ANTIBIÓTICOS Y LA RESISTENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS COMO CONTAMINANTES EMERGENTES

Desde la década de los 40, los antibióticos han sido fundamentales para tratar y prevenir eficazmente infecciones no solo en humanos, también en el ganado y otros animales destinados a la alimentación. De forma proporcional al crecimiento de la población humana, ha ido aumentado también la producción y el uso extensivo de antibióticos como los pertenecientes al grupo de las tetraciclinas o al de las sulfoamidas. Cada vez hay más evidencias de la entrada de los antibióticos en el medio ambiente (Figura 1) y de los efectos adversos que producen en los organismos “no dianas” y en los seres humanos (^{Christou et al., 2017}).

Figura 1 Rutas de diseminación de los genes de resistencia a los antibióticos (ARGs) que se extienden por diferentes ecosistemas. Modificada de ^{Caniça et al. (2019}). 

La mayoría de los antibióticos no se metabolizan completamente en el organismo humano y animal. Un alto porcentaje de la dosis de ingesta (30-90%) de la mayoría de los antibióticos se excreta a través de la orina y las heces horas después de la aplicación (^{Christou et al., 2017}). El uso de aguas residuales para el riego y de estiércoles de animales como enmiendas para el suelo consituyen las vías principales de entrada de los antibióticos a los suelos agrícolas (Figura 1). Otras prácticas agrícolas como la aplicación de plaguicidas pueden también contribuir a la presión selectiva de genes de resistencia a antibióticos (ARGs) (^{Radu et al., 2021}).

Actualmente, la resistencia a los antibióticos se reconoce como uno de los retos más importantes de la medicina moderna y un grave problema de salud pública a nivel mundial. Se trata de un fenómeno extremadamente peligroso no solo porque impide el tratamiento eficaz de las infecciones bacterianas y puede ser la causa de amenazas epidémicas y de una elevada mortalidad (^{Caniça et al., 2019}). El reciclaje de los estiércoles como enmiendas en la agricultura puede suponer también la transferencia de la resistencia a los antibióticos a las verduras y hortalizas que a menudo se comen crudas o con un procesamiento mínimo antes de su consumo (^{Zhang et al., 2019}).

APLICACIÓN DE ESTIÉRCOLES EN AGRICULTURA ECOLÓGICA: FUENTE DE ARBS Y ARGS

El mercado de los alimentos ecológicos ha crecido rápidamente en las últimas décadas debido a la creciente preocupación por la salud personal (^{Zhu et al., 2017}). Para la producción de frutas y verduras ecológicas certificadas, los fertilizantes y pesticidas químicos son sustituidos por la utilización de estiércoles de animales como abonos orgánicos y/o biofertilizantes.

Junto con los antibióticos, los estiércoles de animales pueden transportar también cargas significativas de bacterias resistentes a los antibióticos (ARBs), genes de resistencia (ARGs) y elementos genéticos móviles (MGEs) como plásmidos de amplio rango y/o intregrones de Clase 1 que facilitan la transferencia horizontal de ARGs entre bacterias del propio estiércol y aquellas autóctonas del suelo receptor. Los ARGs adquiridos pueden llegar a ser estables en el genoma microbiano sin representar costes adicionales para la célula, incluso en ausencia de cualquier presión selectiva (^{Scaccia et al., 2021}). Aunque el compostaje de los estiércoles puede reducir significativamente su nivel de resistencia a los antibióticos, el riesgo de transferencia de resistomas del estiércol animal a los suelos agrícolas no se elimina por completo (^{Zhang et al., 2019}). Así pues, la aplicación a largo plazo de estiércol animal y biosólidos en el suelo agrícola conduce a la introducción, proliferación y diseminación de estos contaminantes emergentes en el medio ambiente (^{Urra et al., 2019}), lo que sugiere que hay una necesidad urgente de optimizar la eliminación de residuos para la agricultura ecológica y el reciclaje de residuos orgánicos (^{Chen et al., 2019}).

Si bien está ampliamente reconocido que las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPBs) mejoran el crecimiento de las plantas y las ayudan a hacer frente a los estreses bióticos y abióticos, éstas también pueden contener ARGs. De hecho, se ha detectado que varias cepas bacterianas aisladas del suelo, como Pseudomonas y Bacillus sp., que se utilizan con frecuencia como inoculantes en condiciones de campo e invernadero para promover el crecimiento de las plantas, contienen más de un ARG cromosómico y plasmídico (^{Ramakrishna et al., 2019}). Debemos, por tanto, también considerar antes de aplicarlas en campo como biofertilizantes, otros aspectos desfavorables asociados a las PGPBs que hasta ahora no se han tenido en cuenta.

EL RESISTOMA ANTIBIÓTICO DEL MICROBIOMA DE LAS PLANTAS

El microbioma de las plantas lo forman los microorganismos (hongos y bacterias) asociados a las flores, tallos, raíces, hojas y frutos (Figura 2). Se trata de una asociación simbiótica, en la que los microoganismos habitan en los espacios intra e intercelulares sin causar daños y, con frecuencia, benefician a la planta huésped y son determinantes clave de la salud, la aptitud y la productividad de las plantas (^{Chen et al., 2020}). Cada vez son más las evidencias que indican la importancia de la diversidad taxonómica y genética de los microbiomas de las raíces y sus interacciones con las plantas para la estimulación del crecimiento y la disminución de la susceptibilidad de éstas a las enfermedades causadas por hongos patógenos, bacterias, virus y nemátodos (Chen et al., 2019).

Figura 2 Esquema de los microbiomas asociados a las plantas y la diseminación de los ARGs por la aplicación al suelo de estiércoles como enmiendas orgánicas. 

Al hablar del resistoma antibiótico del microbioma vegetal nos referimos al conjunto de ARGs presentes en las bacterias endofíticas y de la filosfera. Los ARGs se encuentran también en el microbioma vegetal de la endosfera, filosfera y rizosfera (^{Chen et al., 2020}). Se ha detectado la presencia de ARGs tanto en la superficie de frutas y verduras como en las bacterias endófitas de raíz y hoja y microoganismos de la filosfera en hortalizas cultivas en suelos enmendados con estiércoles (^{Wang et al., 2015}; ^{Zhu et al., 2017}; ^{Zhang et al., 2019}; ^{Guo et al., 2021}; ^{Jauregi et al., 2021}). Una amenaza potencialmente más grave para la salud humana que la que supone las bacterias de la filosfera portadoras de ARGs son las bacterias endofíticas. Las primeras pueden eliminarse mediante el lavado o tratamiento de la fruta y verdura, pero las segundas no, y pueden persistir en aquellas verduras que se consumen crudas (Zhang et al., 2019). Además las prácticas agrícolas influyen de manera sustancial en la presencia de ARGs. Así, se ha visto que las lechugas producidas bajo agricultura orgánica albergan una mayor abundancia y diversidad de ARGs que aquellas cultivadas de manera convencional (Zhu et al., 2017), siendo estos ARGs los que confieren resistencia a casi todas las clases principales de antibióticos comúnmente administrados a animales y humanos (Chen et al., 2019). El consumo de verduras, a través del microbioma vegetal, es una de las principales rutas de exposición del microbioma humano al microbioma ambiental. La propagación de los ARGs desde el suelo al microbioma vegetal mediante transferencia horizontal de genes está aún poco explorada por la falta de técnicas adecuadas de rastreo (^{Xu et al., 2021}).

CONCLUSIONES

Optimizar el tratamiento y la gestión de estiércoles de animales antes de su aplicación en suelo agrícola es fundamental para minimizar la entrada de ARGs en el suelo y reducir así también su diseminación. El conocimiento sobre el microbioma y resistoma de las plantas es clave para controlar la propagación de la resistencia a los antibióticos a través de la cadena alimentaria. De cara a futuro, será importante estudiar la diversidad y la abundancia de ARGs en el microbioma vegetal, especialmente en las endófitas de diferentes especies vegetales que se consumen comúnmente crudas.