Clearance and persistence of Escherichia coli in the freshwater mussel Unio mancus
One Health es un enfoque colaborativo, multisectorial y transdisciplinario con el objetivo de conseguir resultados óptimos de salud reconociendo la interconexión entre humanos, animales, plantas y su entorno compartido. A pesar de que el papel del medio ambiente todavía es poco reconocido en la investigación en salud pública, es muy sabido que la integración de factores ambientales a la estrategia One Health conduce a una comprensión holística de la salud. El estudio de la ecología de los patógenos del medio ambiente, en particular, puede ayudar a identificar riesgos para la salud, evitando potencialmente la exposición generalizada a estas amenazas.
El uso excesivo de antibióticos ha provocado la aparición de bacterias resistentes, principalmente del grupo Enterobacterales, con un alto número de potenciales patógenos/zoonóticos que pueden provocar problemas de salud pública. Se ha de tener en cuenta que más del 70% de las enfermedades infecciosas emergentes son zoonóticas y la mayoría de ellas provienen de especies silvestres.
Las aguas continentales, como los ríos, los lagos y los pantanos, son los “hotspots” de los agentes zoonóticos originados por las actividades humanas. A pesar de esto, todavía no se tiene suficiente conocimiento de la dispersión y mitigación de estos patógenos en los ecosistemas acuáticos. Cada vez más se pone de manifiesto la necesidad de evaluar el potencial que pueden tener los animales salvajes como especies centinela o indicadores para la detección y vigilancia de dichos patógenos.
Los mejillones de agua dulce (náyades) proporcionan un valioso servicio ecosistémico al medio acuático filtrando una gran cantidad de agua durante el proceso de alimentación. Estos organismos consumen bacterias, fitoplancton, detritus y materia orgánica. Mediante estos hábitos de alimentación, las náyades translocan nutrientes a lo largo de la columna de agua, proporcionando recursos a otros organismos, ayudando a mantener la calidad del medio acuático.
Varios estudios que han investigado la cinética de bioacumulación y eliminación de microorganismos por parte de los bivalvos han determinado su capacidad de carga respecto a patógenos bacterianos, víricos y protozoos, como Escherichia coli y Clostridium perfringens, el virus de la gripe aviaria, el virus Norwalk-like y el Toxoplasma gondii, entre otros. Por ejemplo, la especie exótica invasora Dreissena polymorpha, en particular, se considera que tiene un alto potencial para reducir E. coli en sistemas de agua dulce.
En este trabajo hemos estudiado la capacidad de eliminar E. coli del agua a través de la náyade Unio mancus, hemos observado la viabilidad de esta bacteria de mantenerse activa en el tejido blando y hemos calculado el tiempo de retención en condiciones experimentales para evaluar el potencial de esta especie centinela en la detección de enterobacterias en ambientes de agua dulce.
U.mancus (Phylum Mollusca; Class Bivalvia) habita las aguas dulces continentales del Mediterráneo en el nordeste de España, en Francia y en Italia. Está clasificada como especie casi amenazada en la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) y como vulnerable al Catálogo Nacional de Especies Amenazadas. Los ejemplares empleados en este experimento provienen de la cría en cautividad del Laboratori de Cria de Nàiades de l’Estany de Banyoles (Consorcio de l’Estany).
36 ejemplares de U. mancus fueron expuestos durante una hora a un inóculo de una cepa de E. coli (E. coli blaCTX-M-14, del criobanco del IRTA-CRESA) resistente a las cefalosporinas . En diferentes tiempos (una hora, 8 h y después, cada 24 h – T24, T48, etc. -) se analizó la presencia de dicha cepa. También se analizó el agua y el alimento que se aportaba durante la fase de mantenimiento de los ejemplares. Se seleccionaron mejillones de diferentes medidas para comprobar el posible efecto del tamaño de la náyade sobre la tasa de eliminación y, en consecuencia, la eliminación bacteriana. Se practicó la necropsia de cada animal. El tejido blando fue homogenizado y se hicieron recuentos para detectar la cepa resistente objetivo.
La capacidad de filtraje de los mejillones fue valorada observando que la media de eliminación de E. coli fue de 6,8 × 104 ± 1,6 × 104 CFU/ml, correspondiendo al 45,1 ± 10,7% de las bacterias inoculadas. También se evaluaron las tasas de eliminación y filtración. La tasa de eliminación se refiere al volumen de agua limpio de partículas en suspensión, mientras que la tasa de filtración es el caudal de bombeo o volumen. Se calculó una tasa de eliminación de 18 ± 4 ml/h basada en la eliminación bacteriana. La tasa de filtración estimada fue de 76,0 ml/h.
En relación con la persistencia de E. coli en el tejido blando, la fase de depuración finalizó 7 días después de la exposición. Los análisis de los mejillones control (tiempo 0 h), el agua y la alimentación de microalgas fueron negativos para la presencia de E. coli. Se observó una alta concentración de E. coli en el tejido blando de los ejemplares durante los dos primeros tiempos de muestreo, disminuyendo drásticamente a unas pocas unidades por ml después de las primeras 24 h. La presencia de E. coli se detectó en tejido hasta 4 días después de la exposición, y en agua, hasta 48 h, pero no después de 4 días de la exposición.
Este estudio ha demostrado por primera vez, la capacidad que tiene la náyade U. mancus para eliminar y acumular E. coli viable, confirmando su significativa funcionalidad puesto que aporta un servicio al ecosistema, que se demuestra con la eliminación de posibles patógenos en ecosistemas acuáticos de agua dulce. Además, hemos establecido conocimientos básicos para desarrollar técnicas moleculares no invasivas que permitan el uso de U. mancus como centinela para estudiar la presencia de Enterobacterales en ambientes de agua dulce. Los datos generados a partir de este estudio pretenden mejorar el valor de esta especie en peligro de extinción y concienciar a las autoridades en invertir para su conservación, reforzando así la estrategia One Health.
Este estudio ha sido financiado por la Diputación de Girona y la Obra Social de la Caixa en el marco del proyecto de colaboración entre la Diputación de Girona y la Caixa en materia de espacios naturales 2017. Ha sido recientemente publicado en 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)
