Donde encontramos los biofilm

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Dra. M. V. Velez. mvictoriavelez@vet.unicen.edu.ar 
 
 
¿Dónde se encuentran los biofilm? 
Se pueden encontrar biofilm en todos los medios donde existan bacterias, ya sea medio 
natural, clínico, o industrial. Con condiciones de agua disponibles y una mínima presencia 
de nutrientes es posible su formación. Algunos de los biofilm son considerados 
perjudiciales (como aquellos que se forman en las placas dentales, marcapasos, catéteres) 
y otros beneficiosos, como los que se forman con el fin de favorecer el sistema que 
conforman (biofilm intestinales, microbiota, o de la piel) (Merino, 2019). Ciertos estudios 
han incluido en la definición de biofilm lo que se denomina “no-biofilm”, que 
comprenden formaciones de biopelículas en la interfase (aire-líquido-sólido), la 
formación de conglomerados o flóculos sueltos de bacterias adheridas entre sí y rodeadas 
de matriz extracelular, las colonias crecidas sobre un agar y hasta los fragmentos 
desprendidos de un biofilm formado por ejemplo en un catéter y que circula libremente 
en los fluidos corporales con las mismas características de resistencia que el biofilm de 
origen (Figura 4)(Sauer et al., 2022). Se plantea entonces un concepto de biofilm dentro 
del contexto de las enfermedades crónicas, en los cuales se define que los 
microorganismos que las producen pueden vivir dentro del hospedador formando 
conglomerados o agregados bacterianos sin estar adheridos a ninguna superficie de 
tejidos o dispositivo médico y embebidos por una matriz de exopolisacáridos y otros 
compuestos que no necesariamente son producidos por ellos (Bjarnsholt, 2013; Sauer et 
al., 2022; Seviour et al., 2019). 
Existen tipos de biofilm que parecen estar involucrados en la corrosión y obstrucción de 
tuberías diversas (Donlan y Costerton, 2002). Este tipo de crecimiento es un importante 
desafío en la industria, ya que no solo pueden dañar equipamientos, sino también pueden 
contaminar los productos que se estén desarrollando. Su erradicación es compleja por lo 
que evitar su formación es uno de los mayores de los desafíos en la industria (Coughlan 
et al., 2016). 
Diversos estudios demuestran que se han desarrollado múltiples materiales y sustancias 
para erradicarlos o que impidan su formación, sin embargo, aún no se ha encontrado la 
manera de eliminarlos por completo (Caceres, 2019; Coughlan et al., 2016; Merino, 
2019). Los biofilm pueden encontrarse tanto sobre los alimentos como sobre las 
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superficies que están en contacto con éstos, siendo uno de los mecanismos que facilitan 
que los patógenos lleguen al hospedador (Angel Villegas et al., 2013; Vélez et al., 2019). 
Como se mencionó previamente los biofilm se encuentran compuestos por 
microorganismos de diferentes géneros y especies, lo que implica la interacción 
coordinada de muchas células al unísono (Wang et al., 2012). Esta expresión fenotípica 
se encuentra mediada por la combinación de diversos elementos genéticos y depende de 
las condiciones en las que se encuentren las bacterias que lo conforman. 
Biofilm en la industria alimentaria 
Un problema relevante en la industria alimentaria es la formación de biofilm, debido a 
que los microorganismos que los conforman presentan mayor tolerancia a los 
desinfectantes de uso habitual, además de desarrollarse en superficies y lugares de difícil 
acceso y la alta capacidad de propagación o re-colonización (Mittelman, 1998; Vieira et 
al., 1993). Muchos microorganismos patógenos forman biofilm en superficies presentes 
en los establecimientos de producción, elaboración, envasado y conservación de 
alimentos (Chia et al., 2009). Los biofilm conforman la principal causa de contaminación 
de las materias primas y el producto final en la industria, por lo tanto, las consecuencias 
de su formación impactan desde pérdidas económicas hasta el desarrollo de enfermedades 
en el consumidor (Carpentier y Cerf, 1993; Holah y Keatney, 1992). Varios sanitizantes 
utilizados en la actualidad, como el ozono, el cloro y ácidos orgánicos no están resultando 
efectivos contra los biofilm ya desarrollados (Ölmez y Temur, 2010). Una desinfección 
insuficiente o inadecuada de las superficies o de los instrumentos en contacto con los 
alimentos, puede tener como resultado un incremento en las probabilidades de 
contaminación del producto y el desarrollo de toxiinfecciones alimentarias (Chmielewski 
y Frank, 2003). La OMS ha afirmado que la resistencia bacteriana a antibióticos es una 
de las mayores amenazas para la salud mundial, la seguridad alimentaria y el desarrollo 
social. Diversos estudios han demostrado que diferentes cepas de STEC han desarrollado 
resistencia a los antibióticos (Colello, et al., 2018; de la Torre et al., 2016). Por esta razón, 
se considera que los biofilm pueden ser fuentes de cepas multirresistentes, lo cual es un 
peligro para la salud pública. Es ası́ ́que las estrategias futuras de control de patógenos 
deben incluir medidas para prevenir la formación de biofilm (Zhao et al., 2017). 
 
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Sustancias químicas y biofilm 
Se han desarrollado estrategias de control contra los biofilm, buscando diferentes blancos, 
como la anti-adhesión a las superficies, la interrupción de la detección del quórum 
sensing, péptidos antimicrobianos dirigidos selectivamente, taninos y otros compuestos 
químicos extraídos de plantas, como alternativas a los antimicrobianos (Nostro et al., 
2012). Los desinfectantes, deben ser efectivos, seguros y fáciles de manejar y deben 
eliminarse fácilmente de las superficies, usando agua, sin dejar residuos en el producto 
final que puede afectar al consumidor (L. C. Simões et al., 2010). Productos químicos 
utilizados actualmente en los procesos de desinfección pertenecen a los tipos de 
compuestos ácidos, biocidas, desinfectantes a base de aldehídos, cáusticos, cloro, 
peróxido de hidrógeno, yodo, isotiazolinonas, ozono, ácido peracético, fenoles, 
biguanidas y tensioactivos (Bremer et al., 2006; M. Simões et al., 2006; Ziech et al., 
2016). El hipoclorito de sodio es uno de los desinfectantes más utilizados tanto en la 
industria alimentaria como en los hogares. Un estudio realizado en nuestro laboratorio 
demostró que el hipoclorito de sodio no pudo eliminar completamente los biofilm ya 
formados por STEC, pero la concentración del 5%, con 20 min de exposición, logró 
reducir la capacidad de las cepas de formar biofilm (Velez et al., 2019). A pesar de que 
la concentración recomendada por el CAA del uso de este desinfectante para desinfección 
de equipos, utensilios y superficies es del 1%, con 20 min de exposición, este trabajo 
sugiere que ante biofilm ya desarrollados, esa concentración no es suficiente (CAA, 
Ministerio de Salud de la Nacion, 2022). 
En cuanto al uso de alcohol como sanitizante y su efecto en los biofilm, Bae et al., (2012) 
analizaron su acción sobre acero inoxidable y polietileno, y encontraron una importante 
reducción de patógenos con el uso de alcohol. Dicho estudio sugiere que los 
desinfectantes a base de alcohol pueden ser una opción efectiva para reducir la 
contaminación microbiana y los biofilm, tanto en la industria alimentaria como a escala 
doméstica, independientemente de la superficie en la que se formen, pero no aseguran la 
eliminación completa. 
Merino, (2019) propone que una estrategia para prevenir la inducción de la adaptación 
bacteriana a desinfectantes podría ser aumentar sustancialmente la concentración del 
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agente antimicrobiano. Sin embargo, reconoce que esta estrategia podría no ser 
totalmente efectiva, costosa y perjudicial para el ambiente. 
1.5.6. STEC y biofilm 
Caceres, (2019) investigó factores putativos de virulencia y factores relacionados con la 
adherencia y formación de biofilm en cepas STEC. Demostróque existen ciertos genes 
relacionados con la adherencia y formación de biofilm asociados a STEC. En su análisis 
demostró que todas las cepas STEC fueron formadoras de biofilm en condiciones 
estándares de cultivo aunque formaron más biofilm sobre la superficie de poliestireno que 
sobre acero inoxidable. Es por ello que, se considera de suma importancia la eliminación 
de todos los microorganismos presentes en áreas de manipulación de alimentos, para 
evitar, de esta manera, su contaminación mediante biofilm formados por STEC (Zhao et 
al., 2017). La formación de biofilm es una estrategia por la cual STEC puede persistir en 
el medioambiente (Polifroni et al., 2009; Vogeleer et al., 2016). 
Genes vinculados a la formación de biofilm por STEC 
Para adaptarse a la vida del biofilm, una bacteria sufre cambios; uno de ellos es la 
activación de genes que codifican proteínas estructurales y enzimáticas (Zhao et al., 
2017). Dentro de STEC, la presencia de ciertos genes como sab, hes, iha, agn43, cah o 
lpf y la expresión de la fimbria curli se encuentran asociadas al proceso de patogénesis y 
a la capacidad de formar biofilm (Farfan y Torres, 2012; Montero et al., 2017; Polifroni 
et al., 2009; Ryu y Beuchat, 2005). 
- sab: es un gen localizado en el megaplásmido pO113. Fue detectado en algunos 
serogrupos de STEC no-O157. Tiene como función promover la adherencia al epitelio 
intestinal y mediar la formación de biofilm (Herold et al., 2009). 
-hes: se encuentra en ciertas cepas STEC LEE-negativas y en todas las cepas LAA-
positivas; participa en la síntesis de factores de virulencia relacionados con la 
colonización, incluyendo la hemaglutinación, la adherencia y la autoagregación (Montero 
et al., 2017). 
- iha: gen que codifica la adhesina homologa de IrgA, confiere capacidad de adherencia 
y es también un receptor sideróforo distribuido entre las cepas STEC LEE- negativas y 
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LEE-positivas. Se han reportado diferentes subtipos, codificados en islas, plásmidos o el 
cromosoma (Cáceres et al., 2017; Colello et al., 2019). 
- agn43: pertenece a la familia de proteínas autotransportadas, una familia de proteínas 
secretadas por bacterias Gram negativas que dirigen su propia secreción a través de la 
membrana externa (Montero et al., 2017; Torres et al., 2005). 
-cah: ha sido identificada y caracterizada en la cepa prototipo E. coli EDL933 O157:H7, 
como una proteína homóloga a antígeno 43 y a AIDA-1 de E. coli (Torres et al., 2005). 
Los genes agn43 y cah median la adherencia de las bacterias a líneas celulares, la 
autoagregación y formación de biofilm en distintos materiales vivos e inertes, bajo 
distintos medios y formas de cultivo (Carter et al., 2018; Danese et al., 2000; Torres et 
al., 2005). 
- lpf: fue identificada por primera vez en una región cromosomal de una cepa E. coli 
O157:H7. Una región homóloga de este gen se ha caracterizado en cepas de E. coli 
O113:H21. Su función consiste en desempeñar un papel en la adhesión en etapas 
tempranas (Farfan et al., 2012). 
-fimbria curli: La fimbria curli está involucrada en la agregación celular, formación de 
biofilm y media la adhesión e invasión de células eucariotas. La regulación de la 
expresión de curli es un mecanismo complejo que responde a muchas variaciones del 
ambiente. Se considera que la máxima expresión de curli se produce a menos de 30°C, 
puede ser variable dependiendo del aislamiento, su patogenicidad y de las condiciones de 
trabajo (Dyer et al., 2007). La expresión de esta fimbria junto con la producción de 
celulosa, analizados mediante la técnica de Rojo Congo, le confiere a la bacteria un 
fenotipo llamado “rojo, seco y rugoso” (rdar). Este fenotipo ha sido asociado a la 
producción de biofilm en superficies de vidrio y poliestireno, además de promover la 
formación de una película en la interface aire-líquido. Cuando la bacteria no produce la 
fimbria curli ni celulosa, las colonias aparecen “blancas y lisas” (saw) y si solo producen 
curli las colonias aparecen “rojas y lisas” (sar) (Costerton et al., 1999). 
Estudios previos de nuestro Laboratorio caracterizaron genotípica y fenotípicamente 
cepas STEC O157:NM y no-O157. El 55,88 % de los aislamientos provenientes del 
ambiente y los animales de tambo presentaron un fenotipo rdar, mientras que los 
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fenotipos saw y sar estuvieron presentes en el 11,76 % y 32, 35 %, respectivamente. 
Además, se observó́ que el 60,71 % de las cepas analizadas se clasificaron como “No 
Formadoras de Biofilm” y no se encontraron diferencias significativas entre los orígenes 
ni una relación específica con la expresión de curli (Polifroni, 2012).