Tema 3:Toxinas bacterianas Instituto Superior Carmen Molina de Llano Asignatura: Toxicología Alimentaria Año: 2016 Carrera: Técnico Superior en Bromatología Bioquímica/Profesora en Cs. Qcas. y del Ambiente : Salerno, Hilda

Definiciones Brote alimentario: incidente por el que dos o mas individuos experimentan una enfermedad similar, usualmente con síntomas gastrointestinales, tras la ingestión de un alimento común, y que mediante un análisis epidemiológico se implica al alimento como causa. Intoxicación alimentaria de origen microbiano: es la enfermedad que se origina al consumir alimentos que contienen toxinas previamente generadas por microorganismos. A veces la preparación del alimento para su consumo destruye los microorganismos, pero la toxina no se ve afectada, se consume y actúa al cabo de unas horas. Toxiinfección alimentaria microbiana: es la enfermedad que se produce tras ingerir alimentos contaminados por microorganismos que, al desarrollarse en el interior del consumidor, secretan distintas toxinas.

Microorganismo ETA Hospedador Alimento

Algunas infecciones transmitidas por alimentos MICROORGANISMO ALIMENTOS Salmonella enterica Campilobacter jejuni E coli Yersinia enterocolitica Vibrio parahemolyticus y cholerae Brucella melitensis Listeria monocytogenes Mycobacterium bovis Streptococcus pyogenes Coxiella burnetii Huevos, mayonesa, carnes y fiambres Pollo Platos preparados Lácteos y cárnicos Mariscos y pescado crudo Leche sin pasteurizar y derivados

INTOXICACIONES ALIMENTARIAS St. aureus Enterotoxinas A, B, C, D, E Vómitos y diarrea Productos con crema y otros B. cereus Toxina emética. Vómitos-diarrea. Arroz hervido o frito Toxinas diarreicas. Diarrea. Diversos alimentos implicados Cl. Botulinum Neurotoxina botulínica produce parálisis fláccida Asociado a embutidos, conservas cárnicas y vegetales, pescado aumado. Cl perfringens Enterotoxina. Produce diarrea. Asociado a carnes guisadas.

Toxinas Son macromoléculas que, cuando son producidas durante el curso de infecciones naturales o experimentales o ingresadas al hospedador por diferentes rutas, interfieren en las funciones fisiológicas o producen daño tisular.

Clases de toxinas Endotoxinas (LPS) Exotoxinas (proteicas) Se conocen alrededor de 300 toxinas proteicas, de las cuales el 75 % son liberadas al medio y el 25 % permanece en el citoplasma o asociadas a la superficie celular.

Botulismo El botulismo, una intoxicación alimentaria producida por las diferentes toxinas de Clostridium botulinum. Puede contraerse por consumo de alimentos de consistencia blanda, a veces con propiedades organolépticas anómalas (por desanimación y descarboxilación de aminoácidos y producción de NH3, H2S y CO2), aunque frecuentemente sin presentar tales anomalías. Los microorganismos elaboran la toxina en el alimento que después se ingiere. Los alimentos implicados son fundamentalmente conservas vegetales, caseras o industriales (guisantes, espinacas, espárragos), insuficientemente calentadas, frutas y encurtidos caseros; carnes y productos cárnicos, embutidos; conservas caseras de pescado y mariscos (toxina tipo E); menos frecuentes como fuentes de contaminación son la leche y los productos lácteos. También son objeto de especial interés los alimentos infantiles, y la miel.

Botulismo C. botulinum engloba a bacilos Gram positivos, anaerobios, esporulados, acapsulados y móviles al estar dotados de 6-20 flagelos peritricos. Este microorganismo se encuentra en el suelo, con una distribución global, aunque de forma irregular, ya que en las distintas localizaciones geográficas existen solo determinados tipos toxigenicos, y a partir de esta localización sus esporas se transfieren a la superficie de vegetales.

Botulismo La mayoría de los alimentos pueden ser adecuados para el crecimiento de C. botulinum, como lo demuestra el hecho de que se hayan detectado intoxicaciones producidas por el consumo de alimentos muy variados, tales como ajos en aceite y cebollas salteadas. La superficie de las carnes puede contaminarse durante la manipulación de los alimentos. Las diferentes cepas de C. botulinum se pueden clasificar en cuatro grupos, basándose en su actividad proteolítica y otras características, tales como resistencia al calor y tipo de toxina producida.

Botulismo El carácter neurotoxigenico de C. botulinum se debe a la síntesis de unas proteínas neurotóxicas de un peso molecular aproximado de 150 kDa que se caracterizan fundamentalmente por su gran especificidad neuronal y su extraordinaria potencia. Estas toxinas constituyen uno de los mas potentes venenos biológicos que se conocen, debido fundamentalmente a su letalidad y la severidad de los síntomas. Se distinguen los siguientes tipos de toxinas: A, B, C1, C2, D, E, F, y G, siendo la de tipo A la mas potente. Estas toxinas se absorben en las diferentes áreas del tracto alimentario, aunque predominantemente en las zonas superiores del intestino. El mecanismo exacto de absorción no esta totalmente dilucidado, pudiéndose producir por endocitosis; su distribución hacia las células dianas tampoco es conocido.

Botulismo Los efectos tóxicos de estas moléculas se derivan de su acción inhibitoria de la transmisión del impulso nervioso colinérgico al impedir la liberación en la sinapsis del neurotransmisor acetilcolina, provocando paralisia flácida, que afecta a los nervios autónomos que controlan funciones corporales como la respiración y el latido cardiaco.

Botulismo El botulismo alimentario puede constituir una enfermedad leve, que incluso no llegue a ser diagnosticada, o por el contrario, puede constituir una enfermedad severa que resulte fatal en solo 24 horas. En este tipo de botulismo, las manifestaciones clínicas suelen aparecer entre las 12 y 36 horas posteriores a la ingestión de alimentos contaminados con la toxina ya formada. En general, el cuadro clínico es mas grave si el periodo de incubación es inferior a 24 horas. En el cuadro clínico se distinguen dos periodos: un primer periodo caracterizado por la aparición de laxitud, cefaleas, sequedad de boca, y síntomas gastrointestinales inespecíficos, como vómitos y diarreas, y un segundo periodo caracterizado por la aparición de los síntomas neurológicos característicos del botulismo, como son parálisis flácida, doble visión, midriasis, paresias, calambres en extremidades, respiración irregular, y en casos fatales, la muerte sobreviene por parálisis respiratoria.

Botulismo La tasa de mortalidad ha disminuido gracias a los avances conseguidos en la producción de antisueros, y en los tratamientos de control de los síntomas respiratorios, y se considera que actualmente puede ser del orden del 10%. La recuperación es usualmente lenta y difícil, persistiendo la parálisis durante 6-8 meses. Si un lactante ingiere el microorganismo, por ejemplo, en la miel extendida sobre el chupete, este puede multiplicarse en el intestino y producir la toxina, provocando botulismo infantil. En la forma típica, el primer síntoma es el estreñimiento; posteriormente aparecen los síntomas neurológicos, especialmente dificultad en la alimentación, signos faciales y oculares, debilidad muscular generalizada e hipotonia, e incluso paro respiratorio.

Botulismo Para un control y prevención de la contaminación microbiana de los alimentos es esencial conocer los factores o requerimientos necesarios tanto para el crecimiento de los microorganismos como para la producción de toxinas. Temperatura: el rango optimo de crecimiento de la bacteria oscila entre 30-37 °C a pH 7-7,2. Las toxinas de naturaleza proteica se destruyen fácilmente por calor, de esta forma, el hervido durante 10 minutos es un margen de seguridad adecuado. Sin embargo, las esporas son bastante estables a temperaturas de ebullición a presión atmosférica. La resistencia de las esporas al calor esta influida por otros factores, tales como acidez (la máxima resistencia es a pH 6,3-6,9), presencia de sales, antibióticos, actividad del agua (las grasas aumentan la resistencia pues disminuyen la actividad del agua),presencia de hierro, calcio, etc.

Botulismo pH: la producción de toxinas ocurre en el rango de pH 4,8-8,5. La tolerancia a la acidez depende de la cepa, composición del alimento, tipo de acidulantes empleados, conservantes y tratamientos utilizados. Generalmente se considera que a pH inferiores a 4,6, el crecimiento del microorganismo y la producción de toxinas,no son posibles. Oxígeno: se trata de un microorganismo anaerobio estricto. Presencia de otros microorganismos: pueden afectar al crecimiento o actividad de la toxina, debido a que pueden modificar el pH del medio por producción o consumo de ácidos; por producción de enzimas proteolíticos que destruyan la toxina, o bien por la producción de antibióticos.

Botulismo Los inhibidores de la producción de esta intoxicación pueden ser de dos tipos: • Los que inhiben el crecimiento vegetativo: nitritos, diversos antibióticos, productos formados durante el ahumado de los alimentos. • Los que inhiben la germinación de las esporas: diversos metales como Zn, Cu,Ni, Hg; ácidos grasos insaturados rancios, flavonoides. La leche y productos lácteos estan poco implicados en casos de botulismo por la presencia de lisozima en estos productos, ya que inhibe el crecimiento de C. botulinum, y también por la existencia de diversos ácidos grasos rancios o de bajo peso molecular como ácidos propionico y caproico, que inhiben la germinación de las esporas.

Intoxicación estafilocócica Staphyloccus aureus es un coco Gram positivo, que suele presentar una disposición característica en forma de racimo de uvas. Se trata de un microorganismo poco exigente, que presenta cierta resistencia a los agentes externos, y por este motivo se puede encontrar en el medio ambiente y a menudo formando parte de la microbiota normal de la piel, tracto respiratorio y gastrointestinal del hombre.

Intoxicación estafilocócica Las intoxicaciones alimentarias por S. aureus están producidas por enterotoxinas (ES) que constituyen una familia de varios tipos serológicos distintos. Además de las bien estudiadas enterotoxinas designadas de A a E, se han descrito recientemente nuevos tipos serológicos y se han designado de G a Q. Esta bacteria también produce enzimas como coagulasas, ADNasas, hemolisinas, lipasas, fibrinolisinas, e hialuronidasas, que constituyen también importantes determinantes de patogenicidad. Las enterotoxinas son exotoxinas proteicas (la mas común es la A, seguida de la D; la B es menos frecuente)resistentes a enzimas proteolíticas, como tripsina, quimotripsina, papaina, y se caracterizan fundamentalmente por su gran resistencia al calor.

Intoxicación estafilocócica Todas las ES presentan la misma estructura básica, compuesta por una cadena polipeptidica que contiene un lazo formado por la presencia de un puente disulfuro en el centro de la molécula. Todavía no se conoce con exactitud el significado funcional de este lazo, sin embargo parece ser que contribuye no solo a la estabilización de la estructura molecular, sino que además juega un papel importante en la resistencia a la proteólisis exhibida por estas moléculas. El peso molecular de las enterotoxinas se encuentra comprendido entre 27.500-30.000 y son solubles en agua y soluciones salinas.

Intoxicación estafilocócica Las enterotoxinas son los principales responsables de los síntomas de gastroenteritis, aunque su mecanismo de acción a nivel celular y molecular no es todavía bien conocido. La respuesta emética parece ser que se produce por acción de la toxina sobre los receptores eméticos de las zonas inferiores del tracto gastrointestinal, estimulándose el centro del vomito. En el caso de la respuesta diarreica, todavía se dispone de menor información, debido a que no se ha encontrado estimulación de la adenilato ciclasa en las células dianas.

Intoxicación estafilocócica El periodo de incubación de las intoxicaciones estafilocócicas es muy corto. Los primeros síntomas principales se detectan a las 2-3 horas y se caracterizan por la aparición de vómitos, diarreas, salivación, nauseas, dolor abdominal, postración e hipotensión. La recuperación ocurre normalmente en 1-3 días y raras veces es fatal. Los alimentos implicados en las intoxicaciones alimentarias por esta bacteria son alimentos calentados, de naturaleza blanda y de baja acidez. Generalmente son carnes y productos cárnicos (jamón, pollo, Bacon), pasteles, ensaladas y postres en general, contaminados bien antes o después del cocinado. Una característica común de estos alimentos es que la mayoría de ellos se consumen fríos después de permanecer a temperatura ambiente durante horas.

Intoxicación estafilocócica Tocino ahumado de cerdo con vetas de carne magra. "huevos fritos con Bacon"

Intoxicación estafilocócica Hay dos posibilidades que explican la contaminación: El alimento calentado se ha contaminado después del cocinado, durante el enfriamiento posterior. S. aureus se multiplica rápidamente en los alimentos templados, excretando la toxina a la vez que se multiplica. El posterior calentamiento del alimento puede destruir los microorganismos, pero la toxina es estable. Debido a que esta toxina es inodora e insípida, el alimento no presenta indicios de estar contaminado. El alimento puede contener la toxina preformada en los ingredientes, antes del cocinado, y el calor fue insuficiente para destruir la toxina.

Intoxicación estafilocócica La producción de toxinas ocurre generalmente a temperaturas superiores a las requeridas para el crecimiento de la bacteria, oscilando entre 40-45 °C, y en un rango de pH amplio, comprendido entre pH 5-9,6 (pH optimo 7-8). Por otra parte, la presencia de otros microorganismos afecta al crecimiento de S. aureus y a la producción de las toxinas. Además, S. aureus no solo resiste la desecación y temperaturas de refrigeración, sino que es capaz de crecer en presencia de altas concentraciones de NaCl (5-7% NaCl), y algunas cepas son capaces de crecer incluso en presencia de 20% de NaCl. Por ello, el jamón es el alimento que mas frecuentemente se detecta como fuente de contaminación en estas intoxicaciones.

Intoxicación estafilocócica S. aureus es un microorganismo ubicuo en el medio ambiente, por lo tanto, debido a su gran diseminación, su eliminación es prácticamente imposible. De esta manera, las medidas de prevención se encaminan a limitar la contaminación y el correspondiente crecimiento del microorganismo en los alimentos. S. aureus se encuentra colonizando los orificios nasales, garganta o manos en alrededor del 50% de las personas, constituyendo el propio hombre la fuente de contaminación mas importante de los alimentos. Así, cualquier alimento manipulado por humanos durante su cocinado y preparación puede representar un riesgo.

Intoxicación estafilocócica Entre las medidas de prevención se incluyen: Una correcta y estricta higiene personal de los manipuladores de alimentos. Evitar la preparación de los alimentos en múltiples etapas, grandes cantidades, y con mucho tiempo de antelación al consumo. Almacenar los alimentos a temperaturas inferiores a 5 °C para que no se produzca crecimiento de la bacteria.

Intoxicación B. cereus Bacillus cereus es un bacilo Gram positivo, anaerobio facultativo, que forma endosporas. Este microorganismo se encuentra habitualmente en el suelo, en el agua y en el aparato gastrointestinal de los animales y del ser humano, por lo que con frecuencia se encuentra contaminando alimentos, como carnes, leche, fruta, vegetales, especias.

Intoxicación B. cereus

Intoxicación B. cereus Se asocia fundamentalmente a intoxicaciones detectadas en restaurantes chinos, por consumo de arroz frito, o hervido a gran escala. Dado que el calor favorece la germinación de las esporas de esta bacteria, la principal fuente de contaminación son alimentos ya cocinados, que contienen dichas esporas, y que durante un recalentamiento posterior se produce la germinación de las mismas. Afortunadamente se requiere un gran numero de microorganismos para producir los síntomas característicos de esta intoxicación. Este microorganismo puede crecer entre valores de pH de 4,9-9,3, por lo que solo a pH inferiores a 4,4 se puede considerar un alimento seguro; además, puede tolerar altas concentraciones de NaCl.

Intoxicación B. cereus La temperatura optima para la producción de las toxinas se encuentra comprendida entre 32-37 °C. Existen dos síndromes clínicos diferentes: el síndrome emético y el síndrome diarreico. En el primero, la toxina responsable tiene una estructura circular que consiste en tres repeticiones de 4 aminoácidos con un peso molecular de 1,2 kDa. Esta toxina es termoestable (permanece activa a una temperatura de 121 °C durante 90 minutos), resistente a la proteólisis y estable en medios con valores de pH comprendidos entre pH 2 y 11. El mecanismo de acción de esta toxina todavía no se conoce en profundidad. La sintomatología de este síndrome aparece tras un periodo de incubación corto, de 1-5 horas, y se caracteriza por la aparición de nauseas y vómitos, similar a S. aureus. Suelen estar implicados los cereales y el consumo de arroz hervido o frito en restaurantes chinos.

Intoxicación B. cereus En el síndrome diarreico, la toxina no suele penetrar con los alimentos, sino que se produce en el intestino delgado por lo que estrictamente no podemos hablar de intoxicación alimentaria. La baja tasa de replicación y el relativo gran numero de microorganismos necesarios para producir síntomas (105-107 células) puede explicar en parte los síntomas de severidad mediana y la escasa prevalencia e incidencia de esta enfermedad; la presencia de B. cereus en alimentos no siempre indica patogenicidad, pero el peligro toxico existe.

Clostridium perfringens Es un bacilo Gram positivo, anaerobio, capsulado, esporulado e inmóvil que se encuentra ampliamente distribuido en el ambiente, de gran plasticidad ecológica. Constituye el agente etiológico mas importante de la gangrena gaseosa. Además, es responsable de otros cuadros clínicos como son: toxiinfecciones alimentarias, enteritis necrosante, celulitis e infecciones inespecíficas. Los determinantes de patogenicidad de esta bacteria son variados, de tal manera que ejerce su acción patógena mediante la producción de varias toxinas citotoxicas, una enterotoxina y varias enzimas extracelulares con actividad biológica (colagenasas, hialuronidasas, etc.).

Clostridium perfringens Al menos 8 de las toxinas producidas por este microorganismo son consideradas letales y 4 de ellas, α, β, ε y ι se consideran las mas significativas, y se han utilizado para agrupar las cepas en 5 tipos toxigenicos,A, B, C, D y E. El tipo A es el responsable de la casi totalidad de los cuadros clínicos en el hombre. El tipo C produce ocasionalmente enteritis necrosante. La enterotoxina es producida por múltiples cepas del tipo A y excepcionalmente por alguna de los tipos C y D. Se trata de una proteina de bajo peso molecular (aproximadamente 35.000 Da). Esta enterotoxina es termolabil, así, el calentamiento en soluciónsalina a una temperatura de 60 °C durante 5 minutos destruye su actividad biológica.

Clostridium perfringens El cuadro clínico de toxiinfección alimentaria se produce por ingestión de gran numero de bacterias (mas de 108 células vegetativas) productoras de la enterotoxina. Los síntomas aparecen tras un periodo de incubación de 8 a 24 horas y el cuadro clínico se caracteriza fundamentalmente por la aparición de dolor abdominal y diarreas severas. Cursa sin fiebre, y la enfermedad es de corta duración, con recuperación favorable, salvo en niños y personas debilitadas. Aunque la mayoría de los alimentos pueden contaminarse con este microorganismo, los productos carnicos, en particular, son los mas susceptibles. La contaminación tiene lugar en cualquiera de los eslabones de la cadena alimentaria, que van desde su obtención, procesado culinario, conservación y recalentamiento.

Bibliografía Toxicología Alimentaria. Cameán, Ana y Repetto, Manuel. Editorial: Díaz de Santos. Madrid. 2006. Bello J, López de Cerain A. Fundamentos de Ciencia Toxicológica. Díaz de Santos, Madrid (2001). Romero Cabello, Raúl. Microbiología y Parasitología Humana. 3ra. edición. Editorial Panamericana. Año 2007.