Bacillus cereus és una espècie de bacteri grampositiu de la família de les bacil·làcies (Bacillaceae). Presenta un genoma del voltant d'unes 5,75 megabases (Mb) que codifica unes 5.630 proteïnes i un baix percentatge de guanosina i citosina (%GC), del 35% aproximadament.
Pertany al grup anomenat també pel mateix nom, Bacillus cereus (grup), que comprèn vuit espècies diferents de Bacillus, patògenes i no patògenes, entre les quals destaquen Bacillus anthracis, Bacillus thuringiensis i Bacillus cereus.
Aquest bacteri és ubic; viu en diferents tipus d'ambients, i pot resistir condicions ambientals adverses, perquè, com altres membres de la seva família, pot formar endòspores de resistència, inactives metabòlicament i no reproductives.
Bacillus cereus pot causar dos tipus d'intoxicacions alimentàries que poden acabar sent greus: diarreiques i emètiques. A més, diferents soques del bacteri poden causar altres malalties no relacionades amb els aliments, com ara infeccions oculars o malalties sistèmiques.
Història Bacillus cereus va ser aïllat per primer cop el 1887 per Grace C. Frankland i Percy F. Frankland, a partir de l'aire d'un estable. L'any 1906 va causar un important brot gastrointestinal a un centre de salut, però fins a l'any 1950 no va ser reconegut com a agent etiològic de malalties gastrointestinals. El microbiòleg noruec Steiner Hauge, que havia investigat quatre brots d'intoxicació alimentària de 1947 a 1949, amb un total de 600 persones afectades, va descobrir que en tots els casos l'origen de la intoxicació era una salsa de vainilla que contenia midó amb espores de Bacillus cereus. Hauge va arribar a trobar unes 10.000 espores del bacteri per gram de midó. Per provar que es complien els postulats de Koch i que, per tant, el bacteri era la causa de la síndrome diarreica, ell mateix va ingerir un cultiu de la soca que havia aïllat del midó de la salsa de vainilla. I, com esperava, al cap de poc temps —13 hores— va començar a patir els símptomes de la intoxicació alimentària: dolor abdominal, diarrea i tenesme rectal.
Epidemiologia De 2010 a 2017 els casos de toxiinfeccions per Bacillus cereus van augmentar de manera exponencial a Europa. El 2018, B. cereus va ser el quart agent patogen dins la categoria dels aliments amb un nombre més gran de casos; es trobava seguint a Salmonella spp., Norovirus i Clostridium perfringens. També va ser la cinquena causa d'hospitalització, per darrere de Salmonella, el virus de l'Hepatitis A, Trichinella i Staphylococcus.
La baixa incidència de les intoxicacions per B. cereus fa que no siguin de declaració obligatòria. Tot i això, als països membres de la Unió Europea, l'any 2018 es van registrar 31 brots amb un total de 1.539 casos, la taxa es va situar a 0,02 casos per cada 100.000 habitants. Els brots declarats estaven tots relacionats amb el consum d'aliments mixtos i d'origen animal, especialment carnis. A Espanya, es van comunicar 12 brots amb una taxa del 7,2 per cent d'hospitalitzacions i un 0,1 per cent de mortalitat.
Ecologia Bacillus cereus és un bacteri habitant natural del sòl, tot i que es pot trobar en una gran varietat d'hàbitats i ambients gràcies a la seva esporulació i motilitat. Així doncs, es troba en diferents materials inerts, aliments i organismes vius com ara insectes, plantes (fins i tot a les arrels), nematodes o en humans. Per tant, es tracta d'un bacteri ubic. A més, la seva capacitat de viure a una gran varietat de nínxols ecològics es pot veure reflectida en el polimorfisme genètic que existeix en les diferents soques de Bacillus cereus.
Una característica ecològica d'aquesta espècie és la seva capacitat de formació de biofilms, els quals es creu que tenen un paper fonamental en la seva distribució ubiqüitària i la seva persistència en els ambients. De fet, B. cereus presenta també una gran varietat de biofilms els quals difereixen entre ells en la seva arquitectura i els mecanismes de formació. Aquesta diversitat estructural dels biofilms també es tracta d'una característica taxonòmica per la seva distribució filogenètica.
Biofilms Bacillus cereus, així com les altres espècies patogèniques del grup Bacillus cereus, pot formar biofilms de manera natural, similars als de B. subtilis. Aquests es poden trobar a l'ambient en forma de pel·lícules flotants o adherides a substrats, tant abiòtics com biòtics.
Els biofilms representen un gran problema per les mesures sanitàries que es porten a terme tant en empreses com en hospitals, ja que es poden formar en diferents superfícies i substrats, i són molt difícils d'eliminar.
La formació d'aquestes estructures bacterianes té un paper destacat en l'adaptació del microorganisme a l'ambient que colonitza. Així i tot, diversos estudis de la formació de biofilms en B. cereus i B. thuringiensis han observat que no existeix cap correlació entre l'habilitat per formar biofilms i l'origen de la soca que analitzen (patogen d'aliments, patogen sanitari, sapròfit, etc.). S'ha vist que també poden aprofitar biofilms ja existents per a mantenir-se protegits i sobreviure.
A diferència de Bacillus subtilis, B. cereus presenta una estructura de biofilm a la interfície aire–líquid amb protuberàncies en comptes de plecs. Aquestes diferències poden ser degudes a la forta adhesió que presenta el biofilm en estructures abiòtiques i, potser, per la varietat de polímers que pot presentar cada matriu en específic.
Matriu Els biofilms, en general, estan envoltats per una substància més aviat viscosa anomenada matriu, que està formada per polisacàrids, DNA i proteïnes. Bacillus cereus presenta tots tres components i, comparteix homologies genètiques amb Bacillus subtilis en la formació d'aquests components. Per a la síntesi de polisacàrids presenten un operó, anomenat eps a B. cereus i epsA-O a B. subtilis.
El DNA extracel·lular ajuda a l'adhesió en superfícies abiòtiques com podria ser el vidre o el plàstic, mentre que els polisacàrids i les proteïnes tenen un paper més aviat antigènic i involucrat en el transport actiu de nutrients i toxines.
Rol dels flagels Els flagels porten a terme una funció essencial per la formació dels biofilms, afecten la seva formació, prevalença, transport actiu de nutrients, i expansió en les superfícies.
Així doncs, els biofilms presenten una gran heterogeneïtat fisiològica i morfològica. Tot i que la formació de cèl·lules flagel·lades és menor durant el creixement en massa, volum i superfície del biofilm, aquestes cèl·lules mai no deixen de formar-se. Això és per la difusió limitada de nutrients i de molècules senyal al seu interior, que provoca la formació de microambients regits per la percepció de quòrum bacteriana local, que resulta en una distribució espacial heterogènia de bacteris amb estats fisiològics diferents entre ells.
Identificació i aïllament miniatura|Bacillus cereus tenyit amb la tinció diferencial de gram miniatura|Colònies de Bacillus cereus en agar sang per l'estudi de l'activitat beta-hemolítica. Les característiques morfològiques, fisiològiques i físiques de les colònies i dels bacteris en permeten la identificació:
Característiques morfològiques del microorganisme: Presenta una morfologia de bacil amb un diàmetre de aproximadament 1,3 μm i una longitud d'uns 3 a 5 μm, amb els extrems arrodonits. Té motilitat gràcies als seus flagels perítrics, en nombre indefinit. A més, és formador d'espores, que poden ser centrals o paracentrals. Característiques morfològiques de les colònies: Les colònies tenen una mida mitjana, de forma arrodonida, convexes i blanquinoses. Característiques fisiològiques dels bacteris: Són anaerobis facultatius, motils i halòfils, poden créixer en concentracions de 6,5% NaCl. El seu pH òptim és d'entre 4,3 i 9,3, i sobreviu en ambients amb una activitat de l'aigua (Aw) d'entre 0,912 i 0,950. Tot i ser un bacteri mesòfil (sobreviu entre 10-48 °C, amb òptims entre 28-35 °C), s'han trobat soques psicròfiles, que creixen a temperatures aproximades de 5 °C. El seu temps de generació és d'entre 18 i 27 min. Característiques bioquímiques: Són oxidasa positius, catalasa positius, beta-hemolítics, i el seu metabolisme és fermentatiu. Són capaços d'hidrolitzar gelatina, aesculina, caseïna, tween 40, tween 60 i tween 80.
+Altres característiques bioquímiquesTestResultatRoig metil –Voges-Proskauer +Indol –Producció de H₂S –UreasaVNitrat reductasa +β-galactosidasa – + = positiu; – = negatiu; V = variable. +Producció d'àcid a partir de compostosCompostGlicerolGalactosaD-GlucosaD-FructosaD-MannosaMannitolN-AcetilglucosaminaAmigdalinaMaltosaD-MelibiosaD-TrehalosaGlicogenD-TuranosaProducció +V + + – + + + + + + + - + = positiu, - = negatiu, V = variable.
Aïllament Per tal de poder fer un diagnòstic de presència de Bacillus cereus en mostres alimentàries o clíniques, l'ús de medis de cultiu selectius i diferencials poden ser de gran ajuda, tot i que actualment l'ús de tècniques moleculars ha anat en augment (PCR, qPCR i RT-qPCR), per tal de poder donar un diagnòstic més ràpidament.
MYP (mannitol, rovell d'ou i polimixina B) Aquest medi, recomanat i dissenyat per Mossel el 1967, és el més usat per al recompte d'UFC/g aliment. A més, satisfà les necessitats nutricionals de B. cereus gràcies al fet que proporciona nitrogen, vitamines, minerals i aminoàcids essencials perquè hi pugui créixer i desenvolupar-se, gràcies a l'extracte de peptona de carn. L'addició de la polimixina B fa que el medi sigui selectiu, ja que aquesta inhibeix el creixement de la majoria de bacteris gramnegatius presents a la possible microbiota acompanyant de les mostres.
Bacillus cereus és mannitol-negatiu, és a dir, no pot fermentar aquest substrat, fent que el pH no variï i, per tant, no hi hagi un canvi de color del medi, quedant rosa. A més, produeix leicitinasa, poden degradar la leicitina present al rovell d'ou generant un halo blanquinós al voltant de les seves colònies. Per tant, les colònies de Bacillus cereus, seran roses i envoltades d'un halo blanquinós.
PEMBA (polimixina B, rovell d'ou, mannitol i agar blau de bromotimol) Desenvolupat per Holbrook el 1980, es tracta d'una variant del medi MYP. És tan selectiu, que permet detectar, fins i tot, un petit nombre d'espores i cèl·lules vegetatives en presència de grans volums d'altres contaminants en les mostres d'aliments.
És diferencial gràcies a la resistència a la polimixina B (no totes les soques són resistents), l'absència de fermentació de mannitol i la presència de precipitat de leicitina, i selectiu ja que inhibeix el creixement de bacteris gramnegatius gràcies a l'addició del suplement de polimixina B. miniatura|185x185px|Prova confirmativa per presència de Bacillus cereus per beta-hemòlisi en agar sang. Les colònies positives per B. cereus seran aquelles que presentin un color blavós i estiguin rodejades d'un halo blau claret (precipitats de leicitina).
Aquest medi no és útil per a la detecció de mutants per a l'estudi de patogenicitat i virulència de les soques del bacteri, ja que normalment es muta el gen (PlcR), que controla l'expressió dels enzims que permeten el viratge de color i, per tant, podem tenir falsos negatius.
Mètodes normalitzats ISO Es tracta d'una altra varietat del medi MYP, ja que està basat en l'aparença de les colònies en aquest mateix medi (rosa amb un halo blanquinós al seu voltant) i la capacitat β-hemolítica en sang d'ovella com a prova confirmativa, pel recompte cel·lular a 30 °C. Caldrà una posterior prova confirmativa ja que no es podran diferenciar B. cereus d'altres microorganismes que siguin propers a ell filogenèticament, com els del grup Bacillus cereus. Caldrà tenir en compte les característiques fisiològiques i bioquímiques de cadascuna de les espècies, i també d'on prové la mostra a analitzar.
Patogènia i factors de virulència Enterotoxines diarreiques