Microorganismos del aire de la ciudad de Monterrey, N.L. México

1. Resumen
3. Materiales y métodos
4. Resultados y Discusión
5. Conclusión
6. Referencias

RESUMEN

La atmósfera contiene partículas en suspensión, las que a su vez transportan microorganismos, algunos de los cuales son potencialmente patógenos para humanos. El objetivo de esta investigación fue determinar la concentración y tipo de microorganismos cultivables suspendidos en la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N. L. México, por análisis microbiológico de nueve sitios de la ciudad a dos horas diferentes del día (9 am y 14 pm).

Para ello se realizaron conteos microbianos de: bacterias mesofílicas aerobias (BMA), coliformes, hongos, cocos Gram Positivos: Staphylococcus aureus y un bacilo Gram Negativo: Pseudomona aeruginosa. Además de la exposición al ambiente de diferentes medios de cultivo específicos selectivos para microorganismos patógenos potenciales. Los resultados muestran un valor promedio de densidad microbiana/m3 de aire: de 1 UFC X 106 de BMA; de 7 UFC propágulos X102 de hongos y de 3 a 95 de NMP de coliformes.

De las bacterias Gram Positivas la dominante fue el género esporulado Bacillus con sus especies: B.circulans, B. coagulans, y B. licheniformis. De las bacterias Gram Negativas el género Enterobacter agglomerans y sus especies E. aerogenes, E cloacae, además de Proteus spp, lo que supone fecalismo al aire libre. De los hongos, los géneros comunes fueron: Penicillium sp y Aspergillus spp. Se concluye que las partículas de polvo suspendidas en el aire de la ciudad de Monterrey, son un vehículo de transporte microbiano de patógenos potenciales oportunistas para el hombre.

Palabras clave: Polvo, alergia, enfermedades respiratorias y gastrointestinales.

Summary

Microorgamisms suspended in the atmosphere city of Monterrey, N.L. México.

Air contains dust in suspended which carry on microorganisms some of them are potencially human pathogens. The atmosphere of this research was to determine the microorganisms suspended in the air of the Monterrey City, N.L. Microbiological analysis were made in nine sites of the city at 9 am and 14 pm. Microbial counting were done of mesophilic aerobic bacteria (BMA), coliform, fungi, Gram Positive coccus: Staphylococcus aureus also a Gram Negative rod Pseudomona aeruginosa. Including the environmental exposition of selective culture media to isolate potential pathogen microorganisms. Results show an average microbial density/ m3 of air: 1 CFUx 106 of BMA; 7 UFG propagules x 103 fungi; 3-95 NMP of coliforms. The Gram Positive dominant bacterium was the spore genus Bacillus and its species: B. circulans, B.coagulans and B. licheniformis. The Gram Negative dominant was the enteric genus Enterobacter agglomerans and its species: E. aerogenes, E. cloacae, including Proteus spp which means free fecalism. The fungi genus found were Penicillium and Aspergillus. It´s concluded that dust suspended in air of Monterrey, N.L. is transporting opportunistic pathogens microorganisms for humans. Key word: dust, allergy, respiratory and enteric disease.

Introducción

Las bacterias se dispersan en las partículas de polvo en la atmósfera, al igual que los propágulos de hongos. Como es de suponer se incluyen las enterobacterias que causan enfermedades gastrointestinales (De Lima y Gadelha, 1983) por el fecalismo al aire libre de animales domésticos y humanos en zonas marginadas (Irving et al., 1997). Los microorganismos del aire en general se dispersan con relativa facilidad, tal como los patógenos verdaderos y los oportunistas del tipo Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes, comunes en la nasofaringe humana que se expulsan al aire por gotas de saliva, mucus, al toser, estornudar, hablar, escupir o reír y que son responsables de la transmisión de enfermedades comunes del aparato respiratorio (McDonald et al., 2000; Chang et al., 1985).

El polvo transporta una carga variable microbiana que contamina agua y alimentos no protegidos (Rahme et al., 1995; Geller 1983; Burge et al., 1977). El aire se considera una fuente de contaminación microbiana que contribuye a la incidencia de enfermedades respiratorias y gastrointestinales humanas y animales que ambos inhalan partículas de entre 0.3 y 10 µ de diámetro y de 0.40 a 2.75 µ de longitud. Esto representa un riesgo constante y parcialmente moderado para la salud de humanos y animales en función de las condiciones ambientales en un determinado sitio geográfico (Chang et al., 1985), en especial en ciudades de tipo industrial como Monterrey, N.L, que además combinan zonas de intenso tráfico vehicular, áreas verdes, sitios de producción agrícola y de pobreza extrema.

Los objetivos de este trabajo fueron determinar I) la densidad de los microorganismos suspendidos en la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L. y II) identificar la biota bacteriana y fúngica suspendida en esa atmósfera.

Materiales y métodos

Para el análisis de la microbiota en la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L. se colectó de la atmósfera en nueve sitios seleccionados con base en la intensidad de la actividad humana, tráfico vehicular y dirección del viento, humedad relativa, temperatura los sitios escogidos y sus características generales se presentan en el cuadro 1.

El muestreo en cada sitio se realizó a dos horas diferentes durante el día: 9:00 am, con una temperatura promedio de: 19.0°C + 2; 70%, humedad relativa (HR) y 14:00 pm, temperatura 34.0°C +3 y 30% HR; dirección y velocidad del viento durante la mañana 15 Km/ h norte y durante la tarde 10 Km/h norte.

Cuadro 1. Características de los sitios de muestreo de la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L. México.

Muestreo del aire. Se usó una bomba de vacío para burbujear 900 litros de aire a velocidad de 10 L/minuto en 200 mL de una solución amortiguadora de fosfatos pH 7.2, preparada de la siguiente forma: Solución A, g/L: NaH2PO4 H2O:27, solución B: Na2HPO4 28.39. Se tomaron 140 mL solución de A y 360 mL solución de B, aforados a 1000 mL con agua destilada, en un matraz Erlenmeyer de 500 mL. Con esta solución amortiguadora se realizó la determinación de la densidad microbiana de: BMA, coliformes y hongos, S. aureus y Pseudomona aeruginosa (Sutton et al., 1998; Jones y Cookson, 1983; Marcher y First, 1983).

I.- Determinación de la densidad microbiana en la atmósfera de la Monterrey, N.L.

1). Bacterias mesofílicas aerobias (BMA). Se realizó con la técnica de difusión en placa en agar para cuenta estándar (ACS), de la solución inicial en el matraz donde se burbujeó el aire, se realizaron las diluciones: 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 y 10-6 ; de cada una se transfirió un mililitro a placas Petri con ACS, las cajas se incubaron a 35oC/48 h, posteriormente se efectuó el conteo de colonias con un contador Québec (Irving et al., 1997).

El criterio para determinar el número de colonias fue el recomendado por la Asociación Americana de Salud Pública (AAPH). Se realizó observación microscópica de los tipos de colonias, las cuales se aislaron en agar soya tripticasa (Difco) y posteriormente su identificación bioquímica con el criterio del Manual de Bergey (Holt et al., 1994) y otros autores (Blom et al., 1984).

2). Bacterias coliformes. Se utilizó la técnica del número más probable (NMP). De la suspensión en la que se burbujeó aire se transfirieron 10,1.0 y 0.1 mL a series de tres tubos con campana de fermentación.

En la primera serie de cada tubo contenía 20 mL de caldo lactosado (CL) con el doble de la concentración normal recomendada; la segunda y tercera serie de tres tubos con cada 9 mL de CL a la concentración normal usada. Los tubos se incubaron a 35oC/24-48h. Posteriormente de los tubos con gas en la campana de fermentación se registró como positiva la prueba presuntiva; se transfirieron tres asadas de estos a tubos con 5 mL de caldo bilis verde brillante (CBVB) selectivo para coliformes, estos se incubaron por 24h/37ºC.

Luego que se detectó gas en la campana de fermentación, se registró como positiva la prueba confirmatoria. Los tubos se incubaron a 35ºC/24-48h; el número de tubos que desprendieron gas, se agrupó para determinar el NMP de coliformes en el aire según la tabla Mac Brady. Para aislar E. coli de los tubos positivos de la prueba confirmatoria se sembraron por estría en agar eosina azul de metileno (EMB), las placas se incubaron a 24h/37ºC; a las colonias típicas de E. coli en la superficie de EMB, se les realizó la tinción Gram y las pruebas bioquímicas específicas para su identificación (Holt et al., 1994).

3). Hongos. Se empleó el método de difusión en placa con agar papa dextrosa (APD); de la suspensión amortiguadora del matraz en que se burbujeó el aire de las zonas escogidas se transfirieron 2 mL a placas de Petri, se mezclaron y solidificaron con APD.

Las cajas se incubaron a temperatura ambiental 22-25°C/5 días, se realizó el conteo de los propágulos de hongos. Estos se conservaron en tubos con 5 mL de APD como microcultivos para su identificación con las claves de Barnett (St. Germain y Summerbell, 1996).

4). Staphylococcus aureus. Se usó la técnica de extensión en superficie, se tomaron alícuotas de 1.0 mL directamente de la suspensión del matraz de donde se burbujeó el aire para placas con agar Baird Parker para S. aureus; estas placas se incubaron a 35oC/24-48h, las colonias típicas sospechosas de este género se aislaron e identificaron de acuerdo al Manual de Bergey (Holt et al., 1994).

5). Pseudomona aeruginosa. Se usó la técnica de extensión en superficie de la suspensión del matraz de burbujeo de la atmósfera, se tomaron alícuotas de 1.0 mL en agar citrimida (AC), selectivo para este género Gram Negativo. Las cajas se incubaron a 35oC/24-48h, para contar sus colonias típicas y se seleccionaron aquellas para realizar pruebas bioquímicas correspondientes para su identificación (Holt et al., 1994).

II.- Exposición de los medios de cultivo enriquecidos a la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L.

Paralelamente al muestreo del aire por burbujeo en la solución amortiguadora en cada sitio, se expusieron al ambiente/30 min cajas Petri con agar sangre, incubada a 35oC/48 h y APD a temperatura ambiente (25-30oC)/5 días, las colonias dominantes observadas se aislaron, observaron al microscopio por Gram y tiñeron para hongos según el caso, se resembraron para su identificación bioquímica por los criterios previamente señalados.

Resultados y Discusión

El cuadro 2 muestra la frecuencia de los géneros bacterianos y fúngicos dominantes detectado en la atmósfera de las distintas zonas de la ciudad de Monterrey. N.L. En caso de las bacterias el más frecuente fue Bacillus con sus especies: B. coagulans y B. licheniformis; está última así como, B. subtilis y B. cereus, se consideran especies patógenas oportunistas, implicadas en infecciones de piel, de ojos, de heridas y eventualmente en intoxicaciones alimenticias (Riesenman y Nicholson, 2000), su dominancia se atribuye parcialmente a la tolerancia de sus esporas a la radiación de luz ultravioleta (UV) (Nicholson et al., 2000; Sundin y Jacobs, 1999; Setlow, 1998). Además de que soportan la desecación y la elevada temperatura que puede suceder en el aire, lo que elimina bacterias no esporuladas (Rahme et al., 1995; Nicholson et al., 1991).

Contrario a lo esperado, la frecuencia de la familia Enterobacteriaceae, fue baja representada por Proteus y Enterobacter sp, además no se detectó E. coli ni ningún otro coliforme en el polvo del aire de la zona marginada o en los asentamientos irregulares que tienen el problema de drenaje abierto y donde es común el agua estancada, debido a la falta de pavimento (sitio 4); una posible explicación a la ausencia de esta bacteria indicadora de contaminación fecal, es que en esas zonas existe contaminación química en la atmósfera, aunada a la sensibilidad de las enterobacterias a la luz UV; esto redujo al mínimo su densidad (Paul et al., 1997; Setlow, 1988; Mitscherlich y Marth, 1984).

Con respecto a la densidad de hongos, se observó una alta frecuencia de los géneros Penicillium y Aspergillus, lo que coincidió con lo reportado en el aire de algunas ciudades industriales del Brasil y que se cree contribuyen a la elevada incidencia de alergias en ciertas épocas del año (Setlow, 1992,1994). La supervivencia de los propágulos de los hongos en el polvo del aire se atribuyó a que estos poseen esporas y eficientes mecanismos de reparación de daño provocados por la luz UV, lo que les permite tolerar este efecto biocida y por tanto pululan por largos períodos de tiempos en la atmosfera de la ciudad, ello favorece el incremento de casos de alergia tipo asmática en la población en general, como se reporta en la literatura en otras ciudades industriales (Marthi et al., 1990; Blom et al., 1984; Burge et al., 1977).

En el cuadro 3 se muestra la estadística descriptiva de la densidad microbiana suspendida en el polvo de la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L., por el método de exposición (ME). En este cuadro se observó que en algunas de esas zonas de la ciudad fue detectada una mínima densidad microbiana, lo que sugiere un efecto biocida de la radiación UV y una posible acción germicida de otros agentes químicos en la atmósfera como el dióxido de azufre que se produce en fábricas cercanas a los sitios del análisis y que causaron la reducción de la densidad de la población microbiana en suspensión, en específico en la zona de intenso tráfico vehicular, con un valor de BMA de 840,000 UFC/m3 y un máximo de 2 X 106 UFC/m3 y una desviación estándar de 330,000 UFC/m3 (Slieman y Nicholson, 2000; Setlow, 1994).

En ciertos sitios no se detectaron microorganismos en el polvo de la atmósfera de la ciudad, pero en otros se encontró hasta una máxima de 6 X 102 UFC/m3 de BMA con una desviación estándar de 490,000 UFC/m3, lo que apoya un posible efecto bactericida acumulativo de la UV más intenso a las 14 pm que las 9 am tal y como se reporta por Sundin y Jacobs (1999), Sun et al., (1994), Tovar-Rojo y Setlow (1991) en investigación sobre la calidad microbiana de ciudades en EUA y Europa. En este cuadro se observó que no obstante aplicar los métodos de exposición y de dilución, el valor de la densidad de las bacterias en suspensión en la atmósfera de cada sitio fue similar aunque el valor de coeficiente de variación en cada zona analizada fue diferente, se cree que esta mínima diferencia detectada en densidad de los hongos fue menor por su fuerte tolerancia a la luz ó radiación UV (Fairhead et al., 1993; Fairhead y Setlow, 1992).

En contraste con la máxima densidad bacteriana en la atmósfera de algunos sitios de la ciudad, como en la zona de intenso tráfico vehicular, resultado semejante se reportó en algunas ciudades de Suecia y otras (Warriner et al., 2000; Blom et al., 1984).

En general los resultados sobre la densidad microbiana en los sitios de análisis de la atmósfera se asociaron estrechamente con la actividad laboral, el número de habitantes y la condición sanitaria, etc., de cada sitio (Tovar-Rojo y Setlow, 1991).

La densidad microbiana/m3 fue similar a la reportada en la ciudad de México, en donde no se reportó el dominio de ninguna bacteria patógena verdadera en el polvo en suspensión en específico de ciertas áreas verdes e incluso con intenso tráfico vehicular (Mac Vean et al., 1986), lo que se atribuyó a la composición química del aire existente entre ambas ciudades.

En la de México se reportó un alto índice de contaminación química con posible efecto bactericida señalado, influido además por la altura a nivel del mar, que no excede 2435 snm; se cree que este efecto biocida fue menor, aunque la temperatura promedio en el verano en Monterrey tiene una variación entre 38-42°C + 2°C, en contraste con la ciudad de México que es de 22-26°C. Existen reportes de que estos factores influyen sobre la densidad de la población microbiana viable en suspensión adherida a las partículas de polvo al reducirse por una típica actividad biocida de los contaminantes del aire (Chang et al., 1985; Mac Vean et al., 1986).

En el cuadro 4 se presenta la estadística del NMP/m3 para coliformes detectados especialmente en la atmósfera en los sitios 3 y 5, donde se registró un valor máximo de 5,300 NMP/m3 y una desviación estándar de 2,300 y 2, 500 respectivamente. En los sitios 4,6 por el efecto bactericida de la radiación UV (Marthi et al., 1990). En general la densidad de los coliformes por la mañana a las 9 am fue menor que por la tarde a las 14 pm, con excepción de los sitios 3 y 5 en donde se registró la máxima densidad de coliformes independientemente de la hora, con una diferencia en el valor de la densidad inferior entre una hora y otra; en los sitios 2 y 7, donde la densidad de coliformes en suspensión fue mayor por la mañana que por la tarde, lo cual sugiere que por el tiempo en que los coliformes se expusieron a la radiación UV y por la relativa elevada humedad de la mañana, se redujo la densidad de coliformes en comparación con la tarde (Stewart et al., 1995).

El cuadro 5 presenta el análisis de varianza de la microbiota suspendida en el polvo en la atmósfera de la ciudad de Monterrey, en donde los valores del muestreo del aire a las 9 am arrojaron valores diferentes en comparación con lo encontrado a las 14 pm, lo que hace suponer que como se señaló, la intensidad de la radiación visible UV e incluso la humedad relativa fueron determinantes sobre la densidad microbiana.

En este cuadro se observó además que los valores de la F calculada para la densidad microbiana fueron menores, que para la densidad de la F esperada con un 5% de significancia (error). Mientras que los valores de la densidad de la población microbiana en el polvo en suspensión en algunas zonas de la ciudad de Monterrey se registró lo contrario con un error mínimo de (<1.04), la clave sobre el valor de la densidad y de la variedad de los microorganismos detectados (Heidelberg et al., 1997; Seller, 1983).

Cuadro 2. Frecuencia de géneros de bacterias y hongos detectados en la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L. México.

a Todos los valores de la frecuencia son el promedio de cuatro repeticiones.

Cuadro 3. Análisis estadístico de los métodos utilizados en la investigación del análisis de la población bacteriana mesofila de la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L. México.

ND= No determinada ME= Método Exposición MD= Método Dilución

Cuadro 4. Análisis estadístico * de la densidad de bacterias coliformes en la atmósfera de la ciudad de Monterrey, N.L. México.

* Todos los valores son el promedio de cuatro repeticiones.

Cuadro 5. Análisis estadístico de la relación entre la densidad microbiana y el sitio de muestreo de la atmósfera en la ciudad de Monterrey, N.L. México.

F. Cal.= F. calculada; F=F. esperada; am= mañana, pm= tarde.

Conclusión

La densidad de los microorganismos suspendidos en el polvo de la atmósfera de la ciudad de Monterrey fue variable en los sitios de muestreo. Esta densidad no mostró en todos los casos una relación directa con la actividad humana de cada zona, pero sí sus características ambientales como ubicación, grado de urbanización, nivel de vida de sus habitantes, temperatura y humedad relativa. Dominó la máxima densidad microbiana en las zonas urbanas con intenso tráfico vehicular.

En algunos sitios el análisis de varianza indicó que no hubo diferencia significativa (P<0.05) en la forma de la distribución de los microorganismos en el polvo en suspensión en la atmósfera de la ciudad. Se confirmó por los métodos dilución y exposición empleados la ausencia de microorganismos patógenos verdaderos para humanos y animales, lo que sugiere que la flora microbiana en el aire de las zonas muestreadas tiene un riesgo moderado para la salud de sus habitantes. Se recomienda que para prevenir problemas de salud relacionados con enfermedades respiratorias, gastrointestinales y de tipo alérgico, se realice de manera rutinaria un análisis de la calidad microbiológica la atmósfera.

Agradecimientos:

Al proyecto 2.7 CIC-UMSNH (2005-2006) por las facilidades para su publicación

A la FCB-UANL por el apoyo logístico para esta investigación. A Beatriz Noriega-Gamboa, Siloé Gutiérrez Gaxiola y Olga Lidia Hernández Vázquez, por su paciencia en la escritura. QFB Juan Carlos Carrillo Amezcua por la revisión de la ortografía.

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1Aida Nava Palacios

+Hilda García S.

*Libertad Leal-Lozano

3Juan Manuel Sánchez-Yáñez

1Microbiología Industrial y del Suelo,

+M. Alimentos,

*Educación ambiental,

Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza., N.L. Apdo. Postal 414, México. 3Microbiología Ambiental. Instituto de Investigaciones Químico Biológicas. Ed. B1. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

autor correspondiente,

,

Morelia, Mich. 58030. México.