Micobacterias no tuberculosas en estado planctónico y en biopelículas en el sistema de distribución de agua de la ciudad de Bahía Blanca

Abstract

En este estudio se propuso investigar la presencia y diversidad de micobacterias no tuberculosas (MNT) en el agua de la ciudad de Bahía Blanca, poner en evidencia las estrategias que permiten su supervivencia en el ambiente y proponer un modelo animal para evaluar su comportamiento en el individuo inmunocomprometido. En el Capítulo I se refirió una breve historia de la tuberculosis y el reconocimiento de las MNT como causantes de infección en el hombre y animales. Se describieron las características principales del género Mycobacterium y se detallaron los factores que contribuyen a su multiplicación y propagación en el ambiente. Se explicaron los primeros métodos fenotípicos y bioquímicos desarrollados y los métodos moleculares más utilizados para la identificación. Por último, se describió la enfermedad que producen en el hombre y las diferentes especies involucradas. En el Capítulo II se determinó la presencia y diversidad de MNT en el agua de red de la ciudad y en el dique Paso de las Piedras mediante el análisis de 124 muestras. Considerando el lento crecimiento de las micobacterias, para su recuperación a partir del ambiente, se requiere la inhibición de la microbiota acompañante. Se estudió el efecto provocado por los diferentes métodos de descontaminación sobre el recuento y diversidad de las MNT, además de la reducción de los microorganismos contaminantes. Se seleccionaron las técnicas de Engel y Schulze-Röbbecke para las muestras de agua de red, y para las más contaminadas respectivamente. A pesar de los elevados niveles de cloro en el agua de red, se encontró una prevalencia del 76%, con M. gordonae como especie más frecuente (26%). La identificación se realizó mediante métodos fenotípicos, bioquímicos y moleculares. El porcentaje de concordancia entre las características bioquímicas y el análisis del ARNr 16S fue del 47%. En el Capítulo III se plantearon ensayos para demostrar la persistencia de las MNT en el ambiente atribuyendo su presencia en el agua a habilidades como la formación de biofilm, la resistencia a los desinfectantes y la movilidad por sliding. Se realizaron ensayos in vitro para evaluar la capacidad de formar biofilm y de movilidad, además de investigar la acción del hipoclorito de sodio frente a M. gordonae y M. chubuense. Este ensayo se realizó con las cepas formando biofilm y en estado planctónico. Se destaca la resistencia de las MNT al hipoclorito de sodio cuando crecen en biofilm. Para lograr una disminución significativa de los recuentos en biofilm fue necesaria una concentración de 10 ppm durante 60 min y en estado planctónico de 2 ppm para M. gordonae y de 5 ppm para M. chubuense durante el mismo tiempo. Considerando la importancia de la desinfección de los materiales biomédicos se probó la actividad biocida del glutaraldehído y alcohol etílico sobre las mismas especies, logrando con ambos una reducción de 8 log en 10 min. En el Capítulo IV se propuso un modelo animal para evaluar la patogenicidad de micobacterias saprofitas ambientales. Los ensayos consideraron la formación de biofilm y el estado inmunológico del hospedador. Se trabajó con micobacterias adheridas a hilo de sutura e inoculadas en ratón albino inmunocompetente y con neutropenia. Estas consideraciones permitirían un mejor conocimiento del comportamiento de las MNT en condiciones biológicas más complejas. Este trabajo aporta datos sobre prevalencia y diversidad de MNT en ambientes compartidos con el humano y animales ofreciendo perspectivas para el estudio de posibles micobacteriosis y su interferencia en el diagnóstico de la tuberculosis. La investigación abarca el análisis microbiológico del agua y ensayos in vitro e in vivo, proporcionando una visión integral de la relación entre las MNT y su entorno

This study aimed to investigate the presence and diversity of non-tuberculous mycobacteria (NTM) in the drinking water supply of Bahía Blanca city, highlighting the strategies facilitating their survival in the environment. Additionally, we proposed an animal model to assess their behavior in immunocompromised individuals. Chapter I described a brief history of tuberculosis, emphasizing the recognition of NTM as causative agents of infection in both humans and animals. The key characteristics of the genus Mycobacterium were described, along with the factors contributing to their proliferation and dissemination in the environment. Early phenotypic and biochemical methods, as well as commonly employed molecular methods for identification, were detailed. Finally, the diseases they cause in humans and the different species were described. In Chapter II, the presence and diversity of non-tuberculous mycobacteria (NTM) in the city's tap water and Paso de las Piedras reservoir were determined through the analysis of 124 samples. Given the slow growth of mycobacteria, inhibiting accompanying microbiota is necessary for their recovery from the environment. The study investigated the effect of decontamination methods on NTM counts and diversity, and the reduction of contaminating microorganisms. Engel techniques were selected for tap water samples, and Schulze-Röbbecke techniques were chosen for more contaminated samples. Despite elevated chlorine levels in tap water, a prevalence of 76% was found, with M. gordonae as the most common species (26%). Identification was carried out through phenotypic, biochemical, and molecular methods. The concordance percentage between biochemical characteristics and 16S rRNA analysis was 47%. Chapter III proposed experiments to demonstrate the persistence of non-tuberculous mycobacteria (NTM) in the environment, attributing their presence in water to abilities such as biofilm formation, resistance to disinfectants, and sliding motility. In vitro assays were conducted to assess biofilm formation capacity and motility, along with investigating the action of sodium hypochlorite against M. gordonae and M. chubuense. This investigation was carried out with strains in both forming biofilm and planktonic states. The resistance of NTM to sodium hypochlorite was notable when grown in biofilm. A significant reduction in biofilm counts required a concentration of 10 ppm for 60 minutes, and in a planktonic state, 2 ppm for M. gordonae and 5 ppm for M. chubuense for the same contact time. Given the critical significance of biomedical material disinfection, the biocidal activity of both glutaraldehyde and ethyl alcohol was examinated on the same strains, achieving an 8-log reduction in 10 minutes with both agents. Chapter IV proposed an animal model to evaluate the pathogenicity of environmental saprophytic mycobacteria. The assays took into account biofilm formation and the host's immunological state. Mycobacteria adhered to suture thread were used and inoculated in immunocompetent albino mice with neutropenia. These considerations allowed for a better understanding of the behavior of NTM under more complex biological conditions. This work contributes data on the prevalence and diversity of NTM in environments shared with humans and animals, offering perspectives for studying potential mycobacteriosis and its interference in tuberculosis diagnosis. The research spans microbiological analysis of water and in vitro and in vivo assays, providing a comprehensive view of the relationship between NTM and their environment.