determinacion del perfil de acidos grasos cromatografia de

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OS t PLY, UNIVERSIDAD NACIONAL auronowa / DE MEXICO CAMPUS IZTACALA DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS DE CUATRO ESPECIES DE Shigella spp. MEDIANTE CROMATOGRAFIA DE GASES. T E S I § QUE PARA OBTENER EL TITULO DE; LICENCIADO EN BIOLOGIA P R Ss E N T A HURTADO BOCANEGRA MARIA DOLORES DIRECTORA DE TESIS: Q.F.B. ESPERANZA ROBLES VALDERRAMA. ENERO DE 1998 TESIS CON FALLA DE CRI

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Page 1: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

OS

t

PLY, UNIVERSIDAD NACIONAL auronowa /

DE MEXICO

CAMPUS IZTACALA

DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS

DE CUATRO ESPECIES DE Shigella spp. MEDIANTE

CROMATOGRAFIA DE GASES.

T E S I § QUE PARA OBTENER EL TITULO DE;

LICENCIADO EN BIOLOGIA

P R — Ss E N T A

HURTADO BOCANEGRA MARIA DOLORES DIRECTORA DE TESIS: Q.F.B. ESPERANZA ROBLES VALDERRAMA.

ENERO DE 1998

TESIS CON FALLA DE CRI

Page 2: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

UNAM – Dirección General de Bibliotecas

Tesis Digitales

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PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL

Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México).

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Page 3: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

DEDICATORIA

@ Primeramente gracias a Dios, por darme la vida y permitirme alcanzar este suefo.

@ Ami padre y mis tias , por su apoyo y carifio durante la formacién de este suefio.

¢ A mis hermanos, esposas, sobrinos y Lourdes, por ser la familia que son.

@ A mis compaiieros y amigos que durante mi formacién profesional, me dieron su

apoyo y alegria para continuar.

¢ A mis maestros por los conocimientos que pacientemente me brindaron durante

mi formacién.

Page 4: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

AGRADECIMIENTOS

A la Q.F.B. Esperanza Robles Valderrama per la direccién de} presente trabajo, por su apoyo ¥

confianza.

AEM. en C. Pedro Ramirez Garcia por su apoyo, sugerencias y tiempo.

A! M. en C. Ignacio Pefialosa Castro por sus observaciones y aportaciones al trabajo.

AlMenC. Guillermo Avila Acevedo por su valiosa colaboractén.

AIM. en C. Cesar Flores Ortiz por sus comentarios que enriquecieron en gran medida este trabajo.

AIM. en C. Angel Duran Diaz por su apoyo y sugerencias a la parte estadistica y aspectos generales.

A los Biol. Blanca Martinez, Guadalupe Sainz, Maria Elena Martinez, Rocio Ibarra,Patricia

Sanchez, Adriana Romero, Gabriela Quiroz,Valentin Moreno,Daniel Garcia, Nicolas, Gama,

Bianca, por su valiosa amistad y compafierisme.

A todos aquellos que de alguna manera contribuyeron a la realizacién de este trabajo.

Page 5: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

INDICE

1 Introduccién

2 Justificacién 3 Objetivos 4 Antecedentes

5 Marco teérico 5.1 Caracteristicas e importancia sanitaria del género Shigella

5.2 Clasificacién §.2.1 Shigella dysenteriae §.2.2 Shigella dysenteriae tipo |

§.2.3 Shigella dysenteriae tipo 2

§.2.4 Shigella flexneri

5.2.5 Shigella sonnei

5.3 Cromatografia

5.4 Acidos grasos

6 Metodologia 6.10btencién y conservacién de cepas

6.2 Obtencién de la biomasa 6.3 Extraccién de los acidos grasos

6.4 Analisis cromatografico

6.5 Analisis estadistico

7 Resultados y Analisis

7.1 Identificacién de los acidos grasos

7.2 Normalizacién de los datos

7.3 Perfil cromatografico de las cepas tipificadas

7.3.1 Shigella dysenteriae

7.3.2 Shigella boydii

7.3.3 Shigella flexneri

7.3.4 Shigella sonnei

7.4 Perfil cromatografico de cepas ambientales

7.4.1 Shigella $

7.4.2 Shigella 6

7.4.3 Shigella 7

7.4.4 Shigella 8 :

7.5 Perfil cromatografico del género Shigella spp.

7.6 Comparacién del contenido de acidos grasos

eo

we

Page 6: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

entre las cepas tipificadas de Shigella

7.7 Comparaci6n del contenido de acidos grasos entre las cepas ambientales de Shigella

7.8 Diferenciacion entre cepas tipificadas y cepas ambientales

8 Conclusiones

9 Recomendaciones

10 Bibliografia 11Glosario

43

45

46

$1

Page 7: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

1. INTRODUCCION

Probablemente quien primero vio las bacterias fue Antoni van

Leewenhoek, cuando examino casi todo lo que tenia a la mano, agua de mar,

agua estancada, vinagre, heces, saliva, semen y muchas cosas mas.

EI describia los objetos que veia y se los comunicaba a la Real

Sociedad Cientifica de Londres. En una comunicacion remitida en 1683,

describe lo que sin lugar a dudas eran bacterias, apoyando esta opinién en el

tamano, la forma y movimientos caracteristicos (Brock 1976).

Desde tiempos remotos existia ya el interés en los microorganismos y su

efecto en la salud publica. En el area biolégica, los microorganismos han

jugado un papel importante en ef desarrollo de la investigacidén, 1a docencia, y

la tecnologia.

Las mejoras realizadas al microscopio éptico y el desarrollo de las

técnicas de tincidn, hicieron posible observar con mayor precisién la forma de

las células, pero es hasta 1963 cuando surge al analisis bioquimico de los

microorganismos, para ser usado en su clasificacion. El andlisis bioquimico se

basa principalmente en la determinacion de la presencia o ausencia de

diferentes enzimas codificadas por el material genético del cromosoma

bacteriano, estas enzimas guian el metabolismo de las bacterias a lo largo de

las diversas vias, que pueden detectarse a través de medios especificos, estos

medios sirven como sustrato sobre los cuales las enzimas pueden actuar ya sea

incorporandose al medio de cultivo junto con un sistema indicador que puede

detectar la declinacién del sustrato o la presencia de productos metabdlicos

especificos. Por otra parte en los cincuenta surge también la posibitidad de

clasificar ec identificar a los microorganismos mediante sus componentes

celulares entre los que se encuentran: el ADN, la composicién quimica de las

membranas, lipopolisacaridos, carbohidratos, proteinas y acidos grasos.

Subsecuentemente James y Martin en 1952 proponen el analisis de la

composicién de los acidas grasos bacterianos, a través de la técnica de

cromatografia de gases, como una prueba complementaria en la

identificacion y clasificacién de estos microorganismos. La cromatografia

puede ser una gran herramienta sobre todo en la identificacién de las

bacterias consideradas patégenas como las Enterobacterias que han sido de

gran importancia para el sector salud; algunos de los mas destacados géneros

son: Salmonella, Escherichia, Vibrio y Shigella cuya prevalencia ha sido

mayor en paises subdesarrollados 0 en zonas en condiciones precarias, como

es el caso en algunos lugares de nuestro pais, como por ejemplo en algunos

\—

Page 8: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

estados que presentan numerosos casos de shigellosis. F1 estado de Guerrero

con 3853 casos hasta la semana 46 del afio en curso, seguida del estado de

México con 3351 casos y Chiapas con 2733 casos, haciendo un total de 28343

casos en todo el pais (boletin epidemiolégico, SSa), por esto es importante

continuar la biisqueda de técnicas de identificacion de microorganismos

patégenos que sean mas rapidas y precisas.

Page 9: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

¢

2 JUSTIFICACION

Actualmente la cromatografia de gases es una técnica que se utiliza, para el

andlisis de compuestos en los diferentes campos de la investigacién. Dentro del

analisis cromatografico, la determinacién de los acidos grasos bacterianos

permite identificar de manera rapida y exacta a el microorganismo en estudio

y esto nos proporciona una herramienta alternativa y/o complementaria en la

identificacién de microorganismos. La técnica de analisis cromatografico de

los Acidos grasos reduce considerablemente el tiempo que se requiere para la

obtencién de resultados, hasta 48 h mientras que las pruebas bioquimicas de

rutina requieren de un minimo de 5 dias a 1 semana, para llegar a una

determinacién, que en muchas ocasiones no es precisa y requiere

complementarse con otras pruebas , Por la rapidez de la técnica

cromatografica, esta puede ser de gran utilidad en diferentes campos como

son: el area de la salud, permitiendo la deteccién rapida de patégenos

causantes de enfermedades riesgosas para el hombre, en el area industrial

puede utilizarse como una herramienta en control de calidad, en el area

ambiental para la deteccién de bacterias patogenas etc. Sin embargo el empleo

de esta técnica requiere, bancos de datos en donde se cuente con los perfiles

del contenido de los acidos grasos de las bacterias de interés. A partir de 1990

en el proyecto de Conservacién y Mejoramiento del Ambiente (CyMA), se

implementé ja técnica de cromatografia de gases para la identificacién de

bacterias en muestras de agua mas especificamente de Enterobacterias;

debido a su importancia como grupo microbiano, y que son tiles tanto para

conocer el grado de contaminacién de cuerpos de agua como para detectar la

presencia de algunos organismos patégenos. Actualmente se cuenta con un

banco de datos conformado por 13 especies de Enterobacterias y es necesario

seguir alimentandolo, por ello el presente trabajo es una aportacion a dicho

banco y a su vez la obtencién de estos perfiles permitira su uso inmediato

como una técnica complementaria en el andlisis rutinario de estas especies y

en un futuro mediato como una técnica alternativa de identificacién.

Page 10: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

3 OBJETIVOS

Objetivo general

Aplicar en forma rutinaria, la cromatografia de gases para la identificacion

de Shigella dysenteriae, S. Boydii, S. flexneri. y S. sonnei como una técnica

complementaria a tas pruebas tradicionales.

Objetivos particulares:

1.- Jdentificar ei contenido de acidos grasos de Shigella boydii, S. dysenteriae,

S. flexneri, S. sonnei en cepas de referencia y cepas ambientales mediante su

comparacién con una mezcla estandar.

2.-Obtencion de! perfil erematografico de las 4 especies de referencia del

género Shigella y de cepas ambientales.

3.- Comparar los perfiles de los acidos grasos de las cuatro especies de

Shigella de las cepas de referencia e identificar cuales son los acidos grasos

que mas diferencian entre las especies.

4.- Comparar los perfiles de acidos grasos obtenidos de las cepas de referencia

con respecto a las ambientales, y determinar si presentan diferencias

significativas entre ellas.

Page 11: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

4. ANTECEDENTES

Tras el descubrimiento por Antoni van Leewenhoek del invisible mundo

microbiano, la comunidad cientifica se interesé por el origen de esos pequefios

seres vivos. El conjunto de trabajos desarrollados en la edad de oro de fa

microbiologia fue la base de los diversos y monumentales logros alcanzados en

el siglo XX, desarrollandose nuevas ramas de la microbiologia como fa

inmunologia, ta virologia, la bacteriologia, micologia etc. (Pelezar 1981).

Mas recientemente el desarrollo de un conjunto de técnicas nuevas

dieron la posibilidad de facilitar la clasificaci6n e identificacién de tos

microorganismos, a través de estudios de sus componentes celulares entre los

que se encuentran el ADN, la composicién quimica de las membranas

celulares, lipopolisacaridos, carbohidratos, proteinas y acidos grasos (Jawetz

1992).

Las investigaciones sobre los constituyentes de tas células bacterianas

especificamente el contenido de acidos grasos, a través de la cromatografia

gas liquido tiene sus inicios en 1952 cuando James y Martin obtuvieron por

primera vez la separacién de algunos Acidos grasos volatiles. Otro de los

primeros trabajos con aplicaci6n microbiologica en los que se utiliz6

cromatografia de gases es el reportado por James y Martin en 1956, quienes

trabajaron en la separacién y la identificacién de los ésteres metilicos de

Acidos grasos saturados e insaturados por cromatografia de gases. En 1962

Kaneda realizé el aislamiento e identificacién de los acidos grasos celulares de

Bacillus subtillis.

En 1963 Abel y sus colaboradores propusieron la clasificacién de once

grupos de la familia Enterobacteriaceae por medio del analisis cromatografico

de lipidos. En este mismo aiio (1963), Davinoff y Korn realizaron una

investigacién acerca de 1a biosintesis de los acidos grasos celulares de

Dyctiotelium discoideum apoyandose en la cromatografia de gases. En 1968

Buford y Gardner compararon varias cepas de Vibrio de acuerdo con sus

antigenos de superficie y se identificaron los ésteres metilicos de acidos grasos

a través de cromatografia de gases y observaron que la distribucién de

fosfolipidos, acidos grasos y grasas neutras era muy similar entre las cepas,

sin embargo, se encontraron pequefias diferencias en sus porcentajes.

Afios mas tarde en 1973 Amstein y Hartman fograron la diferenciacién

de algunas cepas de Enterocecos utilizando la técnica de cromatografia de

gases. De los resultados obtenidos se encontraron grandes semejanzas entre

los perfiles de las diferentes cepas y algunas diferencias significativas sobre

todo entre las cepas de Streptoccocus faecium y Streptoccocus spp en el carbon

w

Page 12: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

19:0, (nonadecanoato) estas diferencias fueron suficientes para considerarse

como un criterio taxondmico.

En 1974 Jantzen y sus colaboradores reportan un procedimiento para el

fraccionamiento y la identificacién de los acidos grasos y monosacaridos

celulares, es en este mismo ajio y el mismo grupo de investigadores (Jantzen E.

y col.) que reportan un trabajo acerca de la composicién de Acidos grasos de

Neisseriae sp y Moraxellae sp aisladas de casos clinicos encontrando grandes

diferencias entre ellas.

En 1980 Bze y Gjerde realizaron una investigacién sobre algunas cepas

de la familia Enterobaciaceac por cromatografia de gases, en este mismo afio

Moss y colaboradores realizaron un estudio comparativo de la eficiencia de

dos diferentes columnas cromatograficas, de dos especies bacterianas,

analizando los ésteres metilicos de sus acidos grasos, observaron que una

columna capilar de vidrio tiene como una caracteristica significativa la

resolucion de isémeros de los acidos de cadena carbonada larga, mientras que

la columna de silica flexible tiene como ventaja su operacion ademas de que su

eficiencia es muy parecida a la de vi

En agosto de 1981 Mayberry reporté un trabajo acerca de los acidos

grasos monohidroxilicos y dihidroxiticos en cepas de Legionella newmophila

utilizando técnicas de cromatografia en papel, cromatografia de gases,

espectrofotometria de masas, y espectrofotometria de infrarojo. En 1982 Erik

Jantzen y sus colaboradores analizaron la composicién de acidos grasos de 13

cepas de Bordetella sp y algunas de Brucella sp encontrandose acidos grasos

de cadena lineal saturada y algunos monoinsaturados en este documento se

menciona a la cromatografia de gases como una herramienta poderosa y util

para el diagnéstico bacteriolégico y adn mas en el estudio de interrelaciones

bacterianas.

En diciembre de 1983 Lambert y Moss realizaron una comparacién de

los efectos de la hidrélisis acida y basica en los hidroxiacidos grasos y el

ciclopropano en bacterias.

En este mismo aio (1983), Bousfield y sus colaboradores efectuaron un

analisis numérico del total de acidos grasos en los perfiles de Coryneformes y

Nocardioformes y algunas otras bacterias .

En 1983 Bergan y colaboradores analizaron los acidos grasos de Serratia

sp por cromatografia de gases logrando diferenciar muy bien entre especies y

biotipos, se encontraron diferencias significativas en el acido graso C14:0,

entre S. rubidea y S. marcences biotipo A 4a, las proporciones del C14:1 se

encontraron solo en cepas de S. rubidea mientras que en las otras no se

encontro.

Page 13: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Por otra parte Christer Alvin y sus colaboradores en 1983 también se

interesaron en conocer el contenido de acidos grasos y carbohidratos de cepas

de micobacterias, ademas trataron de optimizar las condiciones

cromatograficas con la finalidad de detectar de manera simultanea

carbohidratos y Acides grasos analizados como derivados metilglucésidos y

como metilésteres respectivamente, este trabajo recomendo la utilizacién de la

cromatografia en investigaciones taxondmicas.

También en 1983 Lambert y su grupo de colaboradores, presentaron

una investigacién acerca de la diferenciacion de especies de Vibrionaceae, con

base en su composicién de acidos grasos proponicndo este tipo de analisis

como una ayuda en la identificacién y clasificacién de mumerosas

Vibrionaceas.

Tiempo después en 1986 Coloe y Slattery reportaron el analisis de ta

composicién de los acidos grasos de especies de Campylobacter spp aisladas de

casos de enteritis en hombres y animales. Ellos encontraron que Jos acidos

grasos C14:0 30H, C14:0, C16:1, C16:0 y C18:1 son comunes entre las

especies de Campylobacter . En el aiio de 1988 Eerola y Pekka realizaron un

trabajo acerca de un procedimiento 6ptimo para el procesamiento de datos de

una identificacién automatica de bacterias por cromatografia de gases de los

Acidos grasos celulares. Otro trabajo de este aiio (1988), fue el realizado por

Monteoliva y sus colaboradores acerca de la composicién de los acidos grasos

Deleya halofila con diferentes concentraciones de sal en el cultivo y

variaciones de !a temperatura de crecimiento

También en 1988 Canonica y colaboradores llevaron acabo una

investigacion acerca del analisis de los Acidos grasos de Aeromonas hydrophila,

Aeromonas sobria y Aeromonas caviae de origen clinico encontrandose

diferencias basicas entre ellas, ademas de que recomiendan no establecer

comparaciones entre estudios en diferentes condiciones técnicas, pues se corre

riesgo de variabilidad.

Por otra parte en 1988 Lynn y sus colaboradores reportan la

composicién de acidos grasos celujares de Kingella, Cardiobacterium hominis y

Eikenella corrodens encontrandose diferencias basicas que complementandose

con otras pruebas bioquimicas ayudaron a una diferenciacién mas precisa.

En julio de 1989 Moss y lambert-Fair realizaron un estudio con la

finalidad de detectar Jas posiciones de las dobles ligaduras en la cadena

carbonada a través de la combinacién de Cromatografia de gases con

Espectrometria de masas para detectar derivados de dimetildisulfitos

(DMDS), se analizaron primero los ésteres metilicos de acidos grasos y

después se procedio a la obtencién de DMDS. Esto se realizé en cepas de

Campylobacter cryaerophila sp., también en julio de 1989 Veys y sus

Page 14: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

colaboradores realizaron un trabajo donde identificaron bacterias gram

negativas no fermentativas a través de su composicién de acidos grasos,

encontrando 35 especies representativas; estas bacterias se dividieron en 19

grupos cromatograficos, algunos de los mas notables fueron Pseudomonas

spp., Achromobacter xylosoxidans ete. Ellos concluyeron que la cromatografia

de gas- liquido es un método poderoso, rapido y preciso para utilizarse en

identificaciones de rutina de bacterias no fermentativas. Otro trabajo en 1989

fue el de Luquin y colaboradores donde reportan el analisis CGL para

conocer el contenido de acidos grasos celulares de Micobacterium xenopi

confirmado con Espectometria de masas (EM), analizando el Acido micélico,

encontrandose una gran abundancia del Acido graso C16:0, y el Acido

tubercoloestedrico. También en este mismo aio (1989), Stewart y

colaboradores analizaron !a composicién de acidos grasos de Campylobacter

pylori de primates y urones comparandolas con otras Campylobacter,

estableciéndose 7 grupos cromatograficos, concluyendo que la presencia de

Acidos grasos inusuales es de gran ayuda para la diferenciacién de estas

especies.

En octubre de 1989 Barry Cookson y sus colaboradores trabajaron

sobre el andlisis de los acidos grasos de Streptococcus milleri, ellos proponen a

la cromatografia de gases como un método rapido para ser utilizado en

taxonomia y sistematica bacteriana. Se procesaron 21 cepas de aislamientos

orales y vaginales, encontrando 11 acidos grasos caracteristicos, con cadenas

entre 11 y 18 carbonos. Los Acidos grasos C11:0 y C17:0 contribuyeron a la

separacion de los grupos. Otro trabajo en 1989 fue el reportado por Lenart y

sus colaboradores, los cuales trataron de desarrollar un método mediante el

cual se analizaron dos constituyentes lipidicos, el Acido tuberculoestearico y el

2-eicosanol, usando cromatografia de gases con un detector de captura de

electrones controlado por un microprocesador.

Hacia 1990 Hidetoshi Okuyama y sus colaboradores realizaron un

trabajo donde detectaron los acidos grasos transinsaturados en Psychrophilic

bacterium y Vibrio sp. por cromatografia de gases y espectrofotometria de

absorcién atémica, ademas se probaron diferentes grados de temperatura

para conocer de que manera se modifica el contenido de los acidos grasos y la

configuracién de fos mismos.

En 1990 iniciaron los primeros trabajos relacionados con la obtencién

de los acidos grasos de diferentes especies de la familia Enterobaciaceae en la

Unidad de Investigacion del campus Iztacala de la UNAM , bajo la asesoria

del Doctor Jiri Hausler del Instituto de Investigaciones del Agua de la

Republica Checa, en los laboratorios de Bacteriologia y Cromatografia del

Proyecto CyMA. Esta investigacion se inicio con la implementacién de una

Page 15: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

técnica por cromatografia de gases para el analisis de los Acidos grasos de

bacterias con la finalidad de establecer sus perfiles cromatograficos,

posteriormente se trabajo con la obtencién de los perfiles de algunas cepas de

enterobacterias, analizando los resultados se precisé de manera categérica

que cada microorganismo posee su propia huella quimica que lo hace

diferente a fos demas microorganismos. Actualmente se cuenta ya con 12

perfiles de las siguientes enterobacterias: E. coli, E. agglomerans, E. cloacac,

E. aerogenes, Klebsiella rhinoscleromatis, Klebsiella oxytoca, Enterobacter

aerogenes, Enterobacter aglomerans, Klebsiella ozaenue Citrobacter freundii y

Citrobacter amalonaticus.

En 1991 Lesley y Stephen estudiaron la composicién de lipidos polares y

acidos grasos de Pseudomonas gladioli y P. caryophilli con el fin de poder

lograr una diferenciacién entre ellas. Guckert y su grupo de colaboradores

realizaron un estudio acerca de los acidos grasos como marcadores fenotipicos

en la identificacién taxonémica de proteobacterias.

En 1992 Shantha y Napolitano realizaron una revisién acerca del

analisis cromatografico de los 4cidos grasos, mencionando diversos métodos

de trabajo sus ventajas y desventajas, asi como la aplicacién de gran utilidad

de este analisis en la industria alimentaria, en microbiologia, produccién de

aceites vegetales etc.

En 1993, Guy G. Orgambide y sus colaboradores investigaron acerca de

los acidos grasos en especies de Rhizobium .

En 1994, Srinivas Alugupalli y sus colaboradores realizaron un estudio

sistematico sobre los acidos grasos 3 hidroxi en Micobacterias, siendo

utilizados para la diferenciacién entre especies, por cromatografia de gases y

espectrometro de masas.

Otro trabajo reportado por Philipp en 1994, acerca de que el andlisis de

Acidos grasos puede ser utilizado para diferenciar numerosas comunidades

microbianas, la especificidad de los acidos grasos permite utilizarlos como

biomarcadores.

En 1995, en una publicacién realizada por Murray y colaboradores se

afirma que el analisis cromatografico de diversos componentes microbianos,

incluyendo los acidos grasos ofrece una alternativa a la identificacién por

meétodos convencionales.

Finalmente en 1996 Chou y sus colaboradores realizan la identificacion

directa de especies de Mycobacterium, a través del analisis de los acidos

grasos, alcoholes secundarios y acidos micdélicos, como productos clave para la

identificacién de estos microorganismos. Bottger también en 1996 publicé un

trabajo acerca de tas técnicas de identificacion de microorganismos a través

del andlisis de acidos grasos por CGL y la secuencia de acidos nucleicos

Page 16: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

realizandu un analisis comparativo, encontrando que ambos son una gran

herramienta en la caracterizacién taxonémica.

10,

Page 17: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

5. Marco teérico

5.1 Caracteristicas ¢ importancia sanitaria de género Shigella

Los agentes infecciosos de este género, poseen forma bacilar, son no

esporulados, inméviles y gram negativos, son patégenos principalmente del

hombre. Los microorganismos de! género Shigella son aerobios y anaerobios

facultativos, su temperatura ideal de crecimiento es de 37°C y viven en un pH

de 7.6 a 7.8, son destruidos por exposicién, al ealor a 55°C durante una hora y

con fenol al 1% durante 30 minutos (Divo 1990).

Los requerimientos de Shigella no son complejos ya que crece en medios

ordinarios; que contengan peptonas y extractos de carne, fermentan la

glucosa sin formacién de gas, dando lugar a los mismos productos que el resto

de las formas entéricas: acido lactico, junto con cantidades menores de acido

férmico, acido acético y alcohol etilico, Las Shigellas al igual que otros bacilos

gram negativos son relativamente mas resistentes a la accién de los colorantes,

y estas sustancias pueden incorporarse a medios diferenciales para su

aislamiento (Freedman 1989).

Para el aislamiento de Shigellas han sido utilizados maltiples medios de

cultivo para siembra en placa cada uno de los cuales tiene sus ventajas y

limitaciones, los medios normalmente utilizados son Agar Citrato

Desoxicolato, Agar Entérico Hektoen, S.S., el XLD, el Sulfito Bismute,

Tergitol 7 y MacConkey como medios selectivos, caldos como el Selenito, y

Tetrationato de Sodio como medios de enriquecimiento (Depto. de higiene,

1990). De sus caracteristicas en el cultivo se puede decir que crecen formando

colonias redondas de 2 a 3 mm de didmetro, grisaceas brillantes y opacas de

borde continuo segin el medio utilizado crecen como colonias color rosa

palido de diferentes tonalidades, frecuentemente en subcultivos tas colonias

aparecen con bordes irregulares que son considerados como variantes

rugosas(Divo 1990).

En cuanto a su actividad bioquimica son de comportamiento variable

sobre los azucares, con produccién de Acido pero no de gas, por etlo se dividen

en cuatro grupos: manitol, arabinosa, rabnosa y dulcitol, no producen sulfuro

de hidrégeno (HS), ni desdobtan la urea, reducen los nitratos a nitritos, son

citrato negativos pero con respecto al indol son variables (Divo, 1990).

La shigellosis o disenteria bacilar es una reaccién inflamatoria aguda

del tracto digestivo causada por bacterias del género Shigella, es distinta de la

disenteria amebiana y virica, la disenteria es una condicién clinica con

1d.

Page 18: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

inflamacion intestinal y heces acuiferas con sangre, mucus y pus. El periodo

de incubacién de la enfermedad oscila entre 1 y 7 dias. Los sintomas iniciales

son fiebre y dolor abdominal intenso, con calambres, la diarrea generalmente

se presenta a las 48 h. y dos dias mas tarde la disenteria total, la gran pérdida

de fluidos y de electrolitos, puede ser muy significativa en pacientes muy

jovenes o muy viejos. El bacilo disentérico se encuentra, a veces, en cantidades

enormes en las heces, puede observarse en las autopsias en las glandulas

mesentéricas, pero por lo general no aparece en otros érganos internos ni suele encontrarse en la sangre o en la orina. El microorganismo tiene la

propiedad de ubicarse en las células epiteliales del intestino y multiplicarse en

ellas ocasionando su posterior destruccion.

Las infecciones disentéricas parecen ser mds comunes en los paises tropicales

y en los de clima templado durante los meses de verano, aunque puede brotar

en cualquier estacién del afio, la propagacién de la enfermedad se debe a la transferencia mas o menos directa del bacilo especifico desde productos

intestinales procedentes del individuo infectado al tracto digestivo de un

individuo susceptible, lo que se conoce como ruta fecal-oral. La forma de

transferencia varia con la_ situacién geografica y las condiciones socioeconémicas de la poblacién (Freedman, 1989; Divo, 1990; Depto higiene,

1990;Burrows, 1974).

5.2 Clasificacion

Seguin la clasificacién actual (Krieg, Manual Bergey, 1984); se reconocen

cuatro especies del género Shigella separadas principalmente por multiples

reacciones bioquimicas y seroldgicas.

5.2.1. Shigella dysenteriae

Los bacilos disentéricos que integran este grupo, se clasifican aparte por

su capacidad de fermentar el manitol. Shigella dysenteriae es

inmunolégicamente heterogénea, constituida por 10 serotipos bien separados

y designados arbitrariamente mediante numeros.

5.2.2 Shigella dysenteriae tipo 1

Este fue el primer bacilo disentérico que se descubrid. y el bacteridlogo

japonés Shiga descubrié que ese era el agente epidemioldgico causante de

Page 19: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

disenteria bacilar, que se propagd en Japén en 1898, suele denominarse

también bacilo de Shiga.

Igual que otras bacterias entéricas, ef bacilo de Shiga produce un

lipopolisacarido endotéxico, que es también responsable de su antigenicidad

de tipo O; las diferencias quimicas y serolégicas de los antigenos O

determinan los serotipos de S. dysenteriae . Sin embargo el bacilo de Shiga

puede considerarse excepcional, porque también origina una o varias

exotoxinas; se sabe desde hace ya varias décadas que produce una exotoxina

neurotéxica, que afecta el sistema nervioso central de los animales

provocando paralisis y posteriormente la muerte, esta toxina se produce en

cantidades muy pequefias pero es muy activa y se parece a la toxina de la

diftéria en diversos aspectos. Recientemente se ha comprobado que por lo

menos una cepa de bacilo shiga produce una enterotoxina muy parecida a las

enterotoxinas del célera. En general se piensa que esta caracteristica explica la

forma mas severa de disenteria causada por este serotipo, ademas esta toxina

tiene efectos citotéxicos. Las infecciones por el bacilo de shiga se han

observado sobre todo en lugares como la India, Japon, China y algunas

regiones de Asia y ya se han presentado brotes epidémicos en América Centra!

y México (William, 1974).

5.2.3 Shigella dysenteriae tipo 2

Este serotipo fue descrito en 1917 por Schmitz, como la causa de disenteria

entre los pioneros de la guerra en Rumania. No fermentan el manitol pero se

distinguen por producir indoi, y fermentar el sorbitol y la ramnosa. El

serotipo es serolégicamente homogéneo y esta relacionado con Escherichia coli

0112 y los tipos 1 y 15 de boydii, el tipo 2 de Shigella dysenteriae se ha

observado particularmente en Europa, la India y Sudan, no es frecuente coma

otros microorganismos del género, pero se encuentra ocasionalmente en

brotes de disenteria nosocomial (Freedman, 1989).

5.2.4 Shigella flexner;

Poco después del descubrimiento dei bacilo de Shiga, Flexner descubrié en

Filipinas bacilos disentéricos que diferian de S. dysenteriae, tanto en sus

propiedades seroldgicas como en la fermentacién del manitol estos fueron

designados como S. flexneri. Esta ampliamente distribuido y ha sido el bacilo

disentérico mas cominmente observado, constituyendo mas de la mitad de los

aislados. En las ultimas dos décadas Shigella sonnei ha tendido a remplazarlo

en los EE UU, al igual que en la mayoria de las enterobacterias, la substancia

Page 20: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

celular de S. flexneri es téxica, debiéndose su actividad endotdxica a los

lipopolisacaridos, que constituyen los antigenos somaticos (Pelezar, 1981)

5.2.5 Shigella sonnei

En contraposicién al resto de los microorganismos del género Shigella,

fermentadores del manitol los de Shigella sonnei se clasifican aparte por su

capacidad de fermentar Ja lactosa, esta es lenta y puede retrasarse hasta 10

dias; las cepas de este tipo fueron confundidas con los bacilos de Flexner por

los antiguos investigadores. Shigella sonnei se ha convertido en la especie

responsabie de shigellosis mas importante en los EE UU (Freedman, 1989)

5.2.6 Shigella boydii

Son otros bacilos de la disenteria que fermentan manitol y se parecen mucho a

Shigella flexneri en sus caracteristicas bioquimicas, pero no estan

relacionados con el grupo Flexner. Shigella boydii contiene 15 serotipos cada

uno corresponde a un distinto antigeno. Su poder patégeno parece muy

similar al de Shigella flexneri y su distribucién parece ser ubicua.(Joktik,

1987).

5.3 Cromatografia

Existen diversos métodos cromatograficos los cuales se pueden dividir

en dos grandes grupos, la cromatografia de liquide y la cromatografia de

gases, ésta ultima a su vez se puede subdividir en dos grandes grupos: la

cromatografia gas-sélido (CGS), aquella en la que la fase estacionaria es un

s6lido y la mévil un gas, mientras que en la cromatografia gas-liquide (CGL),

la fase estacionaria es una delgada pelicula que recubre a un lecho s6lido y la

movil un gas al que se le denomina gas acarreador y cuya funcién es la de

transportar la muestra a través de la columna.

La cromatografia de gas es un método fisico de separacion basado en la

distribucién de la muestra entre dos fases: una es un lecho estacionario de

extensa superficie, empacado dentro de una columna que puede ser sélido o

una delgada pelicula liquida que recubre al sélido, la otra fase consiste de un gas 0 liquido que se filtra a través de la fase estacionaria, al rededor de ella y

que se conoce como fase movil (Harol, 1981).

Page 21: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Una separacién cromatografica se leva acabo cuando una muestra que

contiene solutos se inyecta en un bloque de calentamiento, donde se vaporiza

instantaneamente y se arrastra en forma de vapor por medio de un gas

portador hacia la entrada de ta columna aqui los solutos son absorbidos en !a

fase estacionaria y después son desorbidos al hacer pasar gas portador puro.

Este proceso de particién se va eva a cabo varias veces y a medida que la

muestra se desplaza hacia la salida. Cada soluto se movera a su propia

velocidad a través de la columna y por consiguiente se formara una banda por

cada soluto (Hobart, Willard 1974).

Los solutos eluyen sucesivamente en orden creciente de sus

proporciones de particion y entran a un detector conectado a la salida de la

columna, este se utiliza para analizar Sos componentes ya separados. La

deteccién se realiza mediante la emision de una sefial eléctrica que se

transmite a un circuito adecuado conectado a un colector y un amplificador de

sefial para que pase a un graficador donde se registra finalmente como wm

cromatograma (Stroch, 1975).

Un cromatograma esta formado por diversos picos o bandas que

representan a cada uno de los componentes eluidos, ademas aporta

parametros de informacion como son el tiempo de retencion (TR) y el area (A)

de los picos, esta ultima permite mediante técnicas especificas determinar !a

concentracion de cada componente separado en la columna; por otro lado el

tiempo de retencién, es el tiempo transcurrido desde la inyeccién de la

muestra hasta que se obtiene el maximo del pico, el TR debe entenderse como

el tiempo que el componente permanece en la fase estacionaria, los tiempos de

retencién pueden utilizarse para identificar picos ya que en condiciones

controladas son reproducibles (Harold, 1981).

Por otra parte debe considerarse la eficiencia de la columna cromatografica,

esta se basa en su capacidad para separar los componentes de una mezcla, la

unidad utilizada para expresar la eficiencia de una columna es el plato tedrico

(Robinson,_1984). La columna es una de las partes de mayor importancia

cromatografica por ello existen en el mercado muy diversos tipos de columnas,

las cuales pueden ser de diferentes diametros y materiales, contar con una fase

liquida o no. y pueden ser capilares 0 empacadas. Sin embargo lo importante

de todo esto es conocer, las caracteristicas de una columna que sean

adecuadas para el estudio que se desee realizar (Dabrio, 1971).

Uno de los parametros de mayor importancia en el analisis

cromatografico es la temperatura a la que se trabaja; por ello un

cromatégrafo consta de la columna que ya se ha mencionado, esta se

acompajia de un termostato para que la separacién pueda efectuarse a una

temperatura reproducible, ademas es necesario para mantener la columna

15.

Page 22: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

dentro de determinados intervalos de temperatura. Dentro de algunas

condiciones que se conocen respecto a la temperatura estan: la temperatura isotérmica, la cual se refiere al analisis cromatografico a una sola temperatura

de la columna, mientras que la temperatura programada significa el aumento

lineal de la temperatura en la columna, utilizando una temperatura inicial

baja que va aumentando en pegueiios intervalos de tiempo, la temperatura

programada es muy util para muestras de mezclas con diferentes puntos de

ebullicién. Otro de los elementos de gran importancia es el detector, la funcién de

éste es el de indicar el momento de emersi6n de los componentes. La accién del

detector se traduce en una sefiat de tipo eléctrico que posteriormente se

amplificara e interpretara mediante un registrador grafico o integrador

(Strorch, 1975).

Existen diversos tipos de detectores, como el detector de argén, de

seccién transversal, de conductividad térmica, de captura de electrones y de

ionizacion de flama, que es el tipo de detector que se utilizé en este trabajo por

ello nos ocuparemos brevemente de él. En el detector de ionizacién de flama el

efluente de la columna cromatografica se recoge en una flama oxihidrica y en

el cual se localizan dos electrodos filiformes entre los que se establece una

diferencia de potencial, cuando en la llama entra sélo el gas portador o

acarreador, la corriente entre los electrodos es constante, pero cuando lo hace

un compuesto organico se escinde en fragmentos que son altamente

conductores y facilmente detectables por el cambio de flujo de corriente entre

los electrodos, por este medio se detectan cantidades del orden de 10°? g de

sustancias organicas, este detector generalmente utiliza helio o nitrégeno

como gas acarreador (Robinson, 1970).

Electrodo ) | colector

Llama ( )

Electrodo polarizante

—— _]| ___s Oxigeno

Hidrogena__. Muestra

Esquema de un detector de ionizacién de tama

Page 23: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

5.4 Acidos grasos

Los lipidos son componentes esenciales de los seres vivos, dentro de estos los

acidos grasos juegan un papel esencial constituyendo parte fundamental de las

membranas celulares, los lipidos en los animales forman la principal fuente de

reserva energética, acttan en algunas actividades fisiolégicas relacionandose

con las hormonas, vitaminas y acidos biliares (Blanco, 1988).

Los lipidos son los compuestos organicos que pueden extraerse de las

células y de los tejidos de los organismos mediante solventes de baja polaridad

tales como el cloroformo, éter o benzeno. Las estructuras de los compuestos

clasificados como lipidos son muy diferentes pero todos tienen en comun su

estructura principal que es de naturaleza hidrocarbonada, lo que les da su

propiedad de solubilidad (Schmid, 1986).

Los lipidos se distinguen de acuerdo con la complejidad de su molécula,

en dos categorias de sustancias, los lipidos simples y los complejos. Ademas

existe un grupo de sustancias que comparte las propiedades de la solubilidad

de los lipidos y que generalmente estan asociadas a ellos en la naturaleza.

Entre los lipidos simples se encuentran los acilgliceroles y las ceras. Los

lipidos complejos comprenden los fosfolipidos, los glucolipidos, y as

lipoproteinas. las sustancias asociadas a los lipidos son compuestos diversos

tales como esteroles, terpenos y vitaminas liposolubles.

Casi todos los lipidos extraidos de material biolégico se encuentran

formando parte de la molécula, acidos orgdnicos monocarboxilicos a los

cuales se denomina genéricamente acidos grasos. La importancia de estos

compuestos en !a constitucién de los lipidos y en la determinacién de sus

propiedades, aconsejan su estudio en primer término(Blanco, 1993).

La mayoria de moléculas lipidicas tienen como unidades basicas a los acidos grasos estos pueden existir en la naturaleza de manera libre en

pequefias cantidades por ejemplo los de baja magnitud molecular como el

acido acético, el Acido butirico y el acido capriénico. Se han aislado unas 100

clases diferentes de acidos grasos procedentes de lipidos de animales, vegetales

y microorganismos. (Chapman, 1973).

Los acidos grasos son acidos carboxilicos cuyo grupo funcional esta

unido a una larga cadena hidrocarbonada no ramificada, los acidos grasos se diferencian entre si por la longitud de la cadena carbonada y el numero y

posicién de los dobles enlaces existentes; los que no poseen dobles enlaces se

denominan acidos grasos saturados, y los que poseen dobles enlaces se

denominan acidos grasos insaturados, si tienen sélo una doble ligadura se

17,

Page 24: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

denominan monoinsaturados, mientras que los que tienen mas de una se denominan poliinsaturados (Schimd, 1986).

Algunas propiedades fisicas y quimicas de los acidos grasos son que su punto de fusi6n depende de ta longitud de la cadena y del grado de insaturacion, mientras mas larga es 1a cadena mayor sera el punto de fusién, pero si ésta cadena posee insaturaciones el punto de fusién sera menor; los acidos grasos forman sales con iones metalicos a causa de la presencia de un grupo carboxilico terminal, los acidos grasos reaccionan con alcoholes formando asi ésteres (Mazur y Harrow, 1973). Se encuentran en muy poca cantidad como acidos grasos libres no esterificados, la mayoria forman parte de otros lipidos. No obstante en ocasiones es importante medir e identificar los acidos grasos libres presentes y para ello deben primero extraerse con un solvente organico y usualmente convertirlos en sus ésteres metilicos.

Existen diversos métodos de esterificacién de acidos grasos, sin embargo puede considerarse que la reaccién de esterificacién ocurre, segin la siguiente secuencia de reacciones reversibles:

1.- Protonacién del oxigeno del grupo carbonilo del Acido organico 2.- Ataque nucleofilico por parte del alcohol sobre el Acido protonado 3.- Pérdida de un protén

4.- Protonacién del intermediario

5.-Pérdida de una molécula de agua

6.- Pérdida de un protén para dar el éster y regenerar el catalizador.

Da - Pp RC + HOR’ © RC + HOH

™ ™

OH OR'

Page 25: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

La serie de reacciones que acontinuacién se muestran son las que se llevan

acabo durante la esterificacién de los acidos grasos del presente trabajo.

ee fe R-C-OH + CH;QNa—-+ R-C-OH——~> R-C-OH CH; 0 Na

H* ty”

ee i Reon R-C-O-CH; + NaQH——*_ R-C-OCH;

CH;0

Es de interés recordar que las membranas celulares vegetales y animales son

muy ricas en acidos grasos poliinsaturados mientras que las bacterias no

contienen estos acidos grasos. De manera generalizada puede decirse que las

células bacterianas tienen mas del 95 % de su complemento lipidico total!

asociado a la membrana celular, el restante 5% se distribuye entre el

citoplasma y la pared celular (Erik y Stumpf 1976).

19.

Page 26: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

6 METODOLOGIA

6.1 Obtencién y Conservacion de las cepas

Se obtuvieron las cepas de Shigella dysenteriae (B2188), Shigella boydii (ATCC

8700), Shigella flexneri (B2194), Shigella sonnei (B2199) a través del INDRE y

det ATCC, mientras que la obtencién de las cepas ambientales fue a través de

donaciones realizadas por el laboratorio de Microbiologia de Escuela

Nacional de Ciencias Biolégicas de IPN y del cepario de la facultad de

Quimica de la UNAM.

Se procedi6 a la conservacién de las cepas por el método de

transferencia periddica, en tubos inclinados de agar nutritivo, posteriormente

se Ilevé acabo una serie de pruebas bioquimicas tradicionales para estas cepas

con el fin de verificar su calidad y pureza, las pruebas realizadas

periddicamente (antes de cada corrimiento cromatografico), fueron: Urea,

Citrato de Simons, MIO, TSI, aziicares (dextrosa, sacarosa y manitol ) (Mac

Faddin 1990 ), ademas se les aplicé la prueba de API 20E. Una vez verificados

se procedié a la obtencién del perfil de los acidos grasos de S. dysenteriae, S.

boydii, S. flexneri y 8. sonnei y de las cepas ambientales a través de la técnica

de cromatografia de gases propuesta por Hiusler (1985).

6.2 Obtencién de la biomasa

Para la obtencién de la biomasa bacteriana se utilizaron, dos placas de agar

nutritivo (Difco) por muestra y en las cuales se sembraron por estria cerrada

las cepas de referencia y las cepas ambientales. Se incubaron durante 24 horas

a 37°C verificando frecuentemente la temperatura, puesto que variaciones en

la misma pueden afectar la produccion de acidos grasos celulares,

posteriormente se coseché dicha biomasa de cada placa con 5 ml de solucién

de formaldehido al 0.5% con la finalidad de fijar a los microorganismos. Se

centrifugé con refrigeracién a 4 °C durante 10 minutos a 20 000 G, en una

centrifuga refrigerada Sorvall RC-5B. Se repitié la centrifugacién dos veces

mas utilizando 5 ml de solucién fisiolégica 0.85% (NaCl) para lavar el paquete

celular. Posteriormente se transfeririéd a frascos viales para su liofilizacién

durante 3h aproximadamente a -50°C. La liofilizadora utilizada fue una Lyph.

Lock 4.5 modelo E2MS5.

a

Page 27: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

6.3 Extraccion de los acidos grasos

De ia muestra liofilizada se pesaron 20 mg de biomasa liofilizada, cantidad suficiente para obtener cantidades adecuadas de acidos grasos para el analisis. Posteriormente se procedio a la esterificacién de los acidos grasos con objeto de transformar estos a su forma volatil “éster” y su posterior anilisis por cromatografia de gases, La esterificacién se realizé adicionando 1 mi de una

solucién de metéxido de sodio y se agité durante 5 min. con el propésito de

realizar la hidrdlisis de los acidos grasos; posteriormente se le adicioné 0.7 ml de una solucién de metanol saturado con cloro gaseoso, agitando durante 30

min., esta solucién se utiliza con la finalidad de crear un medio acido que

favorece las reacciones de esterificacion (Stuart 1981).

Posteriormente se agregaron 2 ml de solucién fisiolégica al 0.85 %

(NaC), agitando durante 7 min, transcurrido este tiempo se procedié a la

extraccidn de los ésteres metilicos de Acidos grasos con hexano, utilizando 2 ml

en cada extracci6n, Ilevando acabo tres extracciones por muestra, las cuales

fueron transferidas a tubos de ensayo que contenian sulfato de sodio anhidro,

con el objeto de absorber los pequefios volimenes de agua que pudiera tener

la muestra ya que debe tenerse en cuenta que para un buen analisis

cromatografico se requiere de muestras libres de agua debido a que pequeiias

cantidades de ésta pueden afectar la eficiencia de la columna.

6.4 Analisis cromatografico

El volumen obtenido de las extracciones se transfirié a viales cénicos, donde

fueron evaporados con nitrégeno gaseoso hasta un volumen aproximado de 10

HI de los cuales se tomo 1 ul y se inyecté en el cromatégrafo de gas

previamente acondicionado. Se utilizo un cromatégrafo Hewlett packard

modelo Hp 5890 A, con detector de ionizacién de flama, utilizando

temperatura programada de 120°C a 270°C con range de 4°C/min, el uso de la

temperatura programada aumenta la eficiencia y resolucién del

cromatograma ademas de que se acorta el tiempo de analisis.

Para el analisis cromatografico se utilizé una columna de heliflex RSL

150 (metilsilicon), con longitud de 30 m., didmetro interno de 0.25 cm con un

espesor de pelicula de 0.25 mm, no polar y se utilizé nitrégeno como gas

acarreador con un flujo de 30 + 2 ml/min.

Page 28: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

6.5 Analisis estadistico

Una vez obtenidos los cromatogramas se procedié a comparartos contra un estandar de referencia (Bacterial acid methyl éster mix Supelco cp N° cat. 1114), para la identificacién de tos acidos grasos presentes en la muestra. Una vez identificados los picos de cada cromatograma contra el estandar, se procedié a la normalizacién de tos tiempos de retencién y las dreas de los picos. Para lo cual se seleccioné el pico con mayor area de los ésteres de acidos grasos y se le asigné el 100% comparando los demas contra éste. Del analisis estadistico se obtuvieron las siguientes medidas descriptivas: media y desviacién estandar para las areas normalizadas (AN) y tiempos de retencién normalizados (TRN) y con ello se elaboraron los perfiles de cada especie de Shigella. Ademas para determinar si existian diferencias entre tas cepas del estudio se realizé un analisis multivariado discriminante. Et cual nos permite comparar diferentes poblaciones, en este caso las diferentes especies de Shigella contra diversas variables (los diferentes Acidos grasos encontrados), para establecer si existen diferencias significativas, y cuales variables nos permiten la diferenciacién mas claramente.

ty

ra

Page 29: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7. RESULTADOS Y ANALISIS

En este estudio se procesaron un total de 200 muestras tipificadas de la ATCC

e INDRE y 28 ambientales de la Facultad de Quimica, UNAM y de la ENCB-

IPN, de las cuales una vez obtenidos los cromatogramas de las diferentes

especies se procedié al andlisis de los mismos, mediante su comparacion

contra un estandar de ésteres de Acidos grasos, con el fin de identificarlos y

obteniendo los siguientes resultados:

7.1 identificacién de tos acidos grasos

En primer término se debe destacar que tanto las cepas tipificadas como fas

ambientales presentaron 12 Acidos grasos cuyos ésteres en orden de elucion

fueron: C12:0 metil-dodecanoato (pico 3), C14:0 metil-tetradecanoato (pico

7), C15:0 metil-pentadecanoato (pico 10), 30H C14:0 3hidroxi-metil

tetradecanoato (pico 12), C16: 1° metil cis? hexadecanoato (pico 14), C16:0

metilhexadecanoato (pico 15), C17:0 cis-9, 10-metil- hexadecanoato (pico 17),

C17:0 metil heptadecanoato (pico 18), C18: 1° metil cis-9-octadecanoato

(pico21), C18:1°" metil trans-9-octadecanoato y metil cis 11 octadecanoato

(pico 22), C18:0 metil- octadecanoato (pico 23) y C19:0A cis 9-10 metilen-

octadecanoato (pico 24) (tabla 1). De estos datos se puede observar que tanto

las cepas de Shigella tipificadas como las ambientales presentaron a los acidos

grasos caracteristicos de la familia Enterobacteriaceae que son el C 16:1° metil

cis 9-hexadecanoato (pico 14), C 16:0 metil-hexadecanoato (picol 5) siendo éste

el mas abundante igual que en los otros miembros de la familia, y el C 17:0A

cis-9-10 meti!-heptadecanoate. (B.BG@E et al 1980)

Tabla 1 Acidos grasos presentes tanto en las cepas tipificadas como en cepas ambientales

de Shigella spp Numero de pico Numero de carbonos Nombre IUPAC del ester Nombre coman del Acido

3 12:0 metil dodecanoato laurico

7 14:0 metil tetradecanoato miristico

10 15:0 metilpentadecanoato

12 3 OH 14:0 metil3hidroxi tetradecanoato

4 16:0? metit cis 9hexadecanoate | palmitoleico

15 16:0 metithexadecanvato palmitico

V7 17:04 metilcis9,t@metilen hexadecanoato

18 17:0 metil heptadecanoato estearico

21 18:1° metil cis 9 octadecanoato 22 18:1° metil trans 9 octadecanoato

18st! metil cis 1f octadecanoato

3 18:0 metil octadecancato ~| FY 19:04 metilcis9, 1Ometilen ~

actadecangato

23.

Page 30: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.2 Normalizaci6n de los datos

Una vez identificados los acidos grasos obtenidos, se seleccioné el pico del Acido graso que presenté el valor de area bajo la curva mas alto, y se le asigné

el 100%, éste fue el pico 15 en los 228 casos. Comparando contra este los

demas picos se obtuvieron sus porcentajes respectivos tanto para las areas

como para los tiempos de retencion, quedando asi los datos normalizados.

7.3 Perfil cromatografico de las cepas tipificadas

Con los datos obtenidos se calculé la media y Jas desviaciones estandar tanto para las areas como para los tiempos de retencién por pico y se hicieron las

graficas correspondientes para cada especie tipificada

7.3.1 Shigella dysenteriae

Para esta especie se realizaron 43 corrimientos cromatograficos de la cepa

tipificada, (INDRE, B2188), obteniéndose los 12 dcidos grasos ya mencionados

en los 43 cromatogramas, el Acido graso mas abundante fue el del pico 15

siguiéndole et pico 22, con una media de area normalizada de 66.04%, el pico

14, con 57.45%, el pico 17 con 26.89%, el Pico 7 con 17.89%, el pico 12 con

11.72%, el pico 3 con 11.04%, el pico 10 con 4.46%, el Pico 24 con 3.35%, et

Pico 23 con 2.23%, ef pico 18 con 1.77% y el pico 21 con 0.99%. Con los

valores de las medias de los tiempos de retencién y las dreas normalizadas de

cada pico, se procedié a la elaboracién de una grafica la cual representa el

perfil de acidos grasos obtenido para Shigella dysenteriae (figura | tabla 2).

Figura 1. Perfil cromatografico de los

a&cidos grasos de Shigella dysenteriae.

120--- - ee en ee

100 -

80-

22

60°

40-

Ww

7 20- 3 2

| [ 10 18 28 23 24 ° —4toid dt d P t

44 70 85 90 96 100 12 114 123 128 128.39 140

TRN (%}

24,

Page 31: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.3.2 Shigella boydii

Para esta especie se realizaron 42 corrimientos cromatograficos (S. boydii

ATCC 8700), al igual que la anterior el pico con valores mas altos fue el pico

15, le siguié el 22 con una media de area 61.60%, el 14 con 51.71%, el 17 con

33.48% e1 7 con 14.12%, el 10 con 13.36%, el 18 con 9.76%, el 12 con 7.10%,

el 3 con 6.70%, el 24 con 4.07% el 23 con 2.92%, y el 21 con 1.25%. La grafica

de las medias de areas y tiempos de retencién de cada pico representa, el perfil

de 4cidos grasos obtenidos de la especie Shigella boydii (figura 2, tabla 2).

AN (%)

120 —_

100

80

60

40,

20- ;

wil 45 $71

Figura 2. Perfi! cromatografico de los

Acidos grasos de Shigella boygil.

18

vy

w

10 | 12 18

—t bb bbe 86 90 96 100 12 4 121 123

23 a

aL. 1.

128 140

TAN (%)

Page 32: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.3.3 Shigella flexneri

Se realizaron 45 corrimientos cromatograficos de Shigella Flexneri (INDRE

B2194), encontrandose presentes también los 12 acidos grasos mencionados,

nuevamente el pico 15 fue el mas alto, siguiéndole el 17 con una media de area

de 63.51%, el 22 con 26.64%, el 7 con 22.72%, el 14 con 21.54%, el 24 con

13.71%, el 10 con 10.65%, el 3 con 3.57%, el 12 con 3.49%, el 18 con 3.01%, el 23 con 1.82%, y el 21 con 0.86%, el perfil de los acidos grasos de Shigella

flexeri se obtuvo graficando las medias de las dreas contra los tiempos de

retenci6n para cada pico (figura 3, tabla 2).

Figura 3, Perfil cromatografico de loa AN fe) &cides grasoe de Shigella flexneri.

120-8 em

100-

80

60

40 - 22

t 4

20-

12 8 21 as _ - abo bee dL ee

10

3

o—i—- 44 70 85 80 96 100 112 16 124 125 120

24

144

Page 33: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.3.4 Shigella sonnei

Se realizaron 45 corrimientos cromatograficos en los cuales se encontraron los

12 acidos grasos mencionados el valor de 100% se le asigné al pico 15,

siguiéndole el 14, con una media de area normalizada de 70.63%, el 22 con

48.55% , el 17, 32.31 %, el 7 con 20.62 %, el 12, con 16.78 %, el 10 con 7.0 %,

el 3 con 6.51 %, el 24 con 5.71%, el 18 con 2.55%, el 23 con 1.37%, el 21 con

0.66%. El perfil de acidos grasos se obtuvo graficando, los valores de areas

contra tiempos (figura 4, tabla 2).

Figura 4. Perfil cromatografico de los

AN (%) acidos grasos de Shigella songei.

120- -—

100 -

80-

60- 22

40-

20-

ob sd tbe b ml 4. 44 70 86 90 96 100 112 116 124 125 129 141

TAN (%)

27.

Page 34: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Tabla 2 Valores de las medias de tiempos de retencién y areas de la

tipificadas de Shigella

s 4 especies

Shigella boydii Shigella flexneri Shi ella Shigella sonnei

TR Area TR Area TR Area TR Area

pico 3 [44.7144 6.70632 43.8121 | 3.5708 | 44.5461 11,04964 |43.6774 6.5144

pico 7 |70,5661 14,1284 70.2023 | 22.7298 | 70.5676 17.8978 |70.1498 20.6200 |

pico 10/85.0079 13.3623 84.7567 | 10.6558 [84.9942 4.46414 | 84,7975 7.00361

pico 12|90.4780 7.10666 90.4554 [3.49996 | 90.4791 11.72417 |90.3728 16.7839

pico 14 |96.0921 51.7157 95.9092 | 21.5479 | 96.0968 57.45 96.0929 26.8982

pico 15| 100 100 100 100 400 100 100 100 |

pico 17|111.614 33.4886 112.008 | 21.5479 | 111.601 26.8982 [111.851 32.3120 |

pico 18 114.130 9.7609 114.527 |3.01894| 114.110 4.77718 [114.865 2.55303 |

[pico 211120.991 1.25510 124.295 |0.86305 | 122.984 0.998034 (124.324 0.6691 9 |

pico 22 |122.644 61.6033 125.455 | 26.6436 | 128.073 66.04748 | 125.007 48.5534 | | pico 23 | 128.338 2.92389 129.030 | 1.82844 | 128.326 2.239638 | 129.068 4.37974 | pico 24 |139.726 4.07591 140.744 | 13.7195 |139.774 3.35922 | 140.984 5.71674

Tabla 3 Valores de las desviaciones estandar de las Areas y TR de fas 4

especies tipificadas de Shigella T

Shigella boydii Shigella boydii Shigella Shigella sonnei

SArea| OTR | dArea| STR | d5Area| STR 3Area_| STR |

pico 3 | 6.4220 | 0.2091 | 5.2203 0.6551 |15.6297| 0.7759 9.4550 _| 1.3464 |

pico 7 | 5.4895 | 0.2029 13.3025| 0.5831 [11.8721| 0.2148 | 18.1264 | 0.2313 |

pico 10| 4.0459 | 0.1954 4.0749 | 0.9510 | 5.9627 | 0.2209 7.6710 |0.1729

pico 12| 5.6300 | 0.2203 6.1434 | 0.5158 |17.5374| 0.2662 | 26.2953 0.1758

pico 14|14.6140| 0.0811 49.7474] 0.8979 |15.7458| 0.1168 | 18.8173 | 0.1307)

pico 15 0 0 0 0 0 0 0 0

pico 17 | 15.8373| 0.1684 23.1558| 0.6596 |11.7021| 0.2305 | 10.3251 | 0.4433

pico 18| 3.0910 | 0.2564 0.9424 | 0.1444 | 1.8030 | 0.3338 3.2112 | 1.1530

pico 21| 1.2455 | 0.2932 0.7914 | 0.1252 | 0.9329 | 0.2716 0.6352 _| 0.2623 |

pico 22/24.1423] 0.1280 8.7773 | 0.1062 [29.4149] 0.1280 | 27.4426 0.1939

pico 23| 2.8269 | 0.3173 4.8447 | 18.0651) 1.7989 | 0.3479 1.1324 | 0.4373

pico 24] 3.7217 | 0.3545 42.2865 0.1561 | 3.1380 | 0.5200 9.2026 [1.1124

Page 35: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.4 Muestras ambientales

Se obtuvierun 4 cepas de Shigella aisladas del ambiente: Shigella 5.6.7.8. Con

los datos de jos acidos grasos identificados se calculd la media de las areas y

tiempos de retencion normalizado y se graficaron con la finalidad de obtener

su perfil.

7.41 Shigella 5

Se realizaron 8 corrimientos cromatograficos, en los cuales se presentaron los

12 dcidos grasos reportados para las Shigellas tipificadas. el pico 15 también

fue el que obtuvo el valor mas alto de area y se le asigné el valor de 100%,

siguiéndole el, 22 con 68.82%, el 14 con 55.63%, el 7 con 16.04%, el 17 con

12.83%, el 12 con 9.51%, el 3 con 9.08%, el 10 con 8.14%, el 18 con 4.58%, el

23 con 4.20 %, el 21 con 2.11% y el 24 con 2.28%. En fa grafica 5, se muestra

el perfil cromatografico para la muestra 5 de las cepas ambientales y en Ja

tabla 4 se pueden observar los valores de las medias de las dreas y tiempos de

retencién de cada pico.

figura 5. Pertil cromatcgrafico de log

acidos grasoa de ja muestra ambiertal &

5 100

30

60 "

40

20 , .

| ep 23024

- L re t 1

45 71 83 91 96 100 1z 114 124 127 128 140

TRN (4

Page 36: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.4.1 Shigella 6

Se realizaron 8 corrimientos cromatograficos en los cuales se presentaron los

12 acidos grasos caracteristicos, el C 16:0 pico 15 obtuvo el valor mas alto

siguiéndole e! 14 con 83.41%, el 22 con 60.87%, el 12 con 18.85%, el 17 con

16.19%, el 7 con 14.22%, ei 3 con 11.84%, el 10 con 8.39%, el 18 con 6.96%, el

24 con 3.59%, el 23 con 3.04% y el 21 con 0.78%. Los valores de las medias de

las areas y tiempos de retenci6n normalizados se presentan en la tabla 4 y el

perfil cromatografico para esta muestra ambiental qued6 representado en la

figura 6.

Figure 6. Perfil cromatografico de los

&cidos grasos de la muestra ambiental 6

AN [%}

120--— — — -

100 -

80-

22

60-

40-

20- 7 12 7

bil. fps bao 3

44 70 86 90 96 100 112 114 124 125 128 140

TRN (%}

30.

Page 37: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.4.3 Shigella 7

Se realizaron 8 corrimientos cromatograficos presentandose los 12 acidos

grasos encontrados en las cepas tipificadas, siendo el mas abundante el pico

15, siguiéndote el 14 con 95.28%, el 22 con 58.92%, el 10 con 41.42%, el 12 con

18.89%, el 17 con 16.95%, el J con 14.18 %, el 18 con 10.72%, et 3 con 7.62%,

el 23 con 2.42%, el 24 con 2.39% y el 21 con 1.0%. Los valores de las medias

de las areas y tiempos de retencién de los picos se presentan en la tabla 4. El

perfil cromatografico de la muestra ambiental 7 se presenta en la figura 7.

Figura 7. Pertil cromatogratico de ios

AN (el acidos grasos de la muestra ambiental 7

120 — —

100

80-

60 22

10 40

20- ? 12 ”

3 18

o—-t— 1. -- — = a pd

46 70 8 90 96 100 11 16 424 127.7 128 140

TRN (%)}

31.

Page 38: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.4.4 Shigella 8

Se realizaron 8 corrimientos cromatograficos, presentandose los 12 acidos

grasos ya reportados para las cepas tipificadas y nuevamente el pico 15

obtuvo el valor maximo de area, siguiéndole el 14 con 74.76%, el 22 con

60.13%, el 10 con 32.60%, el 17 con 31.79%, el 7 con 17.80%, el 12 con

12.08%, el 24 con 11.14%, el 18 con 10.44%, el 3 con 6.23%, el con 1.88% y el

21 con 0.63%. Los valores de las medias de las areas y tiempos de retencién de

los picos se presentan en fa tabla 4. El perfil cromatografico de la muestra

ambiental 8 se presenta en Ia figura 8.

AN (%)

120-

100 -

80-

60-

40°

20-

10

t

3 2 18

: LL 2 pitt Lit a

44

Figura 8. Perfil cromatografico de los

Acidos grasos de la muestra ambiental 8

22

24

od 70, 86 90 96 100 96 114 124 128 129 141

TRN (%)

Page 39: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Tabla 4 medias de areas y tiempos de retencion de los acides grasos celulares

de las cepas ambientales de Shigella

Shigella 5 Shigella 6 Shigella 7 Shigella 8

| {TR Area TR Area TR Area TR Area

[pico 3 44.6587| _9.084[44.4995 | 11.8471 44.5525 | 7.62038 | 43.9245 | 6.23923

pico7 |70.5460 16.0414 [70.4944 | 14,2234 170.4541 14.1804 | 70.0837 | 17.8021

pico 10 | 84.9713 8.14303 [84.8513 |8.39378/85.0247 41.4296 [84.7869 [32.6089

pico 12 [90.5045 9.51364/90.4971| 18.853|90.4647 18.8951 |90.2640 | 12.0884

pico 14 |96.0949 55.6311 (96.1706 | 83.4184 | 96.2506 105.283 [96.0670 | 74.7628

ico 15 100 100 100 100 100 100 100 100

pico 17 |111.596 42.8373| 111.521 | 16.1992) 111.455 16.9542) 1114.78/31.7967

pico 18 [114.197 4.58056 | 114.131 |6.96045| 114.575 | 10.7265 414.384 |10.4475

pico 21 [124.089 2.11245 | 124.050 [0.78553 | 123.968 4.00847 | 124.476 |0.63411

|pico 22 426.786 | 68.8264 | 125,086 |60.8799 427.719 | 58.9242 | 128.113]|60.1360

[pico 23 128.438 | 4.20518 | 128.376 |3.04791 128.351 | 2.42217 | 128.916 | 1.88103

pico 24 |139.951 2.28082|139.836| 3.5938) 139.769 2.39634[140.538| 11.14

Tabla 5 Valores de las desviaciones estandar de area y TR de las cepas

ambientales de Shigella

[__ Shigella 5 Shigella 6 Shigella 7 Shigella 8

\8Area_ [STR 6 Area j|6TR éArea [6 TR 6 Area _[6TR

| 1.7238 | 0.8772 | 6.1692 | 0.1518 4.8464 |0.06129| 0.6136 | 0.6196

3.0500 | 0.6347 | 4.3985 | 0.1552 1.6306 | 0.0655 | 1.2851 | 0.0905

4.5357 |0.09404| 2.4851 | 0.2415 43.3754| 0.0474 | 1.0984 | 0.0660

2.2589 |0.09554| 5.9597 | 0.1749 2.1122 | 0.0610 | 2.7288 | 0.9845

5.0081 | 0.3736 |22.8718| 0.2056 11.3603 | 0.0420 | 1.7930 | 0.9917

0 9 0 0 Q 0 0 0

8.9694 | 0.1105 | 5.6503 | 0.2257 8.1963 | 0.1027 | 1.3541 | 0.3899

0.4803 | 0.1255 | 3.1370 | 0.2624 0.8495 | 0.4294 | 0.2892 | 0.1313

0.5604 |0.12738| 0.4506 | 0.2728 0.1703 | 0.1418 | 0.2029 | 0.1327

6.8900 | 0.4253 | 9.1954 | 0.0777 3.5685 | 0.0619 | 3.7041 | 0.3804

0.7885 | 0.1393 | 1.3609 | 0.3007 | 0.2750 | 0.1436 | 0.1056 | 0.3998

ico 24 | 2.3338 | 0.1247 | 2.2034 0.3370 | 1.4698 | 0.1627 | 0.7070 0.4439

33,

Page 40: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.5 Perfil cromatografico del género Shigella spp.

Una vez obtenidos los perfiles cromatograficos de las cepas tipificadas y de

las cepas ambientales, se procedié a establecer del perfil general de acidos

grasos celulares del género Shigella spp., para lo cual se obtuvieron las medias

de las dreas y tiempos de retencién de los 12 acidos grasos obtenidos para

cada especie, y con estos valores se procedié a graficar para la obtencién del

perfil que se muestra en la figura 9.

Figura 9. Perfil cromatogratico de los

AN (%) acidos grasos de Shigel: <cc

120-—

100 - "

80-

60 - 22

40-

Ww o- ? 10

Wz 3 18

pteltotoi ded da Tt 44 70 85 90 86 100 112 114 124 126 129 140

TRN (%)

2

34.

Page 41: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.6 Comparacién del contenido de acidos grasos entre las cuatro especies de

Shigella tipificadas

Con los perfiles de los acidos grasos obtenidos para cada especie se procedié a

hacer su comparacién, graficando las areas y los tiempos de retencién de cada

pico por especie (figura 9). Analizando la comparacién de los acidos grasos

entre las 4 especies estudiadas se puede observar que la especie que

corresponde a Shigella boydii, presenté el mayor numero de valores altos en

los picos 10 (13.3623), 18 (9.7609), 21(1.25510) y 23 (2.92389), le siguié la cepa

Shigella flexneri que presenté valores de Area altos especificamente en los

picos 7 (22.7298), 17 (21.5479), 24 (13.7195), mientras que la cepa de Shigella

dysenteriae presenté solo dos valores altos en los picos 3 (11.0496), y 22

(2.23963) y Shigella sonnei también presento 2 valores altos en los picos 14

(26.8982) y 12 (16.7839).

tigura 9 Gomparacion de los perfiles de acidos grasos de S. dysenteriae,

AN (%) S. boydi, S. flexneri y S. sonnei.

120

100

80

| AY NY

60 N N Ny N N Nis NYE?

49 N NE N

20 ih N Al” N N N N NE i

0 * eS 7 ~

3 7 10 12 14 15 7 18 21 22 23 24

NUM, DE PICO

WM soysentariae QW sveysi 3S. texreri Ex S. sonne

35.

Page 42: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.7 Comparacién del contenido de acidos grasos entre las 4 cepas de Shigella ambientales

En la figura 10 se presenta una comparaci6n entre las medias de las areas

normalizadas de los acidos grasos, de las cepas ambientales. Analizando esta

figura se puede observar que la cepa de Shigella 7 fue la que presenté mayor

numero de valores altos de areas en los acidos grasos: pico 10 (41.4296), pico

12(18.8951), pico 14(105.283), pico 18(10.7265). Le siguid la Shigella 8 con 3

valores altos en los acidos grasos, pico 7(17.8021), pico 17(31.7967), pico

24(11.1400), siguiéndole la cepa Shigella 5 en los acidos grasos

correspondientes a los pico 22(68.8264) y pico 23(4.2051) y solamente con un

valor alto la cepa de Shigella 6 en el pico 3 (11.847).

Figura 19 Comparacion de los pertiles de acidos grasos de fos afslamientos

AN (%) ambientales.

120

100.

80

60

40

20

RESTON TE

one

4 15 7 18 21 22 23 24 RUM. DE PICO

7 Gad S. boydii &

36.

Page 43: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

7.8 Diferenciacidn entre las cepas tipificadas y las cepas ambientales

Para determinar si existian diferencias significativas, entre las 8 especies

estudiadas (4 cepas tipificadas y 4 cepas ambientales), con respecto a las areas

de los Acidos grasos, se procedié a aplicar un anialisis multivariado

discriminante, obteniéndose los siguientes resultados:

Funcion x’ P %

t 1648.93 0.0 56.471

2 eee 2, BOTS.A2 _ 0.0 80.05 __

Ambas funciones resultaron estadisticamente significativas (p < 0.05), la

primera funcién explicd el 56.47% de la variacion total de los datos y la

segunda el 23.58% ( 80.05 % - 56.47%), la primera funcién qued6 integrada

por el pico 12 y 22, la segunda quedé integrada por el pico 18 y 23, esto quiere

decir que estos picos fueron los que mas discriminaron a las especies.(ver

figuras 13-16).

Los resultados de la comparacién entre las 8 especies, utilizando las

distancias de Mahalanobis, mostraron que existen diferencias significativas

(p< 0.05), entre todas las especies (ver tabla 5, de distancias).

En la figura 12 se aprecia el diagrama de dispersién de las especies de

Shigella, en el cual se diferencian 4 grupos fundamentales, los cuales

corresponden a las 4 cepas tipificadas de Shigella mismas que conforman el

género Shigella, el grupo 1 pertenece a Shigella boydii(ATCC 8700), el grupo 2

a Shigella flexneri (B2194), el grupo 3 a Shigella dysenteriae (B2188), y el

grupo 4a shigella sonnei (B2199), de estos grupos es importante sefialar que el

grupo 1 (S. boydii), se diferencia mas de los otros grupos y de acuerdo con las

distancias de Mahalanobis se observa que el grupo I con respecto al 2 tiene

una distancia entre ellos de 75.38, el grupo 1 con respecto al 3 tiene una

distancia mayor con un valor de 81.16, y aun mas se aleja el grupo 1 del 4 con

un valor de 82.55, estas diferencias en las distancias se pueden justificar si se

toma en cuenta que estas cepas pertenecen a diferentes especies dentro del

género.

De los 3 grupos restantes, el grupo 3 y 4se encuentran a una distancia

entre ellos de 17.17, mientras que entre el grupo 2 y 3 existe una distancia de

49.43, y el grupo 2 del 4 se encuentra a una distancia de 28.14. Con esto es

claro que existen diferencias significativas que permiten el establecimiento de

los grupos fundamentales del género Shigella .

37,

Page 44: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Por otra parte los grupos del 5 al 8 que se aprecian en el diagrama de

dispersion, que corresponden a los aislamientos de Shigellas ambientales, de

acuerdo con las distancias de Mahalanobis y el diagrama de dispersién de las

especies de Shigella, se puede observar que el grupo 5 (Shigella 5), se acerca de

una manera mas marcada al grupo 3 con una distancia de 29.15 por lo que se

puede deducir que corresponde al grupo S. dysenteriae, esto se apoya en los

resultados obtenidos de las pruebas bioquimicas tradicionales, confirmando

que el grupo 5 corresponde a Shigella dysenteriae. En cuanto al grupo 6, se

encontré mas cercano al grupo 1 con un valor de 35.34 indicando con ello que

corresponde a Shigella boydii, lo cual también fue corroborando con las

pruebas bioquimicas. Con respecto a los grupos 7 y 8 se observa en el

diagrama de dispersién que ellos se localizan como un grupo un tanto apartado

de los 4 grupos basicos que representan a las cepas tipificadas, sin embargo al

grupo que mas se acercan es al | (S. boydii), con una distancia de 96.08 para el

grupo 7 y 61.63 respectivamente. Entre ellos la distancia fue pequefia de un

valor de 28.05. Tomando en cuenta estos valores ambos grupos se localizarian

dentro del grupo Shigella boydii para verificar esto se corrieron las pruebas

tradicionales que confirmaron que pertenecian a S. boydii, la distancias

existentes con respecto a S. boydii se pueden explicar si se considera que S.

boydii cuenta con 15 serotipos y estos 2 aislamientos pueden pertenecer a

cualquiera de ellos.

Tabla de Distancias de Mahalanobis de las 8 cepas de Shigella estudiadas

Especies grape 1 grupo2 grupo3 grupo4 grupo5 grupo6 grupo7 grupo8

grupo | 75.38 81.16 82.55 53.48 35.34 96.08 61.63

grupo 2 75.38 0 49.43 28.14 75.31 78.42 178.62 127.74

grupo3 81.16 49.43 0 ATA7 29.15 38.38 «226.17 177.29

grupo4d 82.55 28.14 17.17 0 45.65 38.26 192.98 149.74

grupoS 53.48 75.31 29.15 45.65 0 28.23. 174.7 131.27

grupo6 35.34 78.42 38.38 38.26 28.23 0 132.27 99.43

grupo7 96.08 178.62 226.17 19298 174.71 132.27 0 28.05

grupo8 61.63 127.74 177.29 149.74 131.23 99.43 _ 28.05 o-

Con los picos (12,18,22 y 23), que representan a los acidos grasos que

permitieron la diferenciacién entre las 4 especies tipificadas del género Shigella

se procedié a graficar cada uno de ellos. En la figura 13 se muestra la

comparacién del pico 12, (3 OH tetradecanoato), mostrando diferencias entre

las 4 cepas tipificadas siendo la de mayor valor S. sonnei y en cuanto a las

cepas ambientales, cabe destacar el comportamiento de las cepas 6 y 7 que

presentaron los valores mas altos incluso mas que las cepas tipificadas y ambas

38.

Page 45: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

tiene valores muy cercanos (18.85,18.89), esto se puede explicar si se considera

que ambas pertenecen a la especie de S. boydii, mientras que los valores altos

pueden fundamentarse si se toma encuentra que segun Colin Ratledge (1996),

los 3 hidroxiacidos, tales como el 3 OH C14:0, forman parte de la estructura

del lipido A en algunas enterobacterias. Por otra parte el lipido A tiene

relacion con la toxigenicidad bacteriana y considerando que éstas cepas son

aisladas del ambiente pueden estar sintetizando un poco mas del hidroxiacido

con Ja finalidad de protegerse del medio.

Por otra parte en la figura 13, det pico 22 (C 18:1° metil trans octadecanoato),

(fig. 14), sus valores en cada cepa tanto tipificada como ambiental se

encuentran préximos, con excepcion de S. flexneri y S. sonnei en la cual el

valor es mas bajo en las cepas tipificadas, sin embargo a pesar de la

proximidad de sus valores, se encontraron diferencias significativas entre las

cepas tipificadas y ambientales. Las diferencias encontradas para los picos 12 y

22 permitieron la conformacién de la primera funcion diferencial.

La segunda funcion diferencial qued6 integrada por los picos 18 y 23. En el

pico 18 (C17:0 metil hepta decanoato, fig. 15), se aprecia que existen

diferencias claras.

De Jas 8 cepas estudiadas (tipificadas y ambientales), los valores mas

elevados los presenté S. beydii y en las cepas ambientales los valores mas bajos

los presenté las cepas 6 y 7.

En cuanto al pico 23 (C18:0 metil octadecanoato fig. 16), se observan las

diferencias claras entre todas las cepas destacandose con los valores mas altos

la cepa ambiental 5 y con los mas bajos S. sonnei y S. flexneri de las cepas

tipificadas

39.

Page 46: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

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40.

Page 47: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Figura 13. Comparacién del pico 12 entre

cepas de referencia y ambientales.

% AN 20- =- MAG, + MAT

Ss

15-

Sd. maa”

10~ '

MAS

Sb .

sr s. j Sb- Shigetia boydil

: : Ste Shigetia tlexneri

' v Sd- Shigeiia dysenteriae

| st Ss- Shigelis sonnei

i MA- Muesira ambiental

o- ae a _ —_ - - __

Figura 14. Comparacién del pico 22 entre

cepas de referencia y ambientales.

% AN Bo- . -

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Sb , MAG MA? MAB

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st Ste Shigeila Hexnerit

20- Sd- Shigella dysenteriae

: Sa- Shigella aonne:

10- MA Muestra ambiental

oO: -— ~ - _- -

41.

Page 48: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

Figura 16. Comparacién del pico 18 entre

cepas de referencia y ambientales.

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MAT MAB

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4- - “ Sb- Shigella boydit

1 st Sa St- Shigetia flexneri

™ ee Sd- Shigeita dysentoriae

ar eo 8a S8- Shigelia sonnei

MA- Muestra ambentat

Figura 16, Comparacién del pico 23 entre

cepas de referencia y ambientales.

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MAS

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1 ; Sb Shigelia boyai $s+ Shigella sonnet

: St- Shigella flexneri MaA- Muestra ambiental '

| Sd Shigeita dysenteriae ono Be we eee ee

42.

Page 49: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

8 CONCLUSIONES

Del presente trabajo se puede concluir lo siguiente:

Se identificaron los 4 acidos grasos caracteristicos de la familia

Enterobacteriaceae, a !a cual pertenece el género Shigella, los ésteres de estos

acidos grasos son: C16:1° cis-hexadecanoato, C17:0A 9-10 heptadecanoato y el

C16:0 hexadecanoato confirmando con esto lo reportado en la literatura. Al

igual que en los otros miembros de la familia Enterobacteriaceaceae el C 16:0

de las cepas tipificadas siempre fue el mas abundante.

Se identificé el contenido de acidos grasos celulares de Shigella boydii,

Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella sonnei y de las 4 cepas aisladas

del ambiente, encontrandose 12 acidos grasos cuyos ésteres fueron, ef C12:0

metil dodecanoato, C14:0 metil tetradecanoato, C15:0 metil pentadecanoato, 3

OH C14:0 metil 3 hidroxi tetradecanoato, C16:1° metil cis 9 hexadecanoato,

C16:0 metil hexadecanoato, C17:0A metil cis 9-10 metilen hexadecanoato,

C17:0 metil heptadecanoato, C18:1° metil cis 9 octadecanoato, C18:1° metil

trans 9 octadecanoato, C18:0 metil octadecanoato, C19:0A metit cis 9-10

metilen octadecanoato Con el contenido de acidos grasos de cada especie tanto tipificadas como

ambientales se elaboro su perfil de acidos grasos . En la comparacién de los perfiles de los acidos grasos de las 4 especies

tipificadas se obtuvieron 4 acidos grasos que permitieron la diferenciacién

entre fas especies del género Shigella los ésteres de estos acidos fueron: 3-

hydroxitetradecanoato (pico 12, fig 13), trans 9-octadecanoato (pico22, fig.14),

heptadecanoato (pico18, fig. 15) y octadecanoato (pico23, fig. 16), mismos que

también establecieron diferencias entre las cepas ambientales de Shigella .

De la comparacién de Jos perfiles de Jas cepas de referencia contra las cepas ambientales se puede concluir que se encontraron diferencias

significativas entre ellas sin embargo la cepa del grupo 5 es la que presenté las

caracteristicas mas cercanas a S. disenteryaeae, concluyendo que pertenece a

esta especie apoyandonos en las pruebas bioquimicas tradicionales, Con

respecto a las restantes 3 cepas ambientales, 6, 7 y 8, estas coincidieron con

Shigella boydii \as cuales también se corroboraron por bioquimicas

tradicionales.

Con los perfiles individuales tanto de cepas de referencia como de cepas

ambientales se obtuvo el perfil definitive para el género Shigella spp (fig.9).

43,

Page 50: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

También se incrementé el banco de datos ya existente en el laboratorio de

Bacteriologia y Cromatografia del proyecto de Conservacion y Mejoramiento

del Ambiente, incorporando los perfiles del género Shigella spp, y de las 4

especies, S. boydii, S. flexneri, S. sonnei y S. dysenteriae.

Por ultimo, como resultado de este estudio se pudo apreciar la

importancia que tiene la técnica de cromatografia de gases, para su uso como

una técnica rutinaria en la identificacién de bacterias mediante el contenido

de sus acidos grasos, la cual aunque de momento no pueda utilizarse como una

técnica alternativa a las tradicionales, es una técnica alternativa y/o

complementaria excelente, pues ademas de su precision es una técnica mas

rapida, ya que una vez obtenidos los perfiles bastara solo con 48 horas para la

identificacion de un microorganismo hasta especie, lo que con pruebas

bioquimicas puede requerir de 7 a 10 dias.

44.

Page 51: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

9 RECOMENDACIONES

Para posteriores estudios se propone:

1) Realizar los perfiles de cepas ambientales, que pertenezcan a las especies de

Shigella sonnei y Shigella flexneri, con el fin de establecer el perfil definitivo

para cada especie.

2) Trabajar con muestras ambientales directas para aplicar la técnica como

alternativa y no como complementaria.

3) Elaborar una clave de identificacién con los perfiles estudiados que ya

existen en el banco de datos.

45.

Page 52: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

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50.

Page 57: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

11 GLOSARIO

ATCC American Type Colection Culture, es un jugar de cultivos

microbianos de referencia en los Estados Unidos de Norte America.

API 20 grupo de 20 pruebas bioquimicas basicas, para la identificacién de

Enterobacterias

Citrato de Simons prueba bioquimica, donde se observa Ia utilizacion del

citrato como fuente de carbono, para el crecimiento bacteriano.

CGL Cromatografia gas liquido

CGS Cromatografia gas sélido

Dextrosa caldo de cultivo de identificacion bioquimica, donde se observa la

fermentacién con produccién de gas de los microorganismos en estudio.

EM Espectrometria de masas

INDRE. Instituto Nacional de Diagnostico y Referencia Epidemioldgica,

lugar donde se pueden conseguir cepas de referencia cultivadas e

identificadas perfectamente por expertos.

Manitol caldo de cultivo de identificacion bioquimica, donde se observa la

fermentacién con produccién de gas, del azicar por los

microorganismos

Mac Conkey medio de cultivo, para el aislamiento de Enterobacterias.

MIO medio de cultivo de identificacién microbiana que nos permite detectar,

movilidad, produccién de indol y ornitina.

Sacarosa caldo de cultivo de identificacion microbiana, donde se observa la

fermentacion de este azucar con produccién de gas.

S. S. agar para aislamiento de Salmonella y Shigella

Selenito caldo de enriquecimiento, para el crecimiento de Salmonella y

Shigella

Tetrationato caldo para el enriquecimiento de Shigellas.

Tergitol 7 agar para el aislamiento de Shigellas.

Urea caldo de cultivo para identificacién microbiana.

XLD agar para aislamiento de Shigellas compuesto por Xilosa Lisina y

Desoxicolato.

Sl.

Page 58: DETERMINACION DEL PERFIL DE ACIDOS GRASOS CROMATOGRAFIA DE

ya deg ueseard

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