¡Marchando otra de fagos!

Por Colaborador Invitado, el 18 mayo, 2012. Categoría(s): Biología • Medicina

Después del artículo que Amazings publicó hace unas semanas, vuelve a haber una razón para hablar de los bacteriófagos (o fagos).

El pasado mes de Marzo la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria autorizó por primera vez el uso de fagos en los alimentos. Se trata del producto Listex™ P100 para eliminar la bacteria Listeria monocytogenes del pescado crudo.

Esta bacteria es la causante de la listeriosis, una intoxicación alimentaria que puede causar septicemia, con un 30% de mortalidad, y que es especialmente peligrosa durante el embarazo ya que puede provocar abortos incluso a término.

Según la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) en Europa se produjeron 5.500 brotes de intoxicaciones alimentarias que afectaron a 48.964 personas, con 4.356 hospitalizaciones y 46 muertes solo en el 2009.

Además de Listeria sp., otras tres bacterias son responsables de las intoxicaciones alimentarias más frecuentes: Campylobacter sp., Salmonella sp.y Escherichia coli (E. coli).

La campylobacteriosis está a la cabeza con 190.000 casos anuales registrados en la UE. Esta enfermedad se transmite a través de alimentos crudos, y en particular a través de la carne de pollo cruda.  En un estudio realizado en el año 2010 por la EFSA se comprobó que la bacteria Campylobacter estaba presente en el 75% de los pollos.

La salmonelosis es a su vez responsable de 100.000 casos anuales en la UE  y se transmite sobre todo por la carne de aves de corral cruda y los huevos.

Las cepas de E.coli que producen la toxina Shiga o la verotoxina son especialmente peligrosas ya que son las causantes del Síndrome Urémico Hemolítico (SUH) que puede provocar complicaciones muy serias e incluso la muerte. Una cepa virulenta de E. coli  productora de verotoxina conocida como O104:H4 fue la responsable del brote que se produjo en Alemania y Francia en el 2011 y que causó la muerte a 47 personas.

El auge de los productos a base de fagos.

El producto recien autorizado por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria pertenece a la empresa holandesa micreosfoodsafety y consiste en una solución que contiene el bacteriófago P100 y que se utiliza como aerosol o solución en la que sumergir el producto a tratar.

Los bacteriófagos (también llamados fagos) son unos virus especializados en infectar bacterias y que pueden ser virulentos o latentes.

Los virulentos tienen un ciclo de vida llamado lítico mientras que los latentes tienen un ciclo de vida llamado lisogénico. Los fagos virulentos utilizan la maquinaria celular de la bacteria para reproducirse y finalmente, rompen la pared de la célula, “matándola”, con el fin de liberar sus propias réplicas y continuar infectando nuevas células bacterianas. Y en esta capacidad para destruir las células bacterianas reside su interés.

Ciclo de vida de los fagos

En el caso que nos ocupa, el uso de fagos para eliminar contaminaciones bacterianas de los alimentos, se trata de que los fagos infecten estas bacterias y acaben con ellas, de modo que los fagos que se utilicen han de ser líticos.

Una de las causas del auge de estos productos es la aparición de resistencias bacterianas a los antibióticos tradicionales. El uso de antibióticos en el ganado y en aves de corral comenzó en los años cuarenta en EE. UU. y en  Europa. En EE. UU. se aprobó el uso de al menos 17 antibióticos destinados al consumo humano para su uso en animales.

En Europa se autorizó el uso de todos los antibióticos aprobados para uso humano también para su empleo en animales. Los antibióticos se han utilizado desde entonces en animales tanto con fines terapéuticos (cuando los animales enferman) como con fines profilácticos (para evitar que los animales enfermen). Pero quizás lo más grave es que se han estado utilizando como complemento alimenticio para mejorar el crecimiento de los animales. En efecto, desde que se comprobó que al añadir los antibióticos en los alimentos se mejoraba y aceleraba el desarrollo de los animales, estos empezaron a utilizarse de manera rutinaria como complemento alimenticio, normalmente en dosis inferiores a las terapéuticas y sin prescripción veterinaria.

Se ha estimado que la cantidad de antibióticos utilizados en el ganado con fines no terapéuticos supera con creces la cantidad utilizada en humanos.

Entre el 60% y el 80% de los antibióticos que se producen en EE. UU. se utilizan en animales con fines no terapéuticos.

Este uso indiscriminado es una de las causas principales de la aparición de cepas bacterianas resistentes a antibióticos utilizados también en humanos como son las tetraciclinas, los macrólidos y las fluoroquinolonas. Tanto la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria como el Centro Europeo para la Prevención y Control de Enfermedades (ECDC) han dado la voz de alarma ante el aumento de cepas de Campylobacter sp y Salmonella sp resistentes a la ciprofloxacina, uno de los antibiótico más utilizados en humanos.

El uso de los fagos se plantea como una alternativa  al uso de lo antibióticos. Los fagos son capaces de infectar más de 150 géneros diferentes de bacterias y se encuentran en cualquier hábitat. Se ha estimado que existen diez fagos por cada célula bacteriana y de hecho la población mundial de fagos ascendería a 1031 partículas, lo que los convertiría en el organismo más abundante de la tierra. En el mar se han medido concentraciones de 107 a 108 partículas de fagos por mililitro. Además los fagos tienen la capacidad de, en caso de no encontrar bacterias a las que infectar, mantenerse durante décadas en un estado de latencia.

Las ventajas de los fagos frente a los antibióticos son numerosas pero sin lugar a dudas la más importante es su especificidad que les permite acabar con una determinada bacteria sin dañar al resto de la población bacteriana. Esto es de vital importancia en el caso de lo alimentos probióticos ya que éstos contienen bacterias vivas.

Además otra ventaja es que los fagos, a diferencia de los tratamientos químicos o físicos a los que se somete a los alimentos, no alteran las propiedades organolépticas de los alimentos (sabor, estructura, color y olor).

Los fagos podrían utilizarse para combatir contaminaciones bacterianas en varios puntos de la cadena alimentaria:

1. En los animales para prevenir enfermedades o combatirlas;

2. En el material alimentario; en los canales (canal: res muerta y abierta, sin las tripas y demás despojos) y otros productos crudos, así como en el equipamiento y superficies de contacto con el fin de reducir la carga bacteriana (hay que puntualizar que la contaminación de los productos cárnicos se produce como resultado de la contaminación cruzada que se produce en el matadero a partir de los canales y heces de los animales infectados).

3. En los alimentos como conservantes naturales para prolongar la vida útil de éstos.

Uso de fagos en los animales productores de alimentos.

En lo que respecta al uso de fagos en los animales se han llevado a cabo experimentos en los que se inocularon pollos con Campylobacter coli o Campylobacter jejuni  y tres días después del inóculo se les administró una mezcla compuesta por tres cepas de fagos contra Campylobacter en la comida.

Se tomaron muestras de las heces durante una semana y se comprobó que el número de bacterias disminuía en las heces de los pollos. Pero lo más interesante es que número de bacterias disminuyó al principio del experimento y se mantuvo bajo, demostrando que los fagos que ingirieron los pollos eran capaces de replicarse manteniendo las poblaciones de Campylobacter bajo control.

Se han realizado también experimentos de este tipo en cerdos inoculados con Salmonella enterica obteniéndose resultados similares. En un experimento llevado a cabo en pollos con colibacilosis (una infección provocada por Escherichia coli) se comprobó que tratando los pollos con un aerosol que contenía una mezcla de dos fagos, se reducía la mortalidad de un 48% a un 7%.

En este caso la manera más rentable y eficaz de «aplicar» los fagos sería a través de la comida que ingieren los animales. En este sentido se está investigando como protegerlos del pH ácido del estómago que ha demostrado ser una barrera que inactiva gran número de fagos. Este problema se puede resolver con la administración conjunta de un antiácido o con la encapsulación de los fagos en microesferas.

La compañía coreana Cheiljedang Corporation ha desarrollado un producto llamado BIOTECTOR® que contiene fagos contra Salmonella gallinarum y Salmonella pullorum y que está destinado al consumo animal.

Uso de fagos en la superficie de los animales y de los materiales.

Varios estudios han demostrado que se puede reducir la población bacteriana en los canales de los animales. En el caso de pollos cuya superficie se infectó artificialmente con Salmonella enteritidis se demostró que el uso de fagos reduce notablemente la carga bacteriana. Esto mismo se ha comprobado en el caso de canales de vacuno infectados artificialmente con Escherichia coli O157.

Los «biofilms» son la acumulación de células microbianas junto con los productos que ellas mismas secretan en una superficie inerte. Los productos secretados incluyen exopolisacáridos y varias proteínas. Todas las superficies y utensilios en hospitales, mataderos, plantas de alimentación, etc., son potencialmente superficies en las que se pueden formar estos «biofilms». La eliminación de éstos representa un problema enorme; las bacterias embebidas en la matriz del «biofilm» son menos accesibles a los antibióticos con lo cual su eliminación total es prácticamente imposible. Sin embargo existen algunos fagos que poseen enzimas que degradan estos polisacáridos lo que les permite introducirse en la matriz, entrar en contacto con las bacterias y acabar con ellas.

En un experimento con un «biofilm» formado por Pseudomonas fluorescens se observó una disminución del 85% de la masa del «biofilm» tras el tratamiento con el fago FS1. También se observó la reducción de un «biofilm» de S. epidermis tras un tratamiento con el fago K, y en el caso de un «biofilm» de E. coli el tratamiento con el fago T7 resultó en una disminución del 99% de la masa.

Uso de fagos en los alimentos.

Respecto al uso de fagos en los alimentos se ha demostrado que un tratamiento con fagos es capaz de eliminar la contaminación de Listeria monocytes en el queso fresco. Otro estudio del año 2009 demostró que el tratamiento con fagos eliminaba la contaminación de Listeria en los perritos calientes y que los fagos seguían activos en la superficie del perrito tras seis días a 6oC.

Por otro lado se ha demostrado la eficacia del fago P100 (componente del producto Listex™ P100 aprobado recientemente por la AESA) para eliminar L. monocytes en los filetes de salmón crudo. Pero quizás lo más interesante es que se ha demostrado que es capaz de hacerlo incluso a 4oC ya que L. monocytes sigue metabólicamente activa a esa temperatura.

Pero no solo se ha ensayado con alimentos provenientes de animales; experimentos llevados a cabo con tomates, espinacas y broccoli contaminados previamente con E.coli O157:H7 han demostrado que el tratamiento con una mezcla de tres fagos elimina prácticamente la totalidad de la contaminación.

Estos son algunos ejemplos pero la lista de alimentos y bacteriófagos que se han ensayado es muchísimo más larga. Una tabla recopilatoria muy exhaustiva puede consultarse en esta excelente revisión sobre el tema.

Aunque de momento el Listex™ P100 es el único producto a base de fagos autorizado en la UE, en EE. UU. varios productos de este tipo cuentan hace tiempo con la autorización de la Food and Drug Administration (FDA).

La empresa Intralytix comercializa en EE. UU. los productos llamados Listshield y Ecoshield. El Listshield consiste en una mezcla de seis cepas diferentes de fagos que reduce los niveles de contaminación de Listeria monocytogenes en diferentes alimentos en hasta un 99%. El Ecoshield consiste en una mezcla de tres cepas diferentes de fagos especialmente efectiva en la carne picada contaminada con Escherichia coli O157:H7.

Por ultimo hay que señalar que, aunque menos desarrollado, el uso de fagos también se está planteando para la acuicultura, en la que se ha comprobado que los fagos son eficaces para combatir contaminaciones bacterianas tanto si se administran junto con el alimento como si se administran en el agua de los tanques.

Tampoco hay que olvidar el uso de fagos en el sector agroalimentario tanto en la prevención como en el tratamiento de enfermedades causadas por bacterias en plantas.

La compañía Omnilytics, comercializa en EE. UU. el producto Agriphage que es  mucho más eficaz que el cobre en el control de las enfermedades de las plantas provocadas por Xanthomonas campestris y Pseudomonas syringae.

Las perspectivas del uso de los fagos.

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El uso de fagos en los alimentos presenta todavía algunos problemas. Por un lado está el problema de la temperatura ya que la mayoría de los productos crudos se almacenan o bien congelados (-20oC) o bien refrigerados (4oC). Los estudios llevados a cabo han demostrado que, aunque los fagos son capaces de resistir bajas temperaturas, muchos fagos no son capaces de replicarse a bajas temperaturas porque las bacterias no están metabólicamente activas, un requisito imprescindible para el ciclo de replicación de los fagos. Sin embargo, aunque estos fagos no sean capaces de replicarse a esas temperaturas, se supone que cuando alcancen el intestino humano, las bacterias incrementarán su actividad metabólica, y estos fagos podrían entonces infectar y lisar las bacterias patógenas.

Por otro lado se plantea el problema de la proporción dosis de fago:carga bacteriana ya que se ha comprobado que en ciertos casos solo se elimina la contaminación si la dosis de fagos es muy elevada respecto a la carga bacteriana. Por último se encuentra el problema del pH  de algunos alimentos que no es propicio para los fagos.

Se está trabajando teniendo en cuenta todos estos parámetros para seleccionar aquellas cepas de fagos que sean capaces de actuar en las condiciones particulares de cada alimento.

Pero pese a los prometedores resultados científicos y la viabilidad económica de los fagos no hay que olvidar que la aceptación pública puede ser un obstáculo muy serio a la hora de introducir los fagos en la alimentación. Probablemente los consumidores no acogerán encantados el consumo de alimentos con virus vivos. Habría pues que insistir en su inocuidad en humanos  y en sus ventajas respecto al uso de antibióticos. Los fagos no solamente no infectan células eucarióticas como las humanas, sino que además solo infectan determinadas bacterias, dejando intacta, por ejemplo, la flora intestinal.

Habría además que insistir en que algunas vacunas que se administran son virus vivos, intentando así hacer comprender a la población que el uso de los virus no es necesariamente nocivo. Tampoco estaría de más recordar que se han encontrado fagos en el agua y en la comida lo cual quiere decir que los ingerimos todos los días, aunque sea sin saberlo, y sin que nos planteen complicaciones. De hecho se ha comprobado que los fagos forman parte de nuestra flora intestinal, al igual que las bacterias. Su uso durante décadas en países del Este sin que se hayan detectado efectos nocivos, avala su inocuidad. Además en el año 2005 se llevó a cabo un estudio doble ciego en el que un grupo estuvo ingiriendo el fago T4 sin que se observara ningún efecto secundario, lo que confirma su inocuidad.

Recordemos además que la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria ha autorizado el uso de Listex™ P100 porque se han realizado las pruebas pertinentes y se ha demostrado que no representa ningún peligro para el consumidor.

Es más, para el que a estas alturas todavía no esté convencido la compañía intralytix deja constancia en su página web de las virtudes de sus productos a base de fagos entre las que destacan y cito textualmente: «ListShield™ is all natural, non-GM (genetically-modified)» (en esto por lo menos nos ahorramos alguna que otra discusión) y «ListShield™ is a Star K-certified kosher, IFANCA-certified halal, and OMRI listed organic product» (los fagos  son kosher y halal, oiga).

Así que, lo dicho, ¡marchando una de fagos para los señores !

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Este artículo participa en los Premios Nikola Tesla de divulgación científica y nos lo envía Esther Medina, Doctora en Biología Molecular por la Universidad Autónoma de Madrid.

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Referencias:

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Por Colaborador Invitado, publicado el 18 mayo, 2012
Categoría(s): Biología • Medicina