Instituto de Nutrición e Higiene de los Alimentos
Importancia de la detección de enterotoxinas estafilocócicas
Armando Bécquer Lombard,1 Lidya Mota de la Garza,2
y César Lara Ortiz3
-
Licenciado en Bioquímica. Investigador Agregado. Instituto de Nutrición
e Higiene de los Alimentos.
-
Master en Ciencias. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Instituto
Politécnico Nacional, Mexico, DF.
-
Técnico en Procesos Biológicos. Instituto de Nutrición
e Higiene de los Alimentos.
RESUMEN
Se presenta un compendio sobre la clasificación, patogenicidad, obtención,
purificación, métodos de análisis y otros aspectos de las
enterotoxinas estafilocócicas y los avances obtenidos en el estudio de
éstas a nivel internacional y, en particular, en Cuba.
Palabras clave: ENTEROTOXINAS/aislamiento y purificación; INTOXICACION
ALIMENTARIA ESTAFILOCOCICA
El crecimiento de Staphylococcus aureus se asocia a la producción
de compuestos extracelulares, tales como hemolisinas, nucleasas, coagulasas,
lipa-sas y enterotoxinas.
Las intoxicaciones alimentarias producidas por las enterotoxinas constituyen
un problema mundial y guardan estrecha relación con los hábitos
dietéticos regionales.
ENTEROTOXINAS ESTAFILOCOCICAS
Las enterotoxinas son proteínas de cadena simple no ramificada compuestas
por cantidades relativamente grandes de lisina, tirosina, ácido
aspártico y ácido glutámico. Los pesos moleculares
oscilan entre 28 000 y 35 000 daltons, son solubles en agua y presentan
una alta termoestabilidad. La producción de enterotoxinas por cepas
de Staphylococcus aureus se afecta por la calidad de los nutrientes
y el pH del sustrato, la temperatura, la atmósfera, el cloruro de
sodio, otros compuestos químicos y los microorganismos competidores.
Los alimentos más asociados con los brotes de intoxicación
alimentaria son las ensaladas frías, productos avícolas (principalmente
ensalada de pollo), dulces de crema, productos lácteos (principalmente
quesos) y el jamón sobre todo el cocido o alimentos elaborados con
éste.
CLASIFICACION
Las enterotoxinas estafilocócicas son producidas por cepas muy específicas;
sin embargo, una de ellas es capaz de sintetizar más de un serotipo
de enterotoxinas. Actualmente se diferencian por su actividad serológica
no menos de 7 enterotoxinas que se designan A, B, C1, C2,
C3, D y E. La enterotoxina del serotipo A es la que con más
frecuencia aparece en los brotes de intoxicación alimentaria y le
siguen en orden decreciente las de los serotipos C1, B, D y
E.
La originalmente descrita enterotoxina F ha sido identificada como la
tóxina productora del síndrome de shock tóxico
(TSST-1) en mujeres y en ocasiones en hombres. Se trata de una enfermedad
multisistémica caracterizada por el comienzo súbito de fiebre,
vómitos y diarreas, hipotensión, enrrojecimiento conjuntival,
"lengua de fresa" y exantema (con posterior descamación). Investigaciones
actuales indican que la producción de TSST-1, elaboradas por cepas
de S. aureus, mantienen una relación directa con algunos
serotipos toxigénicos que provocan brotes de intoxicación
alimentaria, en estudios que se han realizado en cepas aisladas en humanos,
alimentos y animales domésticos.1-2
PATOGENICIDAD
Cuando los alimentos contaminados con enterotoxinas estafilocócicas
son ingeridos por el hombre, los síntomas se manifiestan bruscamente
entre 2 y 6 h después. Aparecen náuseas, vómitos,
malestar general, diarreas y en casos graves postración, calambres
y shock por caída brusca de la presión arterial.
Los síntomas duran habitualmente menos de 24 h y la enfermedad
raramente es fatal, aunque en ocasiones puede ser necesario remplazar la
pérdida de líquidos que se producen a consecuencia de los
vómitos y las diarreas. Por otra parte, se ha encontrado el crecimiento
de cepas estafilocócicas productoras de enterotoxinas en paciente
con enterocolitis pseudomembranosa después de un tratamiento con
antibióticos de amplio espectro.5 La enfermedad se manifiesta
por calambres abdominales, diarreas graves y deshidratación.
La presencia de cepas estafilocócicas enterotoxigénicas
resistentes a medicamentos aislados en cultivos puros de estos pacientes,
la necrosis intestinal por la secreción de enterotoxinas y ciertas
manifestaciones clínicas distinguen la enfermedad de la intoxicación
alimentaria.6
Los sitios receptores eméticos para las toxinas que provocan
intoxicaciones son las vísceras abdominales, donde el estímulo
sensorial llega al centro del vómito por las vías aferentes
parasimpáticas (vagales) y simpáticas.
La diarrea inducida por enterotoxinas ha sido atribuida a la disminución
de la absorción del agua desde la luz del intestino y a un aumento
simultáneo de la secreción de ésta y de sales minerales
desde las glándulas intestinales en un mecanismo mediado por 3-5
AMP. Se considera que valores menores de 1,0 m g de enterotoxina en 100
g de alimentos son suficientes para inducir síntomas clínicos
en individuos susceptibles.3
METODOS PARA EVALUAR ALIMENTOS PRESUNTIVAMENTE TOXIGENICOS
Los alimentos contaminados suelen tener altos niveles de estafilococos
enterotoxigénicos (? 106 UFC/g). La producción
de coagulasa y de la desoxirribonucleasa termoestable (termonucleasa) se
usa como base para el diagnóstico causal. La detección de
esta enzima, que es una proteína globular constituida por polipéptidos
de cadena simple, tiene la propiedad de romper la estructura helicoidal
del DNA entre las bases purínicas o pirimidínicas y el ácido
fosfórico. La presencia de un halo rosado en la superficie de un
medio gelosado indica su presencia en el alimento. La termoestabilidad
de esta enzima es su única asociación con el crecimiento
del microorganismo e indica la posible aparición de las enterotoxinas
en los alimentos.4 Bennet5 considera que la
producción de esta proteína se puede encontrar con igual
frecuencia en cepas enterotoxigénicas y no toxigénicas. Sin
embargo, en brotes de intoxicación alimentaria en 13 provincias
de Cuba, Bécquer halló un alto porcentaje de positividad
(96 %) entre las cepas toxigénicas y la presencia de la enzima,
lo cual concuerda con hallazgos de otros investigadores.7,8
METODOS DE OBTENCION Y PURIFICACION DE TOXINAS ESTAFILOCOCICAS
Las primeras investigaciones comenzaron a principios de la década
del 60 y se purificaron diferentes serotipos toxigénicos a partir
de cepas productoras de enterotoxinas, mediante varias combinaciones de
cromatografía de intercambio iónico y filtración sobre
gel, las primeras purificaciones empleaban un largo tiempo, y se hacían
en 4 ó 5 etapas, pero se obtenía un bajo recobrado.
En estudios realizados por Bécquer et al.9
en la obtención y purificación de la enterotoxina de serotipo
B, se emplearon 3 pasos de purificación fundamentados en la utilización
de Amberlite IRC-50 (H), carboximetilcelulosa (CM-321) y Sephadex G-75,
y se obtuvo un recobrado total del 15 % y un alto grado de pureza. Resultados
más alentadores se presentaron posteriormente en el aislamiento
y purificación de la enterotoxina E,10 cuando se obtuvieron
89,72 mg de enterotoxina y un recobrado total del 17,67 %.
Se ha logrado purificar toxinas estafilocócicas en 1 y 2 pasos.11
El primer paso utiliza la cromatografía de afinidad con rojo de
triazina para la purificación de la enterotoxina A, y el segundo
consiste en un intercambio iónico sobre carboximetil celulosa y
un enfocamiento cromático para las enterotoxinas de los serotipos
A, B y C donde demuestran una pureza de 72 a 92 %, según un densitograma
de poliacrilamida.
OBTENCION DE ANTISUEROS
Se han descrito algunos ensayos sobre la obtención de antisueros
para las enterotoxinas estafilocócicas. El uso de los métodos
inmunológicos depende de la disponibilidad de los antisueros específicos;
la mayoría se ha obtenido en conejos, aunque también se utilizan
otros animales. La enterotoxina empleada como antígeno debe ser
de una alta pureza para minimizar la presencia de reacciones cruzadas con
otras toxinas y antígenos.
Inicialmente se usó una larga serie de inoculaciones para inmunizar
conejos con distintas dosis inyectables de enterotoxoides seguidas de dosis
de toxinas; posteriormente las inoculaciones comenzaron a emplearse en
muy pequeñas cantidades, entre 2 y 5 m g, después se incrementaron
entre 1 y 4 mg usando diferentes esquemas de inmunización; dos de
estos esquemas requirieron muy pequeñas cantidades de toxinas: 167
y 220 m g.12 Para obtener antisueros de distintos serotipos
enterotoxigénicos, el esquema de inmunización más
utilizado emplea conejos que son inoculados con intervalos de 8 a 10 días,
con 5, 10, 25, 50, 100, 250, y 500 m g de enterotoxinas para finalizar
con 2 ó 3 inoculaciones de 100 m g; en este esquema se emplean 112
días.13
En estudios realizados por Bécquer et al.,14
donde se emplearon menos de 64 días con un intervalo de 7 días
y se inocularon concentraciones más elevadas de toxinas (10, 50,
200, 1 000, 2 000 y 4 000 m g) suspendidas en adyuvante completo de Freunds
(CFa), se obtuvieron títulos aceptables de antisueros de 1:16 y
1:32 a las enterotoxinas A y C2 respectivamente, y se ahorró
la mitad del tiempo que se empleó para otros esquemas.
METODOS PARA DETECTAR TOXINAS ESTAFILOCOCICAS
La cantidad de toxinas que puede estar presente en un alimento puede ser
mínima (50 ng de alimento). No obstante en los alimentos que provocan
brotes de intoxicación alimentaria, la presencia de éstas
oscila entre 1 y 5 m g/g de alimento.15
La purificación de las toxinas y la demostración de su
antigenicidad ha permitido emplear métodos serológicos para
la detección de éstas en filtrados de cultivos. Los métodos
serológicos utilizados inicialmente fueron la difusión simple
(tubo de Oudin); la inmunodifusión radial simple, que involucra
la difusión de la toxina dentro de un gel que contiene anticuerpo
homólogo obteniéndose un halo de precipitación visible,
el cual puede ser usado para cuantificar la toxina; la inmunodifusión
radial doble (Ouchterlony), método semicuantitativo que puede detectar
toxinas entre 5 y 10 m g/mL; la placa de óptima sensibilidad (OSP),
que es usada para pesquisaje de cultivos bacterianos, y el más comúnmente
usado, el método de la lámina, que presenta una sensibilidad
entre 0,01 y 0,1 m g/mL y solamente requiere 20 mL de muestra.
Para detectar tales niveles de toxinas en alimentos y filtrados de cultivo
bacteriano se necesita un período largo en lo referente a la concentración
y extracción de los extractos de alimentos.
La electroinmunodifusión y la hemoaglutinación, que presentan
una sensibilidad entre 1 y 10 ng, también han sido utilizadas, pero
se han observado reacciones no específicas con algunos de los componentes
de diversos alimentos.16
Inicialmente en nuestro laboratorio se utilizó un método
mediante el cual se aisla la toxina por concentración de la cepa,
filtrado de cultivos (técnica de celofán sobre agar) y finalmente
se detecta la toxina por difusión en gel.
Estas y otras técnicas han permitido estudiar brotes de intoxicación
alimentaria e investigar la procedencia humana de las cepas toxigénicas
aisladas mediante pruebas de fagotipificación.6
En la actualidad se ha introducido en nuestro laboratorio un método
de análisis que permite detectar las toxinas directamente en los
alimentos por métodos bioquímicos e inmunológicos
(doble difusión), lo que ha sido revelado en un trabajo denominado
Proliferación de Staphylococcus aureus, relación
entre su actividad termonucleasa y la producción de enterotoxinas
de Bécquer A, et al. (inédito). En esta determinación
no hay que concentrar el alimento, la reproducibilidad es mejor y se requiere
mucho menor tiempo.
El radioinmunoensayo (RIA) es uno de los métodos novedosos de
análisis de enterotoxinas que puede detectar ni-veles entre 1 y
10 ng/g en un tiempo que oscila entre 3 y 4 h, pero requiere de equipos
costosos y es peligroso a la salud por la manipulación de elementos
radiactivos. La detección de la toxina por el método inmunoenzimático
(ELISA), el cual detecta iguales concentraciones con similar consumo de
tiempo que el RIA, es el más factible en muchos laboratorios por
la multiplicidad de determinaciones que pueden realizarse, aunque en ocasiones
presenta algunos inconvenientes en lo referente a los componentes de algunos
alimentos, que en ocasiones interfieren y producen pérdidas en lo
concerniente a la especificidad y la sensibilidad.
La reversión pasiva de la hemoaglutinación con latex (RPLA)
se fundamenta en que partículas de este producto sensibilizadas
con antienterotoxinas purificadas pueden aglutinar con la presencia de
la enterotoxina homóloga; esta prueba es muy sensible pues detecta
cantidades entre 1 y 2 ng/mL y requiere un tiempo de 24 h para su ejecución.17
En la actualidad se utilizan partículas de latex de alta densidad
que son capaces de detectar 0,5 ng/mL de toxinas en 3 h.
El DNA recombinante ofrece muchas posibilidades para el desarrollo de
nuevas técnicas analíticas con el fin de detectar cualquier
microorganismo contaminante de alimentos, por lo que en un futuro próximo
probablemente se aplicarán métodos por esta y otras vías18-22
que permitirán un diagnóstico más eficaz y rápido
de las enterotoxinas estafilocócicas.
SUMMARY
It is presented a compendium of the classification, pathogenecity, obtainment,
purification, methods of analysis, and other aspects of staphylococcal
enterotoxins, as well as advances achieved at the international level and,
particularly, in Cuba.
Key words: ENTEROTOXINS/isolation and purification; STAPHYLOCOCCAL
FOOD POISONING.
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