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Artículo de revisión
                                                                                                        Biología molecular



    Detección e identificación de bacterias causantes
  de enfermedades transmitidas por alimentos mediante
         la reacción en cadena de la polimerasa
                           Rafael Antonio Rojas-Herrera, Tania González-Flores*

RESUMEN                                                               ABSTRACT

   La lucha contra los microorganismos patógenos, causantes              Struggle against food-borne pathogenic microorganisms
   de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) requiere             is based on plausible policies for sanitary inspection, thus
   de procedimientos adecuados de inspección sanitaria, lo que           leading to the development of faster and more effective
   ha llevado al desarrollo de métodos cada vez más rápidos y            methods for detecting and identifying hazardous bacteria
   efectivos para la detección e identificación de bacterias noci-       in those areas where biological hazard pose a security
   vas en las áreas en las que la seguridad biológica es de mu-          problem. Identification techniques based on culture me-
   cha importancia. Las técnicas de identificación basadas en            thods and phenotypic characteristics of bacteria are tedious
   el cultivo y las características fenotípicas de las bacterias         and can overtake weeks, making them unpractical for ana-
   son laboriosas y pueden requerir varias semanas para obte-            lyzing perishable foodstuff such as dairy, meat, poultry
   ner resultados, lo cual no resulta viable cuando se analizan          and fish. The application of culture-independent methods
   alimentos perecederos como los lácteos y la carne fresca. La          such as the polymerase chain reaction (PCR) can help to
   aplicación de métodos de detección independientes de culti-           solve this problem. Current efforts are aimed to the esta-
   vo, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) pue-            blishment of international standards for the application of
   de ayudar a resolver los problemas antes mencionados, aun             PCR-based methods for the detection of pathogenic bacte-
   cuando es necesario que estos métodos cuenten con una va-             ria in foods. In this paper, the usefulness and advantages/
   lidación internacional. En el presente trabajo se revisa la           disadvantages of PCR as a tool for the identification of
   utilidad, ventajas y desventajas de la PCR como herramien-            pathogenic bacteria in foodstuff, as well as the new trends
   ta para la detección e identificación de bacterias patógenas          of its application and current efforts toward international
   en muestras de alimentos, así como las nuevas tendencias              standardization of protocols are reviewed.
   en el uso de estas herramientas moleculares de diagnóstico
   y los esfuerzos actuales tendientes a su estandarización in-
   ternacional.

   Palabras clave: PCR, detección, bacterias patógenas, ali-             Key words: PCR, detection, pathogenic bacteria, food.
   mentos.



                    INTRODUCCIÓN                                      sultan extremadamente difíciles de eliminar de los ali-
                                                                      mentos, lo que origina diversas enfermedades en los
Las bacterias pueden ocasionar enormes pérdidas eco-                  consumidores.
nómicas no sólo porque deterioran los productos ali-                     Una de las principales fuentes de contagio con bac-
menticios, sino que, además, algunas patógenas re-                    terias patógenas es el consumo de alimentos contami-


  * Unidad Sureste. Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A. C. Av. Normalistas 800 S.H.
    Colinas de la Normal. Guadalajara, Jalisco, México.
                                                        edigraphic.com
Correspondencia:
Dr. Rafael Antonio Rojas-Herrera. Unidad Sureste. Calle 30 Núm. 151 x 7 y 7-A. Colonia García Ginerés. Mérida, Yucatán, México.
97070. e-mail: rrojas@ciatej.net.mx

Recibido: 02-06-2005
Aceptado: 07-02-2006



Volumen 31 No. 2 Abril-Junio 2006. p. 69-76                                                                                             69
Rafael Antonio Rojas-Herrera y col.   MG



nados, entre los que se pueden mencionar pescados y         ca, fue descubierta a finales de los años 70 en Cana-
mariscos,1-4 productos cárnicos y avícolas, productos       dá. Por otra parte, la cepa enterohemorrágica (EHEC)
lácteos, vegetales,5 huevos frescos6 e incluso la miel de   O157:H7 se aisló por primera vez en 1975 y se identi-
abeja.7 Se ha demostrado que los alimentos se pueden        ficó en 1982 como un patógeno importante presente
contaminar durante su procesamiento o por el empleo         en los alimentos.9 Estas bacterias, además de las cito-
de materia prima contaminada pues algunas de estas          toxinas, pueden producir otros factores virulentos
bacterias constituyen parte de la flora normal de aves,     como la intimina, la hemolisina y proteínas asocia-
cerdos y ganado. También se ha sugerido la posibili-        das a la virulencia.10,11
dad de contaminación en alimentos deshidratados, de-           De acuerdo al Servicio de Inspección y Seguridad
bido a un manejo doméstico inadecuado.8                     Alimenticia (FSIS: Food Safety Inspection Service)
   Las enfermedades transmitidas por alimentos (ETA)        del Departamento de Agricultura de los Estados Uni-
continúan siendo una amenaza a la salud pública en          dos (USDA), la presencia de al menos 1 unidad for-
todo el mundo y son una causa importante de morbi-          madora de colonias (UFC) de E. coli O157:H7 en la
lidad. Aunque la mayoría son leves y se asocian a sín-      carne molida de res constituye un factor de riesgo
tomas gastrointestinales agudos tales como diarrea y        para el consumidor,12 lo que implica entonces dispo-
vómito, en algunas ocasiones la ETA es mucho más            ner de métodos con niveles de sensibilidad adecuados
severa y peligrosa para la vida, especialmente en ni-       a estas exigencias.
ños, y la infección puede ocasionar enfermedades cró-          Por otra parte, este microorganismo continúa
nicas.5                                                     siendo un desafío a la seguridad alimenticia debido a
   En el presente trabajo se revisa la utilidad, venta-     la amplia diversidad de tipos dentro de la especie, que
jas y desventajas de la PCR como herramienta para           van desde comensales inofensivos hasta patógenos
la detección e identificación de bacterias patógenas        humanos. Esta misma situación se observa entre las
en muestras de alimentos, así como las nuevas ten-          especies del género Vibrio con algunas cepas que son
dencias en el uso de estas herramientas moleculares         utilizadas como probióticos en la alimentación de ca-
de diagnóstico y los esfuerzos actuales tendientes a        marones,13 mientras que Vibrio cholerae es el agente
su estandarización internacional.                           causal del cólera que puede transmitirse a los huma-
                                                            nos por el consumo de pescado o mariscos contami-
               ETIOLOGÍA DE LAS ETA                         nados. En otros géneros, como Bacillus14 y Enteroc-
                                                            cocus,15 también se incluyen bacterias útiles en la
En años recientes, la etiología de las ETA ha cam-          producción de alimentos y patogénicas para los seres
biado, a la vez han surgido patógenos nuevos o cepas        humanos.
más agresivas y resistentes a los antibióticos. Entre
las enfermedades que son catalogadas como emergen-                   DETECCIÓN DE PATÓGENOS
tes se incluyen la ocasionada por Escherichia coli en-                    EN ALIMENTOS
terohemorrágica (particularmente el serovar
O157:H7), Campylobacter jejuni y Salmonella typhi-          La detección y la enumeración de microorganismos en
murium del tipo definitivo (DT) 104.5 Las bacterias         alimentos o en superficies que tienen contacto con ali-
más frecuentemente asociadas a casos de infecciones         mentos constituyen una parte importante de cualquier
por consumo de alimentos contaminados aparecen              esquema de control de calidad. Debido a esto es nece-
enlistadas en el cuadro I. La participación de E. coli      sario implementar técnicas de detección para efectuar
en las enfermedades humanas ha sido reconocida              la vigilancia y el control de dichos microorganismos y
prácticamente desde su descubrimiento. En años re-          prevenir las enfermedades que éstos producen. El esta-
cientes la industria de alimentos ha reenfocado su          blecimiento de medidas de control apropiadas requiere
atención sobre este microorganismo como una causa           de métodos confiables de diferenciación entre bacterias
de morbilidad y mortalidad significativa y reconoce         patógenas y no patógenas, así como de bacterias ubi-

                                                edigraphic.com
su valor como un indicador del estado higiénico de
muchos tipos de alimentos. Por esa razón, E. coli es
                                                            cuas presentes en el suelo, el agua y el tracto gastro-
                                                            intestinal,16 lo cual implica que deben ser rápidos y
uno de los patógenos que mayor atención han recibi-         sensibles pero sobre todo altamente específicos.
do y hacia las cuales se ha dirigido la mayor parte de         El interés general en los métodos alternativos de
las investigaciones.                                        detección y/o cuantificación de microorganismos ha
   La cepa de E. coli productora de la toxina Shiga         sido estimulado en parte por el incremento en la pro-
(STEC), también conocida como E. coli verotoxigéni-         ducción de alimentos y por la aplicación de procedi-


70                                                                                                       Bioquimia
Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos



Cuadro I. Algunos protocolos basados en la reacción en cadena de la polimerasa desarrollados para la detección e identificación
de bacterias patógenas en alimentos.

               Trastorno que                      Posible producto       Método
Microorganismo ocasiona                           portador               utilizado               Secuencia blanco             Referencia

Arcobacter spp.      Diarrea, bacteremia          Carne de aves          ERIC-PCR,               Genes
                                                                         RAPD-PCR                16S y 23S.                   50
Bacillus cereus      Diarrea, vómitos             Arroz, especias,       PCR simple              Gen gyr B (girasa),
                                                  productos lácteos y                            enterotoxinas y
                                                  cárnicos                                       hemolisina.                  35
Campylobacter        Diarrea                      Carne de aves, cerdo   PCR múltiple,           Genes hipO, glyA y           51,52
spp.                                              y res, leche cruda     PCR semi-anidado        sapB2, fla.
Clostridium          Botulismo,                   Pescado, miel,         PCR-ELISA,              Regiones de los genes
botulinum            vómitos                      alimentos enlatados    PCR simple              bont (codifican para las     3,4,7
                                                                                                 neurotoxinas botulínicas).
Clostridium          Diarrea, dolor               Carne de res y aves,   PCR dúplex              Gen de la enterotoxina y     41
perfringens          abdominal                    salsas                                         de fosfolipasa.
Escherichia          Diarrea, colitis             Carne de res y         PCR múltiple,           Genes de toxinas             9,10,31,53-57
coli                 hemorrágica,                 productos lácteos      H-CM-PCR,               Shiga, shiga-like y
                     síndrome                                            PCR-TR, RT-PCR,         verotoxigénica, uidA
                     hemolítico-urémico                                  QC-PCR                  (β-glucuronidasa),
                                                                                                 factores de virulencia,
                                                                                                 genes del operón rfb.
Listeria spp.        Listeriosis                  Paté, leche, queso     PCR múltiple,           Detección de factores de     58-60,42
                                                  suave, carne,          PCR - DGGE,             virulencia (gen iap,
                                                  mariscos,              RT-PCR, PCR             hly, inlB, plcA, etc.)
                                                  ensalada de col        simple, PCR-TR          o de proteínas de enlace
                                                                                                 (gen fbp).
Salmonella spp. Gastroenteritis                   Carne de res y aves, PCR simple                genes 16S y 23S,             61,42
                                                  leche, huevos crudos                           genes que codifican
                                                                                                 para las fimbrias.
Shigella spp.        Disentería bacilar,          Mayonesa, vegetales    PCR combinado           gen virA.                    62,42
                     fiebre, calambres            crudos, leche, aves,   con hibridización
                                                  productos lácteos      de ADN,
                                                                         PCR simple
Staphylococcus       Intoxicación                 Leche cruda            PCR múltiple-ELISA, Genes que codifican              63-66
aureus               estafilocócica                                      PCR múltiple        para toxinas pirogénicas.
Vibrio cholerae      Cólera                       Ostras crudas,         PCR-TR              Secuencia de hemolisina          67
                                                  pescado                                    no clásica (hlyA),
                                                                                             proteínas de membrana
                                                                                             (OmpW).
Yersinia             Yersinoisis                  Leche o agua           PCR-TR              Regiones del gen de              68
enterocolítica                                    contaminada, tofu,                         invasión ail.
                                                  canales de cerdo

Abreviaturas:
ERIC = Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus
PCR-TR = PCR en tiempo real
RAPD = Random Amplified Polymorphic DNA
H-CM-PCR = Hibridación-captura magnética-PCR
QC-PCR = PCR competitivo cuantitativo
RT-PCR = PCR transcriptasa reversa
DGGE = Denaturing Gradient Gel Electrophoresis



mientos de análisis de riesgos e identificación y con-
trol de puntos críticos (ARICPC) por parte de las em-        edigraphic.com estos métodos destacaninterés
                                                                   identificación y cuantificación de aquéllos de
                                                                   para el hombre. Entre                          la re-
presas productoras.17                                                     acción en cadena de la polimerasa (PCR).
   Los avances en la instrumentación e implementa-                           La invención de la reacción en cadena de la poli-
ción de los descubrimientos de la bioquímica y la bio-                    merasa18 permite la amplificación selectiva de secuen-
logía molecular permiten utilizar la información ge-                      cias específicas de ADN que se encuentran en canti-
nética de los microorganismos como herramientas de                        dades muy pequeñas. Como su nombre indica, se


Volumen 31 No. 2 Abril-Junio 2006. p. 69-76                                                                                                71
Rafael Antonio Rojas-Herrera y col.   MG



basa en la actividad de la enzima ADN polimerasa
                                 :rop odarobale FDP       blancos para el diseño de cebadores específicos de los
que es capaz de sintetizar una cadena de ADN com-         serotipos O11128 y O157,29-31 por mencionar algunos
plementaria a otra ya existente. El método de PCR
                  VC ed AS, cidemihparG                   ejemplos. Los genes del operón rfb también son útiles
utiliza dos secuencias cortas de oligonucleótidos lla-    para la identificación y diferenciación de los serogru-
madas iniciadores o cebadores que son complementa-
                                       arap               pos A, B, C2 y D de Salmonella.31
rios a los extremos de la región de ADN que se pre-
tende amplificar. Dado que en :cihpargideM ambas
        acidémoiB arutaretiL cada reacción                   VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PCR
cadenas de ADN pueden servir de molde para la sín-
sustraídode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.c
tesis de su cadena complementaria, el número de           Las principales ventajas del uso de la PCR en la de-
eventos de replicación está dado por la expresión 2n,     tección e identificación de bacterias causantes de
donde n es el número de ciclos de amplificación. Pue-     ETA radica en tres aspectos fundamentales: su sensi-
de notarse que después de 20 ciclos se tendrán más de     bilidad, su especificidad y su capacidad de procesa-
un millón de copias del ADN original. Una explica-        miento de grandes cantidades de muestras.
ción amena y detallada de la PCR se puede encontrar          Actualmente existen métodos de PCR establecidos
en Müllis (1999).19                                       para la detección de bacterias específicas que logran
   Uno de los factores que llevan al éxito en la imple-   detectar niveles muy bajos de microorganismos, por
mentación de la PCR para la identificación de micro-      ejemplo, para E. coli se ha reportado la utilización de
organismos patógenos es la elección correcta de la se-    medios de enriquecimiento seguidos de PCR para la
cuencia blanco. Esta secuencia debe permitir la           detección de 1 UFC/g de carne de res (15 h de enrique-
identificación del microorganismo de interés indepen-     cimiento)9 y de hasta 3 UFC/25 g de carne molida des-
dientemente de la presencia de otras fuentes de ADN       pués de un enriquecimiento de 12 h.10 Adicionalmente
(de microorganismos concomitantes o de la muestra         estos métodos identifican microorganismos que no
misma). Las diferencias en la secuencia de genes or-      pueden ser estudiados por técnicas convencionales o
tólogos pueden servir como herramienta útil en la ti-     que no pueden cultivarse en substratos artificiales.32
pificación de diferentes cepas y serotipos de una mis-       Por otra parte, la PCR múltiple desarrollada por
ma especie o de especies cercanas filogenéticamente.      Chamberlain y cols. (1988),33 permite la detección si-
                                                          multánea de diferentes toxinas y/o factores de viru-
     SELECCIÓN DE SECUENCIAS BLANCOS                      lencia en una sola reacción. Paton y Paton (1998)21
          Y DISEÑO DE CEBADORES                           desarrollaron dos estrategias de PCR múltiple para la
                                                          detección de stx1, stx2, eaeA y hlyA en un caso y para
Las secuencias más empleadas para el diseño de ceba-      regiones del operón rfb de E. coli O111 y O157 en el
dores han sido las relacionadas con los genes que co-     otro. Ambos ensayos fueron efectivos para la detec-
difican para toxinas y proteínas antigénicas específi-    ción directa y caracterización de 52 cepas de STEC
cas (Cuadro I).                                           (serotipos O), aislados de heces humanas, animales
   Para la detección y diagnóstico de E. coli, las se-    domésticos y alimentos. La sensibilidad de ambos en-
cuencias blanco por excelencia han sido los genes stx1    sayos fue de 103 UFC.
y stx2 que codifican para las dos variantes de la toxi-      El descubrimiento de las ADN polimerasas ter-
na Shiga, STX1 y STX2 respectivamente. La STX1 de         moestables34 permitió la automatización del proceso a
E. coli es idéntica a la que produce Shigella dysente-    la vez que redujo el tiempo de ejecución y permitió un
riae mientras que la homología entre STX1 y STX2 es       aumento significativo en el número de muestras que
de 56%.20 Numerosos autores reportan el uso de es-        se pueden procesar.
tas secuencias para el diseño de cebadores específicos       El desarrollo de métodos de detección que no re-
para la detección y diagnóstico de STEC, así como de      quieren de la separación de los fragmentos mediante
otros genes que codifican para proteínas de virulen-      electroforesis ha permitido un aumento considerable
cia accesorias como la eaeA (intimina) y la hlyA (he-     en la capacidad de procesamiento de muestras de los
molisina).11,21-25
                                              edigraphic.com
   El gen wzy (polimerasa) también puede ser un
                                                          protocolos de PCR. Entre estos métodos se pueden
                                                          mencionar aquéllos acoplados a detección con anti-
buen blanco para el diagnóstico de serotipos O de E.      cuerpos (ELISA-PCR) y el PCR en tiempo real.
coli, pues posee muy baja homología con las secuen-          Entre los factores que limitan la aplicación de la
cias depositadas en las bases de datos, pudiéndose así    PCR en la identificación de microorganismos patóge-
diferenciar los serotipos O111, O157 y O113.26,27         nos en muestras de alimentos destaca la presencia de
Otras regiones del operón rfb han sido usadas como        sustancias que pueden ejercer un efecto inhibitorio


72                                                                                                     Bioquimia
Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos



sobre la reacción. La existencia de
sustraídode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.c tales inhibidores               En años recientes se ha desarrollado un proyecto
en muestras de alimentos, clínicas y ambientales ha
cihpargidemedodabor                                            europeo denominado “Food-PCR” cuyo objetivo es fa-
sido reportada por varios autores4,7,35-38 y revisada por      cilitar la implementación de PCR para la detección de
Wilson (1997)39 y pueden actuar a diferentes niveles           los patógenos Campylobacter spp. termofílico, E. coli
durante el proceso de extracción y amplificación de            O157, Yersinia enterocolítica, Listeria monocytogenes
los ácidos nucleicos y, eventualmente, conducir a la           y Salmonella spp., mediante la validación y estanda-
obtención de falsos negativos,40,41 por lo que se deben        rización de las metodologías de PCR.47
tomar precauciones para impedir o limitar su efecto               Se han realizado algunos intentos de validación de
sobre la reacción.42 Entre los muchos compuestos               pruebas de PCR no comerciales, por ejemplo, el grupo
identificados que ejercen un efecto negativo sobre la          dirigido por Lübeck (2003) evaluó 17 cebadores y
PCR se pueden citar: la hemoglobina, la lactoferri-            tres polimerasas para la detección de Campylobacter
na,43 los polisacáridos, las grasas, proteínas y iones         en alimentos y desarrollaron un método estandariza-
metálicos presentes en las matrices alimenticias,44 ade-       do y específico para la detección de tres de las cepas
más, algunas sales usadas comúnmente en los proto-             de este microorganismo más frecuentemente aisladas
colos de extracción de ácidos nucleicos también pue-           de los alimentos. Se estudiaron 15 cebadores de la se-
den inhibir la PCR43 (ver Wilson39 para más detalles).         cuencia de 16S rRNA y dos cebadores cuya región
   Sin embargo, aunque los genes que codifican para            blanco es el gen 23S rRNA, los probaron contra 150
los factores de virulencia de las EHEC pueden ser de-          cepas del patógeno y encontraron que el par OTI559/
tectados por PCR con aceptable sensibilidad, esto no           18-1 es selectivo. También llegaron a la conclusión
implica que el factor de virulencia se exprese. A este         que la enzima más resistente a los inhibidores pre-
respecto, Kudva y cols. (1997)45 demostraron que no            sentes en la carne de pollo fue la Tth.48 Para evaluar
todos los aislamientos stx positivos eran capaces de           la reproducibilidad del análisis de PCR desarrollado
expresar la toxina Shiga, mientras que Kehl (2002)20           en el proyecto previo, doce laboratorios participaron
ha señalado que la intimina no es un factor de viru-           en un ensayo de validación y concluyen que el PCR
lencia esencial, lo que implica que la detección de ta-        diseñado puede ser parte de las bases de una herra-
les secuencias puede conducir a resultados falsos o            mienta de búsqueda precisa, estandarizada y sólida
poco confiables.                                               para la determinación de cepas enteropatogénicas de
   Finalmente, el método de extracción del ADN in-             Campylobacter spp. en alimentos.49
fluye notablemente en la ejecución y sensibilidad de              Malorny y cols. (2003)47 realizaron la validación
la PCR. Por ejemplo, Cornejo y cols. (1998),46 demos-          de la metodología de detección de Salmonella entre
traron que con el ADN extraído de muestras de le-              16 laboratorios europeos y encontraron que los ce-
che, utilizando métodos químicos, se obtiene una me-           badores más efectivos fueron el 139-141, cuya se-
jor amplificación que cuando el ADN se extrae                  cuencia blanco es el gen invA. Se probaron 364 ce-
utilizando microesferas de vidrio. Esto indica clara-          pas de Salmonella y se obtuvo una inclusividad del
mente la necesidad de estandarizar un método de ex-            99.6% y una exclusividad del 100%, por lo que des-
tracción de ácidos nucleicos considerando la natura-           pués de este análisis exhaustivo, el grupo de trabajo
leza de la muestra, para aumentar así la confiabilidad         propone utilizar esta metodología como un estándar
de los resultados.                                             internacional.

ESTANDARIZACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS                               SITUACIÓN ACTUAL DEL USO DE LA PCR
    PROTOCOLOS BASADOS EN PCR
                                                               Actualmente existen 3 fabricantes de estuches co-
Aunque muchos laboratorios de diagnóstico alrededor            merciales basados en PCR para la detección de mi-
del mundo han establecido métodos de PCR para la de-           croorganismos causantes de ETA. 17 El denominado
tección de patógenos, existen algunos parámetros que           BAX ® (Qualicon, USA) utiliza reactivos en tabletas

                                                  edigraphic.com
pueden afectar la eficiencia de la reacción, con lo que
los resultados de las pruebas desarrolladas o publica-
                                                               y un termociclador convencional. Las muestras po-
                                                               sitivas son visualizadas como bandas en un gel de
das por algún laboratorio en ocasiones pueden ser difí-        electroforesis. El sistema no requiere de la extrac-
ciles de reproducir en otros laboratorios. Por lo tanto,       ción de ADN. La inclusividad y la exclusividad del
para la adopción exitosa de metodologías de diagnósti-         sistema BAX ® alcanzan casi el 100%, significando
co basadas en PCR es necesario contar con pruebas de           que las tasas de falso positivo y falso negativo son
validación apropiadas y consensuadas.                          casi cero. Existen estuches de BAX ® para Salmone-


Volumen 31 No. 2 Abril-Junio 2006. p. 69-76                                                                                    73
Rafael Antonio Rojas-Herrera y col.   MG



lla, géneros de Listeria, Listeria monocytogenes y       sis rutinario de alimentos. Su incorporación en el
E. coli O157:H7. Las pruebas para Salmonella y E.        sector de la industria alimenticia todavía requiere de
coli han recibido el “Status of Performance Tested”      la formación del personal técnico y la adaptación de
del Instituto de Investigaciones de la Asociación        los protocolos descritos en la bibliografía científica a
Oficial de Químicos Analíticos (AOACRI, por sus          la práctica de un laboratorio de análisis.
siglas en inglés).
   El segundo método comercial disponible es el estu-
che Probelia (Sanofi, France), el cual emplea PCR                                  REFERENCIAS
convencional seguido de un inmunoensayo y un sis-
tema de detección colorimétrica, esta metodología sir-   1.    Autio T, Hielm S, Miettinen M, jöberg A-M, Aarnisalo K,
                                                               Björkroth J, et al. Sources of Listeria monocytogenes con-
ve para la detección de Salmonella y Listeria. El sis-         tamination in a cold-smoked rainbow trout processing
tema intenta eliminar la contaminación del producto            plant detected by pulsed-field gel electrophoresis typing.
de PCR al sustituir timina por uracilo durante el              Appl Environ Microbiol 1999; 65: 150-155.
protocolo de PCR.                                        2.    Venkateswaran K, Dohmoto N, Harayama S. Cloning and
                                                               nucleotide sequence of the gyrB gene of Vibrio parahaemo-
   El último es el TaqMan (Perkin Elmer, USA), el              lyticus and its application in detection of this pathogen in
cual usa un sistema novedoso de sondas e incorpo-              shrimp. Appl Environ Microbiol 1998; 64: 681-687.
ra el marcador TaqMan que no es fluorescente en          3.    Hielm S, Björkroth J, Hyytiä E, Korkeala H. Prevalence of
su forma nativa pero la actividad exonucleasa de la            Clostridium botulinum in finnish trout farms: pulsed-
                                                               field gel electrophoresis typing reveals extensive genetic di-
ADN polimerasa libera un producto fluorescente, el             versity among type E isolates. Appl Environ Microbiol
cual es detectado y cuantificado con un sistema es-            1998; 64: 4161-4167.
pecífico de detección. Los estuches de TaqMan están      4.    Fach P, Perelle S, Dilasser F, Grout J, Dargaignaratz C,
disponibles para Salmonella y están desarrollándo-             Botella L, et al. Detection by PCR-enzyme-linked immuno-
                                                               sorbent assay of Clostridium botulinum in fish and envi-
se los de Listeria y E. coli O157; sin embargo, uno            ronmental samples from a coastal area in northern Fran-
de los aspectos más interesantes del TaqMan es su              ce. Appl Environ Microbiol 2002; 68: 5870-5876.
potencial para cuantificar el microorganismo de          5.    Blackburn C, McClure P. Introduction. En: Blackburn, C y
interés.                                                       McClure, P. Foodborne pathogens. Hazards, risk analysis
                                                               and control. Boca Raton, FL: CRC Press; 2002: 3-12.
                                                         6.    Agron P, Walker R, Kinde H, Sherilyn J, Hayes D, Wo-
                     CONCLUSIONES                              llard J, et al. Identification by subtractive hybridiza-
                                                               tion of sequences specific for Salmonella enterica se-
Para disminuir el riesgo de infección por patógenos            rovar Enteriditis. Appl Environ Microbiol 2002; 67:
                                                               4984-4991.
se necesita un control microbiológico estricto en la     7.    Nevas M, Hielm S, Lindström M, Horn H, Koivulehto K,
cadena de producción de alimentos. La disponibilidad           Korkeala H. High prevalence of Clostridium botulinum
de pruebas confiables, rápidas e internacionalmente            types A and B in honey samples detected by polymerase
aceptadas para la determinación de microorganismos             chain reaction. Int J Food Microbiol 2002; 72: 45-52.
                                                         8.    Abushelaibi A, Sofos J, Samelis J, Kendall P. Survival and
patógenos se ha vuelto importante para la industria            growth of Salmonella in reconstituted infant cereal hydra-
alimenticia, así como para la regulación de la seguri-         ted with water, milk or apple juice and stored at 4°C, 15°C
dad alimenticia. La amplificación del ADN mediante             and 25°C. Food Microbiol 2003; 20: 17-25.
la PCR parece ser una herramienta poderosa en el         9.    Chen J, Johnson R, Griffiths M. Detection of verotoxigenic
                                                               Escherichia coli by magnetic capture-hybridization PCR.
diagnóstico microbiológico.                                    Appl Environ Microbiol 1998; 64: 147-152.
   El desarrollo de los métodos basados en el ADN        10.   Chen S, Xu R, Yee A, Wu H, Wang C, Read S, et al. An au-
tanto para la detección e identificación/caracteriza-          tomated fluorescent PCR method for detection of Shiga
ción de microorganismos patógenos han proporciona-             toxin-producing Escherichia coli in foods. Appl Environ
                                                               Microbiol 1998; 64: 4210-4116.
do nuevas herramientas a los microbiólogos de ali-       11.   Fagan P, Hornitzky M, Bettelheim K, Djordjevic S. Detec-
mentos y no hay duda que estas investigaciones                 tion of Shiga-like toxin (stx1 and stx2), intimin (eaeA), and
pueden continuar proporcionando mecanismos analí-              enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) hemolysin
                                                               (EHEC hlyA) genes in animal feces by multiplex PCR.

imaginar.                                    edigraphic.com
ticos significativos que actualmente son difíciles de
                                                         12.
                                                               Appl Environ Microbiol 1999; 65: 868-872.
                                                               Johnson J, Brooke C, Fritschel S. Comparison of the BAX
   A pesar de que la PCR está siendo aplicada amplia-          for screening E. coli O157:H7 method with conventional
mente en la mayoría de laboratorios de investigación           methods for detection of extremely low levels of Escheri-
                                                               chia coli O157:H7 in ground beef. Appl Environ Microbiol
y de que su utilidad como técnica de detección de pa-          1998; 64: 4390-4395.
tógenos en alimentos ha sido demostrada, todavía         13.   Vandenberghe J, Verdonck L, Robles-Arozarena R, Rivera
existen reservas respecto a su aplicación en el análi-         G, Bolland A, Balladares M, et al. Vibrios associated with



74                                                                                                                Bioquimia
Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos



      Litopenaeus vannamei larvae, postlarvae, roodstock, and                locus encoding O157 lipopolysaccharide. J Clin Microbiol
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  • 1. Artículo de revisión Biología molecular Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos mediante la reacción en cadena de la polimerasa Rafael Antonio Rojas-Herrera, Tania González-Flores* RESUMEN ABSTRACT La lucha contra los microorganismos patógenos, causantes Struggle against food-borne pathogenic microorganisms de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) requiere is based on plausible policies for sanitary inspection, thus de procedimientos adecuados de inspección sanitaria, lo que leading to the development of faster and more effective ha llevado al desarrollo de métodos cada vez más rápidos y methods for detecting and identifying hazardous bacteria efectivos para la detección e identificación de bacterias noci- in those areas where biological hazard pose a security vas en las áreas en las que la seguridad biológica es de mu- problem. Identification techniques based on culture me- cha importancia. Las técnicas de identificación basadas en thods and phenotypic characteristics of bacteria are tedious el cultivo y las características fenotípicas de las bacterias and can overtake weeks, making them unpractical for ana- son laboriosas y pueden requerir varias semanas para obte- lyzing perishable foodstuff such as dairy, meat, poultry ner resultados, lo cual no resulta viable cuando se analizan and fish. The application of culture-independent methods alimentos perecederos como los lácteos y la carne fresca. La such as the polymerase chain reaction (PCR) can help to aplicación de métodos de detección independientes de culti- solve this problem. Current efforts are aimed to the esta- vo, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) pue- blishment of international standards for the application of de ayudar a resolver los problemas antes mencionados, aun PCR-based methods for the detection of pathogenic bacte- cuando es necesario que estos métodos cuenten con una va- ria in foods. In this paper, the usefulness and advantages/ lidación internacional. En el presente trabajo se revisa la disadvantages of PCR as a tool for the identification of utilidad, ventajas y desventajas de la PCR como herramien- pathogenic bacteria in foodstuff, as well as the new trends ta para la detección e identificación de bacterias patógenas of its application and current efforts toward international en muestras de alimentos, así como las nuevas tendencias standardization of protocols are reviewed. en el uso de estas herramientas moleculares de diagnóstico y los esfuerzos actuales tendientes a su estandarización in- ternacional. Palabras clave: PCR, detección, bacterias patógenas, ali- Key words: PCR, detection, pathogenic bacteria, food. mentos. INTRODUCCIÓN sultan extremadamente difíciles de eliminar de los ali- mentos, lo que origina diversas enfermedades en los Las bacterias pueden ocasionar enormes pérdidas eco- consumidores. nómicas no sólo porque deterioran los productos ali- Una de las principales fuentes de contagio con bac- menticios, sino que, además, algunas patógenas re- terias patógenas es el consumo de alimentos contami- * Unidad Sureste. Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A. C. Av. Normalistas 800 S.H. Colinas de la Normal. Guadalajara, Jalisco, México. edigraphic.com Correspondencia: Dr. Rafael Antonio Rojas-Herrera. Unidad Sureste. Calle 30 Núm. 151 x 7 y 7-A. Colonia García Ginerés. Mérida, Yucatán, México. 97070. e-mail: rrojas@ciatej.net.mx Recibido: 02-06-2005 Aceptado: 07-02-2006 Volumen 31 No. 2 Abril-Junio 2006. p. 69-76 69
  • 2. Rafael Antonio Rojas-Herrera y col. MG nados, entre los que se pueden mencionar pescados y ca, fue descubierta a finales de los años 70 en Cana- mariscos,1-4 productos cárnicos y avícolas, productos dá. Por otra parte, la cepa enterohemorrágica (EHEC) lácteos, vegetales,5 huevos frescos6 e incluso la miel de O157:H7 se aisló por primera vez en 1975 y se identi- abeja.7 Se ha demostrado que los alimentos se pueden ficó en 1982 como un patógeno importante presente contaminar durante su procesamiento o por el empleo en los alimentos.9 Estas bacterias, además de las cito- de materia prima contaminada pues algunas de estas toxinas, pueden producir otros factores virulentos bacterias constituyen parte de la flora normal de aves, como la intimina, la hemolisina y proteínas asocia- cerdos y ganado. También se ha sugerido la posibili- das a la virulencia.10,11 dad de contaminación en alimentos deshidratados, de- De acuerdo al Servicio de Inspección y Seguridad bido a un manejo doméstico inadecuado.8 Alimenticia (FSIS: Food Safety Inspection Service) Las enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) del Departamento de Agricultura de los Estados Uni- continúan siendo una amenaza a la salud pública en dos (USDA), la presencia de al menos 1 unidad for- todo el mundo y son una causa importante de morbi- madora de colonias (UFC) de E. coli O157:H7 en la lidad. Aunque la mayoría son leves y se asocian a sín- carne molida de res constituye un factor de riesgo tomas gastrointestinales agudos tales como diarrea y para el consumidor,12 lo que implica entonces dispo- vómito, en algunas ocasiones la ETA es mucho más ner de métodos con niveles de sensibilidad adecuados severa y peligrosa para la vida, especialmente en ni- a estas exigencias. ños, y la infección puede ocasionar enfermedades cró- Por otra parte, este microorganismo continúa nicas.5 siendo un desafío a la seguridad alimenticia debido a En el presente trabajo se revisa la utilidad, venta- la amplia diversidad de tipos dentro de la especie, que jas y desventajas de la PCR como herramienta para van desde comensales inofensivos hasta patógenos la detección e identificación de bacterias patógenas humanos. Esta misma situación se observa entre las en muestras de alimentos, así como las nuevas ten- especies del género Vibrio con algunas cepas que son dencias en el uso de estas herramientas moleculares utilizadas como probióticos en la alimentación de ca- de diagnóstico y los esfuerzos actuales tendientes a marones,13 mientras que Vibrio cholerae es el agente su estandarización internacional. causal del cólera que puede transmitirse a los huma- nos por el consumo de pescado o mariscos contami- ETIOLOGÍA DE LAS ETA nados. En otros géneros, como Bacillus14 y Enteroc- cocus,15 también se incluyen bacterias útiles en la En años recientes, la etiología de las ETA ha cam- producción de alimentos y patogénicas para los seres biado, a la vez han surgido patógenos nuevos o cepas humanos. más agresivas y resistentes a los antibióticos. Entre las enfermedades que son catalogadas como emergen- DETECCIÓN DE PATÓGENOS tes se incluyen la ocasionada por Escherichia coli en- EN ALIMENTOS terohemorrágica (particularmente el serovar O157:H7), Campylobacter jejuni y Salmonella typhi- La detección y la enumeración de microorganismos en murium del tipo definitivo (DT) 104.5 Las bacterias alimentos o en superficies que tienen contacto con ali- más frecuentemente asociadas a casos de infecciones mentos constituyen una parte importante de cualquier por consumo de alimentos contaminados aparecen esquema de control de calidad. Debido a esto es nece- enlistadas en el cuadro I. La participación de E. coli sario implementar técnicas de detección para efectuar en las enfermedades humanas ha sido reconocida la vigilancia y el control de dichos microorganismos y prácticamente desde su descubrimiento. En años re- prevenir las enfermedades que éstos producen. El esta- cientes la industria de alimentos ha reenfocado su blecimiento de medidas de control apropiadas requiere atención sobre este microorganismo como una causa de métodos confiables de diferenciación entre bacterias de morbilidad y mortalidad significativa y reconoce patógenas y no patógenas, así como de bacterias ubi- edigraphic.com su valor como un indicador del estado higiénico de muchos tipos de alimentos. Por esa razón, E. coli es cuas presentes en el suelo, el agua y el tracto gastro- intestinal,16 lo cual implica que deben ser rápidos y uno de los patógenos que mayor atención han recibi- sensibles pero sobre todo altamente específicos. do y hacia las cuales se ha dirigido la mayor parte de El interés general en los métodos alternativos de las investigaciones. detección y/o cuantificación de microorganismos ha La cepa de E. coli productora de la toxina Shiga sido estimulado en parte por el incremento en la pro- (STEC), también conocida como E. coli verotoxigéni- ducción de alimentos y por la aplicación de procedi- 70 Bioquimia
  • 3. Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos Cuadro I. Algunos protocolos basados en la reacción en cadena de la polimerasa desarrollados para la detección e identificación de bacterias patógenas en alimentos. Trastorno que Posible producto Método Microorganismo ocasiona portador utilizado Secuencia blanco Referencia Arcobacter spp. Diarrea, bacteremia Carne de aves ERIC-PCR, Genes RAPD-PCR 16S y 23S. 50 Bacillus cereus Diarrea, vómitos Arroz, especias, PCR simple Gen gyr B (girasa), productos lácteos y enterotoxinas y cárnicos hemolisina. 35 Campylobacter Diarrea Carne de aves, cerdo PCR múltiple, Genes hipO, glyA y 51,52 spp. y res, leche cruda PCR semi-anidado sapB2, fla. Clostridium Botulismo, Pescado, miel, PCR-ELISA, Regiones de los genes botulinum vómitos alimentos enlatados PCR simple bont (codifican para las 3,4,7 neurotoxinas botulínicas). Clostridium Diarrea, dolor Carne de res y aves, PCR dúplex Gen de la enterotoxina y 41 perfringens abdominal salsas de fosfolipasa. Escherichia Diarrea, colitis Carne de res y PCR múltiple, Genes de toxinas 9,10,31,53-57 coli hemorrágica, productos lácteos H-CM-PCR, Shiga, shiga-like y síndrome PCR-TR, RT-PCR, verotoxigénica, uidA hemolítico-urémico QC-PCR (β-glucuronidasa), factores de virulencia, genes del operón rfb. Listeria spp. Listeriosis Paté, leche, queso PCR múltiple, Detección de factores de 58-60,42 suave, carne, PCR - DGGE, virulencia (gen iap, mariscos, RT-PCR, PCR hly, inlB, plcA, etc.) ensalada de col simple, PCR-TR o de proteínas de enlace (gen fbp). Salmonella spp. Gastroenteritis Carne de res y aves, PCR simple genes 16S y 23S, 61,42 leche, huevos crudos genes que codifican para las fimbrias. Shigella spp. Disentería bacilar, Mayonesa, vegetales PCR combinado gen virA. 62,42 fiebre, calambres crudos, leche, aves, con hibridización productos lácteos de ADN, PCR simple Staphylococcus Intoxicación Leche cruda PCR múltiple-ELISA, Genes que codifican 63-66 aureus estafilocócica PCR múltiple para toxinas pirogénicas. Vibrio cholerae Cólera Ostras crudas, PCR-TR Secuencia de hemolisina 67 pescado no clásica (hlyA), proteínas de membrana (OmpW). Yersinia Yersinoisis Leche o agua PCR-TR Regiones del gen de 68 enterocolítica contaminada, tofu, invasión ail. canales de cerdo Abreviaturas: ERIC = Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus PCR-TR = PCR en tiempo real RAPD = Random Amplified Polymorphic DNA H-CM-PCR = Hibridación-captura magnética-PCR QC-PCR = PCR competitivo cuantitativo RT-PCR = PCR transcriptasa reversa DGGE = Denaturing Gradient Gel Electrophoresis mientos de análisis de riesgos e identificación y con- trol de puntos críticos (ARICPC) por parte de las em- edigraphic.com estos métodos destacaninterés identificación y cuantificación de aquéllos de para el hombre. Entre la re- presas productoras.17 acción en cadena de la polimerasa (PCR). Los avances en la instrumentación e implementa- La invención de la reacción en cadena de la poli- ción de los descubrimientos de la bioquímica y la bio- merasa18 permite la amplificación selectiva de secuen- logía molecular permiten utilizar la información ge- cias específicas de ADN que se encuentran en canti- nética de los microorganismos como herramientas de dades muy pequeñas. Como su nombre indica, se Volumen 31 No. 2 Abril-Junio 2006. p. 69-76 71
  • 4. Rafael Antonio Rojas-Herrera y col. MG basa en la actividad de la enzima ADN polimerasa :rop odarobale FDP blancos para el diseño de cebadores específicos de los que es capaz de sintetizar una cadena de ADN com- serotipos O11128 y O157,29-31 por mencionar algunos plementaria a otra ya existente. El método de PCR VC ed AS, cidemihparG ejemplos. Los genes del operón rfb también son útiles utiliza dos secuencias cortas de oligonucleótidos lla- para la identificación y diferenciación de los serogru- madas iniciadores o cebadores que son complementa- arap pos A, B, C2 y D de Salmonella.31 rios a los extremos de la región de ADN que se pre- tende amplificar. Dado que en :cihpargideM ambas acidémoiB arutaretiL cada reacción VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PCR cadenas de ADN pueden servir de molde para la sín- sustraídode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.c tesis de su cadena complementaria, el número de Las principales ventajas del uso de la PCR en la de- eventos de replicación está dado por la expresión 2n, tección e identificación de bacterias causantes de donde n es el número de ciclos de amplificación. Pue- ETA radica en tres aspectos fundamentales: su sensi- de notarse que después de 20 ciclos se tendrán más de bilidad, su especificidad y su capacidad de procesa- un millón de copias del ADN original. Una explica- miento de grandes cantidades de muestras. ción amena y detallada de la PCR se puede encontrar Actualmente existen métodos de PCR establecidos en Müllis (1999).19 para la detección de bacterias específicas que logran Uno de los factores que llevan al éxito en la imple- detectar niveles muy bajos de microorganismos, por mentación de la PCR para la identificación de micro- ejemplo, para E. coli se ha reportado la utilización de organismos patógenos es la elección correcta de la se- medios de enriquecimiento seguidos de PCR para la cuencia blanco. Esta secuencia debe permitir la detección de 1 UFC/g de carne de res (15 h de enrique- identificación del microorganismo de interés indepen- cimiento)9 y de hasta 3 UFC/25 g de carne molida des- dientemente de la presencia de otras fuentes de ADN pués de un enriquecimiento de 12 h.10 Adicionalmente (de microorganismos concomitantes o de la muestra estos métodos identifican microorganismos que no misma). Las diferencias en la secuencia de genes or- pueden ser estudiados por técnicas convencionales o tólogos pueden servir como herramienta útil en la ti- que no pueden cultivarse en substratos artificiales.32 pificación de diferentes cepas y serotipos de una mis- Por otra parte, la PCR múltiple desarrollada por ma especie o de especies cercanas filogenéticamente. Chamberlain y cols. (1988),33 permite la detección si- multánea de diferentes toxinas y/o factores de viru- SELECCIÓN DE SECUENCIAS BLANCOS lencia en una sola reacción. Paton y Paton (1998)21 Y DISEÑO DE CEBADORES desarrollaron dos estrategias de PCR múltiple para la detección de stx1, stx2, eaeA y hlyA en un caso y para Las secuencias más empleadas para el diseño de ceba- regiones del operón rfb de E. coli O111 y O157 en el dores han sido las relacionadas con los genes que co- otro. Ambos ensayos fueron efectivos para la detec- difican para toxinas y proteínas antigénicas específi- ción directa y caracterización de 52 cepas de STEC cas (Cuadro I). (serotipos O), aislados de heces humanas, animales Para la detección y diagnóstico de E. coli, las se- domésticos y alimentos. La sensibilidad de ambos en- cuencias blanco por excelencia han sido los genes stx1 sayos fue de 103 UFC. y stx2 que codifican para las dos variantes de la toxi- El descubrimiento de las ADN polimerasas ter- na Shiga, STX1 y STX2 respectivamente. La STX1 de moestables34 permitió la automatización del proceso a E. coli es idéntica a la que produce Shigella dysente- la vez que redujo el tiempo de ejecución y permitió un riae mientras que la homología entre STX1 y STX2 es aumento significativo en el número de muestras que de 56%.20 Numerosos autores reportan el uso de es- se pueden procesar. tas secuencias para el diseño de cebadores específicos El desarrollo de métodos de detección que no re- para la detección y diagnóstico de STEC, así como de quieren de la separación de los fragmentos mediante otros genes que codifican para proteínas de virulen- electroforesis ha permitido un aumento considerable cia accesorias como la eaeA (intimina) y la hlyA (he- en la capacidad de procesamiento de muestras de los molisina).11,21-25 edigraphic.com El gen wzy (polimerasa) también puede ser un protocolos de PCR. Entre estos métodos se pueden mencionar aquéllos acoplados a detección con anti- buen blanco para el diagnóstico de serotipos O de E. cuerpos (ELISA-PCR) y el PCR en tiempo real. coli, pues posee muy baja homología con las secuen- Entre los factores que limitan la aplicación de la cias depositadas en las bases de datos, pudiéndose así PCR en la identificación de microorganismos patóge- diferenciar los serotipos O111, O157 y O113.26,27 nos en muestras de alimentos destaca la presencia de Otras regiones del operón rfb han sido usadas como sustancias que pueden ejercer un efecto inhibitorio 72 Bioquimia
  • 5. Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos sobre la reacción. La existencia de sustraídode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.c tales inhibidores En años recientes se ha desarrollado un proyecto en muestras de alimentos, clínicas y ambientales ha cihpargidemedodabor europeo denominado “Food-PCR” cuyo objetivo es fa- sido reportada por varios autores4,7,35-38 y revisada por cilitar la implementación de PCR para la detección de Wilson (1997)39 y pueden actuar a diferentes niveles los patógenos Campylobacter spp. termofílico, E. coli durante el proceso de extracción y amplificación de O157, Yersinia enterocolítica, Listeria monocytogenes los ácidos nucleicos y, eventualmente, conducir a la y Salmonella spp., mediante la validación y estanda- obtención de falsos negativos,40,41 por lo que se deben rización de las metodologías de PCR.47 tomar precauciones para impedir o limitar su efecto Se han realizado algunos intentos de validación de sobre la reacción.42 Entre los muchos compuestos pruebas de PCR no comerciales, por ejemplo, el grupo identificados que ejercen un efecto negativo sobre la dirigido por Lübeck (2003) evaluó 17 cebadores y PCR se pueden citar: la hemoglobina, la lactoferri- tres polimerasas para la detección de Campylobacter na,43 los polisacáridos, las grasas, proteínas y iones en alimentos y desarrollaron un método estandariza- metálicos presentes en las matrices alimenticias,44 ade- do y específico para la detección de tres de las cepas más, algunas sales usadas comúnmente en los proto- de este microorganismo más frecuentemente aisladas colos de extracción de ácidos nucleicos también pue- de los alimentos. Se estudiaron 15 cebadores de la se- den inhibir la PCR43 (ver Wilson39 para más detalles). cuencia de 16S rRNA y dos cebadores cuya región Sin embargo, aunque los genes que codifican para blanco es el gen 23S rRNA, los probaron contra 150 los factores de virulencia de las EHEC pueden ser de- cepas del patógeno y encontraron que el par OTI559/ tectados por PCR con aceptable sensibilidad, esto no 18-1 es selectivo. También llegaron a la conclusión implica que el factor de virulencia se exprese. A este que la enzima más resistente a los inhibidores pre- respecto, Kudva y cols. (1997)45 demostraron que no sentes en la carne de pollo fue la Tth.48 Para evaluar todos los aislamientos stx positivos eran capaces de la reproducibilidad del análisis de PCR desarrollado expresar la toxina Shiga, mientras que Kehl (2002)20 en el proyecto previo, doce laboratorios participaron ha señalado que la intimina no es un factor de viru- en un ensayo de validación y concluyen que el PCR lencia esencial, lo que implica que la detección de ta- diseñado puede ser parte de las bases de una herra- les secuencias puede conducir a resultados falsos o mienta de búsqueda precisa, estandarizada y sólida poco confiables. para la determinación de cepas enteropatogénicas de Finalmente, el método de extracción del ADN in- Campylobacter spp. en alimentos.49 fluye notablemente en la ejecución y sensibilidad de Malorny y cols. (2003)47 realizaron la validación la PCR. Por ejemplo, Cornejo y cols. (1998),46 demos- de la metodología de detección de Salmonella entre traron que con el ADN extraído de muestras de le- 16 laboratorios europeos y encontraron que los ce- che, utilizando métodos químicos, se obtiene una me- badores más efectivos fueron el 139-141, cuya se- jor amplificación que cuando el ADN se extrae cuencia blanco es el gen invA. Se probaron 364 ce- utilizando microesferas de vidrio. Esto indica clara- pas de Salmonella y se obtuvo una inclusividad del mente la necesidad de estandarizar un método de ex- 99.6% y una exclusividad del 100%, por lo que des- tracción de ácidos nucleicos considerando la natura- pués de este análisis exhaustivo, el grupo de trabajo leza de la muestra, para aumentar así la confiabilidad propone utilizar esta metodología como un estándar de los resultados. internacional. ESTANDARIZACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS SITUACIÓN ACTUAL DEL USO DE LA PCR PROTOCOLOS BASADOS EN PCR Actualmente existen 3 fabricantes de estuches co- Aunque muchos laboratorios de diagnóstico alrededor merciales basados en PCR para la detección de mi- del mundo han establecido métodos de PCR para la de- croorganismos causantes de ETA. 17 El denominado tección de patógenos, existen algunos parámetros que BAX ® (Qualicon, USA) utiliza reactivos en tabletas edigraphic.com pueden afectar la eficiencia de la reacción, con lo que los resultados de las pruebas desarrolladas o publica- y un termociclador convencional. Las muestras po- sitivas son visualizadas como bandas en un gel de das por algún laboratorio en ocasiones pueden ser difí- electroforesis. El sistema no requiere de la extrac- ciles de reproducir en otros laboratorios. Por lo tanto, ción de ADN. La inclusividad y la exclusividad del para la adopción exitosa de metodologías de diagnósti- sistema BAX ® alcanzan casi el 100%, significando co basadas en PCR es necesario contar con pruebas de que las tasas de falso positivo y falso negativo son validación apropiadas y consensuadas. casi cero. Existen estuches de BAX ® para Salmone- Volumen 31 No. 2 Abril-Junio 2006. p. 69-76 73
  • 6. Rafael Antonio Rojas-Herrera y col. MG lla, géneros de Listeria, Listeria monocytogenes y sis rutinario de alimentos. Su incorporación en el E. coli O157:H7. Las pruebas para Salmonella y E. sector de la industria alimenticia todavía requiere de coli han recibido el “Status of Performance Tested” la formación del personal técnico y la adaptación de del Instituto de Investigaciones de la Asociación los protocolos descritos en la bibliografía científica a Oficial de Químicos Analíticos (AOACRI, por sus la práctica de un laboratorio de análisis. siglas en inglés). El segundo método comercial disponible es el estu- che Probelia (Sanofi, France), el cual emplea PCR REFERENCIAS convencional seguido de un inmunoensayo y un sis- tema de detección colorimétrica, esta metodología sir- 1. Autio T, Hielm S, Miettinen M, jöberg A-M, Aarnisalo K, Björkroth J, et al. Sources of Listeria monocytogenes con- ve para la detección de Salmonella y Listeria. El sis- tamination in a cold-smoked rainbow trout processing tema intenta eliminar la contaminación del producto plant detected by pulsed-field gel electrophoresis typing. de PCR al sustituir timina por uracilo durante el Appl Environ Microbiol 1999; 65: 150-155. protocolo de PCR. 2. Venkateswaran K, Dohmoto N, Harayama S. Cloning and nucleotide sequence of the gyrB gene of Vibrio parahaemo- El último es el TaqMan (Perkin Elmer, USA), el lyticus and its application in detection of this pathogen in cual usa un sistema novedoso de sondas e incorpo- shrimp. Appl Environ Microbiol 1998; 64: 681-687. ra el marcador TaqMan que no es fluorescente en 3. Hielm S, Björkroth J, Hyytiä E, Korkeala H. Prevalence of su forma nativa pero la actividad exonucleasa de la Clostridium botulinum in finnish trout farms: pulsed- field gel electrophoresis typing reveals extensive genetic di- ADN polimerasa libera un producto fluorescente, el versity among type E isolates. Appl Environ Microbiol cual es detectado y cuantificado con un sistema es- 1998; 64: 4161-4167. pecífico de detección. Los estuches de TaqMan están 4. Fach P, Perelle S, Dilasser F, Grout J, Dargaignaratz C, disponibles para Salmonella y están desarrollándo- Botella L, et al. Detection by PCR-enzyme-linked immuno- sorbent assay of Clostridium botulinum in fish and envi- se los de Listeria y E. coli O157; sin embargo, uno ronmental samples from a coastal area in northern Fran- de los aspectos más interesantes del TaqMan es su ce. Appl Environ Microbiol 2002; 68: 5870-5876. potencial para cuantificar el microorganismo de 5. Blackburn C, McClure P. Introduction. En: Blackburn, C y interés. McClure, P. Foodborne pathogens. Hazards, risk analysis and control. Boca Raton, FL: CRC Press; 2002: 3-12. 6. Agron P, Walker R, Kinde H, Sherilyn J, Hayes D, Wo- CONCLUSIONES llard J, et al. Identification by subtractive hybridiza- tion of sequences specific for Salmonella enterica se- Para disminuir el riesgo de infección por patógenos rovar Enteriditis. Appl Environ Microbiol 2002; 67: 4984-4991. se necesita un control microbiológico estricto en la 7. Nevas M, Hielm S, Lindström M, Horn H, Koivulehto K, cadena de producción de alimentos. La disponibilidad Korkeala H. High prevalence of Clostridium botulinum de pruebas confiables, rápidas e internacionalmente types A and B in honey samples detected by polymerase aceptadas para la determinación de microorganismos chain reaction. Int J Food Microbiol 2002; 72: 45-52. 8. Abushelaibi A, Sofos J, Samelis J, Kendall P. Survival and patógenos se ha vuelto importante para la industria growth of Salmonella in reconstituted infant cereal hydra- alimenticia, así como para la regulación de la seguri- ted with water, milk or apple juice and stored at 4°C, 15°C dad alimenticia. La amplificación del ADN mediante and 25°C. Food Microbiol 2003; 20: 17-25. la PCR parece ser una herramienta poderosa en el 9. Chen J, Johnson R, Griffiths M. Detection of verotoxigenic Escherichia coli by magnetic capture-hybridization PCR. diagnóstico microbiológico. Appl Environ Microbiol 1998; 64: 147-152. El desarrollo de los métodos basados en el ADN 10. Chen S, Xu R, Yee A, Wu H, Wang C, Read S, et al. An au- tanto para la detección e identificación/caracteriza- tomated fluorescent PCR method for detection of Shiga ción de microorganismos patógenos han proporciona- toxin-producing Escherichia coli in foods. Appl Environ Microbiol 1998; 64: 4210-4116. do nuevas herramientas a los microbiólogos de ali- 11. Fagan P, Hornitzky M, Bettelheim K, Djordjevic S. Detec- mentos y no hay duda que estas investigaciones tion of Shiga-like toxin (stx1 and stx2), intimin (eaeA), and pueden continuar proporcionando mecanismos analí- enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) hemolysin (EHEC hlyA) genes in animal feces by multiplex PCR. imaginar. edigraphic.com ticos significativos que actualmente son difíciles de 12. Appl Environ Microbiol 1999; 65: 868-872. Johnson J, Brooke C, Fritschel S. Comparison of the BAX A pesar de que la PCR está siendo aplicada amplia- for screening E. coli O157:H7 method with conventional mente en la mayoría de laboratorios de investigación methods for detection of extremely low levels of Escheri- chia coli O157:H7 in ground beef. Appl Environ Microbiol y de que su utilidad como técnica de detección de pa- 1998; 64: 4390-4395. tógenos en alimentos ha sido demostrada, todavía 13. Vandenberghe J, Verdonck L, Robles-Arozarena R, Rivera existen reservas respecto a su aplicación en el análi- G, Bolland A, Balladares M, et al. Vibrios associated with 74 Bioquimia
  • 7. Detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades transmitidas por alimentos Litopenaeus vannamei larvae, postlarvae, roodstock, and locus encoding O157 lipopolysaccharide. J Clin Microbiol hatchery probionts. Appl Environ Microbiol 1999; 65: 1998; 36: 1801-1804. 2592-2597. 30. Wang L, Reeves P. Organization of Escherichia coli O157 14. Daffonchio D, Borin S, Frova G, Gallo R, Mori E, Fani O antigen gene cluster and identification of its specific ge- R, et al. A randomly amplified polymorphic DNA marker nes. Infect Immun 1998; 66: 3545-3551. specific for the Bacillus cereus group is diagnostic for 31. Maurer J, Schmidt D, Petrosko P, Sánchez S, Bolton L, Lee Bacillus anthracis. Appl Environ Microbiol 1999; 65: M. Development of primers to O-Antigen biosynthesis ge- 1298-1303. nes for specific detection of Escherichia coli O157 by PCR. 15. Eaton T, Gasson M. 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