Clearance and persistence of Escherichia coli in the freshwater mussel Unio mancus
One Health és un enfocament col·laboratiu, multisectorial i transdisciplinari amb l’objectiu d’aconseguir resultats òptims de salut reconeixent la interconnexió entre humans, animals, plantes i el seu entorn compartit. Tot i que el paper del medi ambient encara és poc reconegut en la investigació en salut pública, és ben sabut que la integració de factors ambientals a l’estratègia One Health condueix a una comprensió holística de la salut. L’estudi de l’ecologia dels patògens del medi ambient, en particular, pot ajudar a identificar riscos per a la salut, evitant potencialment l’exposició generalitzada a aquestes amenaces.
L’ús excessiu d’antibiòtics ha provocat l’aparició de bacteris resistents, principalment del grup Enterobacterales, amb alts potencials patògens/zoonòtics que poden provocar problemes de salut pública. Tenint en compte que més del 70% de les malalties infeccioses emergents són zoonòtiques i la majoria d’elles provenen d’espècies silvestres.
Les aigües continentals, com els rius, els llacs i els pantans, són els hotspots dels agents zoonòtics originats per les activitats humanes. Malgrat això, encara no se’n té prou coneixement de la dispersió i mitigació en els ecosistemes aquàtics. Cada vegada més es posa de manifest la necessitat d’avaluar el potencial que poden tenir els animals salvatges com espècies sentinella potencials o indicadors per la detecció i vigilància d’aquests patògens.
Els musclos d’aigua dolça (nàiades) proporcionen un valuós servei ecosistèmic al medi aquàtic filtrant una gran quantitat d’aigua durant el procés d’alimentació. Aquests organismes consumeixen bacteris, fitoplàncton, detritus i matèria orgànica. Mitjançant aquests hàbits d’alimentació, les nàiades transloquen nutrients al llarg de la columna d’aigua, proporcionant recursos a altres organismes i ajuden a mantenir la qualitat del medi aquàtic.
Diversos estudis que investiguen la cinètica de bioacumulació i eliminació de microorganismes per part dels bivalves han determinat la seva capacitat de càrrega respecte a patògens bacterians, vírics i protozous, com Escherichia coli i Clostridium perfringens, el virus de la grip aviària, el virus Norwalk-like i el Toxoplasma gondii, entre d’altres. Per exemple, l’espècie exòtica invasora Dreissena polymorpha, en particular, es considera que té un alt potencial per reduir E. coli en sistemes d’aigua dolça.
En aquest treball s’ha estudiat la capacitat d’eliminar E. coli de l’aigua a través de la nàiade Unio mancus, observar la viabilitat d’aquest bacteri de mantenir-se actiu en el teixit tou d’aquest animal i calcular el temps de retenció en condicions experimentals per tal de per avaluar el potencial d’aquesta espècie sentinella en la detecció d’enterobacteries en ambients d’aigua dolça.
U. mancus (Phylum Mollusca; Class Bivalvia) habita les aigües dolces continentals del Mediterrani al nord-est d’Espanya, a França i a Itàlia. Està classificat com a gairebé amenaçat a la Llista Vermella de la Unió Internacional per a la Conservació de la Natura (UICN) i com a vulnerable al Catàleg Nacional d’Espècies Amenaçades. Els exemplars emprats en aquesta experiència provenen de la cria en captivitat del Laboratori de cria de nàiades de l’Estany de Banyoles (Consorci de l’Estany).
36 exemplars U. mancus van ser exposats a un inòcul d’una soca d’E. coli (E. coli blaCTX-M-14, del criobanc del centre de recerca IRTA-CRESA) resistent a las cefalosporines durant una hora. En diferents temps (una hora, 8 h i després, cada 24 h -T24, T48, etc -) es va analitzar la presència de l’inòcul. També es va analitzar l’aigua, l’aliment que s’aportava durant la fase de manteniment dels exemplars. Es van seleccionar musclos de diferents mides en cada moment per comprovar el possible efecte de la mida sobre la taxa d’eliminació i, en conseqüència, l’eliminació bacteriana. Es va practicar la necròpsia de cada animal. El teixit tou va ser homogenitzat i es van fer recontes per detectar l’inòcul resistent objectiu.
La capacitat de filtratge dels musclos ha estat valorada observant que el mitjà d’eliminació d’E. coli va ser de 6,8 × 104 ± 1,6 × 104 CFU/mL, corresponent al 45,1 ± 10,7% dels bacteris inoculats. També es van avaluar les taxes d’eliminació i filtració. La taxa d’eliminació es refereix a un volum d’aigua netejat de partícules en suspensió, mentre que la taxa de filtració és un cabal de bombeig o volum. Es va calcular una taxa d’eliminació de 18 ± 4 ml/h basada en l’eliminació bacteriana. La taxa de filtració estimada va ser de 76,0 ml/h.
En relació a la persistència d’E. coli en el teixit tou, la fase de depuració va finalitzar 7 dies després de l’exposició. Les anàlisis dels musclos control (temps 0 h), l’aigua i l’alimentació de microalgues van mostrar que eren negatius per a la presència d’E. coli. Es va observar una alta concentració d’E. coli al teixit tou dels exemplars en els dos primers moments de mostreig, disminuint dràsticament a unes poques unitats per ml després de les primeres 24 h. La presència d’E. coli es va detectar al teixit fins a 4 dies després de l’exposició, i a l’aigua de cultiu, fins a 48 h però no més tard de 4 dies després de l’exposició.
S’ha demostrat per primera vegada la capacitat de que la nàiade U. mancus per eliminar i acumular E. coli viable, confirmant la seva funcionalitat significativa aportant un Servei ecosistèmic demostrat a través de l’eliminació de possibles patògens en ecosistemes aquàtics d’aigua dolça. A més, s’ha establert coneixements bàsics per desenvolupar tècniques moleculars no invasives que permetin l’ús de U. mancus com a sentinella per estudiar la presència d’Enterobacterales en ambients d’aigua dolça. Les dades generades a partir d’aquest estudi pretenen millorar el valor d’aquesta espècie en perill d’extinció per conscienciar les autoritats per invertir en la seva conservació i reforçar l’estratègia One Health.
Aquest estudi ha estat finançat per la Diputació de Girona i l’Obra Social de la Caixa en el marc del projecte de col·laboració entre la Diputació de Girona i la Caixa en matèria d’espais naturals 2017. Ha estat recentment publicat a la revista científica Scientific Reports:
Clearance and persistence of Escherichia coli in the freshwater mussel Unio mancus. M. Campos, L. Lobato‑Bailón, R. Merciai, O. Cabezón, I. Torres‑Blas, R. Araujo & L. Migura‑Garcia. 2022. https://doi.org/10.1038/s41598-022-16491-x
About the author of this post:
Miquel Campos, Oscar Cabezon, Lourdes Migura
Coordinador del Laboratori de cria de nàiades de l’Estany de Banyoles -Consorci de l’Estany (mcampos@consorcidelestany.org)
Investigador, Wildlife Conservation Medicine (UAB) (oscar.cabezon@uab.cat)
Investigadora IRTA-CReSA (lourdes.migura@irta.cat)
