Molecular Characterisation of Biofilm-Forming, Multidrug-Resistant Bacteria from Water Distribution Systems, Choba, Rivers State, Nigeria

Resumen Técnico: Caracterización Molecular de Bacterias Formadoras de Biofilm y Multirresistentes en Sistemas de Distribución de Agua, Choba, Estado de Rivers, Nigeria

Planteamiento del Problema
El acceso al agua potable es un derecho humano fundamental y un objetivo del 6º Objetivo de Desarrollo Sostenible. Sin embargo, los sistemas de distribución de agua son reconocidos como entornos donde las bacterias patógenas pueden persistir, formando frecuentemente biofilms que las protegen de los desinfectantes y antibióticos. Si bien estudios previos han identificado especies patógenas en el agua potable, existe una brecha en la investigación que evalúe los determinantes de virulencia específicos y los perfiles de resistencia a fármacos de estos aislados. Este estudio aborda la necesidad de caracterizar las bacterias formadoras de biofilm y multirresistentes (MDR) aisladas de sistemas municipales de distribución de agua en Choba, Estado de Rivers, Nigeria, para diferenciar entre cepas patógenas y no patógenas y evaluar los riesgos para la salud pública.

Metodología
El estudio empleó una combinación de técnicas microbiológicas, fenotípicas y moleculares estándar:

• Recolección de Muestras: Se recolectaron doce muestras de agua de grifo ambiental de forma aséptica en el campus de Abuja de la Universidad de Port Harcourt.
• Aislamiento e Identificación: Se recuperaron veintiocho aislados bacterianos, los cuales fueron confirmados mediante ensayos bioquímicos (incluyendo pruebas de motilidad, fermentación de azúcares, oxidasa, catalasa, ureasa e indol).
• Prueba de Susceptibilidad Antimicrobiana: Se utilizó el método de difusión en disco de Kirby-Bauer en agar Mueller Hinton para determinar los perfiles de resistencia frente a diversos antibióticos.
• Evaluación de Biofilm: Se utilizaron dos métodos fenotípicos:
  1. Agar Rojo de Congo (CRA): Para observar la pigmentación negra indicativa de la producción de biofilm.
  2. Método del Tubo: Para visualizar la formación de anillos y cuantificar el biofilm mediante la tinción con cristal violeta.
• Tamizaje Molecular: El ADN genómico se extrajo utilizando el método de ebullición. Se realizó la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) para detectar cuatro genes específicos asociados a la virulencia: fimH (fimbria tipo 1), papC (fimbria P), afaCc (adhesinas afimbriales) y rmpA (regulador asociado a la cápsula).
• Análisis Estadístico: Los datos se analizaron utilizando Microsoft Excel 2010.

Resultados Clave

• Identificación Bacteriana: Los 28 aislados comprendieron diversas especies, siendo Escherichia coli y Streptococcus sp. las más prevalentes (21.4% cada una). Chromobacterium violaceum representó el 3.6% (1 aislado).
• Resistencia a Antibióticos:
  • Los aislados Gram-negativos mostraron una alta resistencia (>80%) a tres antibióticos específicos, pero fueron totalmente sensibles a tres quinolonas (ofloxacino, ácido nalidíxico, levofloxacino).
  • Los aislados Gram-positivos exhibieron tasas de resistencia menores (<15% para el 50% de los antibióticos probados).
  • En general, el 84.6% de los aislados Gram-negativos fueron clasificados como MDR, en comparación con el 33.3% de los Gram-positivos.
• Formación de Biofilm: Solo un aislado, identificado como Chromobacterium violaceum (designado PC19), demostró capacidad de formación de biofilm. Esto fue confirmado por la pigmentación negra en el CRA y un anillo púrpura visible en el ensayo de tubo.
• Hallazgos Moleculares:
  • PC19 (C. violaceum): A pesar de la baja resistencia fenotípica a antibióticos (resistente solo a cefuroxima), este aislado formador de biofilm resultó positivo para el gen papC. Los genes afaCc, fimH y rmpA no fueron detectados.
  • PC12 (Klebsiella pneumoniae): Seleccionado por su estatus MDR y la falta de formación de biofilm, este aislado resultó positivo para fimH y papC, pero negativo para afaCc y rmpA.
  • Notablemente, el estudio detectó la presencia de genes de virulencia en aislados que no necesariamente exhibían fenotipos de multirresistencia elevados.

Contribuciones Clave

• Aislamiento Novedoso: Este estudio reporta el aislamiento y la identificación molecular exitosa de Chromobacterium violaceum de un sistema municipal de distribución de agua en Nigeria, un hallazgo no documentado previamente en este contexto específico.
• Correlación Fenotipo-Genotipo: La investigación destaca una compleja interacción entre la resistencia antimicrobiana y la virulencia. Demuestra que un aislado puede poseer genes asociados a la virulencia (específicamente papC en C. violaceum) y capacidad de formación de biofilm incluso cuando no es extensamente multirresistente.
• Aplicación Metodológica: El estudio valida el uso de Agar Rojo de Congo y los métodos de tubo junto con el tamizaje por PCR de genes de virulencia como herramientas efectivas para evaluar el potencial patogénico de las bacterias transmitidas por el agua.

Significancia y Afirmaciones
Los autores concluyen que la presencia de Chromobacterium violaceum con potencial de formación de biofilm en una red de agua potable implica un mayor riesgo de persistencia microbiana y una reducción en la susceptibilidad a los procesos de desinfección. El estudio enfatiza que la susceptibilidad antimicrobiana no equivale necesariamente a un bajo potencial patogénico; incluso los aislados susceptibles pueden albergar determinantes de virulencia que les permiten adherirse a las tuberías y formar biofilms.

El artículo afirma que estos hallazgos subrayan la necesidad de una vigilancia microbiológica continua que integre tanto métodos fenotípicos como moleculares. Este enfoque se considera esencial para una gestión eficaz de la calidad del agua y la protección de la salud pública, particularmente para distinguir entre bacterias ambientales inofensivas y aquellas con capacidades patogénicas latentes.