Detección de Escherichia coli O157 a través de iQ-Check PCR y técnicas microbiológicas

Abstract

Las enfermedades transmitidas por los alimentos (ETAs), pueden presentarse como casos aislados o brotes en la población, considerándose un problema de salud pública; pueden ser de origen físico, químico o biológico; entre estas últimas están las asociadas a microorganismos patógenos como Escherichia coli O157:H7, causante de infecciones graves que incluso pueden llevar a la muerte del paciente. Existen varias cepas de E. coli, como es el caso de la comensal, la cual hace parte de la microbiota del tracto intestinal de los mamíferos. Otras, como E. coli enterohemorrágicas (EHEC), cuyo serotipo de referencia es E. coli O157:H7, las cuales poseen factores de virulencia y tiene la capacidad de producir toxinas y liberarlas al torrente sanguíneo del hospedero, conocidas como toxinas Shiga (STEC por sus siglas en inglés, Shiga Toxin E. coli), las cuales pueden desencadenar enfermedades gastrointestinales de gravedad, e incluso pueden llevar a la muerte de los afectados. La detección temprana de microorganismos en alimentos, disminuiría los casos de ETAs; es así como a nivel industrial se emplean métodos microbiológicos convencionales y alternativos para detectar e identificar los agentes causantes de éstas, considerándose los convencionales como el método de oro. Se ha evidenciado que los métodos convencionales, si bien son los más utilizados en la actualidad, requieren de un tiempo bastante extenso para arrojar los resultados, máxime sí se debe enriquecer la muestra, para detectar pocas células microbianas, que es lo usual en los alimentos contaminados con microorganismos patógenos, pero suficiente en número para causar una infección grave; mientras que las técnicas alternativas son usualmente más rápidas, sin impactar negativamente la sensibilidad ni la especificidad. En consecuencia, se estudian e implementan técnicas de detección rápida, pero confiables, como las basadas en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés, Polymerase Chain Reaction) convencional y en tiempo real, para el reconocimiento de los genes de virulencia. En el mercado se encuentran gran variedad de pruebas moleculares como iQ-Chek E. coli O157:H7, validada bajo diversos criterios. En esta investigación, se realizaron pruebas de iQ-Check PCR y de microbiología tradicional para evaluar algunas variables de cada técnica. Se evaluaron pruebas de especificidad, donde se seleccionaron diferentes cepas de enterobacterias, incluyendo E. coli O157:H7; mientras que para las pruebas de sensibilidad se seleccionaron diferentes concentraciones de E. coli O157:H7. Los resultados obtenidos muestran que iQ-Check PCR fue una técnica más sensible y especifica en comparación con la microbiología tradicional, debido a la capacidad de las técnicas moleculares para detectar pequeños fragmentos de material genético, sin importar si proviene de una célula viable o no; mientras que la microbiología tradicional brinda información sobre células viables y su límite de detección y cuantificación es de una (1) Unidad Formadora de Colonia (UFC). Esto es importante debido a que la infección por E. coli O157:H7 se genera por el consumo de alimentos o agua contaminados con el microorganismo viable, debido a que la bacteria debe tener la capacidad de realizar sus funciones metabólicas para la producción de toxinas citotóxicas y la adherencia al epitelio intestinal. Como conclusión, la implementación de la técnica de iQ-Check PCR es recomendable en laboratorios de control de calidad de alimentos como método principal, sin embargo, no se debe dejar de lado la microbiología tradicional, que sigue siendo la técnica de oro para la detección de patógenos en alimentos y se deben utilizar a la par, como se indica en los protocolos de detección para este tipo de microorganismos. (Tomado de la fuente)

Foodborne disease (FBDs) can occur as isolated cases or outbreaks within the population and are considered a public health problem; they can be of physical, chemical, or biological origin; among the latter are those associated with pathogenic microorganisms such as Escherichia coli O157:H7, which causes serious infections that can even lead to death. There are several strains of E. coli, such as commensal strains, which are part of the microbiota of the intestinal tract of mammals. Others, such as enterohemorrhagic E. coli (EHEC), whose reference serotype is E. coli O157:H7, possess virulence factors and the ability to produce toxins and release them into the host's bloodstream. These strains are known as Shiga toxins (STEC), which can trigger serious gastrointestinal diseases and can even lead to death. Early detection of microorganisms in food would reduce the incidence of foodborne illnesses (FBDs). Thus, conventional and alternative microbiological methods are used industrially to detect and identify the causative agents, with conventional methods considered the gold standard. It has been shown that conventional methods, although currently the most widely used, require a fairly long time to yield results, especially if the sample must be enriched to detect a small number of microbial cells, which is common in foods contaminated with pathogenic microorganisms, but sufficient in number to cause a serious infection. Alternative techniques are usually faster and do not negatively impact sensitivity or specificity. Consequently, rapid but reliable detection techniques, such as those based on conventional and real-time polymerase chain reaction (PCR), are being studied and implemented for the recognition of virulence genes. A wide variety of molecular tests are available on the market, such as the iQ-Chek E. coli O157:H7, which has been validated under various criteria. In this research, iQ-Check PCR and traditional microbiology tests were performed to evaluate some variables of each technique. Specificity tests were evaluated, selecting different strains of Enterobacteriaceae, including E. coli O157:H7; while different concentrations of E. coli O157:H7 were selected for sensitivity tests. The results obtained show that iQ-Check PCR was a more sensitive and specific technique compared to traditional microbiology, due to the ability of molecular techniques to detect small fragments of genetic material, regardless of whether it comes from a viable cell or not; while traditional microbiology provides information on viable cells and its detection and quantification limit is one (1) Colony Forming Unit (CFU). This is important because infection by E. coli O157:H7 is generated by the consumption of food or water contaminated with the viable microorganism, because the bacteria must have the ability to perform its metabolic functions for the production of cytotoxic toxins and adherence to the intestinal epithelium. In conclusion, the implementation of the iQ-Check PCR technique is recommended in food quality control laboratories as a primary method. However, traditional microbiology should not be neglected, as it remains the gold standard for detecting pathogens in food and should be used in parallel, as indicated in the detection protocols for this type of microorganism.