), afirman que Bacillus cereus es una agente bacteriano que se relaciona directamente con enfermedades transmitidas por alimentos (ETAs), provocando manifestaciones eméticas o diarreicas según la forma en la que se presente el patógeno, es decir, con la ausencia o presencia de toxinas que agudizan la patogenia en un individuo;  además, debe su importancia a su capacidad de resistencia al ser generador de esporas, lo que complica su erradicación .

Es necesario destacar que este agente ha tenido una mayor prevalencia en países en vía de desarrollo en especial en  Latinoamérica, en donde, el mantenimiento, control y limpieza de los alimentos es deficiente; en ese sentido, es importante tomar medidas de prevención que disminuyan la probabilidad de contagio, como lo es un adecuado control de temperatura y tiempos de consumo, entre otros.

Palabras clave: Seguridad alimentaria, Bacillus cereus, resistencia, latinoamérica, control.

Abstract

Food safety is the pillar of nutritional satisfaction, mainly when it comes to stability in the food to be consumed, therefore it is essential to have good handling, storage, cooking and consumption times when handling any type of food to ensure the absence of risks to human health.

Different control, prevention and health promotion agencies such as the World Health Organization (WHO) and the Pan American Health Organization (PAHO), state that Bacillus cereus is a bacterial agent that is directly related to foodborne diseases (ETAs), It causes emetic or diarrheal manifestations depending on the form in which the pathogen is present, that is, with the absence or presence of toxins that aggravate the pathogenesis in an individual, in addition, it owes its importance to its capacity for resistance as it generates spores, which complicates its eradication.

It should be noted that this agent has been more prevalent in developing countries, especially in Latin America, where the maintenance, control and cleaning of food is deficient,in this sense, it is important to take preventive measures to reduce the likelihood of infection, such as proper temperature control, consumption times, among others.

Keywords: Food safety, Bacillus cereus, resistance, Latin America, control.

Los autores de este manuscrito declaran que:

Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses

La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).

El manuscrito es original y no contiene plagio.

El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.

Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.

Han preservado las identidades de los pacientes.

Introducción

La seguridad alimentaria se define según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura  (FAO) como “el acceso físico y económico a suficientes alimentos inocuos y nutritivos para satisfacer sus necesidades alimenticias y sus preferencias en cuanto a los alimentos a fin de llevar una vida activa y sana” [1], por lo tanto, garantizar la seguridad alimentaria hace parte de los objetivos de desarrollo sostenible, que se espera sean cumplidos para el año 2030. [2] Sin embargo, factores como, las toxi-infecciones alimentarias por bacterias interfieren con la inocuidad, la cual permite asegurar que los alimentos ingeridos no generan ningún perjuicio poniendo en riesgo la salud de los consumidores y con ello la seguridad alimentaria [3].  Se estima que Bacillus cereus ocasiona entre el 1.4 y 12% de los brotes de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) en todo el mundo y es sabido que las intoxicaciones por B. cereus se manifiestan de dos maneras: El síndrome emético y el síndrome diarreico [4].

Generalidades de Bacillus cereus

El género bacteriano Bacillus spp se caracteriza por encontrarse principalmente en el suelo, aire, agua, vegetales e incluso fomites contaminados; y tener la capacidad de formar  esporas que germinan cuando entran en contacto con el interior de un huésped. Estas esporas son resistentes a altas temperaturas, radiación, acidez, baja humedad y deshidratación. Es importante destacar que Bacillus cereus, en específico es un agente patógeno para el hombre [5]; y que algunas de las características fundamentales para su identificación son las siguientes:  

Análisis Reacción
Gram +
Morfología Bacilo
Motilidad +
Presencia de esporas Si
T° de crecimiento 4 – 48 °C
Tolerancia de T° y pH de las esporas hasta 95°C
4.3 a 9.3
Catalasa +
Hidrólisis de urea V
Reducción de nitratos +
Hidrólisis de almidón +
Manitol –
Trehalosa +
Arabinosa –
Glicerol –
Lecitinasa +
Voges-Proskauer +
Nitratos +

Tana No 1. Pruebas de identificación Bacillus cereus[6]

(+) positiva, (-) negativa, (V) Variable

B. cereus es un agente que se relaciona principalmente con toxi-infecciones alimentarias debido a su patogenicidad, relacionada con la producción de exoenzimas capaces de destruir los tejidos. Dentro de estas se encuentran cuatro hemolisinas, tres fosfolipasas completamente diferentes, proteasas y una exoenzima que induce la emesis.[7]

Estás toxinas se consideran factores de virulencia que deterioran la salud humana y su producción está asociada a la presencia de B. cereus  en cantidades elevadas de unidades formadoras de colonias (UFC) por gramo de alimento. Dentro de estas la citotoxina K, induce la permeabilidad vascular al formar poros en el intestino y provocar diarrea, la toxina emética causante de vómito y diversas enterotoxinas como la hemolítica y no hemolítica que generan un desbalance osmótico.[8]

Es necesario destacar que no es un microorganismo netamente relacionado con el tracto gastrointestinal, se han encontrado casos de infecciones oculares, infecciones en el tracto respiratorio e incluso bacteriemias. B.cereus es productor de una β-lactamasa que le confiere la resistencia a los betalactámicos, sin embargo se han descrito sensibilidades notorias a la vancomicina y ciprofloxacina.[7]

Descripción de los alimentos que están involucrados en las toxi-infecciones y condiciones ambientales  para la presencia de bacterias en los mismos

B. cereus se encuentra distribuido en entornos naturales y se sabe que alimentos con un pH > 4.8 son más susceptibles a contaminarse con estos microorganismos , lo que permite que esta bacteria permanezca en diferentes espacios que están directamente relacionados con la producción de alimentos; tales como las granjas lecheras, las plazas de mercado, las reservas de alimentos y productos lácteos, pudiéndose aislar de productos como cereales, legumbres, lácteos, alimentos de tipo proteico, vegetales y especias. La cercanía entre el suelo y los productos alimentarios en diferentes procesos, como la obtención y procesamiento de los mismos,  podría relacionarse con la prevalencia de B. cereus en dichos alimentos [9][10]. La temperatura en que se conservan los diferentes alimentos también se encuentra relacionada con la presencia de esta bacteria. Estudios reportan brotes en alimentos en refrigeración, alimentos con temperaturas inadecuadas de conservación, y alimentos con cambios en la cadena de frío relacionados con cepas de B. cereus psicrotrofas [11]. Sumado a esto la composición y el ambiente en donde se refrigere el alimento, interviene en la proliferación de la bacteria, ya que, alimentos ricos en ácidos grasos insaturados, conservados en un ambiente anaeróbico permiten la proliferación de B. cereus, alimentos ricos en almidón tiene una alta probabilidad de contener B. cereus, lo que podría deberse al procesamiento del almidón para la elaboración de algunos alimentos, con combinaciones de  temperaturas que varían entre los 35 y 40 °C [12]. Además parece existir correlación entre la matriz del alimento y el tipo de toxina que  Bacillus cereus puede producir por ejemplo en los cereales hay mayor producción de la toxina cereulida, si se compara con carnes, lácteos y vegetales [13]

Intoxicaciones y toxiinfecciones de Bacillus (grupos etarios)

Como se ha nombrado anteriormente B. cereus se encuentra naturalmente en los alimentos contaminados que al ser ingeridos producen una infección o toxiinfección que inicia en el tracto gastrointestinal.  En el intestino delgado la célula vegetativa ingerida como espora produce las toxinas que provocan el síndrome diarreico, la acumulación de líquido, la actividad citotóxica, hemolítica, los vómitos y las náuseas.

B. cereus se ha encontrado ampliamente distribuido alrededor del mundo especialmente en países en vía de desarrollo. En el 2010 se estimó la presencia de este microorganismo en EEUU con un total de 27000 casos nuevos de intoxicación anualmente relacionados con el consumo de arroz, lácteos, azúcar, almidón y derivados. En algunos países de Latinoamérica como Cuba se reportaron 13343 casos de intoxicación, en Uruguay se posicionó en un 3.5 % en la escala de microorganismos productores de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA), en Costa Rica se encontró en productos lácteos de consumo común, en Argentina se reportó el caso especial de una mujer infectada por una cepa que produce una toxina citotóxica aislada de pollo previamente cocido, lo que demuestra la resistencia del microorganismo a altas temperaturas, y finalmente, en Colombia para dicho año aunque los casos reportados son escasos es el tercer patógeno relacionado con brotes alimenticios, presente en alimentos listos para el consumo como el arroz, arepas, carnes frías, natilla, lácteos líquidos y en polvo e incluso salsas.[8]

También en Colombia, en el año 2018 se analizó el aislamiento de B. cereus en los restaurantes escolares, mediante un estudio descriptivo y transversal con alimentos listos para el consumo.   (tabla 1). Se determinó que el 91% de las muestras analizadas fueron positivas para la bacteria y la toxina diarreica, y que los departamentos con mayor prevalencia fueron Boyacá y Vichada.[14]

Durante el periodo de los años 2015-2020 se detectó B. cereus en arroz en países latinoamericanos, especialmente en los mayores consumidores y productores de arroz como Argentina, Chile, Perú, Cuba, Brasil, Colombia y Puerto Rico.

Se sabe que la presencia de B. cereus en arroz contaminado es un riesgo alto para el desarrollo de enfermedades gastrointestinales en niños de guarderías de dos a cuatro años , en la Habana, Cuba este patógeno hacia parte del 24,6% de brotes alimentarios ocasionados por consumo de arroz contaminado y  en Brasil, la Organización Panamericana de Salud (OPS) lo declaró como la segunda causa de infección en el país. Es posible afirmar entonces que B. cereus es un patógeno altamente contagioso, presente en una amplia variedad de alimentos dentro de los cuales se encuentra principalmente el arroz y el pollo, y  diversos estudios de países latinoamericanos confirman la presencia del mismo como se observa en la tabla 2.[15][16]

En el 2023 el  boletín epidemiológico en Colombia reportó 365 casos confirmados de brotes de enfermedades transmitidas por alimentos, con el hogar como lugar de procedencia más común [17],(ver tabla 3). De dichos casos B.cereus se encuentra en el sexto lugar de agentes etiológicos relacionados con estos brotes con un 2% en el año 2022 y un 8% en el año 2023 como se observa en la tabla 4 evidenciando un aumento de casos que aunque no sea significativo requiere atención por parte de los entes territoriales y distritales de salud.[17]

Manifestaciones clínicas

Como se ha descrito, la relación de B. cereus con las enfermedades transmitidas por alimentos es infalible y puede provocar dos de manifestaciones clínicas [18]:

Enfermedad diarreica: que se da por el crecimiento del microorganismo en el intestino delgado, que se manifiesta por la presencia de dolor abdominal, tenesmo rectal, diarrea líquida y  náuseas, generalmente entre las 6 y 15 horas post-ingesta y pueden permanecer hasta 24 horas.[15][18]

Enfermedad emética que se produce por la ingesta de las toxinas del microorganismo presentes en el alimento contaminado, y se manifiesta principalmente con vómitos, malestar general, dolor de cabeza, calambres intestinales y náuseas regularmente entre 1 y 5 horas post-consumo. Se destaca que no es un síndromes contagioso ( por tratarse de una toxina) es capaz de provocar afecciones graves como la insuficiencia hepática reversible.[15][18]

Mecanismos de producción de toxinas  de B. cereus y descripción de las toxinas más relevantes

La absorción de esporas de B. cereus provenientes de alimentos en  estado de contaminación, permite su crecimiento en el intestino y la producción de enterotoxinas termolábiles por formas vegetativas de este patógeno. Como se mencionó previamente estás producen el  síndrome emético y el síndrome diarreico.

El síndrome emético se relaciona con la toxina cererulida, la cual usualmente se forma en los alimentos antes de que estos sean ingeridos, parte de la toxina ingerida se excreta en heces y parte se mantiene en el hospedero causando la enfermedad.  Esta exotoxina es un ionóforo, con afinidad por el potasio, por lo tanto, se intuye que es capaz de afectar las células mediante la alteración del equilibrio celular iónico, en casos de intoxicación alimentaria grave puede producir rabdomiolisis, fallos multiorgánicos, daños a nivel hepático y muerte. La presencia de síntomas neuroconductuales indica una acción directa de la exotoxina en el sistema nervioso [19]; se presume que la toxina interactúa con los receptores 5-HT3 del neurotransmisor serotonina, lo que conlleva a la estimulación del nervio vago aferente y consecutivo a esto la activación en el bulbo raquídeo del centro del vómito, lo que genera los episodios intensos de vómitos al poco tiempo de ingerir alimentos contaminados. Los enlaces peptídicos y ester asociados a su estructura permiten que la cereulida sea lipófila, resistente al calor y estable en un pH de 2 hasta 11; debido a la resistencia que presenta a la tripsina y pepsina, el hospedero no la puede eliminar cuando ingresa al estómago [20]. Está toxina se sintetiza por medio de la péptido sintetasa no ribosomal (NRPS), codificada por el grupo de genes Ces [12] y está compuesta por  tres unidades tetra peptídicas repetidas (D-oh-Leu-D-Ala-L-oh-Val-L-Val). Presenta estabilidad al calor, las enzimas digestivas y ácidos [21] ya que resiste temperaturas de incluso 121°C por hasta 120 minutos. La cereulida está relacionada con la muerte de las células β en los islotes pancreáticos, insuficiencia hepática y la obstrucción de la secreción de insulina. [13]

El síndrome diarreico se relaciona con la enterotoxina no hemolítica (NHE), la hemolisina (HBL) y la citotoxina CytK [19]. El ambiente anaeróbico o microaerobico en el intestino, durante un infección fomenta la producción y secreción de hemolisina BL y enterotoxina no hemolítica, afectando las células epiteliales por medio de la formación de poros, lesionando las microvellosidades, provocando lisis osmótica de las células del epitelio del intestino y diarrea [22].

Al igual que la hemolisina BL, la enterotoxina no hemolítica (NHE) es citotóxica, posee tres componentes A, B y C, los cuales se ensamblan secuencialmente (C, B y A), para formar los poros de tipo α-helicoidal y crean complejos en solución, siendo los poros de NHE más perjudiciales para la membrana y las células diana que los poros de HBL, debido a que estos últimos presentan un menor tamaño [20].

La Hbl por su parte es una enterotoxina hemolítica de B. cereus que junto con  Nhe, produce la enfermedad diarreica. Estructuralmente posee tres componentes (L2, L1 y B, codificados por el operón hblCDA) y es capaz de unirse a los glóbulos rojos y lisarlos a través de la formación de un poro transmembrana y la alteración del equilibrio osmótico. Esta hemolisina posee actividad citotóxica y contribuye a la permeabilidad vascular de varios tipos de células, tales como las células vero y el tejido de la retina. [23]

La hemolisina BL es una toxina de tres componentes (L1, L2 y B), formadora de complejos en solución, citotóxica y formadora de poro α-helicoidal en glóbulos rojos, en donde dichos componentes se unen a la célula diana de manera secuencial: B, L1, L2, para la formación de poros rápida y eficientemente [20]. Los poros permiten la salida de potasio de la célula, desencadenando la activación del inflamasoma NLRP3, liberación de interleucina y piroptosis [24].

La CytK o citotoxina K es una toxina formadora de poro de barril β, que ha diferencia de Nhe y Hbl solo tiene un componente o subunidad. Existen dos variantes diferentes del gen CytK que codifica la toxina, denominadas CytK-1 y CytK-2, ambas forman poros en las capas lipídicas, son hemolíticas, dermo necróticas, y tóxicas para células epiteliales del intestino en humanos, sin embargo, la toxicidad de CytK-2 es un 80% menor comparada con CytK-1, y además, los poros de CytK-2 presentan una menor conductancia; se intuye que la probabilidad de que CytK-2 tenga un papel relevante en el síndrome diarreico es disminuida, ya que su aparición en aislados de intoxicaciones alimentarias es reducida [20].

Citotoxina CytK: Enterotoxina que al igual que Nhe y Hbl produce la enfermedad diarreica por la ingestión de alimentos contaminados con B. cereus.  Esta toxina diarreica tiene un solo componente y presenta dos formas Cytk1 con  mayor toxicidad para células humanas y Cytk2, ambas codificadas por los genes cytK-1 y cytK-2 respectivamente[25] . Se trata de un monómero soluble en agua que forma un poro transmembrana en las membranas celulares y posee actividad hemolítica (al igual que Nhe y Hbl). CytK es además dermonecrótica y citotóxica [23]

Prevención

El agente bacteriano B. cereus cuenta con una amplia resistencia debido a que  es productor de esporas, forma biopelículas en espacios líquidos y es capaz de sobrevivir en condiciones adversas; es importante tener en cuenta que la contaminación de alimentos a expensas de este agente bacteriano se debe al mal uso de temperaturas de cocción, fomites y equipos contaminados, mala conservación de alimentos e higiene deficiente, por este motivo es necesario aplicar medidas de control y prevención en la cadena alimentaria, una de estas es la bioconservación que utiliza al microorganismo o sus metabolitos generados para impedir la presencia de agentes patógenos e indeseables en los alimentos.[15]

Como se ha mencionado anteriormente, la incidencia de este agente microbiano se relaciona con las temperaturas de almacenamiento de los alimentos y los tiempos prolongados de consumo, en ese sentido, las principales estrategias de prevención para evitar la intoxicación alimentaria por este microorganismo son la disminución de la carga inicial bacteriana que incluye naturaleza y cantidad y el tratamiento térmico para la destrucción y disminución de agentes patógenos y carga microbiana. [26]

Tratamiento

Las intoxicaciones alimentarias autolimitadas producidas por B. cereus solo requieren un tratamiento sintomático [27]. Gran parte de los aislados de B. cereus son susceptibles a antibióticos de uso común, excepto por los betalactámicos, no obstante el uso indiscriminado de antibióticos, ha generado que algunos aislados de este patógeno desarrollen resistencia a ciertos antibióticos, tales como tetraciclina, eritromicina y rifampicina, además, la resistencia y sensibilidad a antibióticos variará dependiendo si el B. cereus en cuestión es psicrotolerante o no [28]. La administración de antibióticos como la vancomicina, cloranfenicol, imipenem y gentamicina proporciona efectos terapéuticos favorables contra el patógeno B. cereus, debido a la alta susceptibilidad, de la bacteria a dichos antibióticos [29].

Conclusión

B. cereus, gracias a sus múltiples factores de virulencia y su amplia distribución especialmente en países en vía de desarrollo, es uno de los principales microorganismos que pone en riesgo la seguridad alimentaria en Latinoamérica, por lo tanto, es necesario implementar acciones que eviten la proliferación de este patógeno, tales como la producción y procesamiento de alimentos de manera higiénica, conservación a temperaturas óptimas y estables, consumo en el menor tiempo posible, cocción de alimentos adecuada y prevención de la contaminación cruzada.

Ver anexo

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