Un modelo anticipa el comportamiento de la principal bacteria causante de gastroenteritis
La Universidad de Valladolid (UVa), en colaboración con la de León y la Carlos III de Madrid, estudia cómo se adaptan cepas no patógenas de ‘Escherichia coli’ a diferentes condiciones para combatir a sus ‘hermanas’ nocivas
La bacteria Escherichia coli es un habitante habitual del nuestro intestino. La mayoría de las cepas es inofensiva, pero pueden existir variantes patógenas que producen problemas gastrointestinales. La Universidad de Valladolid, en colaboración con las universidades de León y la Carlos III de Madrid, ha estudiado cómo se adaptan las cepas no patógenas a diferentes condiciones para anticiparse al comportamiento de sus hermanas más nocivas. El resultado puede ayudar a la mejorar la seguridad de los alimentos.
El problema principal de la bacteria es su presencia en algunos alimentos. Las versiones patógenas de E. coli tiene como reservorio al ganado vacuno. De ahí, mediante condiciones deficientes de limpieza y desinfección de locales y utensilios, y una manipulación poco higiénica de los alimentos, puede llegar a la cadena alimentaria. Carnes mal cocinadas, productos lácteos no pasteurizados, verduras contaminadas y mal lavadas o agua contaminada podrían contener la toxina producida por esta bacteria, la mayor causante de gastroenteritis a nivel mundial. Curiosamente, en Estados Unidos e Reino Unido donde el consumo de leche fresca se ha convertido en una costumbre culinaria, se ha producido un mayor número de casos de intoxicaciones por esta bacteria.
El equipo investigador ha estudiado a través de unos modelos matemáticos la variabilidad entre las cepas patógenas y no patógenas de la bacteria para describir su comportamiento. Para ello, se cultivaron diferentes cepas de E. coli tanto patógenas como no patógenas en tres medios diferentes: un medio estándar de laboratorio, en leche y en jugo de carne. Después, se calcularon varios parámetros de crecimiento de los microorganismos, como el tiempo de latencia (así se conoce al tiempo que necesita la bacteria para adaptarse al medio) y la velocidad máxima de crecimiento. Las condiciones de los experimentos en los tres medios intentaron asemejar situaciones bajo temperatura ambiente superiores a las de refrigeración (15, 20 o 25ºC) o bajo temperatura óptima para el microorganismo (30, 35 o 40ºC).
El estudio demostró que existe muy poca variabilidad entre las cepas patógenas y las otras no patógenas, ya que ambas tienen un comportamiento similar bajo las condiciones estudiadas. “Sus valores en cuanto a sus tiempos de latencia y sus velocidades máximas de crecimiento son equiparables , por lo tanto, se pueden emplear los datos de unas para predecir el comportamiento de otras”, afirma Emiliano Quinto, investigador principal.
Transferencia del conocimiento
El objetivo principal de esta investigación, publicada recientemente en la revista científica Food Research International, es anticiparse al comportamiento de las bacterias más peligrosas. Para ello, es interesante conocer el tiempo que van a necesitar para adecuarse a un medio y estimar su velocidad de reproducción. Este conocimiento tiene una aplicación práctica en el análisis de riesgos en la industria alimentaria. Con los datos obtenidos de las cepas no patógenas de E. coli, se puede conocer el comportamiento de las patógenas y atajar su multiplicación a lo largo de la cadena alimenticia. Es decir, se sabe cuándo hay que emplear los medios técnicos disponibles en la industria alimenticia: refrigeración, esterilización o pasteurización; para acabar con la reproducción de la bacteria y no permitir que se genere la toxina asociada a problemas intestinales. “En la industria alimentaria, nos interesa saber en qué momento se tienen que emplear ciertos tratamientos técnicos. Lo ideal es abordar a la bacteria antes de que acabe su tiempo de adaptación para que no tenga tiempo de reproducirse”, prosigue Quinto, profesor del Área de Nutrición y Bromatología.
Modelos matemáticos
Para conocer el comportamiento de las bacterias se trabajó desde el punto de vista de la variabilidad, un concepto estadístico. Se consideró la población bacteriana de una manera heterogénea y se realizó un estudio matemático desde la individualidad de los organismos. Para ello, se emplearon dos estrategias de estimación estadística desarrolladas en conjunto con el departamento de Estadística de la Universidad Carlos III de Madrid. La primera de ellas es paramétrica, basada en una distribución general sobre medidas positivas, y el segundo de tipo no paramétrico, mediante métodos de remuestreo bootstrap.
Bibliografía
E.J.Quinto, J.M.Marín, I. Caroa, J. Mateo, M.P.Redondo-del-Río, B.de-Mateo-Silleras, D.W.Schaffner, “Bootstrap parametric GB2 and bootstrap nonparametric distributions for studying shiga toxin-producing Escherichia coli strains growth rate variability”. Food Research International. Volume 120, June 2019, Pages 829-838. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.11.045
