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Metales pesados, antibióticos y suelos: en la base de la resistencia antibiótica

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 Colaje de Almadén y los experimentos realizado por los autores de este post

Dra. Marina Robas Mora; Dr. Pedro Antonio Jiménez Gómez y Dr. Agustín Probanza Lobo

 Universidad San Pablo CEU. Facultad de Farmacia; Dto. de Ciencias Farmacéuticas y de la Salud; Área de Microbiología

 La aparición de resistencias a antibióticos en bacterias patógenas (que previamente eran sensibles) es uno de los principales retos a los que se enfrenta la Microbiología actual.  Cada vez hay más evidencias de microorganismos ambientales altamente resistentes a los antibióticos. Los genes que dan lugar a esta resistencia ambiental tienen la capacidad de ser transferidos a patógenos y, de hecho, existen pruebas de que algunos genes de resistencia se han originado en bacterias ambientales.

Teniendo en cuenta lo anterior, y considerando que la contaminación, en general, y por metales pesados, en particular, puede seleccionar de forma cruzada resistencia microbiana a antibióticos, pasamos de tener un problema de naturaleza puramente ambiental a un claro ejemplo de riesgo para la salud pública. Varios autores ya habían descrito que el efecto de los contaminantes sobre la biosfera es mucho más amplio que la dimensión puramente ambiental, pudiendo afectar la estructura y la actividad de la microbiota ambiental. En este sentido, la cross-selección entre la contaminación por mercurio y la resistencia a antibióticos (los mismos determinantes genéticos responsables de la resistencia a antibióticos y a metales) es una de sus consecuencias y un claro ejemplo de los efectos de este tipo de contaminantes, no solo sobre el medio ambiente, sino potencialmente sobre la salud humana y animal. A día de hoy, no está completamente descrito el alcance del impacto que la contaminación por genes de resistencia pueda tener para la salud humana, así como para la evolución de las poblaciones microbianas. Los estudios sobre la resistencia a antibióticos en suelos demuestran que las bacterias ambientales portan genes de resistencia a antibióticos independientemente de la actividad humana. Estas bacterias, muchas de ellas no olvidemos que son productoras naturales de este tipo de sustancias, por tanto, actúan como reservorios naturales de genes de resistencia y suministran  genes transferibles, lo que constituye un  problema  de  salud pública que se creía superado. Lamentablemente, la ignorancia humana ha llevado erróneamente a considerar que el suelo es una esponja de lo más adecuada para almacenar y absorber con una enorme resiliencia todos los desechos que le incorporásemos con la consecuente, aunque no siempre considerada, reducción de su potencial empleabilidad. Si a esto le sumamos que de todos los ambientes posibles, el suelo es, probablemente, el ambiente más heterogéneo y actúa como el sumidero de todos los residuos y desechos imaginables, entre ellos los efluentes urbanos, ganaderos, industriales, sanitarios,… ninguno previsiblemente libre de antibióticos, abandonamos la dimensión ambiental para generar un cóctel de lo más prometedor, de interacciones microorganismos-sustancias químicas, cuyo potencial efecto sobre la flora y fauna desconocemos por completo.

Un claro ejemplo de ello (que nos puede servir como referencia para entender la dinámica edáfica), es el ámbito en el que hemos estado trabajando durante los últimos cuatro años, y que vio la luz en forma de Tesis Doctoral, es la situación que se vive en la que probablemente sea la zona minera más importante a nivel global: el Distrito Minero de Almadén. Éste es conocido por ser la región del mundo que más ha abastecido con mercurio desde la época de los Romanos hasta su cierre en el año 2003. Tanto es así que los datos más actuales disponibles revelan la existencia de valores elevados (o incluso extremadamente elevados) del contaminante en suelos (de casi 9000 μg/g, frente a los 1-1,5 μg/g que establece como límite la legislación vigente para este metal pesado). Así mismo, se han detectado niveles alarmantes en cangrejos y en plantas, (algunas de las cuales podrían haber sido empleadas como pasto o incluso para consumo humano). Conociendo esta información y sabiendo que esta concentración va in crescendo según ascendemos en la cadena alimentaria, parece lógico que la mayor parte de los estudios que se llevan a cabo a día de hoy en la zona, sean con fines restauradores o rehabilitadores a fin de mitigar los problemas causados por la contaminación por mercurio y encontrar usos alternativos del suelo que impulsen de nuevo la economía local. Sin embargo, los métodos físico-químicos tradicionalmente empleados, aunque permiten obtener buenos resultados en procesos de descontaminación de suelos afectados con metales pesados, son caros y pueden resultar agresivos con el medio ambiente, por lo que actualmente se plantea otra posible vía de actuación, la biológica, como una alternativa más eficaz, económica y respetuosa con el medio ambiente. Esto implica el empleo de organismos para reducir, eliminar, contener o transformar los contaminantes en suelo, agua y aire, a través del empleo de métodos biotecnológicos como la biorremediación. Una de las técnicas más conocidas de remediación biológica es la fitorremediación. Si se optimiza el efecto sinérgico entre las plantas y sus microorganismos asociados a la raíz pasa a denominarse fitorrizorremediación que es precisamente donde hemos desarrollado nuestra línea de trabajo. Fue precisamente buscando bacterias asociadas a las raíces (rizosfera) de plantas naturalmente crecidas en los suelos de Almadén (para su ulterior uso en procesos de fitorrizorremediación) que nos dimos cuenta de un hecho que nos abriría un nuevo enfoque del estudio. Las complejas comunidades microbianas que estábamos estudiando con fines restauradores, presentaban elevados niveles de resistencia a antibióticos. La pregunta es obligada ¿cómo es posible que, en medio de un paraje natural sin elevada presión antrópica (o ganadera) encontremos resistencias antibióticas a sustancias del mundo clínico, como por ejemplo quinolonas? ¿cómo han llegado hasta ahí? ¿qué significado biológico tienen? pero no solo eso, lejos de terminar ahí, seguimos con las sorpresas al comprobar que esa resistencia comunitaria varía en función de si analizamos suelos rizosféricos o si analizamos suelos libres, ¿qué papel juega la vegetación, más concretamente la rizosfera de las plantas en la selección de su microbiota edáfica simbiótica?

Aún estamos lejos de dar respuesta a todas estas preguntas (aunque trabajamos incesantemente en ello) pero lo que es innegable es que esta situación es extrapolable a muchos otros ambientes en los que la presencia de un contaminante favorece la selección de cepas naturalmente resistentes y de cepas capaces de adquirir mecanismos de resistencia a partir de elementos génicos móviles, tales como integrones, transposones o plásmidos. Desafortunadamente, el medio natural es sensible a este problema, y la resistencia a antibióticos amenaza la prevención y tratamiento de un rango creciente de infecciones causadas por bacterias. Por ello, un elevado número de gobiernos de todo el mundo están dedicando esfuerzos para combatir un problema que amenaza los logros de la medicina moderna. Ya la Organización Mundial de la Salud en el año 2014, emitió un comunicado en el que alertaba de que una era post-antibiótica en la que las infecciones más comunes o incluso lesiones menores pueden suponer un riesgo para la vida, lejos de ser una visión apocalíptica y fatalista, es una posibilidad en el presente siglo XXI.

 Y así es como hemos pasado de lo que a primera vista es un problema meramente ambiental, la contaminación de los suelos con metales pesados, a un problema global de salud pública; la resistencia a antibióticos. Queda mucho por hacer y nos comprometemos a seguir en esta prometedora línea de investigación, ya que los problemas siempre deben abordarse desde la base. La crisis de resistencia antibiótica a la que estamos asistiendo en los últimos años, que por fin empieza a hacerse eco en los medios de comunicación y a llegar a los oídos de la población en general, no puede o, mejor dicho, no debe abordarse exclusivamente atendiendo a la cúspide de la pirámide: el ámbito clínico. Debemos ahondar en el problema y buscar el origen y no solo en las consecuencias (que también), respondiendo a alguna de estas preguntas: ¿Cuál es el verdadero origen de la resistencia a los antibióticos? ¿Cómo y en qué momento entra en contacto la población con dichas resistencias? ¿Es por un abuso de antibióticos como nos hacen ver a través de una inadecuada prescripción médica, o un uso (abuso) inadecuado de los antibióticos, o más bien la sobreexposición es inconsciente a través de los alimentos (vegetales y animales) y consumo de aguas? ¿Quizá una combinación de todo lo anterior? Por ello, hacemos un llamamiento a un análisis más global e integrado de la problemática. Que la resistencia a antibióticos en un problema clínico es indiscutible, pero también ambiental, no olvidemos ninguna de las dos caras de la moneda o nos será muy difícil dar en la diana.

Autores:

Dra. Marina Robas Mora

Dr. Pedro Antonio Jiménez Gómez

Dr. Agustín Probanza Lobo

 

Universidad San Pablo CEU.

Facultad de Farmacia

Dto. de Ciencias Farmacéuticas y de la Salud

Área de Microbiología

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Inventario y Monitorización de Suelos Contaminados y su Relevancia para la Salud

Conocer los contenidos de compuestos potencialmente dañinos para la salud en los suelos de un país resulta ser una información muy valiosa con vistas a  gestionar los suelos agrícolas, pastorales y forestales. Sin embargo a la hora de hacer uso de esta información u otorgarle el valor que merece, uno debe tener en cuenta ciertos detalles, que no sólo afectan a la metodología. La noticia de hoy, y más aún cuando soy consciente de esta interesante iniciativa en España desde hace muchos años, me ha dado pie a reflexionar sobre este asunto.

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Drenaje ácido en la mina abandonada de San Quintín, Ciudad Real. Fuente: Universidad Complutense de Madrid

 La contaminación de los suelos del mundo aumenta día a día debido a la agricultura y ganadería industriales. En consecuencia, si uno desea conocer las tendencias debe monitorizarlas periódicamente. Un inventario es un producto estático, muy útil para ciertos propósitos pero que puede acarrear deficiencias en otros. Por ejemplo, un mapa de suelos atesora una vida media “útil prolongada”, que no así la de los productos tóxicos que lo albergan. En España se comenzó, a inventariar la contaminación de los suelos forestales ya hace un par de décadas o quizás más, cuando en Europa se dio la ¿falsa? alarma acera de  los devastadores efectos de la lluvia ácida (si bien en este país es mayoritariamente básica, salvo en espacios geográficos concretos). Pero eso fue ya hace mucho tiempo. Con vistas a que el lector entienda mejor lo que deseo expresar, acudiré al auxilio de un ejemplo. Un día hace ya mucho tiempo, elaborando un informe para la Agencia Europea de Medio Ambiente, junto con expertos de una determinada Comunidad Autónoma, estos valoraron que en unos 20 ciclos anuales habían cambiado los usos del territorio en más de un 20% de su superficie (posiblemente ahora la cifra pueda alcanzar hasta el 30%). En consecuencia los datos obtenidos de inventarios atesoran una fecha de caducidad demasiado breve, por desgracia. Seguidamente el antiguo Ministerio de Medio Ambiente  encargo otro proyecto al INIA (perteneciente al antiguo Ministerio de Agricultura) que se proponía alcanzar los objetivos en los espacios agrarios y pascícolas. La información que me proporcionó uno de los autores de los estudios en los que se basa la nota de prensa que os mostramos abajo es que este último inventario se encontraba prácticamente terminado hará unos 6 o 7 años. Resulta pues difícil de entender las tardanzas gubernamentales a la hora de publicar esta información y menos aún el porque de no mostrar los datos en acceso abierto. Esta última iniciativa ofrecería a los investigadores del país la posibilidad de atesorar unos umbrales de referencia respecto a la fecha de muestreo. Empero ya sabemos que la burrocracia latina deviene en superlativa.

 Digamos que el muestreo por cuadrículas fue amplio y personalmente entiendo (aun sin ser experto) que la metodología fue acertada, o al menos aceptable. Eso sí, no nos informa necesariamente de los sitios altamente contaminados que ya son reconocidos en España, por cuanto este tema, fue realizado por otras instancias y expertos. Por lo tanto, surgen ya dos lagunas importantes a la hora de extraer conclusiones, aunque algo se debe haber hecho, por lo que se desprende de la nota de prensa.

 Como este tipo de comentarios y reflexiones puede molestar a los autores firmantes, digamos que el ritmo de muestreo y analítica depende de los fondos recibidos, dotación de instrumental y personal. Por lo que yo sé, todos estos ítems fueron considerablemente escasos, y de ahí que el estudio  se dilatara en demasía. En consecuencia, debe eximirse a los implicados de responsabilidad alguna en la materia.

 Por lo tanto, y aun reconociendo el enorme valor del trabajo llevado a cabo, se me antoja temerario aseverar que la cantidad de metales pesados en los suelos españoles, o de cualquier otro país en las mismas circunstancias, resulta ser insignificante. Cuando el cambio de uso cubre enormes extensiones y la agricultura industrial domina grandes espacios geográficos, resulta necesario monitorizar a intervalos regulares de tiempo, lo cual es más económico y práctico que volver a llevar a cabo un nuevo inventario dos o tres decenios después. Pero nuestros legisladores ni entienden ni entenderán, las razones aquí aludidas (no hay más ciego que el que no quiere ver). En cualquier caso reiteremos que muchos suelos periurbanos y cercanos a densas zonas industriales deben tenerse en cuenta, o al menos explicitar tales lagunas cuando se informa al público, como en este caso. Y como no se hace, el ciudadano puede fácilmente llegar a la errónea conclusión  de que no existe contaminación por metales pesados en un país cuando probablemente resulte que sí. Incluso el valor de un buen inventario debe analizarse con cautela a la hora de extraer cierto tipo de conclusiones. Os dejo pues con la noticia y otra información adicional sobre la base de datos georeferenciada aludida, no sin antes preguntaros….. En uno de los enlaces a los que he accedido sobre el inventario mentado se explicita que los metales pesados medidos fueron Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb y Zn: ¿Están todos los que actualmente pueden afectar a la salud humana o de los ecosistemas? ¿Qué pensáis?.

 Juan José Ibáñez     (más…)

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Un Villancico Contaminado (Biosfera Envenenada por Tierra, Mar, Aire y Suelo)

Comencemos señalando que si las clasificaciones de suelos de la USDA y la FAO (WRB) incluyen los sedimentos lacustres y litorales someros, no existe razón alguna para eliminar de la ecuación a los fluviales, a no ser que los arquitectos de ambas no supieran nadar en aguas corrientes. Francamente no me extrañaría. Pero vayamos al asunto que hoy nos ocupa y preocupa. En el año 2007 ya escribimos el post “el sistema cardiovascular de Gaia: la manifestación de un planeta enfermo” Hoy podría decir que conforme leo y leo más noticias relacionadas, se me antoja que se encuentra en estado crítico. Pero sigamos (…) Se hace creer al ciudadano que las depuradoras limpian todo tipo de contaminantes (químicos, físicos y biológicos).  Empero no es así. Tan solo, y en el mejor de los casos, se descontamina lo que se considera en un momento y lugar nocivo para la salud. No obstante, día a día descubrimos más compuestos peligrosos y en mayor cantidad y diversidad. Por un lado, tal hecho implica que vamos reconociendo que aun sabemos muy poco, pero por otro que cada vez añadimos más sustancias nocivas al medio ambiente y lo que es peor, muchas de ellas de “nueva generación”. Al igual que las leyes de la física nos informan de que “la materia no se crea ni se destruye”. Las sustancias que no se degradan permanecen, y como mucho cambian de ubicación respecto a donde fueron vertidas. Y como no paramos de añadir esas últimas en variedad y en cantidad (…) Y como una legislación ya de por sí precaria se incumple (…) impunemente (…) Quizás, conforme incrementa la lista de contaminantes emergentes, también lo hace la de enfermedades emergentes (….). Ahora bien, siempre nos enteramos tarde, mal y nunca, ya sea por nuestra ignorancia, la pasividad de las autoridades o (…) mejor no seguir. Como resultado de todo ello, seguimos empecinados en generar una biosfera-vertedero-envenenada. Eso sí, yo me pregunto, ¿no debería cambiar mi línea de investigación sobre diversidad de suelos por la de diversidad de contaminantes? Posiblemente me sea más fácil publicar en revistas de impacto. Tal vez atesore algún valor. Empero ya se el resultado a priori. Como en los ecosistemas naturales, tal diversidad incrementaría con el tiempo. ¿O no? ¿Se trataría de mala praxis científica? Prometo que el próximo post intentará ser menos ácido, dado que estamos inmersos en estas entrañables festividades.

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Un villancico contaminado. Fuente: Crónicas de un Pensador

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