Adherencia de Actinomadura madurae en plásticos PET (polietileno tereftalato)

Abstract

Los actinomicetos son bacterias Gram positivas, aerobias, mesófilas y de crecimiento filamentoso que habitan principalmente el suelo forestal, donde cumplen un papel relevante en la degradación de materia orgánica. Algunos géneros, como Nocardia, Actinomadura y Streptomyces, son causantes del actinomicetoma, infección subcutánea crónica, inflamatoria y de lenta progresión. Clínicamente, se caracteriza por hiperpigmentación, tumefacción nodular, abscesos y la formación de fístulas que drenan líquido seropurulento. Con el tiempo, la infección puede destruir tejidos blandos, musculares, óseos, articulares e incluso viscerales. En Latinoamérica, los principales agentes son Nocardia brasiliensis (80% de los casos en México) y Actinomadura madurae (10%). La vía de entrada ocurre a través de traumatismos en la piel con materiales contaminados con tierra, siendo una infección ocupacional que afecta sobre todo a agricultores y personas en contacto con el medio ambiente. La contaminación ambiental por tereftalato de polietileno (PET) representa un desafío global debido a su elevada producción y acumulación en ecosistemas. Este polímero es ampliamente utilizado en envases, botellas y fibras textiles, con un incremento de producción de 311 a 359 millones de toneladas entre 2014 y 2018. La ONU advirtió que para 2050, podrían generarse 26 mil millones de toneladas de residuos plásticos, de los cuales cerca de 12 mil millones se acumularán en suelos, ríos y atmósfera. Estos fragmentos ofrecen superficies rugosas e hidrófobas que facilitan la colonización microbiana, incluyendo actinomicetos, los cuales poseen una capa cerosa hidrófoba que favorece su adhesión. Diversos estudios han demostrado la afinidad de N. brasiliensis por superficies inertes como plásticos, cubreobjetos o dispositivos médicos, donde representa un riesgo clínico. Asimismo, se ha observado adherencia en madera en descomposición y microplásticos. La colonización de superficies inertes es esencial para la formación de biopelículas, estructura microbiana envuelta en una matriz de exopolisacáridos (EPS), proteínas, lípidos y DNA, que confieren resistencia ambiental a los microorganismos. Aunque este proceso se conoce en N. brasiliensis, para A. madurae no existen evidencias de adhesión ni de biopelículas en plásticos. Por lo tanto, en el presente proyecto se evaluó la adherencia, crecimiento filamentoso y producción de EPS de A. madurae en diferentes plásticos PET mediante microcultivo en medios BHI y Czapek, analizados por tinción Gram y PAS. Los resultados confirmaron la formación de colonias filamentosas y biopelículas, con incremento progresivo de tamaño y EPS a lo largo del tiempo, demostrando la capacidad de este actinomiceto para colonizar PET bajo condiciones diversas.

Actinomycetes are Gram-positive, aerobic, mesophilic, filamentous-growing bacteria that mainly inhabit forest soil, where they play a relevant role in the degradation of organic matter. Some genera, such as Nocardia, Actinomadura, and Streptomyces, are responsible for actinomycetoma, a chronic, inflammatory, and slowly progressing subcutaneous infection. Clinically, it is characterized by hyperpigmentation, nodular swelling, abscesses, and the formation of fistulas that drain seropurulent fluid. Over time, the infection can destroy soft tissue, muscle, bone, joints, and even visceral organs. In Latin America, the main causative agents are Nocardia brasiliensis (80% of cases in Mexico) and Actinomadura madurae (10%). The route of entry occurs through skin trauma with soil-contaminated materials, making it an occupational infection that mainly affects farmers and people in contact with the environment. Environmental contamination by polyethylene terephthalate (PET) represents a global challenge due to its high production and accumulation in ecosystems. This polymer is widely used in packaging, bottles, and textile fibers, with an increase in production from 311 to 359 million tons between 2014 and 2018. The UN warned that by 2050, 26 billion tons of plastic waste could be generated, of which nearly 12 billion will accumulate in soils, rivers, and the atmosphere. These fragments provide rough, hydrophobic surfaces that facilitate microbial colonization, including actinomycetes, which possess a hydrophobic waxy layer that favors adhesion. Several studies have demonstrated the affinity of N. brasiliensis for inert surfaces such as plastics, coverslips, or medical devices, where it poses a clinical risk. Adhesion has also been observed on decaying wood and microplastics. The colonization of inert surfaces is essential for biofilm formation, a microbial structure embedded in a matrix of exopolysaccharides (EPS), proteins, lipids, and DNA, which provides environmental resistance to microorganisms. Although this process is known in N. brasiliensis, for A. madurae there is no evidence of adhesion or biofilm formation on plastics. Therefore, in the present project, the adhesion, filamentous growth, and EPS production of A. madurae on different PET plastics were evaluated through microculture in BHI and Czapek media, analyzed by Gram and PAS staining. The results confirmed the formation of filamentous colonies and biofilms, with progressive increases in size and EPS over time, demonstrating the ability of this actinomycete to colonize PET under diverse conditions.