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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS INSTITUTO DE GEOLOGÍA Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS (BIOLOGÍA EXPERIMENTAL) PRESENTA: ANA PATRICIA GARCÍA GARCÍA TUTORA PRINCIPAL DE TESIS: DRA. IRMA AURORA ROSAS PÉREZ CENTRO DE CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA COMITÉ TUTOR: DR. RICARDO OROPEZA NAVARRO INSTITUTO DE BIOTECNOLOGÍA DRA. GRACIELA CASTRO ESCARPULLI INSTITUTO NACIONAL POLITÉCNICO MÉXICO, D.F. FEBRERO, 2013 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS INSTITUTO DE GEOLOGÍA Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS (BIOLOGÍA EXPERIMENTAL) PRESENTA: ANA PATRICIA GARCÍA GARCÍA TUTORA PRINCIPAL DE TESIS: DRA. IRMA AURORA ROSAS PÉREZ CENTRO DE CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA COMITÉ TUTOR: DR. RICARDO OROPEZA NAVARRO INSTITUTO DE BIOTECNOLOGÍA DRA. GRACIELA CASTRO ESCARPULLI INSTITUTO NACIONAL POLITÉCNICO MÉXICO, D.F. FEBRERO, 2013 Agradecimientos. Al Posgrado en Ciencias Biológicas, de la Universidad Nacional Autónoma de México – UNAM, agradezco la oportunidad que se me brindó para desarrollar el presente trabajo y así fortalecer mi formación profesional dentro de las ciencias. Agradezco al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología – CONACYT, por el apoyo económico que se me otorgó, a través de la beca comprendida durante 2 años. A la Dra. Graciela Castro – Escarpulli, agradezco me haya compartido su conocimiento y experiencia que tiene sobre las Aeromonas, y el apoyo incondicional que siempre me brindó como parte de mi Comité Tutor, así como la oportunidad de desarrollar parte de mi trabajo experimental en el Laboratorio de Bacteriología Médica, en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, del Instituto Politécnico Nacional. Al Dr. Ricardo Oropeza Navarro, agradezco el apoyo que me brindó durante el desarrollo de mi proyecto de posgrado, al formar parte de mi Comité Tutor. A la Dra. Irma A. Rosas Pérez, agradezco la dirección de esta tesis, además de haberme compartido su admiración para trabajar con bacterias ambientales, y los grandes momentos de reflexión sobre el desarrollo de mi trabajo de posgrado, así como la oportunidad que me brindó para desarrollarlo en el Laboratorio de Aerobiología, ubicado en el Centro de Ciencias de la Atmósfera. Agradecimientos personales. A las M. en C. Leticia Martínez y M. en C. Eva Salinas Cortés, del Laboratorio de Aerobiología, ubicado en el Centro de Ciencias de la Atmósfera, agradezco su apoyo en el desarrollo de este trabajo. A la Dra. Guadalupe Aguilera Arreola, a la Dra. Cecilia Hernández Cortez y en general al equipo de trabajo del Laboratorio de Bacteriología Médica, en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, del Instituto Politécnico Nacional, agradezco la oportunidad de compartirme su experiencia en el desarrollo de algunas técnicas que me fueron útil en el desarrollo de mi tesis. Dedicatoria Al sol que me alumbra todas las mañanas, entre sonrisas y preguntas interminables mi hijo Rayenari Al lucero que siempre me acompaña en mis mejores desvelos por la vida mi esposo Carlos A mis grandes robles en los que siempre me he apoyado mis padres (Lidia y Donato) A mis hermanos con los que he compartido grandes momentos de mi vida A mis profesores que me compartieron su asombro y respeto por la ciencia. Con gran emoción dedico este trabajo, como reflejo de mi compromiso en mi formación para desempeñarme de forma profesional y responsable ante la humanidad. Índice I Página Índice………………………………………………………………………………………….. I Índice de tablas….………………………………………………………………………….. IV Índice de figuras…………………………………………………………………………….. VI Resumen……………………………………………………………………………………… VIII Abstract………………………………………………………………………………………. X I. Introducción……………………………………………………………………………….. 1. Bacterias patógenas primarias transmitidas por el agua…………………… 2. Bacterias patógenas oportunistas transmitidas por el agua………………... 3. Microbiota del intestino de animales acuáticos………………………………. 4. Microbiota en piel de anfibios…………………………………………………. 5. Factores de virulencia en bacterias patógenas oportunistas………………. 6. El ajolote en la zona lacustre de Xochimilco…………………………………. 7. Justificación…………………………………………………………………….. 8. Hipótesis………………………………………………………………………… II. Objetivos…………………………………………………………………………………. 1 2 4 5 5 6 7 8 8 9 III. Antecedentes……………………………………………………………………………. 1. Generalidades de Aeromonas………………………………………………… 2. Aeromonas como patógeno de organismos acuáticos…………………….. 3. Aeromonas como patógenas en humanos…………………………………… 4. Aeromonas como patógeno emergente………………………………………. 5. Genes de virulencia en Aeromonas…………………………………………… 11 12 15 15 16 17 IV. Métodos…………………………………………………………………………………. 1. Zona de estudio…………………………………………………………………. 2. Cepas de referencia……………………………………………………………. 3. Muestreo en piel del ajolote……………………………………………………. 4. Muestreo en agua del refugio del ajolote ……………………………………. 5. Aislamiento de Aeromonas spp., de la piel y del agua en la zona lacustre de Xochimilco……………………………………………………………………. 6. Caracterización fenotípica de aislados presuntivos de Aeromonas spp…. 7. Detección de genes putativos de virulencia………………………………...... 8. Identificación……………………………………………………………………. 8.1 Extracción de DNA……………………………………………………….. 8.2 RFLP del gen 16S rRNA.………………………………………………… 22 23 25 25 26 26 27 30 33 33 34 II 8.3 Secuenciación del gen 16S rRNA………………………………............ 9. Formación de biopelícula………………………………………………………. 10. Perfil de sensibilidad a los antimicrobiano……………………………………. 37 37 38 V. Resultados…………………………………………………………………………….. 1. Cuantificación de grupos bacterianos en la piel del ajolote y el agua………. 2. Caracterización bioquímica de Aeromonas…………….………………………. 3. Confirmación del género Aeromonas……………………………………………. 4. Presencia de genes que codifican para factores putativos de virulencia e identificación genotípica de las especiesde Aeromonas……………………… 5. Combinación de factores putativos de virulencia y formación de biopelícula.. 6. Perfil antimicrobiano………………………………………………………………… 39 40 41 42 43 46 53 VI. Discusión………………………………………………………………………………. 54 VII. Conclusiones…………………………………………………………………………… 63 VIII. Bibliografía…………………………………………………………………………… 66 XII. ANEXOS………………………………………………………………………………… 77 III Índice de tablas IV No. Titulo Página 1 Lista de candidatos microbianos para ser considerados patógenos emergentes identificados por la USEPA. 4 2 Patrón bioquímico de distintas especies de Aeromonas aisladas de muestras clínicas. 12 3 Abundancia relativa de las especies de Aeromonas en distintos ambientes. 13 4 Concentración de Aeromonas spp., en distintos ambientes acuáticos. 14 5 Especies de Aeromonas con asociaciones clínicas. 16 6 Secuencias de los oligonucleótidos de cada uno de los 5 genes putativos de virulencia. 30 7 Condiciones de reacción de la PCR múltiple. 31 8 Mezcla de reacción estandarizada para la PCR múltiple. 32 9 Secuencias de los iniciadores de los genes universales para amplificar el gen 16S rRNA. 34 10 Condiciones de reacción para amplificar el gen 16S rRNA. 34 11 Mezcla de reacción para amplificar el gen 16S rRNA. 35 12 Cuantificación promedio de bacterias en el agua de tres sitios en la zona lacustre de Xochimilco. 40 13 Aeromonas aisladas de la piel del ajolote y del agua de la zona lacustre de Xochimilco. 42 14 Presencia de más de un gen putativo de virulencia en Aeromonas spp., aisladas de la piel del ajolote y del agua de la zona lacustre de Xochimilco. 44 15 Distribución de factores putativos de virulencia en las distintas especies de Aeromonas inluyendo su patrón de resistencia y los valores de formación de biopelícula. 48 16 Capacidad para formar biopelícula (DO570) en Aeromonas con 3 genes de virulencia. 53 V Índice de figuras VI No. Título Página 1 Modelo hipotético de infección de Aeromonas en una herida. 17 2 Monómero de proaerolisina. 18 3 Poro transmembranal que forma un heptámero de aerolisina. 19 4 Representación esquemática de la secreción intestinal regulada por GC-C (guanilil ciclasa). 20 5 Adherencia de A. caviae Sch3 silvestre (A) y mutante, sin flagelo lateral (B) en células Caco-2 (cultivo en monocapa). 21 6 Localización de los sitios donde se cuantificaron coliformes fecales en el agua de los canales. 24 7 Muestreo en piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en el refugio Teshuilo, en la zona lacustre de Xochimilco. 25 8 Canal donde se ubica el refugio Teshuilo, en la zona lacustre de Xochimilco. 26 9 Protocolo ampliado de restricción enzimática del gen 16S rRNA para la identificación de las especies de Aeromonas. 36 10 Comparación de las concentraciones de bacterias obtenidas en diferentes medios de cultivo. 40 11 Abundancia relativa de colonias bacterianas, aisladas de la piel del ajolote y del agua en la zona lacustre de Xochimilco. 41 12 PCR múltiple para 5 genes putativos de virulencia. 43 13 RFLP de 13 Aeromonas aisladas del agua del refugio Teshuilo, en la zona lacustre de Xochimilco. 45 14 Especies de Aeromonas que presentaron más de un gen putativo de virulencia, identificadas por RFLPs, aisladas de la piel del anfibio y del agua. 46 15 Distribución del número de genes putativos de virulencia entre las especies de Aeromonas aisladas de la piel de ajolote y del agua de la zona lacustre. 47 16 Comparación de valores de biopelícula en distintas especies de Aeromonas aisladas de la piel del ajolote y del agua de la zona lacustre de Xochimilco. 50 17 Comparación de valores de biopelícula en Aeromonas aisladas a partir de la piel del ajolote (1) y del agua (2) de la zona lacustre de Xochimilco. 51 18 Comparación de valores de biopelícula de acuerdo con el número de genes putativo de virulencia, en las 53 Aeromonas aisladas. 52 19 Comparación de valores de biopelícula y presencia del flagelo lateral (lafA), en las 53 Aeromonas spp. aisladas. 52 VII Resumen VIII Las especies del género Aeromonas son bacterias Gram negativas de vida libre, consideradas patógenas oportunistas transmitidas por el agua o por alimento contaminado. Se ha reportado que pueden presentarse como agentes etiológicos tanto de infecciones en humanos como en organismos acuáticos, a pesar de que el mecanismo de patogenicidad no se conoce del todo. En el presente estudio se detectó la presencia de factores puativos de virulencia en las especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, para conocer el potencial patogénico de estas bacterias en el sitio. Se aislaron 94 Aeromonas spp., 45 de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) y 49 del agua de su refugio, ubicado en el sistema de canales en Xochimilco, sitio donde se reciben desechos humanos y animales. Mediante PCR se detectó en los aislados de Aeromonas spp, la presencia de cinco genes putativos de virulencia, gcat (glicerofosfolípido colesterol aciltransferasa), aer/ hem (aerolisina/ hemolisina), alt, ast (enterotoxinas citotónicas) y lafA (flagelo lateral). El 56% de los aislados (53/ 94) presentaron por lo menos dos genes putativos de virulencia, 17 de la piel del anfibio y 36 del agua, estos se identificaron a nivel de especie por RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphism) y se evaluó su capacidad para formar biopelícula, mediante la técnica de tinción con cristal violeta, así como su resistencia a distintos antibióticos por el sistema automatizado, VITEK. Los aislados del ajolote presentaron con mayor frecuencia el gen gcat > aer/hem > lafA, alt > ast y solo uno presentó los cinco genes putativos de virulencia, mientras que en los aislados del agua presentaron gcat > aer/hem > alt, ast > lafA, y seis presentaron todos los genes. El 8% (4/ 53) de los aislados con más de dos genes de virulencia formaron un poco más biopelícula que el control positivo (A. caviae Sch3), pero no llega a ser el doble, y la mayoría fueron aislados del agua. Algunos de los aislados presentaron resistencia a imipenem, 15% (8/53), y de ellos cinco fueron identificados como A. veronii. Seis especies fueron encontradas en la piel del ajolote, donde la más frecuente fue A. veronii, mientras que en el agua se identificaron ocho especies, de las cuales A. salmonicida fue la más común, especie en la que se detectó la mayoría de los genes putativos de virulencia. Estos resultados sugieren que tanto la piel del ajolote como el agua son importantes reservorios de Aeromonas spp. Se requieren más estudios para determinar el riesgo potencial para la salud humana y de los animales que implica la presencia de altas concentraciones de esta bacteria de vida libre, en el agua y los productos alimenticios de la zona de estudio. IX Abstract X XI Aeromonas spp. are includes gram negative opportunistic waterborne and foodborne pathogens, known as important causes of aquatic organisms and human infection. However the pathogenic mechanism is not yet clear. In this study 94 Aeromonas ssp were isolated from both 45 ajolote skin (Ambystoma mexicanum) and 49 their refuge water canal in an urban lake that receive human and animal waste, located in Xochimilco County. Five putative virulence genes were tested, gcat (glycerophospholipid cholesterol acyltransferase), aer/ hem (aerolysin/ hemolysin), alt, ast (cytotonic enterotoxins) and lafA(lateral flagella), all of them were detected by PCR. 56% (53/94) of the total isolates presented at least two virulence genes, 17 were isolated from ajolote skin and 36 from water canal. Those positive were identified the species level by RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) and we assessed their capacity to build biofilms, by crystal violet, and antibiotic resistance, by VITEK. The ajolote skin isolates harbored gcat > aer/hem > lafA, alt > ast and only one was positive for five of the tested genes, and those from water gcat > aer/hem > alt, ast > lafA, and 17% (6/36) were positive to all of them. Eight percent (4/53) were able to form biofilm higher than the positive control (A. caviae Sch3), mainly those from water samples. It was possible to observe some isolates resistant to imipenem, a 15% (8/53), five A. veronii isolates were resistant to imipenem. Six Aeromonas species were identified from ajolote skin and the most common species were A. veronii, and eight were identified from water canal and A. salmonicida was the most common. The virulence genes tested were detected among the eight species identified in this study, but in A. salmonicida was detected most of them. These results suggest that both water and ajolote skin could be an important reservoir of potential pathogenic Aeromonas spp. Further studies are need perform in order to determine the potential human and animal health risk associated to these free living bacteria. I. Introducción 1 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Las enfermedades infecciosas transmitidas por el agua han ocupado la atención de microbiólogos y epidemiólogos de diferentes partes del mundo, desde hace varias décadas, principalmente las infecciones asociadas a la contaminación fecal de origen tanto humano como animal (Cabral, 2010; Santiago – Rodriguez et al., 2012). Este problema es crítico para los cuerpos de agua dulce de regiones tropicales, principalmente para aquellas que cuentan con una deficiente vigilancia e infraestructura sanitaria, y con grandes núcleos poblacionales que demandan agua potable, así como para la agricultura (Hazen y Toranzos, 1990; Nagvenkar y Ramaiah 2009). En la actualidad existen evidencias epidemiológicas que señalan a la contaminación del agua, por materia fecal, como un problema importante de salud pública que no se ha controlado eficientemente, y al que se van sumando las enfermedades emergentes por patógenos oportunistas (USEPA, 2002,2005). Otro problema asociado a la descarga de aguas negras a los cuerpos de agua es el incremento de nutrientes, y materia orgánica, que afectan al estado trófico o saprobio del sitio, lo que repercute entre otras cosas en la densidad de las bacterias autóctonas, ya que puede incrementar las poblaciones bacterianas con potencial patógeno como es el caso del género Aeromonas, considerado un patógeno oportunista tanto para el hombre como para los organismos que allí se desarrollan (Shotts et al., 1972; Berngozzi, et al., 1995; Nagvenkar y Ramaiah, 2009; Health Canada, 2006). 1. Bacterias patógenas primarias transmitidas por el agua Las heces humanas y de animales transmiten agentes primarios de diversas enfermedades, en las infecciones zoonóticas las bacterias patógenas llegan al hombre a través de los animales o sus productos alimenticios. Las heces de ganado vacuno, porcino, avícola, animales silvestres y mascotas se consideran vectores de microorganismos patógenos entre los que se encuentran Escherichia coli O157:H7, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Arcobacter spp., Giardia duodenalis, y Cryptosporidium parvum. Los reptiles también pueden ser vectores de agentes como Salmonella. Además se ha reportado que la orina de varios animales es vector de Leptospira, causante de una enfermedad endémica de los trópicos (Lee et al., 2011). 2 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Las bacterias son microorganismos muy diversos y esenciales para el funcionamiento de los sistemas acuáticos, sin embargo al ser contaminados por desechos humanos y animales pueden favorecer el desarrollo de bacterias alóctonas, lo que representa un riesgo para la salud, puesto que la mayoría de las bacterias involucradas en infecciones gastrointestinales son de éste tipo (Anexo 1), razón por la cual es necesario distinguirlas de las bacterias autóctonas. Estas bacterias prefieren temperaturas similares a la del intestino de animales de sangre caliente y pasan solo un tiempo corto de su ciclo de vida en los cuerpos de agua, sitios donde llegan por descargas de aguas negras, por la lluvia o por escorrentía, y una vez fuera del intestino mueren rápidamente, razón por la cual la cuantificación de las coliformes fecales y los enterococos fecales ha permitido determinar el grado de contaminación fecal de estos sitios (Santiago – Rodriguez et al., 2012). Está bien documentado el hecho de que la ingestión de Escherichia coli, Vibrio cholerae, Salmonella spp., y Shigella spp., producen infecciones gastrointestinales. En años recientes se ha reportado la incidencia de otros patógenos oportunistas intestinales como, Yersinia enterocolitica, Aeromonas spp., Mycobacterium avium intracelular, Helicobacter pylori y Campylobacter jejuni. Muchos de estos microorganismos habitan en el hombre o algunos animales y pueden ser transmitidos a través de sus desechos (Von Reyn et al., 1994; Hulten et al., 1996; Leclerc et al., 2002, Santiago – Rodriguez et al., 2012,). La contaminación fecal es más común en las aguas superficiales como lagos, ríos, y arroyos que en las aguas subterráneas. Diversos patógenos son excretados en las heces de humanos o animales infectados y de aquellos portadores sanos, los cuales son capaces de producir una infección a otros hospederos, a través del agua en sus diferentes usos. Estos microorganismos llegan a los sistemas de agua dulce por la descarga de efluentes de plantas de tratamiento de mala calidad, directa de desechos fecales provenientes de los asentamientos humanos irregulares, o a través de las escorrentías. Existen bacterias patógenas tanto entéricas como autóctonas de ecosistemas acuáticos, los cuales son muy resistentes a las condiciones ambientales y a los desinfectantes (Johnson y Chess, 2003). Los brotes de origen bacteriano particularmente la fiebre tifoidea, en países en vías de desarrollo ha disminuido considerablemente desde los 90s. A la fecha algunos patógenos 3 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. de origen fecal prevalecen en la población (Shigella sonnei) así como nuevos patógenos (Campylobacter jejuni o E. coli O157:H7). La característica común de estas bacterias es que a pesar de su bajo inóculo (de unas cuantas a cientos de células), puede desencadenar una infección. 2. Bacterias patógenas oportunistas transmitidas por el agua Las bacterias patógenas oportunistas transmitidas por el agua en general son bacterias autóctonas importantes para los sistemas acuáticos y sus hospederos son organismos con alteraciones inmunológicas. Algunos nuevos patógenos (Tabla 1) incluyendo a las bacterias ambientales son capaces de sobrevivir y proliferar en sistemas de distribución de aguas. Otros tienen un hospedero especifico y la población en general no está en riesgo por su ingesta como es el caso de P. aeruginosa.La importancia de las especies de Aeromonas presentes en el agua potable y su relación con gastroenteritis aguda permanece en discusión, sin embargo existen evidencias de su papel como patógeno en personas inmunodeficientes así como de animales acuáticos (Cabral, 2010). Una vez que las bacterias patógenas se encuentran en el cuerpo de agua, estas pueden afectar tanto a los organismos acuáticos como al hombre a través del consumo del agua o de organismos como los peces, moluscos y crustáceos contaminados (Novotny, 2005). Más estudios son necesarios para entender realmente el papel de estas bacterias patógenas oportunistas y darle dimensiones a la incidencia de enfermedades a las cuales se les asocia, así como determinar aspectos de su ecología. Tabla 1. Lista de candidatos microbianos para ser considerados patógenos emergentes identificados por la USEPA (USEPA, 2005). Microorganismo Adenoviruses Aeromonas hydrophila Caliciviruses Coxsackieviruses Microsporidia (Enterocitozoon) Helicobacter pylori Echoviruses Mycobacterium avium intracelular (MAC) Cianobacteria (CyC-blue-green algae) 4 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 3. Microbiota del intestino de animales acuáticos Es importante conocer qué tipo de microorganismos alberga el intestino de los organismos poiquilotermos, como los anfibios, debido a que éste puede resultar un reservorio de bacterias patógenas oportunistas (Novotny, 2005). El hábito alimenticio de estos organismos es importante, porque puede poner en contacto a ciertas bacterias con animales o el hombre que de forma directa sería muy difícil, como es el caso de los peces que remueven el sedimento al alimentarse. Por ejemplo Aeromonas forman parte de la microbiota del intestino de peces, anfibios y reptiles; en los peces sanos de agua dulce predominan géneros como Aeromonas, Acinetobacter, Bacillus, Flavobacterium, Pseudomonas y algunos géneros representativos de la familia Enterobacteriaceae, además de bacterias anaerobias obligadas del género Bacteroides y Clostridium (Buller, 2004; Denev et al., 2009). Aeromonas en el humano no se encuentra como parte de la microbiota (Lamp, 2010), solo se aísla cuando llega a ser infectado por consumir agua o alimentos contaminados, por tanto no existe una asociación entre las coliformes fecales y este género (Araujo et al., 2004; Hirotami et al., 1999; Di Bari et al., 2007). 4. Microbiota en piel de anfibios Poco se ha estudiado sobre la microbiota que habita en la piel de anfibios y su relación con los ambientes acuáticos donde se desarrollan, sin embargo hay pocas evidencias sobre las relaciones entre las bacterias y estos organismos acuáticos, lo que podría ser desde interacciones mutualistas hasta de patogenicidad. (McFall et al., 2005) Son escasos los trabajos que reportan bacterias asociadas a la piel de salamandras y ranas sanas (Anexo 2). Culp y colaboradores (2007) identificaron fenotípicamente, a bacterias patógenas oportunistas como Aeromonas hydrophila, Pseudomonas fluorescens, P. luteola, P. oryzihabitans, Raoultella terrígena, Bacillus cereus, Staphylococcus epidermidis, Flavobacterium sp., Microbacterium sp. y Corynebacterium sp., además del patógeno de plantas Agrobacterium radiobacter. Por otro lado Lauer (2007 y 2008), McKenzie (2012) y colaboradores identificaron genotípicamente, a bacterias patógenas oportunistas pertenecientes a la familia Enterobacteriaceae, 5 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Pasteurellaceae, Caulobacteraceae, Clostridiaceae; bacterias del género Pseudomonas, Stenotrophomonas, Sphingomonas, Bacillus, Paenibacillus, Chryseobacterium, Flavobacterium, Streptomyces, además de bacterias que habitan el suelo, como Lysobacter gummosus, Duganella zoogloeoides, Variovorax sp., Ideonella sp., Curvibacter sp., Pedobacter sp., Agromyces sp. y Acidobacteria; así como bacterias exclusivas de la piel de la salamandra, como Janthinobacterium lividum. Lauer y colaboradores (2008) proponen a Janthinobacterium lividum, Bacillus cereus y Flavobacterium sp., como bacterias que interaccionan con la salamandra de forma positiva (mutualista), por su actividad antifúngica, lo que podría ser parte de una respuesta inmune-innata del anfibio (Banning et al., 2008; Boman, 2000). Dentro de los patógenos que han afectado en mayor medida las poblaciones de anfibios, se han identificado al hongo Batrachochytrium dendrobatidis, causante de quitridiomicosis (Rachowics et al., 2006; Stuart et al., 2004; Berger et al., 1998), al virus ATV (Ambystoma tigrinum Virus) y Ranavirus causantes de infecciones en piel (Chinchar, 2002; Cunningham et al., 1996) y a las bacterias patógenas oportunistas como A. hydrophila, Listeria innocua, Staphylococcus epidermis, S. aureus, Enterococcus faecalis y E. coli quienes pueden potenciar enfermedades en anfibios (Schadich y Cole, 2009; Fernandez et al., 2009; Bhowmik et al., 2009; Cotter et al., 2008; Picco y Collins, 2008; Forzan et al., 2008; Parris y Beaudoinm, 2004; Pasmans et al., 2004; Rollins-Smith et al., 2002). 5. Factores de virulencia en bacterias patógenas oportunistas El ambiente es reconocido como un importante reservorio de bacterias y fuente de patógenos humanos y otros organismos. La versatilidad metabólica de ciertas bacterias durante su ciclo de vida les permite vivir fuera y dentro de organismos homeotermos o poiquilotermos exitosamente. Los genes de virulencia que han sido identificados en las bacterias patógenas primarias y oportunistas, además se han encontrado en bacterias que habitan ambientes marinos y lagos hipersalinos (8 – 12%), a diferencia de las bacterias de agua dulce donde solo del 2-3% de ellas se han identificado estos genes (Olof et al., 2009). 6 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Se ha observado que en algunas circunstancias los factores de virulencia tienen una función diferente en el ambiente que en el hospedero, lo que puede estar relacionado con la manera en la que los microorganismos se encuentran en el ambiente, para que presenten diferentes habilidades como formar biopelículas, obtener Fe2+ no disponible, o producir enzimas proteolíticas lo que puede contribuir a su potencial virulento (Martinez y Casadevall, 2006) La secuenciación del genoma de diversas bacterias comensales humanas y de diferentes organismos incluyendo las plantas, así como de las ambientales (agua, aire y suelo), ha permitido obtener información sobre la evolución y adaptación de estas bacterias hasta llegar a convertirse en patógenas oportunistas en hospederos, generalmente inmunodeficientes (Aujolaut et al., 2011; Tounsi et al., 2006; Theron y Cloete, 2002). Se cuenta con información sobre el gran tamaño del genoma de ciertas bacterias comensales o ambientales que ocupan diversos hábitats y nichos, considerando que esta amplia maquinaria genética les permite actuar como patógenos oportunistas exitosos como Pseudomonas, Aeromonas y Ochrobactrum (Reith et al., 2008). Al respecto se ha observado en el genoma de diversas bacterias, genes que codifican para factores potenciales de virulencia que les permiten adherirse, invadir, formar cápsulas, producir toxinas, así como proteínas de superficie, producir efecto de quórum-sensing y formación de biopelícula, entre otros (Khajanchi et al., 2010, Ottaviani et al., 2011). La biopelícula está constituida por una matriz orgánica de polímeros producida por unoo un conjunto de microorganismos, lo que favorece la adherencia a distintas superficies. El papel que juega la formación de biopelícula en los procesos infecciosos está siendo ampliamente investigado, ya que se le ha relacionado con la persistencia de los microorganismos en infecciones, lo que sugiere que la biopelícula lo protege de los mecanismos de defensa del hospedero (Weihua et al., 2011; Kirov et al., 2004). 6. El ajolote en la zona lacustre de Xochimilco La zona lacustre de Xochimilco se decretó Patrimonio de la humanidad por la UNESCO, por ser el único lugar de la Cuenca de México que sigue manteniendo parte de las chinampas, y con ello organismos que crecen, se desarrollan y participan en el flujo de 7 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. energía del sitio, resultando en un ecosistema único en el mundo. Desafortunadamente su cercanía a las zonas urbanas lo ha afectado y actualmente está considerado como un humedal urbano altamente contaminado (Losada et al., 1998). A pesar de su grado de contaminación, aun se encuentran poblaciones de especies endémicas como el axolotl (Ambystoma mexicanum, Anexo 3), anfibio de hábitos exclusivamente acuáticos y por tanto altamente sensible a los cambios en la calidad del agua; considerado en peligro de extinción de acuerdo a la norma mexicana (NOM-059- ECOL-2001). Hasta este momento, no se ha reportado ningún estudio sobre la microbiota normal de ajolotes sanos. Frías-Álvarez y colaboradores (2008) detectaron la presencia del hongo B. dendrobatidis en la piel de 98% de ajolotes en cautiverio, en México, sin embargo, se desconoce la presencia de algún otro patógeno potencial, como A. hydrophila. 7. Justificación Las Aeromonas son bacterias consideradas patógenos oportunistas emergentes tanto en humanos como en organismos acuáticos, son ubicuas y endémicas de ecosistemas acuáticos. En la zona lacustre de Xochimilco, enriquecida con materia orgánica, es importante conocer la distribución de especies de Aeromonas y sus factores putativos de virulencia, que pudieran poner en riesgo a los organismos acuáticos que allí habitan, como el ajolote (Ambystoma mexicanum), anfibio endémico y en peligro de extinción, y a los humanos, al consumir vegetales crudos que se cultivan en la zona y se riegan con el agua de los canales. 8. Hipótesis Si las especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote cuentan con atributos patogénicos como la presencia de genes putativos de virulencia (gcat, alt, ast, aer/hem y lafA), la capacidad para formar biopelículas y la resistencia a antibióticos, entonces se podrá establecer el riesgo potencial que representan estas bacterias tanto para los organismos acuáticos que allí se desarrollan, como para la calidad del agua, especialmente si se usa para el riego de vegetales comestibles crudos. 8 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. II. Objetivos 9 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Objetivo general Evaluar la distribución de especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote y la presencia de los genes putativos de virulencia asociados a ellas tales como: lafA, gcat, alt, ast, hem, aunado a la capacidad para la formación de biopelícula y resistencia a antibióticos, para conocer el potencial patogénico de estas bacterias. Objetivos específicos Aislar a las Aeromonas de las muestras de agua de la zona lacustre de Xochimilco y de la piel del ajolote, mediante medios de cultivo diferenciales. Caracterizar fenotípicamente los aislados de Aeromonas asociados a la piel del ajolote y del agua de la zona lacustre de Xochimilco, mediante pruebas bioquímicas. Detectar la presencia de cinco genes putativos de virulencia (gcat, lafA, aer/hem, ast y act), mediante PCR. Determinar a nivel de especie, los aislados de Aeromonas asociados a la piel del ajolote y del agua de la zona lacustre de Xochimilco, mediante RFLPs y secuenciación del gen 16S rRNA. Evaluar la resistencia a diferentes antibióticos y formación presuntiva de biopelícula en las especies de Aeromonas. 10 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. III. Antecedentes 11 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 1. Generalidades de Aeromonas Patrón bioquímico El género Aeromonas se caracteriza por agrupar bacterias con morfología de bacilos cortos (0.3 x 3.5 m), anaerobios facultativos, Gram negativos, con presencia de catalasa y oxidasa, se desarrollan a temperatura óptima de 22 – 28 0C y la mayoría de las especies son móviles por presentar un flagelo polar, excepto A. salmonicida y A. media. Su principal fuente de carbono y energía es la glucosa y tienen la capacidad de reducir nitrato a nitrito, con patrón bioquímico variable (tabla 2). Pueden crecer a 3% de NaCl, pero no en 6%, característica que permite diferenciarlos del género Vibrio, además de presentar resistencia al vibriostático O/129 (2,4 diamino – 6 – 7 -diisopiopilteridina) a 10 y 150 g (Castro-Escarpulli et al., 2002). Tabla 2. Patrón bioquímico de distintas especies de Aeromonas aisladas de muestras clínicas, de acuerdo a la revisión de Janda y Abbot (2010). Porcentajes de Aeromonas que presentaron la característica bioquímica. Especies Comunes G lu co sa fe rm . G lu co sa o x. S or bi to l Á ci do lá ct ic o M an os a E sc ul in a A rb ut in a A ra bi no sa R ha m no sa La ct os a S ac ar os a Li si na d C A rg in in a dC O rn iti na d C E la st in a Á c. u ro cá ni co A. hydrophila 95 95 0 71 98 99 76 58 7 27 97 98 100 0 74 26 A. veronii bv. Sobria 94 89 0 0 99 7 0 91 0 22 100 98 100 0 0 1 A. caviae 0 0 0 95 100 97 2 100 1 79 100 0 94 0 0 96 Poco frecuentes A. veronii bv. Veronii 83 92 0 0 100 92 - 8 0 83 100 100 0 100 0 0 A. jandaei 88 100 0 7 100 0 - 0 0 18 0 100 100 0 0 7 A. trota 6 71 0 94 71 12 - 0 0 12 24 100 100 0 0 69 A. schubertii 17 0 0 67 0 0 - 0 0 25 0 83 92 0 0 0 A. popoffii 100 100 0 86 100 0 - 57 0 0 0 0 100 0 0 71 Raras A. bestiarum 63 75 0 0 100 94 - 100 69 13 100 50 88 0 13 94 A. salmonicida 64 71 79 0 95 93 - 93 0 86 100 50 71 0 43 100 A. media 0 0 0 38 100 88 80 100 0 94 100 0 94 0 0 100 A. eucrenophila 0 73 0 0 100 82 - 82 20 55 64 0 82 0 0 9 En la tabla se presenta el porcentaje del patrón bioquímico para cada especie, como se puede apreciar existe variabilidad fenotípica interespecífica, por lo que no se puede hablar de un solo patrón para cada especie, por ello se han propuesto métodos genotípicos para una correcta identificación. 12 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Taxonomía En el manual Bergey’s (Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology) se reconocen 24 especies de Aeromonas, de las cuales 18 tienen mayorreferencia (A. hydrophila, A. salmonicida, A. sobria, A. media, A. caviae, A. veronii, A. eucrenophila, A. trota, A.schubertii, A. jandaei, A. encheleia, A. bestiarum, A. popoffii, A. simiae, A. molluscorum, A. bivalvium, A. aquariorum y A. tecta), 5 están en discusión sobre su sinonimia (A. allosaccharophila, A. culicicola A. enteropelogenes, A. ichthiosimia y A. punctata) y una no se reconoce como especie (A. sharmana). Las Aeromonas pueden agruparse en: 1) las mesofílicas, representadas por A. hydrophila, caracterizadas por ser móviles y tener un crecimiento óptimo de 35 a 37 0C, aisladas a partir de muestras clínicas; y 2) las psicrofílicas, representadas por A. salmonicida, caracterizadas por no ser móviles y tener un crecimiento óptimo de 22 a 23 0C, aisladas a partir de animales acuáticos. Sin embargo, se han descrito distintas especies relacionadas con otros orígenes de la muestra (tabla 3). Tabla 3. Abundancia relativa de las especies de Aeromonas en distintos ambientes (modificado de Janda y Abott, 2010). Vertebrados Invertebrados Agua Especies Primates Otros Moluscos Artrópodos otros dulce Salada potable A. aquariorum ND ± ND ND ND ± ND ND A. bestiarum + ± ± ND ND ++ ND ND A. bivalvium ND ND ± ND ND ND ND ND A. caviae +++ +++ ++ ++ ND ++ +++ +++ A. encheleia ND ++ ± ND ND + ND ND A. eucrenophila ± + ND ND ND + ND ND A. hydrophila +++ +++ ± ± ND +++ ++ ++ A. jandaei + ++ ± ND + ± ND ND A. media + ND ND ND ND + ND ND A. molluscorum ND ND ± ND ND ND ND ND A. popoffii ± ND ND ND ND + ND ND A. salmonicida + +++ ND ND ND ++ ND ND A. schubertii + ± ND ND ND ND ND ± A. simiae ± ND ND ND ND ND ND ND A. sobria ND ++ ND ND ND ± ND ND A. tecta ± ± ND ND ND ND ND ND A. trota + ND ND ND ND ND ND ± A. veronii +++ ++ ND ± ++ ± ++ ++ ND. No detectado ++. Reportes comunes ±. Reportes raros +++. Especies predominantes en las muestras +. Reportes no comunes 13 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Ecología Aeromonas spp. se consideran bacterias comunes en ambientes acuáticos como lagos, ríos, agua salina, incluso en agua potable, dado que pueden reproducirse y colonizar dichos ambientes, siempre y cuando tengan nutrientes suficientes. A partir de los reportes donde se asocian a estas bacterias con distintas infecciones causadas por ingesta de alimentos o bebidas contaminadas, o por contacto con aguas “contaminadas”, se ha determinado su abundancia en distintos cuerpos de agua (tabla 4). Tabla 4. Concentración de Aeromonas spp. en distintos ambientes acuáticos. Ambiente Aeromonas UFC/mL Referencia País Aguas residuales domésticas > 108 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Aguas residuales crudas 106 – 108 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Aguas residuales tratadas 103 – 105 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Aguas residuales tratadas 101 – 102 Havelaar, Versteegh y During, 1990 Netherlands Aguas residuales 102 – 107 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Ríos con descarga de aguas residuales 101 – 104 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Ríos y lagos sin descarga de aguas residuales 100 – 102 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Agua salina 10-2 – 102 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Agua potable, post tratamiento 10-2 – 101 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Agua potable, post tratamiento 101 Stelzer, 1992 Alemania Agua potable, post tratamiento 10-1 Knochel y Jeppesen, 1990 Dinamarca Agua potable en el sistema de distribución 10-2 – 103 Holmes, Niccolls y Sartory, 1996 Inglaterra Agua subterránea < 1 Havelaar, Versteegh y During, 1990 Netherlands UFC/mL, unidades formadoras de colonias por mililitro. Asimismo se sabe que el incremento de nutrientes y materia orgánica en el agua favorece el desarrollo de las poblaciones de Aeromonas entre otras bacterias, por lo que se le ha propuesto como un indicador del estado trófico o saprobio (Reali et al., 1994; Gugliandolo et al., 2009), o como indicadoras del mal funcionamiento del sistema de tratamiento y potabilización del agua, dado que en agua potable se han reportado <1 UFC/mL, mientras que en descargas de aguas domésticas donde hay una mayor cantidad de materia orgánica, aumentan las concentraciones alrededor de 108 UFC/mL (Figueras y Borrego, 2010; Chauret et al., 2001). Esto sugiere que este crecimiento bacteriano podría ser un efecto indirecto de contaminación por aguas negras o de escorrentía de suelos agrícolas o de bosques. 14 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 2. Aeromonas como patógeno de organismos acuáticos Si las Aeromonas spp. están generalmente presentes en ambientes acuáticos, es fácil pensar que puede establecerse una relación mutualista con los organismos que allí se desarrollan, sin embargo existen reportes de infecciones epidérmicas, tales como la furunculosis, septicemias con hemorragias que se desarrolla en los poros de la epidermis de peces como el salmón, donde se ha descrito como agente etiológico a A. salmonicida. Hay otras septicemias hemorrágicas y úlceras que se desarrollan en peces como la carpa, la tilapia, la trucha, el pez gato, el bacalao y el salmón, donde el agente etiológico es A. hydrophila y A. veronii. Así como la aeromoniasis, infección desarrollada en pez gato y anguilas, donde el agente etiológico es A. jandaei (Austin et al., 1998; Castro-Escarpulli et al., 2002; Reith et al., 2008). La literatura en su mayoría está relacionada con productos acuícolas aunque también hay reportes de infecciones causadas por A. hydrophila y A. veronii, en vertebrados de sangre fría y caliente como: estomatitis ulcerativa en serpientes y lagartijas; septicemias hemorrágicas en ranas, anfibios y perros; artritis séptica en terneros y vasculitis en toros (Schadich y Cole, 2009; Bhowmik et al., 2009; Rollins-Smith et al., 2002). 3. Aeromonas patógenas en humanos De la microbiota normal descrita para la piel, mucosas e intestino del cuerpo humano, no se ha reportado a ninguna especies de Aeromonas, por el contrario, de las 18 especies de Aeromonas, 11 se han aislado a partir de muestras clínicas (tabla 5), las cuales son capaces de colonizar, invadir y dañar el cuerpo humano hasta desarrollar una infección. Dentro de las infecciones comunes en humanos destacan las intestinales, donde las manifestaciones clínicas varían desde una diarrea leve, hasta una gastroenteritis aguda con diarrea, fiebre, dolores abdominales y cólicos con vómitos, síntomas similares a los de otros enteropatógenos bacterianos Gram negativos. Las especies relacionadas con este tipo de infecciones son Aeromonas hydrophila, Aeromonas veronii y Aeromonas caviae, generalmente asociadas a infecciones transmitidas por consumo de alimentos y bebidas contaminadas, donde se ha demostrado que una concentración >109 UFC es capaz de ocasionar gastroenteritis (Castro-Escarpulli et al., 2002; Leclerc et al., 2002, 15 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Cabral, 2010). En México se han reportado una frecuencia de aislamiento del 7.7% en casos de diarrea aguda en niños menores de 2 años y en un 7% en adultos (Rebollo y Escamilla, 1984) y en otro estudio se reporta 5.7% en la frecuencia de aislamiento de Aeromonas, asociada a diarrea de larga evolución en niños de 5 años (Martínez, 1996) Por otro lado, las infecciones extraintestinales como septicemiastambién han llamado la atención dado que en combinación con otras enfermedades como la diabetes, pancreatitis, anemia, entre otros, se han reportado una mortandad del 25 al 50% de los pacientes infectados. Las septicemias se consideran complicaciones de heridas o bacteremias causadas por A. hydrophila, A. veronii, A. caviae, A. jandaei y A. schubertii en pacientes inmunodeficientes. Además hay otras infecciones asociadas a morbilidad donde han sido relacionadas distintas especies, como Aeromonas media, Aeromonas trota, Aeromonas poppofii, Aeromonas tecta y Aeromonas bestiarum. Tabla 5. Especies de Aeromonas con asociaciones clínicas (Modificado de Janda y Abbot, 2010). Determinación de especieEspecie genética bioquímica Otro nombre A. bestiarum + + A. caviae + + A. punctata A. hydrophila + + A. jandaei + + A. media + + A. popoffii + - A. salmonicida + + A. schubertii + + A. tecta + + A. trota + + A. enteropelogenes A. veronii + + A. ichthiosmia 4. Aeromonas como patógeno emergente Un patógeno emergente es aquel que en poco tiempo llega a ser prevalente en cierta población, en este caso, distintas especies de Aeromonas, fueron asociadas con infecciones gastrointestinales en el humano, además de su asociación a infecciones epidérmicas en peces, donde A. hydrophila ha centrado la atención dado que estuvo 16 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. involucrada en grandes pérdidas económicas por la mortandad de carpas en EUA en el 2001, de peces oro (goldfish) en Indonesia en el 2002 y de peces gato en EUA en el 2007. Por ello instituciones como la EPA (Environmental Protection Agency por sus siglas del inglés) ingresaron a A. hydrophila dentro de la lista de contaminantes potenciales y la OMS (Organización Mundial de la Salud) han catalogado a las Aeromonas spp., dentro de los primeros cinco patógenos emergentes (WHO, 2006), razón por la cual es prioritario su estudio (Ecker et al., 2005; Palu et al., 2006; Edberg et al., 2007). 5. Genes putativos de virulencia en Aeromonas spp. La virulencia de una bacteria patógena, está determinada por su capacidad para colonizar e invadir a su hospedero; y para controlar dicho patógeno, es necesario determinar los factores que le permiten dichas capacidades. En Aeromonas spp., se han descrito factores putativos de virulencia que le permiten desarrollar una infección (Fig. 1), tales como la cápsula, capa S, lipopolisacáridos, pilus, flagelo (lafA), y OMP’s, sideróforos; además de la producción de toxinas como aerolisinas/ hemolisinas (aer/ hem), enterotoxinas citotónicas (alt/ ast), proteasas (aspA), lipasas (gcat), de las cuales se ha demostrado su patogenicidad en modelos animales (Aguilera-Arreola et al., 2005; Cascón et al., 2000; Schiavano et al., 1998; Merino et al., 1995; Garduño et al., 1992; Ho et al., 1992; Kay y Trust, 1991) Figura 1. Modelo hipotético de infección de Aeromonas en una herida, donde se observan los diferentes pasos para que la bacteria pueda causar una infección. Modificado de Janda y Abott, 2010. 17 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. El glicerofosfolípido colesterol acil transferasa (gcat), es una de las cuatro lipasas que se han descrito para el género Aeromonas, la cual se ha asociado al desarrollo de infecciones en peces y se ha propuesto como factor que favorece la invasión de la bacteria en el hospedero, aunque no se ha determinado el papel en humanos (Lee y Ellis, 1990). Chacón y colaboradores (2002) han reportado al gen gcat, como exclusivo del género y presente en todas las especies de Aeromonas, por lo que han propuesto la detección de este gen, como método básico para distinguirlas de otros géneros relacionados, como Vibrio, quien tiene patrones bioquímicos similares al que presentan algunas especies de Aeromonas. La aerolisina/ hemolisina (aer/hem) es una toxina formadora de poro (Fig. 2 y 3), similar a la -toxina de Staphylococcus aureus o Clostridium septicum, relacionada con la citolisina dependiente de colesterol (CDCs) producida por algunas especies de Bacillus, Streptococcus, Listeria y Arcanobacterium (Szczesny et al., 2011; Menestrina et al., 2003; Buckley, 1992). La aerolisina fue originalmente detectada como un factor importante en el desarrollo de la patogénesis en A. hydrophila, asociada a diarreas y a infecciones internas en humanos (Fivaz et al., 2002; Parker et al. 1994). Recientemente se han reportado dicha toxina en otras especies como A. salmonicida, A. caviae, A. veronii y A. trota (Aguilera-Arreola et al., 2005; Nagar et al., 2011; Nawaz et al., 2010). Figura 2. Monómero de proaerolisina. El dominio 1 es transmembranal y el dominio 2 forma parte interna del poro. Este monómero al asociarse a su receptor de membrana, se acopla para asociarse con otras 6 aerolisinas y formar el poro de 7. Tomado de Parker et al., 1994. 18 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Figura 3. Poro transmembranal que forma un heptámero de aerolisina. La imagen A es una microfotografía del poro, la imagen B es un modelo tridimensional y las imágenes C y D, muestran el modelo molecular donde cada monómero de aerolisina se ejemplifica con un color diferente. Modificado de Tsitrin et al., 2002. Las enterotoxinas citotónicas termolábil (alt) y termoestable (ast) son toxinas similares a la toxina del cólera, producida por Vibrio cholerae, quien interactúa con la proteína reguladora adenilato ciclasa GTP dependiente, y con la enterotoxina de E. coli quien interactúa con la guanilil ciclasa C (Fig. 4); en ambos casos se tiene un aumento de AMP o GMP cíclico respectivamente, produciendo hipersecreción de electrolitos y agua, resultando en un cuadro de diarrea (Weiglmeier et al., 2010). Inicialmente alt y ast fueron identificadas en A. hydrophila, asociadas al desarrollo de diarreas; sin embargo se han reportado en otras especies como A. salmonicida, A. caviae, A. veronii, A. media y A. trota (Ottaviani et al. 2011; Aguilera-Arreola et al., 2007; Albert et al., 2000). 19 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Figura 4. Representación esquemática de la interacción de las enterotoxinas con el receptor intestinal GC-C (guanilil ciclasa C). La asociación de la enterotoxina con GC-C induce el aumento de cGMP (guanilil monofosfato cíclico), el cual inhibe a la fosfodiesterasa PDE3; lo que tiene como consecuencia el aumento de cAMP (adenin monofosfato cíclico), y aumento de PKA (proteína cinasa dependiente). PKA inhibe el intercambio de Na+/H+ por la bomba NHE3, lo que altera la concentración de electrolitos dentro y fuera de la célula del intestino. Además cGMP activa a PKGII (proteína cinasa II dependiente de cGMP), la cual activa al regulador transmembranal CFTR, lo que favorece la secreción de Cl- y HCO3 -. La alteración de electrolitos dentro de la célula favorece la secreción de agua, dando como resultado diarrea. Tomado de Weiglmeier, 2010. El flagelo lateral (lafA) permite que la bacteria tenga un movimiento tipo swarming, lo que facilita su desplazamiento en un medio sólido y la colonización hacia algún hospedero; por ello se ha propuesto un factor putativo de virulencia en A. hydrophila AH3 y A. caviae Sch3, donde se demostró su asociación con la formación de biopelícula y adherencia a célulasepiteliales, como se muestra en la figura 5 (Kirov et al., 2004; Canals et al., 2006; Santos et al., 2011), aunque en el caso de A. hydrophila AH3, Canals y colaboradores observaron que el flagelo polar que tiene esta especie para su desplazamiento en su ambiente acuático, también contribuye a la formación de biopelícula. 20 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Figura 5. Adherencia de A. caviae Sch3 silvestre (A) y deletada en el flagelo lateral (B) en células Caco-2 (cultivo en monocapa). Barra, 10 m. Tomado de Kirov, 2004. La biopelícula es el término que se utiliza para describir el crecimiento de una colonia bacteriana en una superficie biótica o abiótica, donde coexisten microorganismos de una o más especies, por ello se considera a esta estructura como una comunidad microbiana donde se favorece la disponibilidad de nutrientes que llegan a dicha superficie. Esto representa un medio de autodefensa para las bacterias que lo conforman, ya que resisten fuerzas físicas (al no ser arrastradas por el flujo acuoso), químicas (al impedir la entrada de antibióticos o agentes tóxicos), y biológicos (al no ser fagocitadas por células del sistema inmune de los hospederos), razón por la cual resulta de gran importancia conocer los factores que inducen la formación de biopelículas (Costerton et al., 1995). Dentro de las estructuras que favorecen la adherencia de las bacterias, factor implicado en la formación de una biopelícula, están los flagelos, pilis y adhesinas. Además de dichas estructuras se ha propuesto la señalización intraespecífica por la producción de homoserina lactona, molécula que desencadena el proceso conocido como quórum sensing, donde hay una actividad coordinada para que otras bacterias se adhieran a dicha superficie; y señalización interespecífica en el caso del desarrollo de una biopelícula con dos o más especies. Finalmente la maduración de la biopelícula se asocia a una diferenciación fenotípica con el estado planctónico, lo que resulta en una especialización celular (Gilbert y Lappin – Scott, 2000; Dutta et al., 2012). En un ambiente acuático, resulta interesante la interacción entre bacterias capaces de desarrollar biopelícula sobre otro organismo (hospedero), relación epibiótica descrita por Wahl (1989) en ambientes marinos, dado que puede existir una compleja comunicación química entren micro y macroorganismos, dentro de múltiples interacciones positivas (mutualismo) o negativas (patogenicidad), dependiendo del equilibrio huésped – hospedero. 21 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. IV. Métodos 22 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 1. Zona de estudio Por la gran complejidad que implica muestrear a los ajolote, se decidió trabajar con organismos juveniles y adultos reclutados en canales de refugio Teshuilo (canal con 1.2 m de profundidad) de la zona lacustre de Xochimilco, quienes fueron inicialmente criados en la “Estación biológica para el estudio y preservación de Ambystoma mexicanum”, a cargo de la asociación UMBRAL y monitoreados por el grupo de trabajo de Restauración Ecológica del Instituto de Ecología-UNAM a cargo del Dr. Zambrano. Para conocer la distribución de bacterias coliformes fecales en el agua de los canales, se analizaron cuatro sitios de un transecto, desde la zona urbana hasta el refugio de los ajolotes (Fig. 6): 23 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Figura 6. Localización de los sitios donde se cuantificaron coliformes fecales en el agua de los canales. San Lorenzo (SL), canal dentro de zona urbana, poco profundo (0.5 m) y con desagües de aguas negras directos de las casas. La santísima(S), canal dentro de la zona urbana, con mayor profundidad (1.2 m). Apatlaco (A), canal que conecta hacia el sitio ecológico, amplio y con más profundidad (2.2 m). Refugio Teshuilo (T), canal donde se encuentran los ajolotes, profundidad (1.2 m). D. F. Zona lacustre México San Lorenzo La Santísima Apatlaco Refugio Teshuilo 24 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 2. Cepas de referencia La cepa de referencia que se usó para la caracterización fenotípica y genotípica fue A. hydrophila ATCC 7966, originalmente aislada de una lata de leche con olor a pescado. Las cepa de referencia que se usó para determinar la formación de biopelícula fue A. caviae Sch3. Ambas cepas fueron donadas por la Dra. Castro – Escarpulli de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas-IPN (México). 3. Muestreo en piel del ajolote El estudio se realizó a partir de la muestra de 17 ajolotes ubicados en el canal del refugio Teshuilo, los cuales fueron capturados de Abril a Julio del 2010, con redes, con la menor manipulación posible, para realizarles cinco lavados superficiales en dorso y branquias, con una pizeta con agua estéril (Fig. 7). En seguida se tomó una muestra con hisopos estériles, 9 cm2 aprox. en piel de la parte dorsal y en branquias, en condiciones asépticas. Los hisopos se llevaron de derecha a izquierda, iniciando en la parte superior hasta la parte inferior, para obtener un barrido lo más uniformemente posible en el área designada de acuerdo al protocolo descrito por Lauer y colaboradores (2007). Después del barrido los hisopos se colocaron en tubos de 10 mL conteniendo un medio de transporte Cary – Blair estéril (Difco). Figura 7. Muestreo en piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en el refugio Teshuilo, en la zona lacustre de Xochimilco. 25 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 4. Muestreo en agua del refugio del ajolote Las muestras de agua de los cuatro puntos (Refugio Teshuilo, San Lorenzo, La Santísima y Apatlaco) se realizaron a 50 cm de la superficie, se tomaron 250 mL de agua en frascos de vidrio estériles, del mismo sitio donde se colectaron los ajolotes. En total se obtuvieron 10 muestras de agua del refugio Teshuilo para el aislamiento de Aeromonas, mientras que en los otros canales (San Lorenzo, La Santísima y Apatlaco) sólo 2 muestras de agua para el análisis de bacterias coliformes (Fig. 8). Figura 8. Canal donde se ubica el refugio Teshuilo, en la zona lacustre de Xochimilco. Fotografías tomadas para ilustrar este trabajo. 5. Aislamiento de Aeromonas spp., de la piel y del agua en la zona lacustre de Xochimilco Las muestras directas de la piel de los ajolote y del agua, se diluyeron hasta 10-3 para obtener una cuantificación de bacterias mesófilas aerobias, bacterias metilotrofas, bacterias oligotrofas y Aeromonas spp., mediante el método de cuantificación en placa (American Public Health Association, 1985). Se sembraron por espatulado en agar soya y tripticaseína (TSA) como medio de cultivo general y en agar cromogénica (CromoCen) como medio diferencial para Aeromonas spp. Además las muestras de la piel delanfibio se sembraron en agar con sales y minerales de amonio (AMS-Ammonium Mineral Salts) como medio de cultivo para bacterias metilotrofas y en gelosa mínima en nutrientes (R2A) como medio de cultivo para bacterias oligotrofas. Para el aislamiento de colonias puras, se realizaron resiembras en estría cruzada, a partir del medio de cultivo CromoCen y R2A, 26 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. se mantuvieron a mediano plazo, en tubos con TSA, y a largo plazo en congelación a -70 0C en caldo LB (Luria Berttani) con 20% de glicerol. Para determinar la concentración de bacterias coliformes totales y fecales en las muestras de agua, se realizaron diluciones hasta 10-5 y se siguió la técnica de tubos múltiples de fermentación. Se sembró 1 mL de la muestra en tubos múltiples de fermentación con campanas de Durham y caldo lactosado; después de una incubación a 37oC/ 24 h, los tubos con gas en las campanas de Durham (considerados positivos a la prueba) se inocularon 100 L a tubos con caldo verde brillante; y después de una incubación a 37oC/ 24 h, se tomaron 100 L de cada tubo positivo y se inocularon en tubos de fermentación con caldo EC, los cuales se incubaron a 45oC/ 24 a 48 h, para comparar las tablas del número más probable. 6. Caracterización fenotípica de aislados presuntivos de Aeromonas spp. Se realizó una caracterización fenotípica de cada aislado, iniciando con el registro del color de la colonia, importante sobre todo para los aislamientos del medio de cultivo cromogénico, ya que se puede tener el crecimiento de enterobacterias (color violeta) y Pseudomonas (salmón), además de Aeromonas spp. (verde-morado); con dicha información se realizaron aislamientos dirigidos sobre todo para colonias verde-morado, aunque también se realizaron aislamientos de colonias color salmón por ser las más abundantes. Pruebas bioquímicas Para corroborar que las bacterias fueran Gram negativas, se colocó una gota de hidróxido de potasio (KOH) al 3% en un cubreobjetos y se disolvió una asada de la bacteria para observar su reacción, si la solución forma hilo viscoso, es indicativo de ser una bacteria Gram negativa, por el contrario si la reacción es negativa, es indicativo de ser una bacteria Gram positiva, ya que hay resistencia de las paredes de la bacteria a la acción del hidróxido, por lo que resisten la solubilización (Pérez et al., 1987). Dicha prueba es relevante sobre todo para los aislados del medio de cultivo R2A, ya que también pueden crecer bacterias Gram positivas. Se determinó la presencia de catalasa y citocromo oxidasa, ya que las especies de Aeromonas tienen ambas enzimas. La catalasa es una enzima que cataliza la ruptura del 27 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. peróxido de hidrógeno en oxígeno y una molécula de agua; la prueba para determinar el contenido de catalasas consiste en suspender una asada de cada aislado en peróxido de hidrógeno al 3% y observar la producción de burbujas si es que se trata de una bacteria catalasa positiva. La citocromo oxidasa es una enzima involucrada en procesos de óxido- reducción durante la transferencia de electrones; para determinar el contenido de oxidasa se utiliza diclorhidrato de tetrametil p – fenil – diamina al 1%, impregnada en papel filtro y se expuso una asada de la bacteria por espatulado para observar el viraje de color (azul si es oxidasa positiva e incoloro si es oxidasa negativa). Para descartar los aislados de otras bacterias oxidasa positivas como Pseudomonas spp., o Shewanella spp. se utilizó el medio TSI (Agar de hierro y triple azúcar, por sus siglas en inglés) como medio diferencial. Se prepararon tubos inclinados con el medio TSI (color anaranjado), se inoculó cada aislado y se incubaron a 30 0C/ 24 h. Si se observa un viraje de color a amarillo es indicativo de utilización de glucosa, sacarosa o lactosa. Para ésta prueba Pseudomonas spp. es negativa, por lo que nos permitió descartar a éste tipo de bacterias. Shewanella spp. es positiva igual que Aeromonas spp., sin embargo en el medio TSI se puede evaluar la capacidad de las bacterias como Shewanella spp., para reducir el sulfuro de hidrógeno, quien reacciona con el sulfato ferroso del medio de cultivo y produce sulfuro de hierro, observándose en el medio precipitaciones de color negro, lo que nos permitió descartar a este tipo de bacterias (Pérez et al., 1987). Se sabe que las especies de Aeromonas utilizan a la glucosa como principal recurso de carbono y energía, por lo que se utilizó el medio O/F (oxidación – fermentación) de Hugh y Leifson adicionado con dextrosa. En dicha prueba se preparó el medio de cultivo en tubos por duplicado para cada aislado, ya que de acuerdo al protocolo Mac Faddin (2003), se puede analizar la utilización de glucosa por oxidación o fermentación. Para ello en uno de los duplicados se agregó aceite mineral, para generar un ambiente anaerobio y así evaluar la utilización de glucosa por fermentación y/ o oxidación. El medio es inicialmente verde, se inocula y se incuba a 300C/ 24 h, y se analiza el viraje de color a amarillo en ambos tubos (con y sin aceite mineral) si es que las bacterias utilizan glucosa por fermentación, como es el caso del género Aeromonas. También se sabe que las especies de Aeromonas producen triptofanasas, enzimas que catalizan la oxidación del triptófano y producen indol; por lo que se determinó la 28 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. producción de indol y movilidad utilizando el medio SIM, que es un medio semisólido donde se puede observar por turbiedad la movilidad de bacterias y utilizando el reactivo de Kovacs se puede determinar la producción de indol al virar de color dicho reactivo, de amarillo inicial a rojo en caso de reacción positiva. Además de confirmar la no producción de sulfuro de hierro, como en el medio TSI, por precipitaciones de color negro que solo se presenta en productores de sulfuro de hidrógeno, como Shewanella spp. Sistema automatizado, Vitek En algunos casos se incluyó la identificación por el sistema automatizado VITEK (Biomeriéux), como una prueba presuntiva para identificar bacterias pertenecientes al género Aeromonas. Se siguió el protocolo establecido para el sistema donde se diluye una asada de cultivo fresco de la bacteria en solución salina (0.45 %), se ajusta la densidad bacteriana a 0.5 McFarland (1.5 x108 UFC/mL) y en vacío se llenan las tarjetas de identificación GNI, para la identificación de bacterias Gram negativas. Se incubó 18 h a 37 0C, obteniendo resultados de acuerdo a las 35 bioquímicas de la tarjeta y de su comparación automática en la biblioteca interna del sistema. 29 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 7. Detección de genes putativos de virulencia Mediante PCR múltiple (Polymerase Change Reaction multiplex), se analizó la presencia de 5 factores putativos de virulencia (Tabla 6) relacionados con adherencia y producción de toxinas (gcat – glicerofosfolípido colesterol acil transferasa, alt – enterotoxina citotónica, aer/hem – aerolisina/hemolisina, ast – proteasa y lafA – flagelo) utilizando los oligonucleótidos correspondientes para cada gen (Aguilera-Arreola et al., 2011). Tabla 6. Secuencias de los oligonucleótidosde cada uno de los 5 genes putativos de virulencia. Gen Secuencia de iniciadores (5’ – 3’) Tamaño del amplificado (pb) Cepa para diseño de primers gcat* gcat-F: 5´CTCCTGGAATCCCAAGTATCAG-3´ gcat-R: 5´GGCAGGTTGAACAGCAGTATCT-3´ 237 varios alt** alt-F: 5´AAAGCGTCTGACAGCGAAGT-3´ alt-R: 5´AGCGCATAGGCGTTCTCTT-3´ 320 A. hydrophila SSU aer/hem*** aer-F: 5´CCTATGGCCTGAGCGAGAAG-3´ aer-R: 5´CCAGTTCCAGTCCCACCACT-3´ 431 A. hydrophila A. salmonicida A. sobria A. caviae A. trota ast** ast-F: 5´ATCGTCAGCGACAGCTTCTT-3` ast-R: 5´CTCATCCCTTGGCTTGTTGT-3 504 A. hydrophila SSU lafA** lafA-F: 5´CAAACTT(T/C)GC(C/T)TC(T/C)(C/A)TGACC-3´ lafA-R: 5´TCTTGGTCAT(G/A)TTGGTGCT(C/T)-3´ 743 A. caviae Sch3 *Chacón et al., 2002. ** Aguilera-Arreola et al., 2011. ***Soler et al., 2002. Los oligonucleótidos se hidrataron a una concentración stock 1mM, realizando los cálculos necesarios para cada uno de acuerdo a la siguiente fórmula (Sambrook y Russell, 2001) y haciendo diluciones necesarias para obtener una concentración de 5M para cada oligonucleótido para PCR múltiple. V= Absorbancia a 260nm X 1000 Coeficiente de extinción (concentración stock) 30 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Las condiciones y mezcla de reacción de la PCR múltiple (Tabla 7) se realizó con base a las publicaciones de Chacón y col. (2002), Aguilera – Arreola y col. (2011). Tabla 7. Condiciones de reacción de la PCR múltiple. gcat, aer/hem, lafA Etapa Temperatura (oC) Tiempo (min.) Ciclos Desnaturalización inicial 95 5 Desnaturalización 94 1 Alineamiento 56 1 Extensión 72 1 20 alt, ast Etapa Temperatura (oC) Tiempo (min.) Ciclos Desnaturalización 94 1 Alineamiento 54 1 Extensión 72 1 Extensión final 72 10 15 31 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. La mezcla de reacción (Tabla 8) se ajustó a la estandarización descrita por Aguilera – Arreola y col. (2011), modificando el volumen de DNA y ajustando el volumen de agua ultrapura para obtener un volumen final de 50 L en cada mezcla de reacción. Tabla 8. Mezcla de reacción estandarizada para la PCR múltiple. Reactivo Concentración inicial Volumen por tubo de reacción (L) Concentración final Agua ultrapura 16.7 Regulador PCR 10X 5 1X dNTP’s 2 mM 7.5 300 M MgCl2 50 mM 1.8 1.8 mM gcat F gcat R 5 M 2.5 2.5 0.25 M alt F alt R 5 M 1.5 1.5 0.15 M aer/hem F aer/hem F 5 M 1.5 1.5 0.15 M ast F ast F 5 M 1.0 1.0 0.10 M lafA F lafA F 5 M 1.5 1.5 0.15 M Taq polimerasa 5 U 0.5 2.5 U/L DNA 2.5 Los amplificados se comprobaron por electroforesis de agarosa al 1.5%, tiñendo las secuencias con bromuro de etidio (10 mg/mL), observando a través de un transiluminador UV y archivando los resultados a través de una fotografía del gel. 32 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 8. Identificación 8.1 Extracción de DNA Se utilizó el kit de extracción de DNA QIAamp DNA Mini kit (QIAgen) y se siguió el protocolo del fabricante correspondiente para la extracción de DNA a partir de una bacteriano de toda la noche, descrito a continuación: 1. Pipetear 1.0 - 1.5 mL de cultivo de toda la noche, de cada aislado, en tubos eppendorf de 1.5 mL. 2. Centrifugar a 6000 x g /5 min para precipitar las células en un botón, desechar el sobrenadante. 3. Adicionar 20 L de proteinasa K, resuspender botón en vortex e incubar a 56oC /2 h (agitar en vortex cada hora). 4. Centrifugar para remover gotas, pulsos de 6000 x g. 5. Adicionar 200 L de regulador AL, mezclar en vortex 15 seg. e incubar a 70oC /10 min. 6. Adicionar 200 L de etanol (96 – 100%), mezclar en vortex 15 seg. y centrifugar un pulso de 6000 x g, para remover gotas. 7. Aplicar la mezcla anterior a la columna con tubo colector 2 mL, sin tocar los bordes. Cerrar la tapa y centrifugar a 6000 x g /1 min, para obtener el DNA más impurezas en la matriz de la columna; desechar el filtrado con restos proteínicos y cambiar el tubo colector por uno limpio. 8. Adicionar 500 L de regulador AW1 sin tocar los bordes, para eluir impurezas asociadas al DNA. Centrifugar 6000 x g /1 min, desechar el filtrado y cambiar el tubo colector por uno limpio. 9. Adicionar 500 L de regulador AW2 sin tocar los bordes. Centrifugar 20,000 x g /3 min, desechar el filtrado 10. Se recomienda cambiar el tubo colector por uno limpio y centrifugar a máxima velocidad /1min para eliminar excesos del regulador. 11. Cambiar la columna, a un tubo limpio de 1.5 mL, y adicionar 50 – 70 L de agua ultrapura. 12. Incubar a temperatura ambiente / 5 min, y centrifugar 6000 x g / 1 min. 13. Repetir el paso 11 y 12, para obtener DNA en volumen final de 100 – 140 L. 33 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. 14. Se observó la integridad del DNA mediante electroforesis en 1% de agarosa, el cual se reveló con bromuro de etidio (10 mg/mL) y se observó a través de un transiluminador UV. 8.2 RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) del gen 16S rRNA La identificación genética se realizó con base al protocolo del análisis de los patrones de RFLP del gen 16S rRNA propuesto por Figueras y colaboradores (2000). La amplificación del gen 16S rRNA se realizó en un termociclador con un volumen de mezcla de reacción final de 50 μL utilizando los iniciadores universales que se muestran en la tabla 9 (Borrel et al., 1997; Figueras et al., 2000; Castro-Escarpulli, 2002). Tabla 9. Secuencias de los iniciadores de los genes universales para amplificar el gen 16S rRNA. Gen Secuencia de iniciadores (5’ – 3’) Tamaño del amplificado (pb) 16S 16S- S : 5´GGT TAC CTT GTT ACG ACT T -3´ 16S-Anti S: 5´AGA GTT TGA TCA TGG CTC A -3´ 1502 Tabla 10. Condiciones de reacción para amplificar el gen 16S rRNA. 16S Etapa Temperatura (oC) Tiempo (seg.) Ciclos Desnaturalización inicial 94 60 1 Desnaturalización 94 60 Alineamiento 56 30 Extensión 72 90 30 Extensión final 72 300 1 4 ∞ 34 Detección de factores putativos de virulencia en especies de Aeromonas aisladas del agua y de la piel del ajolote (Ambystoma mexicanum) en la zona lacustre de Xochimilco, México. Tabla 11. Mezcla de reacción para amplificar el gen 16S rRNA. Reactivo Concentració n inicial Volumen por tubo de reacción (L) Concentración final Agua ultrapura 31.8 Regulador PCR 10X 5 1X dNTP’s 2 mM 5 200 M MgCl2 50 mM 1.5 1.5 mM 16S F 16S R 10 M 2 2 0.4 M Taq polimerasa 5 U 0.2 1 U/L DNA 2.5 Los amplificados se visualizaron por electroforesis de agarosa al 1.5%, tiñendo el gel con bromuro de etidio (10 mg/mL), y observando a través de un transiluminador UV los amplificados esperados. Los resultados se archivaron a través de una fotografía del gel. Teniendo el amplificado, se utilizó el kit QIAquick Spin PCR purification (QIAgen) para quitar impurezas de la mezcla de reacción del PCR (exceso de oligonucleótidos, regulador de PCR, dNTPs), siguiendo el protocolo del fabricante, descrito a continuación: 1. Adicionar
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