Grupo Bacillus cereus: Microorganismos persistentes y productores de toxinas nocivas en la industria alimentaria

¿Qué es el grupo Bacillus cereus?

El grupo Bacillus cereus, también denominado B.cereus sensu lato o “presunto Bacillus cereus” está formado por bacilos grampositivos, con forma de bastón y formadores de esporas, generalmente aislados del suelo y de otras matrices ambientales y alimentarias.

El grupo B.cereus es una subdivisión del género Bacillus que comprende ocho especies formalmente reconocidas: B.cereus sensu stricto, B.anthracis, B.thuringiensis, B.weihenstephanensis, B.mycoides, B.pseudomycoides, B.cytotoxicus y B.toyonensis (EFSA, 2016). Esta taxonomía actual del grupo B.cereus y el estado de especies separadas se basan principalmente en características fenotípicas establecidas antes de la era genómica. Durante los últimos 20 años varios métodos genotípicos, incluida la Secuenciación del genoma completo (Zervas et al., 2020, Carroll et al. 2020) introducido recientemente, han revelado la existencia de tres amplias familias filogenéticas dentro del grupo Bacillus cereus, divididos además en siete grupos filogenéticos (Priest et al., 2004, Guinebretiere et al., 2008, Okinaka et al., 2016; Bazinet, 2017). Por estos motivos, se propusieron nuevas especies tentativas dentro del grupo Bacillus cereus (Liu et al., 2017; BfR, 2020).

También se observó que la clasificación fenotípica tradicional y la filogenia no estaban necesariamente alineadas, principalmente, porque los genomas bacterianos tienen una plasticidad concreta en la vida real. La asignación de un presunto aislado específico del grupo Bacillus cereus a una sola especie o grupo filogénico es aún más complicada, ya que la filogenia se basa en los genes cromosómicos, mientras que importantes rasgos de virulencia y fenotípicos son transmitidos por plásmidos y, por lo tanto, pueden perderse, transferirse horizontalmente y ser incongruentes en su presencia dentro de una especie (EFSA, 2016). Algunas cepas asociadas, por ejemplo, a B.thuringiensis, muestran una gama similar de posibles genes de virulencia en el cromosoma que Bacillus cereus sensu stricto, pero llevan en los plásmidos otros genes fundamentales para la producción de biopesticidas (EFSA, 2016). Por lo tanto, se ha cuestionado la relevancia de la segregación taxonómica del grupo B.cereus en especies separadas (EFSA, 2016).

La patogenicidad de las bacterias del grupo B. cereus está asociada, además del ántrax potencialmente mortal y algunas enfermedades similares al ántrax causadas por B.anthracis y unas pocas cepas de B.cereus a dos enfermedades gastrointestinales: los síndromes emético y diarreico.

¿Cuáles son los riesgos para los consumidores?

El síndrome emético es causado por la toxina cereulida producida por cepas aisladas de B.cereus sensu lato que llevan genes de cereulida sintetasa transmitidos por plásmidos (Ehling-Schulz et al., 2006). La cereulida suele estar previamente formada en los alimentos, lo que da lugar a una rápida aparición de vómitos (de 15 minutos a 6 horas) tras la ingesta del alimento contaminado. Generalmente, esta enfermedad es autolimitante, pero ocasionalmente, se informan intoxicaciones más graves que requieren hospitalización y cuidados médicos intensivos. Debido a su estabilidad ácida y térmica, la cereulida no suele inactivarse una vez que se forma en el entorno normal de procesamiento de alimentos.

El síndrome diarreico de la intoxicación alimentaria por B.cereus se caracteriza por cólicos y diarrea acuosa. Se ha vinculado notablemente a tres enterotoxinas codificadas cromosómicamente que forman poros. Se trata de i) dos toxinas de tres componentes, la enterotoxina no hemolítica (nonhemolytic enterotoxin, Nhe), la toxina hemolítica (hemolytic, Hbl) y ii) la citotoxina (cytotoxin, CytK) de una sola proteína. Las enterotoxinas son termolábiles y se digieren enzimáticamente durante el paso por el estómago, mientras que las esporas de B.cereus (y también algunas células vegetativas) sobreviven al paso gastrointestinal. Por lo tanto, generalmente, se asume que la diarrea es inducida por la producción de enterotoxinas después de entre 8 y 16 horas de crecimiento de las esporas en proximidad o contacto directo con las células del epitelio intestinal. Sin embargo, las fosfolipasas,  esfingomielinasas,  hemolisinas,  proteinasas y peptidasas representan, probablemente, factores de virulencia adicionales implicados en el síndrome. Estas enterotoxinas y factores de virulencia adicionales están ampliamente distribuidos entre los miembros del grupo B.cereus (Ehling-Schulz et al., 2019).

Además de su potencial de intoxicación alimentaria, B. cereus sensu lato también se reconoce cada vez más como un patógeno nosocomial que causa infecciones potencialmente mortales en pacientes inmunocomprometidos, pero también hay informes de casos disponibles de infecciones por B.cereus en pacientes inmunocompetentes. Entre los grupos de mayor riesgo, se encuentran los neonatos o los pacientes con catéteres permanentes (EFSA, 2016).

Las repercusiones en la salud pública de las enfermedades transmitidas por los alimentos debidas a Bacillus cereus están en gran medida infradeclaradas (UE o EE. UU.), ya que, posiblemente, solo se investigan los brotes, no los casos esporádicos (Scallan et al, 2011).

Cifras clave

En la UE, en 2019 (EFSA & ECDC, 2021), las toxinas producidas por B.cereus fueron:

- Responsables de 155 brotes (frente a 75 brotes debidos a C.perfringens y 74 brotes a S.aureus), 1.636 casos, 44 hospitalizaciones, 7 muertes (14 muertes para todas las toxinas bacterianas que corresponden a una alta proporción de todos los casos mortales notificados en 2019 en las FBO [23,3 %]).

- Los agentes toxigénicos más frecuentemente informados en los EE.UU., el Centro de Control de Enfermedades (Center of Disease Control (CDC)) estimó (Scallan et al. , 2011) que el número anual de casos esporádicos & brotes asociados a Bacillus cereus es 63 400 (con un 0,4 % de hospitalización y un 0 % de tasas de mortalidad).

La mayoría de los casos de brotes de origen alimentario causados por el grupo B.cereus se han asociado a concentraciones bacterianas superiores a 10⁵ UFC/g de alimento. Algunos casos de enfermedades tanto eméticas como diarreicas implicaron entre 10³ y 10₅ UFC/g de B.cereus (EFSA, 2016; FDA, 2012).

¿Cómo se transmite Bacillus cereus?

El suelo es la principal fuente de contaminación de los alimentos crudos con esporas de B.cereus. La tierra puede contener entre 10³ y 10⁵ esporas de B.cereus por gramo. En los alimentos complejos, se han identificado algunos ingredientes como fuente importante de contaminación con esporas de B.cereus, como los agentes texturizantes, huevos líquidos,  hierbas y  especias. Las esporas pueden sobrevivir a etapas de procesamiento intensas, como la deshidratación y, posteriormente, contaminar diversos alimentos a través de los ingredientes deshidratados. Puede producirse una contaminación adicional durante el procesamiento de los alimentos porque las esporas de B.cereus, que tienen fuertes propiedades de adhesión, podrían formar biopelículas y persistir en la superficie del equipo de procesamiento.

El almacenamiento del producto procesado o el uso de materias primas en alimentos complejos con condiciones adecuadas para B.cereus (por ejemplo, las especias en los platos de las recetas o los huevos líquidos en las natillas refrigeradas o el caramelo de nata) permiten la germinación de esporas y el crecimiento de B.cereus hasta cifras que podrían representar un peligro para los consumidores. La mayoría de los alimentos con alta humedad y no acidificados favorecerían su crecimiento. Sin embargo, el crecimiento está limitado por la refrigeración; por debajo de 10 °C, solo una minoría de las cepas de B.cereus presentes en un producto alimentario podrá crecer (EFSA, 2005).

¿Qué industrias se ven comúnmente afectadas por B.cereus?

Pues bien, una amplia variedad de alimentos, incluidas carnes, leche, verduras y pescado se han asociado con la intoxicación alimentaria de tipo diarreico. Los brotes de tipo vomitivo se han asociado generalmente con productos de arroz; sin embargo, también se han implicado otros alimentos con almidón, como la patata, la pasta y los productos de queso. Las mezclas de alimentos, como salsas, postres, sopas, guisos, pasteles y ensaladas, se han relacionado frecuentemente con brotes de intoxicación alimentaria (FDA, 2012).

¿Cómo se puede prevenir y controlar Bacillus cereus en la industria alimentaria?

Las leyes de los EE. UU. (FDA Food Safety Modernization Act; USDA-FSIS Food Safety Acts for Meat, Poultry & Egg Products) y los reglamentos de la UE (Reglamento de la UE 178/2002) incluyen amplios requisitos para la prevención de la adulteración de los alimentos. Se espera que todos los operadores de empresas alimentarias, es decir, productores, fabricantes, procesadores, distribuidores, importadores, minoristas, etc. cumplan la normativa y sean responsables si no distribuyen alimentos seguros.

Además, las normativas de los EE. UU. y de la UE imponen que los operadores de empresas alimentarias deben analizar los riesgos específicos de seguridad alimentaria asociados a sus productos y procesos alimentarios, y gestionarlos mediante planes de seguridad basados en el riesgo y definidos según los principios del HACCP (FDA 21CFR117 et al. - FSIS Pathogen reduction and HACCP regulation 9 CFR 304 et al. - Reglamento EU  2073/2005).

Las retiradas obligatorias de cualquier alimento contaminado refuerzan aún más el marco normativo aplicable a la gestión de los riesgos alimentarios a lo largo de la cadena alimentaria (FDA Food Safety Modernization Act, FSIS 9 CFR 304 et al., Reglamento EU 178/2002).

Aparte de los requisitos normativos de obligado cumplimiento, cabe destacar que los operadores de empresas alimentarias también deben integrar en sus planes de gestión de la seguridad alimentaria las posibles repercusiones que las retiradas, o las acciones judiciales, podrían tener en sus empresas.

A nivel de la UE, “Bacillus cereus presunto" se ha definido como un criterio normativo de Higiene de Proceso para las fórmulas infantiles deshidratadas y productos deshidratados para usos médicos especiales destinados a lactantes menores de seis meses (Reglamento 1441/2007). El límite superior de aceptabilidad se ha fijado en 500 UFC/g según el perfil potencialmente frágil de los clientes a los que va dirigido.

Sin embargo, más allá de este criterio normativo explícito, dado que el Bacillus cereus sensu lato y sus toxinas han sido ampliamente reconocidos como un problema de salud pública y están vinculados a una amplia gama de sectores alimentarios y productos alimenticios, todos los operadores de empresas alimentarias correspondientes de los EE.UU. y la UE tienen entonces, en términos de cumplimiento de los reglamentos, que integrar el riesgo de B.cereus en sus planes de seguridad alimentaria para controlar el riesgo para la salud pública de sus clientes posteriores.

¿Cómo se puede detectar/cuantificar  la presencia de B. cereus en la industria alimentaria?

Tanto el marco normativo de la UE como el de los EE. UU. exigen que los operadores de empresas alimentarias realicen ensayos microbianos según proceda, cuando validen o verifiquen de forma rutinaria el correcto funcionamiento de sus procedimientos de control basados en el APPCC y las buenas prácticas de higiene (Reglamento 2073/2005 de la UE: Ley de Modernización de la Seguridad Alimentaria de la FDA).

Aparte de las pruebas avanzadas con fines epidemiológicos (para una revisión completa, véase EFSA, 2016 párrafo 3.3), métodos sencillos de recuento o detección de “Bacillus cereus presunto" han demostrado cubrir con suficiente efectividad las verificaciones de rutina sobre la eficacia de los planes de control en seguridad alimentaria. Se han descrito varios métodos estándar (ISO 7932, ISO 21871, FDA-BAM, USDA/FSIS- MLG) o métodos rápidos validados (AOAC OMA o RI, EN/ISO 16140-2). 

bioMérieux proporciona métodos estandarizados o validados probados para el manejo del grupo Bacillus cereus & sus toxinas a lo largo de la cadena alimentaria.

See also addendum January 07, 2022: DISTINCTION OF THE B. CEREUS GROUP SPECIES IN ROUTINE DIAGNOSTICS