MONITOREO DE COLIFORMES FECALES Y HUEVOS DE HELMINTOS EN AGUA Y SEDIMENTOS (LODOS) DE LA PRESA MANUEL AVILA CAMACHO

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1 MONITOREO DE COLIFORMES FECALES Y HUEVOS DE HELMINTOS EN AGUA Y SEDIMENTOS (LODOS) DE LA PRESA MANUEL AVILA CAMACHO Carlos CABRERA 1, Noemí BONILLA 2, Mario TORNERO 2 y Alma Teresa CASTRO 3 Departamento de Microbiología. Facultad de Ciencias Químicas 1. Departamento de Ciencias Ambientales y Agricultura. Instituto de Ciencias 2. Facultad de Ciencias Químicas 3. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Boulevard 14 Sur y Av. San Claudio. Colonia Jardines de San Manuel. Puebla, Pue. C.P Tel / Fax: 01 (222) carlos.cabrera@fcquim.buap.mx Palabras clave: agua, contaminación, coliformes fecales, patógenos bacterianos, biorremediación RESUMEN El crecimiento de la población en el Estado de Puebla, lleva consigo el aumento de las necesidades en el consumo de agua, tanto para uso personal, como para consumo y uso agrícola, industrial y de servicios. El incremento de los desechos domésticos e industriales por parte de la población en las aguas, ha ocasionado la contaminación de ríos, lagos y aguas costeras, limitando la utilidad de las reservas de aguas para uso humano, donde la carga contaminante esta representada por altos porcentajes de materia orgánica y microorganismos de origen fecal. Por lo que debe monitorearse de manera rutinaria la presencia de coliformes fecales y patógenos bacterianos, tanto en agua como en sedimentos (biosólidos) de la Presa Manuel Avila Camacho, como indicadores de contaminación, tal como lo marca la normatividad. Ya que en el caso del agua, es utilizada para el riego de los cultivos en el valle de Tecamachalco, importante sitio productor de verduras que surten al mercado poblano. La contaminación del agua y sedimentos (lodos) con residuos fecales humanos y animales es fuente de una amplia variedad de enfermedades gastrointestinales bacterianas, parasitarias y virales que pueden llegar a impactar en la salud de la población consumidora de estos productos agrícolas si no son desinfectados eficientemente. Por lo que surge la necesidad cuantificar el tipo y número de contaminantes bacterianos (Salmonella sp, Shigella sp, y V. cholerae), causantes de enfermedades gastrointestinales a partir de agua. INTRODUCCIÓN La presa Manuel Ávila Camacho esta ubicada en el Estado de Puebla, es una de las fuentes de abastecimiento y distribución de agua en el Estado más importante, ya que el agua llega a varios municipios: Tecali de Herrera, Tepeyahualco, Atoyatempan, Tecamachalco, entre otros. La presa consiste en una cortina de tipo gravedad (peso propio) de tierra, provista por la margen izquierda de una obra de toma y de un vertedor de excedencias de cresta libre con 1

2 canal lateral. La corona de la cortina tiene 425 m de longitud y una altura en la sección máxima de la cortina de 82 m. El área geológicamente se ubica dentro de la gran provincia neovolcánica de México, en la región cercana predominan rocas sedimentarias marinas cretácicas, principalmente calizas y lutitas que forman las sierras de Amozoc- Tepeaca, Tetzoyocan y el Tentzo. Estas dos últimas corren de norte a sur y el valle del curso medio del río Atoyac quedo comprendido entre ellas. Hacia el norte van apareciendo lavas andesiticas cenozoicas en diferentes eminencias, hasta culminar con la montaña la Malintzi. Más retirado, al poniente esta la Sierra Nevada de la que forma parte el Iztacihuatl. Regionalmente también están presentes tobas detríticas, arenosas y arcillas arenosas de origen volcánico; depósitos lacustres, calizos de origen químico; es decir, tobas calizas, travertinos y onix mexicano (Tecali). También conglomerados formados con clastos de calizas y pedernal, por último, basaltos de conos diseminados en la región. En los sitios donde se localiza la presa, el río Atoyac abrió, en un conglomerado calizo, su cauce, en forma de cañón angosto y profundo. La capacidad máxima de almacenamiento original (1946) era de millones de m 3 ; millones de m 3 según el estudio realizado en 1970 (dato oficial actual) y media 228 millones de m 3 en septiembre de (Distrito de Riego Valsequillo 030) Dentro y alrededor del embalse de la presa se encuentra una vegetación acuática constituida de lirio acuático, El nivel de especies marinas se ha visto reducido debido a los problemas de contaminación, aun cuando se tiene conocimiento de la existencia de especies como carpa y tilapia, con grandes problemas para mantener su ciclo reproductivo y en consecuencia su existencia en dicho embalse. El río Atoyac aporta 69 ton / día de contaminantes, dentro de estas comprende 8 ton / día de su tributario río Zahuapan y 21.5 ton / día del río San Francisco, lo que finalmente junto a las 28 ton / dia aportadas por el río Alseseca y sus afluentes propician un severo problema de contaminación en la presa. Respecto, a los microorganismos indicadores, se consideran a aquellos que tienen un comportamiento similar a los patógenos (concentración y reacción frente a factores ambientales y barreras artificiales), pero son más rápidos, económicos y fáciles de identificar. Una vez que se ha evidenciado la presencia de grupos indicadores, se puede inferir que los patógenos se encuentran presentes en la misma concentración y que su comportamiento frente a diferentes factores como ph, temperatura, presencia de nutrientes, tiempo de retención hidráulica o sistemas de desinfección es similar a la del indicador. Fernández (1981) Un microorganismo indicador de contaminación fecal debe reunir las siguientes características: a) ser un constituyente normal de la flora intestinal de individuos sanos; b) estar presente, de forma exclusiva, en las heces de animales homeotérmicos; c) estar presentes cuando los microorganismos patógenos intestinales lo están; d) presentarse en número elevado, facilitando su aislamiento e identificación; e) debe ser incapaz de reproducirse fuera del intestino de los animales homeotérmicos; f) su tiempo de supervivencia debe ser igual o un poco superior al de las bacterias patógenas (su resistencia a los factores ambientales debe ser igual o superior al de los patógenos de origen fecal); g) debe ser fácil de aislar y cuantificar; h) no debe ser patógeno. Fernández (1981) 2

3 Sin embargo, no existe ningún microorganismo que reúna todos los criterios de un indicador ideal y apenas ciertos grupos bacterianos satisfacen algunos de estos requisitos; por lo que el grupo más utilizado es el de las bacterias coliformes. El grupo coliforme, originalmente conocido como bacteria coli-aerogenes de origen fecal fue introducido independientemente por Schardinger en 1882 y por Smith en Los coliformes se definen como bacterias anaerobias facultativas, Gramnegativas, no esporulandas, con forma de bacilo, que fermentan la lactosa con formación de gas en 48 horas a 35 C. El grupo de coliformes incluye E. coli, Enterobacter aerogenes y Klebsiella pneumoniae. El grupo de microorganismos coliformes es adecuado como indicador de contaminación bacteriana del agua ya que se encuentran en gran número en el tracto intestinal de humanos y animales, permanecen por más tiempo en el agua que las bacterias patógenas, se comportan de igual manera que los patógenos en los sistemas de desinfección. Dentro de los coliformes se incluyen una gran variedad de microorganismo, siendo la mayoría pertenecientes al grupo de las bacterias entéricas, que crecen fácilmente en los medios de cultivo ordinarios y se inhibe su desarrollo fuera de los siguientes límites: ph entre 4.0 y 8.5, temperatura entre 4 C y 46 C, almacenados en congelación, el número de coliformes disminuye hasta cifras que pueden mantenerse relativamente estables por largos periodos, la letalidad ante bajos valores de ph también varia con el tipo de sustrato, recordando que los organismos coliformes son inactivados por tratamientos térmicos relativamente moderados, como la pasteurización. Fernández (1981) Se define a los coliformes fecales como: bacterias presentes en el intestino de animales de sangre caliente y humanos son bacilos cortos Gramnegativos no esporulados, también conocidos como coliformes termotolerantes, tienen capacidad para fermentar la lactosa con producción de gas a temperaturas de 44.5 C, se identifican con el resto de los coliformes en lo que se refiere a su resistencia al medio ambiente, agentes químicos y factores que favorecen o impiden su desarrollo. Se destruyen fácilmente por el calor y pueden morir durante la congelación y el almacenamiento en estado congelado de los alimentos. Aproximadamente el 95% del grupo de los coliformes presentes en heces fecales, están formados por Escherichia coli y ciertas especies de Klebsiella. Debido a que los coliformes fecales se encuentran casi exclusivamente en las heces de animales de sangre caliente, se considera que reflejan mejor la presencia de contaminación fecal. Para el recuento de este grupo se requiere un control muy riguroso de la temperatura de incubación, generalmente baño maría de precisión con límites de variación no mayores de 0.2 C. Fernández (1981) El género Salmonella pertenece a la Familia Enterobactereaceae, es un bacilo Gramnegativo aerobio y anaerobio facultativo, produce ácido a partir de la glucosa, son generalmente aerogénicos, preductores de H 2 S. Se pueden diferenciar 3 especies genómicas, más de serotipos y multitud de biotipos, fagotipos y tipos patogénicos. Las bases genéticas y moleculares de tal diversidad se van conociendo cada vez mejor, especialmente gracias al estudio de las secuencias genómicas responsables de la diversidad antigénica que indican que algunos serotipos son el resultado de recombinaciones, especialmente entre genes flagelares. La salmonelosis es una infección en el revestimiento del intestino delgado causado por Salmonella sp, se puede afirmar que la infección 3

4 por Salmonella es una infección por fases, la gravedad de la cual dependerá de hasta donde progrese la infección, así, la gastroenteritis adquirida normalmente por la ingestión de comida o agua contaminadas es el resultado de una infección restringida a la mucosa gastrointestinal. En una fase posterior la bacteria invade el tejido linfático local, este primer paso es seguido por una fase de bacteremia durante la cual la mayoría de las bacterias son fagocitadas por macrófagos del hígado y del bazo. La ingestión de Salmonella por los macrófagos no elimina la infección, al contrario, inicia una fase de crecimiento bacteriano intracelular, el cual, después de varios días, provoca la liberación de gran cantidad de Salmonella al torrente sanguíneo. Como resultado aparece una fuerte bacteremia, cuyos efectos tóxicos, aparecen focos secundarios de infección y en algunos casos la muerte. Gutiérrez (1993). Fernández (1981) Shigella es un bacilo Gramnegativo perteneciente a la familia Enterobacteriaceae, que se encuentra estrechamente relacionada con el género Escherichia, por sus propiedades bioquímicas, serológicas y por similitudes genéticas. Se caracteriza por no fermentar la lactosa, ser inmóvil, no produce lisina decarboxilasa y raramente produce gas a partir de hidratos de carbono, su identificación se basa en características bioquímicas y antigénicas. El género está compuesto por cuatro especies: S.sonnei, S. flexneri, S. boydii y S.dysenteriae. Todas poseen capacidad patógena, causando enteritis invasora caracterizada por producir dolor abdominal cólico, diarrea y fiebre. La afectación de colon da lugar a una reacción inflamatoria intensa con moco y pus, pudiendo formarse úlceras sangrantes, por lo que las deposiciones son de volumen pequeño y pueden ir acompañadas de moco y sangre dar lugar, en conjunto, al cuadro denominado disentería bacilar. S. dysenteriae es la especie que suele producir cuadros clínicos más graves, esta bacteria tiene como único reservorio al hombre y su dosis infectante mínima es pequeña, lo que permite su transmisión no sólo a través de los alimentos, sino también a través del agua y por contacto directo entre niños en las guarderías. Sin embargo, como todos los microorganismos de transmisión fecal-oral cuyo único reservorio es humano (Shigella y Salmonella typhi), pueden llegar a erradicarse con medidas de higiene personal y ambiental. Las distintas especies de Shigella constituyen la principal causa bacteriana de disentería, diarrea caracterizada por eliminación frecuente de heces conteniendo pus, sangre y/o moco. El ser humano es el único reservorio conocido de este agente, la mayoría de los casos ocurren en niños, en general trasmitidos por contacto directo; los brotes a gran escala, vinculados a alimentos, son raros. A pesar de ello, constituye un importante problema de Salud Pública mundial, debido fundamentalmente a su elevada transmisibilidad y la resistencia de cepas a los antimicrobianos y la falta de vacunas efectivas. González (1993) El género Vibrio pertenece a la Familia Vibrionaceae a la que también pertenecen los géneros Aeromonas, Plesiomonas y Photobacterium, que están incluidos aquí por ser oxidasa positivos y tener flagelos polares. Vibrio es un bacilo curvo Gramnegativo, anaerobio facultativo, fermentativos, no forman esporas, produce el cólera que es una enfermedad infecciosas intestinal, aguda, grave, caracterizada por la aparición brusca de diarrea acuosa y abundante, vómitos, deshidratación rápida, acidosis, colapso circulatorio y en los casos no tratados la 4

5 muerte dentro de las 24 horas de su aparición. La infección también puede ser asintómatica o provocar síntomas leves. Giono (1993) MATERIALES Y METODOS Es una investigación prospectiva, descriptiva, transversal y observacional, donde se procesaron 25 muestras de agua obtenidas en diferentes puntos de muestreo y profundidades, en la Presa Manuel Avila Camacho, con la ayuda de un muestreador horizontal Wildeco, se tomaron aproximadamente 0.5 ml de agua y se depositaron en frascos estériles, durante los meses de agosto a octubre de 2005, transportándose las muestras a las instalaciones del Departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias Químicas de la BUAP, donde fueron procesadas, tomando como referencia lo establecido en la NOM-001-ECOL Las determinaciones realizadas fueron: recuento de coliformes fecales (CF) y la investigación de patógenos bacterianos entéricos como Salmonella sp, Shigella sp y V. cholerae. (Ver esquemas de trabajo No. 1 y 2) (Fig 1, 2 y 3) ESQUEMA No. 1 ESQUEMA GENERAL DE TRABAJO Muestra INVESTIGAR: COLIFORMES FECALES (NMP) CUANTIFICACION DE Salmonella sp (NMP) CUANTIFICICACION DE Shigella sp (NMP) CUANTIFICACION DE Vibrio cholerae (NMP) Fuente: NOM-001-ECOL NOM-004-SEMARNAT-2002 NOM-112-SSA NMX-AA

6 ESQUEMA DE TRABAJO No. 2 DETERMINACIÓN DEBACTERIAS COLIFORMES (NMP) (NOM-001-ECOL-1996) PRUEBA PRESUNTIVA Caldo lauril sulfato 10 ml 1 ml 0.1 ml PRUEBA CONFIRMATIVA COLIFORMES FECALES Incubar horas 37 C TUBOS POSITIVOS (CRECIMIENTO Y PRODUCCIÓN DE GAS) Caldo EC Incubar horas 44.5 C LECTURA DE TUBOS Y CONSULTA EN TABLAS NMP 6

7 RESULTADO Fig. 1 Procesando muestras para recuento de coliformes fecales Fig 2 Aislamiento de bacterias patógenas en medios selectivos y diferenciales Fig 3 Identificación de patógenos bacterianos mediante pruebas bioquimicas 7

8 DISCUSIÓN Se procesaron 25 muestras de agua provenientes de diferentes sitios de muestreo y profundidades de la Presa Manuel Avila Camacho (Ver tabla I), obtenidas con la ayuda de un muestreador horizontal Wildeco, que fueron depositadas en frascos estériles durante los meses de agosto a octubre de 2005, las cuales fueron procesadas en las instalaciones del Departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias Químicas de la BUAP, según lo establecido en la NOM-001-ECOL-1996, para realizar el recuento de coliformes fecales (CF) y la investigación de patógenos bacterianos entéricos como Salmonella sp, Shigella sp y V. cholerae. Los resultados de CF (NMP) / 100 ml de agua, obtenidos en este período fueron: 4 CF (2/25) 8%; entre 9-43 CF (6/25) 24%; 150 CF (1/25) 4%; 210 CF (3/25) 12%; 460 CF (1/25) 4%; CF (2/25) 8%; CF(10/25) 40%. Respecto a los patógenos bacterianos investigados, se detectaron 15/25 (60%) cepas Salmonella sp; 2/25 (8%) cepas de Shigella sp y no recuperó Vibrio cholerae. Otras bacterias identificadas fueron: E. agglomerans (24/25) 96%; E. aerogenes (22/25) 88%; C. freundii (5/25) 20%; C. diversus (2/25) 20%; P. vulgaris (3/25) 12%; P. mirabilis (3/25) 12%; E. cloacae (3/25) 12% y P. alcalifaciens (1/25) 4%. (Ver Tabla I) Los sitios donde se encontró cepas de Salmonella sp fueron: San Baltasar Tetela (lado izquierdo de la panga) (4/25) 16%; Acatitla (donde convergen las barrancas) (3/25) 12%; Acatitla (2/25) 8%; Río Alseseca (puente) (2/25) 8%; Buena Vista Tetela, La Cortina (23 m), El Oasis y Puente Echeverría con (1/25) 4%, respectivamente. Mientras que cepas de Shigella sp sólo se detectó en el sitio denominado Los Angeles Tetela con (32/25) 8%. Respecto a las asociaciones bacterianas encontradas, la que con mayor frecuencia se detectó fue E. aerogenes / E. agglomerans con (21/25) 84%. %. (Ver Tabla I) Para tratar de explicar los resultados anteriores, es importante, recordar que el agua, al ser un recurso vital para la vida, actualmente se encuentra contaminada en las grandes ciudades debido al crecimiento poblacional y al aumento en el establecimiento de instalaciones industriales, lo que genera un incremento significativo en el consumo de agua y como consecuencia, hay un mayor volumen de aguas residuales que difícilmente pueden ser tratadas ((2 400 CF NMP / 100 ml (10/25) 40% en nuestro estudio)) y que pueden contener microorganismos patógenos (bacterianos, parasitarios y virales) (15/25 (60%) cepas Salmonella sp; 2/25 (8%) cepas de Shigella sp) que representan un alto riesgo a la salud, además de compuestos orgánicos e inorgánicos tóxicos, metales pesados y solventes, residuos sólidos municipales e industriales, que tienen un gran impacto en la calidad del agua, el equilibrio ecológico y son capaces de alterar las características naturales de la flora y la fauna, así como de las aguas superficiales y subterráneas, por lo que la contaminación del recurso hidríco repercute en forma por demás negativa en las actividades productivas, agrícolas y turísticas. Respecto al hallazgo de Salmonella sp, en las muestras analizadas, en nuestra investigación se detectó (15/25) 60% cepas Salmonella sp, esta bacteria es encontrado comúnmente en productos crudos de aves de corral, desechos 8

9 humanos y animales, por lo que es muy probable su presencia en las muestras por que reciben descargas de residuos domésticos, ya que esta bacteria es capaz de sobrevivir en el agua, suelo y superficies inanimadas desde unos días hasta meses, y en las heces fecales desde meses hasta años. Fernández (1981). Unicamente sólo se detectó Shigella sp en un sólo sitio lo que representa (2/25) 8% cepas de Shigella sp y no recuperó Vibrio cholerae en ninguna de las muestras. Por lo que se recomienda seguir realizando de manera continua el monitoreo, tanto de agua como de sedimentos (biosólidos). Bonilla (2005). AGRADECIMIENTOS Esta investigación fue financiada con aportaciones económicas provenientes de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, a través del proyecto BUAP 4 / G /NAT/ 05 REFERENCIAS Bonilla FN., Cabrera C. (2005). Aislamiento y cuantificación de contaminantes microbiologicos en sedimentos de la presa Manuel Avila Camacho. En: Memorias del X Congreso Nacional de Ciencias Básicas. Universidad de Quintana Roo. Chetumal Q. Roo de junio Distrito de Riego 030 Valsequillo, Tecamachalco, Pue. Giono S.(1993) Vibrio cholerae. En Diagnóstico de laboratorio de infecciones gastrointestinales. INDRE, SSA, México., pp Gonzáles C. (1993) Shigella. En: Diagnóstico de laboratorio de infecciones gastrointestinales. INDRE, SSA, México., pp Gutiérrez L. (1993) Salmonella. En: Diagnóstico de laboratorio de infecciones gastrointestinales. INDRE, SSA, México., pp Fernández E. (1981). Microbiología sanitaria agua y alimentos. EDUG / U de G, México, Vol I., pp ; NOM-001-ECOL NOM-004-SEMARNAT-2002 NOM-112-SSA NMX-AA