Abstract
Ants and nosocomial pathogens carried by them were studied in health care centers at four localities in the department of Valle del Cauca: Cartago, Tuluá, Cali and Buenaventura. Seven species were found, of which Paratrechina longicornis and Tapinoma melanocephalum were the most frequently collected. Fourteen bacterial types were isolated; eight were found to be exclusively transported by four species of ants (T. melanocephalum, P. longicornis, Tetramorium bicarinatum y Monomorium pharaonis). The most virulent Gram-positive coccus was Staphylococcus aureus and the Gram-negative bacilli were Escherichia coli, Serratia marcescens, S. liquefasciens, Enterobacter agglomerans, and E. calcoaceticus. Staphylococcus sp. coagulasa (-) was the pathogen most commonly isolated from ants.
Introducción
El estudio de infestaciones hospitalarias por hormigas ha ganado gran auge a partir de las investigaciones realizadas por Beatson (1972), sobre la capacidad potencial de estos insectos para transmitir infecciones intrahospitalarias o nosocomiales (Bueno y Fowler 1994). La presencia de hormigas y otros insectos en ambientes hospitalarios representa un riesgo potencial para la higiene y la salud de los pacientes, debido a la gran cantidad de hábitats que pueden utilizar, a su alto grado de dispersión y hábitos alimenticios (Fernández y Zaror 1971; Edwards 1981). Además se conoce la afinidad de ciertas especies, como la Hormiga Faraona (Monomorium pharaonis), por instrumentos quirúrgicos y capacidad para transportar agentes patógenos causantes de enfermedades (Eichler 1990).
Las principales fuentes de contagio de infecciones nosocomiales son los mismos pacientes, el personal médico, vehículos y otros componentes inanimados como suelo, aire, alimentos y desperdicios (Taylor et al. 1979; Vélez et al. 1992), que hacen parte de un ecosistema artificial conveniente para la multiplicación y desarrollo de aquellos insectos que se comportan como vectores (Reyes y Schenone 1961).
Estudios microbiológicos han indicado la potencialidad de las hormigas como vectores mecánicos de bacterias de los géneros: Staphylococcus, Serratia, Klebsiella, Acinetobacter, Enterobacter, Candida, Pseudomonas, Clostridium y Enterococcus, entre otras (Fowler et al. 1993). Sin embargo, dependiendo de la especie de hormiga, sus hábitos y hábitats dentro de un centro hospitalario pueden variar, lo cual eventualmente puede representar un riesgo en establecimientos con deficiente grado de asepsia, ya que tales agentes bacterianos podrían ser transmitidos a los pacientes (Bailey y Barón 1989).
En Colombia, particularmente en Cali (Valle), investigaciones preliminares realizadas en ambiente urbano (Lozano et al. 1999; Lozano y Chacón de Ulloa 2001) incluyendo algunos hospitales (Olaya y Chacón 2001), indicaron que dos especies de hormigas: Tapinoma melanocephalum (Hormiga Fantasma) y Paratrechina longicornis (Hormiga Loca), fueron dominantes. Lo anterior condujo a desarrollar el presente estudio, en cuatro municipios del Departamento del Valle del Cauca, con los objetivos de identificar y estimar la frecuencia de especies de hormigas en centros hospitalarios y determinar su posible asociación con patógenos nosocomiales.
Materiales y Métodos
Obtención de muestras de hormigas
Entre noviembre 8 y diciembre 12 del año 2001, se llevó a cabo el estudio en cuatro ciudades del departamento del Valle del Cauca – Colombia, de norte a sur: Cartago, Tuluá, Cali y Buenaventura. Con el aval de las Secretarías de Salud de los municipios y la colaboración de los centros hospitalarios, en cada ciudad se seleccionaron dos Instituciones Prestadoras de Servicios de Salud (IPS): un hospital y una clínica. El criterio para la selección de las IPS fue la capacidad de los servicios que prestaban a la comunidad, así, fueron de interés las de mayor complejidad. Dentro de cada IPS se visitaron cuatro áreas; dos de las cuales fueron hospitalización y pediatría, y las otras dos se escogieron aleatoriamente entre urgencias, cocina, sala de partos, sala de neonatos y neurología. En cada área, se seleccionaron dos sitios, como habitación, baño, cocineta, pasillo, etc, los cuales fueron adoptados como repeticiones.
En el punto medio del camino de obreras y con la ayuda de un aspirador bucal entomológico, diseñado especialmente para individualizar cada muestra, se tomaron entre 30 y 40 individuos, los cuales se guardaron en un tubo de vidrio estéril de tapa rosca (16x150 mm). Las muestras se llevaron al laboratorio clínico del Hospital Universitario del Valle (HUV), donde se procesaron inmediatamente o se guardaron hasta el otro día en refrigerador a -20°C.
Adicionalmente, en tubos de vidrio (16 x 50 mm [Kimax]) con alcohol metílico al 70%, se recolectaron algunas hormigas para su posterior identificación en el laboratorio del Grupo de Investigación en Biología, Ecología y Manejo de Hormigas de la Universidad del Valle.
Muestras control
En cada sitio se tomaron dos muestras control: una muestra del aire y otra del suelo. Para la primera, a un metro del lugar donde se recolectaron las hormigas, se colocó una caja de Petri, abierta, de agar sangre con base de BHI (Brain Hearth Infection - (Merck ®)), de modo que se adhirieran a ella los microorganismos presentes en el aire, si es que los hubiere.
Para la segunda, aproximadamente entre 30 y 50 cm de distancia del mismo sitio de recolección de las hormigas, se realizaron dos frotis del suelo con la ayuda de hisopos de algodón, embebidos en caldo de tioglicolato, en un área de 100 cmβ. Una de las muestras se sembró sobre una caja de agar Eosina Azul de Metileno (EMB) (Merck ®), medio bacteriológico de cultivo que permite el reconocimiento selectivo de bacterias Gram (-); y la otra muestra se sembró sobre agar sangre con base de BHI (Merck ®) que permite el crecimiento de bacterias Gram (+) y Gram (-). Un par de guantes de látex diferente fue utilizado para la toma de cada muestra. Cada una de las cajas de Petri se selló con cinta de enmascarar y fue debidamente rotulada. Finalmente todas las muestras se guardaron en una nevera portátil hasta su traslado al laboratorio clínico del Hospital Universitario del Valle en Cali.
Procesamiento de las muestras y Técnicas de siembra
Las muestras de hormigas se maceraron y pesaron empleando una balanza tipo analítico (Denver Instrument Company). Con este dato se calculó el número total de bacterias que transportaban por Gramo de tejido o Unidades Formadoras de Colonia (UFC). Luego, se procedió a realizar la siembra haciendo diluciones peso/ volumen 1:10 y 1:100 empleando Caldo de Tioglicolato (Merck ®). Se dispersó una alícuota de las diluciones anteriores sobre placas de agar sangre con base de BHI (Brain Hearth Infuction) (Merck ®) para establecer el recuento de unidades formadoras de colonia (UFC). Paralelamente se sembró una placa de agar EMB, por el método convencional de siembra por agotamiento, para facilitar la diferenciación entre distintos tipos de colonias de bacterias Gram negativas. Los medios de cultivo sólidos, incluidas las muestras control, se revisaron después de 24 h de incubación a 37°C, se establecieron los recuentos y se procedió a identificar las bacterias Gram positivas que crecieron en el agar sangre y Gram negativas que crecieron sobre el agar EMB. Los caldos de tioglicolato se dejaron incubar por un periodo máximo de cinco días o hasta que se evidenciaron signos de crecimiento franco, después de lo cual se hicieron subcultivos en agar sangre, agar EMB y agar salino manitol. Este último se hizo con el fin de incrementar la posibilidad de aislamiento de Staphylococcus spp.
La identificación de las bacterias provenientes de los diferentes agares de cultivo, se realizó evidenciando características fenotípicas como propiedades de tinción en la coloración de Gram, morfología de las colonias y comportamiento bioquímico determinado por pruebas de identificación manual estándar, entre otras (Koneman et al. 2001).
Resultados
Muestras de hormigas
En los 48 sitios visitados, se colectaron aproximadamente 1600 individuos distribuidos entre los cuatro municipios del Valle del Cauca. Se determinaron siete especies de hormigas, cinco de las cuales se encontraron en Tuluá, cuatro en Cartago y tres en Cali y Buenaventura. Las especies de mayor incidencia fueron la Hormiga Fantasma, T. melanocephalum, con una frecuencia del 43,7% y la Hormiga Loca, P. longicornis, con el 35,4% (Tabla 1).
En la figura 1, se ilustra la abundancia de muestras de hormigas respecto al área de atención hospitalaria, con excepción de la sala de partos donde no se observaron hormigas. La mayoría de las muestras (27%) se obtuvo en el área de pediatría, donde se registraron cinco de las siete especies. Seguidamente se destacan las áreas de hospitalización (25%), urgencias (21%) y sala de neonatos (19%), donde solo se encontraron tres especies.
Frecuencia de aparición de muestras de hormigas por especie y área de atención hospitalaria. Ped: Pediatría, Hos: Hospitalización, Urg: Urgencias, Neo: Sala de neonatos, Neu: Neurología, Coc: Cocina.
Muestras de hormigas obtenidas en cuatro municipios del departamento del Valle del Cauca.
— La especie no fue capturada en esa ciudad.
Aislamiento de microorganismos
Se obtuvo un total de 192 muestras entre las cuatro ciudades (Tabla 2), de las cuales el 71.4% fueron positivas para el crecimiento de microorganismos: 124 muestras correspondieron a bacterias o bacterias más hongos y 13 muestras exclusivamente a hongos.
Frecuencia de crecimiento microbiológico obtenido a partir de todas las muestras recolectadas.
Se procesaron exclusivamente las muestras conteniendo bacterias o bacterias más hongos. Se aislaron 165 colonias agrupadas en 14 tipos bacterianos (Tabla 3). A partir de las muestras de hormigas se aislaron 38 colonias y las restantes se aislaron de los controles (suelo y aire). El número promedio de aislamientos por ciudad fue de 41 con un mínimo de 26 para Buenaventura y un máximo de 50 para Cali. Bacillus sp. fue la bacteria que más frecuentemente creció (50,3%), principalmente en los controles de cada ciudad, excepto en Buenaventura. Entre los cocos Gram positivos, Staphylococcus sp. coagulasa (-), presentó la segunda frecuencia de aparición de todas las cepas aisladas (21.2%) y Micrococcus sp. alcanzó un 12.7%. Las bacterias restantes representaron menos del 4%.
Número de aislamientos bacterianos en cada una de las ciudades
Con un análisis detallado de cada de las 165 colonias obtenidas y específicamente de las halladas sobre hormigas, se comprobó que los aislamientos bacterianos estuvieron representados en cinco especies de hormigas y solo en cuatro de ellas se hicieron aislamientos patogénicos exclusivos, es decir no crecieron en los controles de esa misma muestra (Tabla 4). Los patógenos aislados exclusivamente fueron ocho: Acinetobacter bawmanii, A. calcoaceticus, Enterobacter cloacae, Enterobacter agglomerans, Staphylococcus aureus, Staphylococcus sp coagulasa (-), Escherichia coli, y Streptococcus del grupo D de Lancelfield (no enterococo). T. melanocephalum fue la especie de hormiga a partir de la cual se aisló mayor número de especies patogénicas (62.5%). Del resto de hormigas se hicieron cinco aislamientos o menos.
Colonias patogénicas aisladas exclusivamente de hormigas
El potencial vectorial de las hormigas medido en número de unidades formadoras de colonias (UFC) que pueden ser transportadas, osciló entre 1000 UFC y 2.040.000 UFC/gr (Tabla 5). Los resultados demostraron que de las cuatro especies de formícidos hallados, T. bicarinatum presentó el mayor recuento de UFC (2.040.000).
Patógenos aislados en las especies de hormigas encontradas
Discusión
Relativamente son pocas las investigaciones sobre la asociación de hormigas a centros hospitalarios, la mayoría de ellas adelantadas en regiones de Norteamérica y Europa. Para la región Neotropical, se tienen registros de aproximadamente 20 especies colectadas en hospitales de Brasil, Colombia, Chile y Trinidad (Chacón de Ulloa 2003). En el presente estudio, se registran siete especies afectando principalmente las áreas de pediatría y hospitalización. Tres de ellas, T. melanocephalum, P. longicornis y M. pharaonis, también fueron observadas en áreas de cuidado neonatal y pediátrico en Trinidad (Chadee y Le Maitre 1990), y en pediatría en Brasil (Fowler et al. 1993).
De las bacterias aisladas, algunas especies de Bacillus sp. se han encontrado asociadas con algún tipo de infección importante en huéspedes inmunodeficientes, pero generalmente se consideran contaminantes frecuentes de cultivos en muestras clínicas; y Micrococcus sp. sólo tiene una aparente capacidad patógena (Bailey y Barón 1989; Ipinza-Regla et al. 1981). Por lo tanto, aunque cabe la posibilidad de que el microorganismo sea transportado por la hormiga, su incidencia desde el punto de vista clínico puede ser mínima.
En orden de importancia, en cuanto a su capacidad patogénica, los bacilos Gram negativos considerados históricamente como los más virulentos (Bailey y Baron 1989) y hallados exclusivamente en las muestras de hormigas, fueron: E. coli, E. agglomerans y E. cloacae. E. coli se conoce como el patógeno humano más común y causa más frecuente de infecciones urinarias (Vélez et al. 1992; Jawetz et al. 1992), así que su transporte por hormigas podría tener importancia epidemiológica. E. agglomerans sólo fue hallada en una muestra en sala de neonatos y ha sido reportada en asociación con otros animales (Bailey y Barón 1989), hecho que ratifica los hallazgos obtenidos en esta investigación. E. cloacae, considerada dentro del género como la de mayor importancia clínica, fue encontrada en dos importantes áreas: pediatría donde los pacientes no han desarrollado todas sus defensas y cocina, área donde las condiciones de higiene deberían ser óptimas (Vélez et al. 1992).
Los bacilos Gram negativos no fermentadores: A. bawmanii y A. calcoaceticus, son considerados patógenos facultativos y oportunistas (Jawetz et al. 1992). Aunque se encuentran en la naturaleza como habitantes normales del suelo y agua y como parásitos inofensivos en mucosas del hombre y otros animales, pueden causar enfermedades por colonización y posterior infección de un huésped inmunodeficiente.
Dentro de los resultados más relevantes, se destaca el aislamiento de S. aureus en el área de hospitalización. Este patógeno ha sido reconocido históricamente como uno de los principales agentes etiológicos de las infecciones nosocomiales por su alta virulencia (Bailey y Baron 1989). Por su parte, los estafilococos coagulasa negativos han surgido como patógenos importantes, en los últimos 30 años (Jawetz et al. 1992). Durante el estudio se hicieron 35 aislamientos de este patógeno, convirtiéndose, a pesar de su escasa virulencia, en el patógeno más frecuente.
Aunque la mayoría de infecciones oportunistas o nosocomiales son debidas a microorganismos de baja virulencia, sean de la flora corporal o ambiental, muchas de ellas tienen un principio multifactorial, donde la inesperada combinación de un buen agente infeccioso, un huésped inmunosuprimido y un medio ambiente propicio para el asentamiento del patógeno, podrían conllevar a un cuadro infeccioso.
Relación hormiga-patógeno
De acuerdo con los hallazgos anteriormente descritos, la capacidad de los formícidos para transportar patógenos nosocomiales es elevada (Hughes et al. 1989). De 14 microorganismos aislados en toda la investigación (Tabla 3), fue posible obtener exclusivamente ocho tipos de patógenos de las hormigas, lo cual representa más del 50% (Tabla 4).
La gran mayoría de las investigaciones realizadas a este respecto se han centrado en el estudio de Monomorium pharaonis (Hormiga faraona) (Eichler 1990; Chadee et al. 1990; Edwards 1981) e Iridomyrmex humilis (Hormiga Argentina) (Ipinza-Regla et al. 1981). Es de destacada relevancia y aporte al conocimiento científico a nivel nacional y mundial, encontrar otras especies de hormigas con potencial capacidad vectorial mecánica para el transporte de patógenos intrahospitalarios; en este caso T. melanocephalum, P. longicornis, T. bicarinatum y Pheidole sp. T. melanocephalum fue la especie que presentó la tasa más alta de asociación con patógenos (55.55%) durante la investigación. Los hallazgos son preocupantes, más aún cuando se comparan con datos reportados por Fowler et al. (1993) en Brasil, quienes mencionan que aunque P. longicornis y T. melanocephalum pueden ser vectores mecánicos de patógenos intrahospitalarios en ese país, la “hormiga fantasma” T. melanocephalum tiene una baja tasa de asociación con patógenos.
Los recuentos de las unidades formadoras de colonia (UFC) sugieren que entre las cuatro especies de formícidos de las cuales se encontró asociación con algún tipo de patógeno nosocomial, T. bicarinatum podría comportarse como mejor vector mecánico. No obstante esta aseveración depende estrechamente, tanto de los patógenos que pueda transportar la hormiga, como del grado de asepsia del lugar donde sea tomada la muestra.
Con esta investigación se demuestra la capacidad de dispersión de patógenos a través, no solo de una, sino de varias especies de hormigas frecuentemente asociadas con el hombre y particularmente a centros hospitalarios. Se hace imperativo avanzar en el estudio de medidas de control apropiadas para ser utilizadas en un ecosistema artificial tan propicio para las hormigas y otros insectos como es una institución prestadora de servicios de salud, pero tan difícil de manejar desde el punto de vista de la inocuidad de los productos, por la condición obvia de desventaja inmune y alto riesgo de contaminación a la que está expuesta su población.
Footnotes
Agradecimientos
Al Programa Nacional de Ciencias y Tecnología de la Salud - COLCIENCIAS y a la Universidad del Valle por la financiación del estudio (código: 1106-04-014-99).
Al Laboratorio Clínico del Hospital Universitario del Valle “Evaristo García”, donde se procesaron todas las muestras microbiológicas y a la Bacterióloga Paula Andrea Ocampo, quien realizó la identificación de todos los microorganismos aislados. A Paulina Muñoz y Philip Silverstone-Sopkin por la revisión del manuscrito.