Nuria García
La presencia de antibióticos en el medio ambiente, incluso a concentraciones muy bajas, puede contribuir a la aparición de genes de resistencia a los antibióticos (GRA) y a la selección de bacterias resistentes a los mismos.
Hasta el 90% de los antibióticos que se administran a los animales son excretados a través de las heces y la orina, por lo que el estiércol generado en la producción animal supone una ruta de transmisión de antibióticos al medio ambiente.
Además, la aplicación de estiércol sin tratar puede hacer que aumenten los genes de resistencia presentes en los suelos agrícolas, que podrían transferirse a las personas y a los animales a través del agua potable y la cadena alimentaria, lo que puede conllevar una disminución de la efectividad de las terapias antibióticas.
Por lo tanto, es de vital importancia desarrollar métodos rentables de degradación de los antibióticos en el estiércol antes de su aplicación, para poder mitigar la diseminación de la resistencia a los antibióticos.
El compostaje y la digestión anaeróbica del estiércol podrían aumentar de forma efectiva la degradación de los antibióticos y reducir la prevalencia de GRA. Sin embargo, estos procesos presentan altos costes y requisitos técnicos que limitan su implantación en muchas explotaciones.
Probablemente, los factores fisicoquímicos que intervienen en el proceso (temperatura, pH, y niveles de CO2 y O2) expliquen el efecto del compostaje y de la digestión anaeróbica sobre la persistencia de antibióticos y GRA.
Se realizó un trabajo, publicado en el Journal of Dairy Science (Meng et al., 2020), precisamente para evaluar los efectos de la temperatura y el pH sobre la persistencia de antibióticos y GRA en el estiércol. Para ello, se investigaron los efectos de varias temperaturas y cambios de pH en la persistencia de un antibiótico del grupo de las cefalosporinas y de los GRA en purines de explotaciones lecheras.
El estudio se llevó a cabo en el Virginia Tech Dairy Center, en el que se trataron a cinco vacas, al final del periodo de lactación y con pesos similares, con una única dosis de 300 mg de cefapirina benzatínica en cada uno de los cuarterones de la ubre a través del pezón, siguiendo los protocolos de secado estándar (tratamiento con antibióticos de secado 60 días antes del parto). Se recogieron muestras de orina y heces, desde el día 1 (día de administración del antibiótico) hasta el día 3 después del tratamiento, y las muestras de heces y orina de cada vaca durante los tres días se mezclaron para obtener una muestra homogénea de estiércol.
Aproximadamente un 1 kg de este estiércol se mezcló con agua estéril para generar purín con un contenido sólido final del 5%. Este purín se incubó en matraces de 400 ml a 10, 35 y 55 °C, o a 25 °C con ajustes iniciales a pH 5, 7, 9 o 12. Se recogieron las muestras los días 0, 1, 3, 7 y 28 y se almacenaron a -20 °C.
A continuación, se cuantificaron las concentraciones de cefapirina y los GRA. Para esto último se extrajo el ADN y se realizó una PCR para cuantificar los genes de resistencia a β-lactámicos (cfxA), a macrólidos (mefA) y a tetraciclinas [tet(W)].
Presencia de antibióticos en los purines
Los resultados mostraron que el antibiótico estaba presente en el purín de las muestras iniciales (día 0) y 1 día después de iniciar el tratamiento de incubación o ajuste inicial de pH, pero no se detectó a partir de ese momento.
Así pues, la concentración de cefapirina disminuyó rápidamente durante el primer día (de 12.5 ng/g el día 0 a menos de 1 ng/g el día 1), independientemente de los tratamientos de temperatura o pH aplicados. No obstante:
- La degradación fue mayor en el día 1 en los ambientes a 35 y 55 °C en comparación con el ambiente a 10 °C.
- Las concentraciones de cefapirina fueron más bajas el día 1 en el ambiente alcalino (pH 9 y 12) en comparación con los ambientes neutros o ácidos (pH 7 o 5).
Estos resultados concuerdan con los hallazgos de otros estudios y sugieren que la cefapirina tiene poca estabilidad en el purín del estiércol.
Cómo afecta la temperatura y el pH a los genes de resistencia a antibióticos
A pesar de que ninguna de las vacas del estudio recibió ningún tratamiento antibiótico como mínimo 280 días antes de la administración de la cefapirina, se detectaron los tres GRA cuantificados: cfxA, mefA y tet(W) en el purín del estiércol. Es probable que estos GRA llegaran a las vacas desde otras partes de la granja o incluso desde otras vacas del rebaño, modos de transmisión que requerirían un análisis más detallado.
No se observó ningún efecto significativo de la temperatura o el pH inicial en la presencia del GRA a β-lactámicos, cfxA, y del GRA a la tetraciclina, tet(W), lo que pone de manifiesto que las bacterias del purín que codificaron estos genes no eran sensibles a la temperatura o al pH.
Sin embargo a 10 y 55 °C se redujo la cantidad de GRA a macrólidos, mefA, lo que indica que a estas temperaturas se inhibe la tasa de crecimiento de las bacterias con el gen mefA. Lo mismo sucedió tras la exposición a un ambiente alcalino (pH 12), posiblemente porque el cambio del pH produjo un cambio en la estructura de la comunidad de bacterias y, como consecuencia, se redujo su población.
Conclusiones
Estos resultados sugieren que el aumento de la temperatura o el pH durante el almacenamiento de purines procedentes de vacas lecheras podría usarse, junto con otras prácticas realizas en la explotación, para reducir la transferencia de GRA al medio ambiente tras la aplicación del estiércol en la tierra.
Referencia
Li MM, Ray P, Teets C, Pruden A, Xia K, Knowlton KF. 2020. Short communication: Increasing temperature and pH can facilitate reductions of cephapirin and antibiotic resistance genes in dairy manure slurries. J. Dairy Sci. 103:2877–2882.
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