https://doi.org/10.52973/rcfcv-e33211
Recibido: 17/11/2022 Aceptado: 19/12/2022 Publicado: 21/02/2023
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Revista Científica, FCV-LUZ / Vol. XXXIII, rcfcv-e33211, 1 - 9
RESUMEN
La Escherichia coli patógena extraintestinal, denominada E. coli
patógena aviar, posee atributos de virulencia específicos que
causan infecciones invasivas en aves de corral, responsables de la
Colibacilosis aviar. Los veterinarios tienen opciones restringidas de
agentes antimicrobianos para su tratamiento, debido a problemas de
resistencia bacteriana de la E. coli, que incide indirectamente en la
salud humana. Como alternativa se plantea el uso de bacteriófagos
con poder bacteriolítico especíco contra bacterias enteropatógenas.
El objetivo de este estudio fue el de caracterizar bacteriófagos líticos
especícos para E. coli (colifagos) como una alternativa de biocontrol
contra la colibacilosis aviar, determinando su especicidad frente
a E. coli enteropatógenas aisladas de la zona, su capacidad lítica,
fenotipo y genotipo. Para ello se recolectaron muestras ambientales
de plantas beneciadoras avícolas y de aguas residuales en granjas de
producción con problemas de colibacilosis. Se procedió al aislamiento
de bacteriófagos con actividad lítica aparente frente a E. coli TOP10F´ y
sobre los aislados de E. coli patógenas previamente caracterizadas de
la zona. Un total de 36 aislados de colifagos líticos fueron enfrentados
a 10 cepas patógenas de E. coli. De éstos, 22 fagos afectaron entre
el 10–50 % de las cepas evaluadas, 5 fagos infectaron entre el 60 y
70 % y solo 9 fagos no mostraron capacidad lítica frente a las cepas
patógenas de E. coli. Los fagos con capacidad lítica más alta fueron
seleccionados y caracterizados genotípicamente mediante la técnica
de fragmentos de restricción de longitud polimórca (RFLP), posterior
a su tratamiento con enzimas de restricción: BamHI, EcoRI, EcoRV
y Hind III. Como resultado se obtuvieron 4 colifagos con diferentes
patrones de banda. Se concluye que, en muestras ambientales de
granjas avícolas diagnosticadas de colibacilosis, se pueden aislar
una gran variedad de colifagos con potencial lítico para el biocontrol
de E. coli patógena.
Palabras clave: Colifagos; biocontrol; RFLP; E. coli; resistencia
ABSTRACT
Extraintestinal pathogenic Escherichia coli, termed E. coli avian
pathogenic possess specic virulence attributes causing invasive
infections in poultry, namely Colibacillosis. Veterinarians have limited
options of antimicrobial agents for its treatment, due to problems
of bacterial resistance of E. coli that indirectly affects human
health. As an alternative, the use of bacteriophages with specic
bacteriolytic power against enteropathogenic bacteria is proposed.
The objective of this study was to characterize lytic bacteriophages
specic for E. coli (coliphages) as a biocontrol alternative against avian
Colibacillosis, determining their specicity against enteropathogenic
E. coli isolated from the area, their lytic capacity, phenotype and
genotype. For this, semi-solid environmental samples were collected
from poultry slaughterhouses and from wastewater in production
farms. With the samples, it was proceeded to isolate the plaques
formed by the bacteriophages with the best apparent lytic activity
against E. coli TOP10F' and on the previously characterized pathogenic
E. coli isolates. A total of 36 coliphage isolates were tested against 10
pathogenic strains of E. coli. Of these, 22 phages affected between
10–50 % of the strains evaluated, 5 phages infected between 60
and 70 % and only 9 phages did not show lytic capacity against
pathogenic E. coli strains. The phages with the highest lytic capacity
were selected and genotypically characterized by the Restriction
Fragment Length Polymorphism (RFLP) technique, after treatment
with restriction enzymes: BamHI, EcoRI, EcoRV and Hind III. As a
result, 4 coliphages with different band patterns were obtained. It is
concluded that a wide variety of coliphages with lytic potential for the
biocontrol of pathogenic E. coli can be isolated from environmental
samples of poultry farms diagnosed with Colibacillosis.
Key words: Coliphages; biocontrol; RFLP; E. coli; resistance
Caracterización fenotípica y molecular de colifagos de granjas de pollos
de engorde con Colibacilosis y plantas beneciadoras de aves en Azuay,
Ecuador
Phenotypic and molecular characterization of colifages from broiler farms with Colibacilosis and
poultry processing plants from Azuay, Ecuador
Fabián Astudillo-Riera
1,3
* , Kevin Astudillo-Vallejo
1
, Maria Laura Gómez-Asanza
1
, Luis Armando Pacha-Aguilar
1
,
Antonio Javier Vallecillo-Maza
1,2
y Sergio Emiro Rivera-Pirela
3
1
Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Escuela de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Cuenca, Ecuador.
2
Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Laboratorio de Biología Molecular. Cuenca, Ecuador.
3
Universidad de Zulia, Facultad de Ciencias Veterinarias. Maracaibo, Venezuela.
*Correo electrónico: fabian.astudillo@ucuenca.edu.ec
Identificación de virus colifagos en granjas de pollos de engorde en Azuay / Astudillo-Riera y col. ________________________________
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INTRODUCCION
La Escherichia coli (E. coli) patógena aviar es un subgrupo de E. coli-
extraintestinal que ingresa a través de diferentes vías, incluidas las vías
genital y respiratoria, y causa varias enfermedades extraintestinales
conocidas colectivamente como Colibacilosis, responsables de grandes
pérdidas económicas en la industria avícola [25]. Las E. coli patógenas
aviares pertenecen principalmente a los serotipos O1, O2 y O78, cuando
son tipicables y representan un riesgo zoonótico potencial para los
seres humanos [21, 28]. El tratamiento de enfermedades causadas
por E. coli generalmente requiere terapia antimicrobiana. La decisión
de utilizar terapia antimicrobiana se basa en la susceptibilidad del
microorganismo y la farmacocinética del fármaco para obtener la
concentración terapéutica requerida en el sitio de la infección y por
lo tanto, la ecacia clínica [27]. Los veterinarios tienen un número
limitado de agentes antimicrobianos para ser usados en la industria
avícola, debido a problemas de resistencia a múltiples fármacos y el
peligro que representan para la salud humana. El uso indiscriminado
de los antimicrobianos condujo a un aumento de la tasa de resistencia
a los antibióticos [41], especialmente en los países subdesarrollados
y en desarrollo, donde los antibióticos se utilizan sin control para la
prolaxis y el tratamiento de enfermedades humanas y animales [42].
E. coli presente, tanto en humanos como en animales, posee resistencia
a varias clases de antibióticos, como aminoglucósidos, penicilina,
estreptomicina, cefalosporinas, sulfonamidas, tetraciclina y quinolonas
[21, 24]. Muchas cepas y genes resistentes a los medicamentos pueden
transmitirse y diseminarse entre patógenos animales y humanos [6].
Mucho antes del descubrimiento y uso de nuevos antibióticos,
se había sugerido la prevención y/o tratamiento de infecciones
bacterianas con la administración de bacteriófagos o llamados
también fagos [39]. Felix d'Herelle, un microbiólogo franco-canadiense
del Instituto Pasteur en 1917, observó la aparición de pequeñas áreas
claras contra Vibrio cholerae, que nalmente denomino placas [7].
El nombre “bacteriofago” fue propuesto por d'Herelle en 1917. En la
década de 1940, Eli Lilly Company (Indianapolis, Ind.) USA, produjo
siete productos de fagos para uso humano, incluidas preparaciones
dirigidas contra estalococos, estreptococos, Escherichia coli y
otros patógenos bacterianos [9]. La ecacia de las preparaciones
de fagos fue controvertida, y con la llegada de los antibióticos, la
producción comercial de fagos terapéuticos cesó en la mayor parte
del mundo occidental. Sin embargo, los fagos continuaron usándose
terapéuticamente, junto con o en lugar de antibióticos, en Europa
del Este y en la antigua Unión Soviética [44].
Los Fagos están constituidos por una cubierta proteica o cápside
en cuyo interior se encuentra el material genético que puede ser
ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN). Desde
que se observó actividad bactericida de los fagos en 1896, el uso de
bacteriófagos ha sido un foco de investigación dado que promete
ser una técnica que aborda varias deciencias a un costo muy bajo
[22]. El biocontrol con el uso de fagos se acepta cada vez más como
una técnica natural y ecológica, ecaz para atacar especícamente
patógenos bacterianos [40]. En la década de 1930 se aislaron los
primeros colifagos por Rakieten [22, 36]. En 1980, la inactivación
fágica de E. coli en ratones (Mus musculus) demostró la ecacia de
esta técnica comparada con el uso de antibióticos y a partir de este
éxito, entre otros, la exploración del uso de fagos como agentes de
biocontrol se convirtió en una modalidad atractiva para mejorar la
seguridad alimentaria en sustitución de antibióticos generadores
de resistencia bacteriana [18, 22, 40, 43]. Los virus bacteriófagos
son microorganismos que han sido presentados como candidatos
para una aplicación terapéutica frente a bacterias enteropatógenas.
Éstos pueden aislarse de muestras fecales, aguas residuales y ríos
contaminados [11, 26, 39].
Igualmente, tienen la capacidad de invadir y alterar el metabolismo de
dichos microorganismos, siendo especícos para un hospedador [30].
Los fagos se pueden dividir en virulentos y temperados en función
de su ciclo de vida. Los virulentos producen el ciclo lítico usado
preferiblemente para eliminar las bacterias patógenas. Los fagos
se unen a la supercie de la célula bacteriana, inyectan su genoma,
se reproducen gracias a la maquinaria molecular del hospedador y
como resultado se producen nuevas partículas fágicas que rompen
la pared celular liberando a los fagos de la progenie y matando al
antrión. Aunque dentro de sus capacidades está el multiplicarse
rápidamente, sin generar daño colateral sobre animales, plantas o
el ambiente [17].
Smith y col. estudiaron sobre el uso de fagos en Medicina Veterinaria
en 1982 y 1987 [35, 36]. En un primer trabajo informaron sobre el uso
exitoso de colifagos como tratamiento de infecciones experimentales
de E. coli en ratones; posteriormente, demostraron cómo la aplicación
de una dosis única de fago especíco para E. coli, redujo el número
de bacterias en el tracto digestivo de terneros (Bos taurus), corderos
(Ovis orientalis aries) y lechones (Sus scrofa domestica) infectados,
con diarrea causada por una cepa de E. coli. Adicional a esto, el
tratamiento disminuyó la pérdida de líquido causada por la misma
patología [39, 40].
Los colifagos son virus especícos para bacterias como E. coli,
los cuales secuestran el mecanismo metabólico de las mismas
para replicarse [15]. Según su ciclo de vida o tipo de infección, los
fagos pueden causar una infección lítica (fago virulento) o lisogénica
(fago leve). El primero por lo general produce la inoculación de su
material genético en el hospedador, en este caso en la bacteria,
induciendo variaciones de la estructura proteica del hospedador lo
que va a terminar con la lisis bacteriana y la liberación de fagos en una
cantidad que va desde 50 a 200 [29]. El tipo de infección lisogénica
resulta en la recombinación del genoma del fago con el de la bacteria,
aunque también puede existir como un plásmido. Este material
genético unido a la célula se heredará por varias generaciones de
la bacteria sin variaciones signicativas en su metabolismo. En
algunos casos, los bacteriófagos pueden modicar su ciclo de vida
cambiando de lisogénicos a líticos, especialmente cuando el número
de hospedadores ha disminuido [32].
Recientemente, modelos animales bien controlados han demostrado
que los fagos pueden librar animales; pollos (Gallus gallus domesticus),
ratones (Mus musculus), terneros, cerdos, corderos, peces (osteictios),
entre otros, de una gran variedad de infecciones dañinas causadas por
E. coli o Salmonella spp. [3, 4, 5, 19, 20, 23, 34, 38, 39, 40].
Oliveira y col. [31] utilizaron exitosamente la técnica de fragmentos
de restricción de longitud polimórfica (RFLP) para caracterizar
molecularmente bacteriófagos. Las diferencias entre los fagos se
confirmaron mediante la comparación entre los patrones RFLP
individuales [8]. Igualmente, evaluaron su desempeño lítico frente a
cepas de E. coli patógenas aviares con altos patrones de resistencia a
antibióticos, con el n de seleccionar fagos como producto terapéutico
para tratar la colibacilosis en pollos (Gallus gallus domesticus) [2].
Esta investigación tuvo por objetivo el aislamiento, determinación
de la capacidad lítica y la caracterización molecular de los colifagos
obtenidos a partir de muestras de plantas beneciadoras avícolas