El problema de la Legionelosis tiene una gran importancia en la actualidad, y toma cada vez más relevancia tanto a niveles de sanidad pública como a nivel popular. El contenido de este artículo junto a otros factores (ensayos de eficacia realizados por el Centro Nacional de Biología y por un laboratorio acreditado o ensayos de impacto medioambiental, etc.) fueron fundamentales para tomar la decisión de registrar este biocida y no otro.
Modo de Acción
El modo de acción del PAB 17 (THPS) sobre los microorganismos se estudió sobre las bacterias sulfato reductoras del género Desulfovibrio desulphuricans y Desulfovibrio vulgaris.
Los resultados de estos estudios indican que el efecto de choque es muy rápido. Los efectos que se observan sobre las células son los siguientes:
- La mayor parte del PAB 17 era absorbido por las células en menos de 30 minutos. El pequeño tamaño de las moléculas permite la rápida penetración del producto en la estructura celular.
- Rápida pérdida de proteína de la membrana celular externa.
- A nivel de la permeabilidad de la membrana, se produce gran pérdida de ácidos nucleicos y proteínas en las primeras horas siguientes al contacto con el producto.
- PAB 17 produce una rápida disminución del sulfhídrico en las bacterias sulfato reductoras, lo cual está estrechamente relacionado con su crecimiento.
- El enzima Lactato Deshidrogenasa es esencial para el crecimiento de las bacterias del género Desulfovibrio. PAB 17 produce rápida inhibición de este enzima, la cual es dependiente de la dosis.
- A los 120 minutos de aplicar el producto la cantidad de ATP, ADP y AMP celular se redujo al 50%, lo que indica clara alteración del metabolismo energético.
- A los 30 minutos de la aplicación se observó en las células de formación y grandes áreas transparentes.
- Además por su composición química interfiere con las bases púricas y pirimidínicas del DNA de la bacteria y con los grupos amino y carboxilo de los aminoácidos contribuyendo a la desestabilización de la bacteria y la consecuente muerte celular.
- El pequeño tamaño de la molécula de PAB 17 permite una rápida penetración en la estructura celular de las bacterias produciendo rápidamente una ruptura general de la membrana celular externa, salida del contenido celular y fin de las funciones celulares. Esto sugiere que PAB 17 lleva a cabo su acción sobre las células bacterianas mediante una combinación de rápida penetración y efecto múltiple sobre la estructura y metabolismo celular.
Los estudios realizados sobre las bacterias sulfato reductoras Desulfovibrio demostraron los efectos biocidas del PAB 17 que a continuación se detallan:
A) Membrana Celular
La membrana celular es responsable de, aproximadamente, el 30% o más del peso de la bacteria. Contienen entre el 60 y el 70% de proteínas, entre 30 y 40% de lípidos y pequeñas cantidades de hidratos de carbono.
Diversas actividades enzimáticas se asocian con las proteínas de membrana. Estas incluyen el citocromo bacteriano productor de energía y el sistema de fosforilación oxidativa, los sistemas de permeabilidad de membrana y varios sistemas de síntesis de polímeros. El sitio catalítico de una enzima contiene grupos funcionales específicos que unen al sustrato e inician episodios catalíticos. La inhibición de la actividad enzimática se produce cuando uno o más de estos grupos funcionales es alterado o destruido. Grupos funcionales importantes de la pared, membrana y ácidos nucleicos de la bacteria son susceptibles a la inactivación por el PAB 17.
La integridad estructural de la membrana depende de la disposición ordenada de las proteínas y los lípidos que la componen. El PAB 17 altera esta organización estructural, lo que interfiere sobre la función normal de la membrana. El efecto neto es la liberación de pequeños metabolitos de la célula y la interferencia sobre el transporte activo y el metabolismo energético.
La molécula PAB 17 es un compuesto en el cual un grupo hidrfóbo está balanceado por un grupo hidrófilo con carga positiva como el núcleo de fosfonio cuaternario. Cuando las bacterias se exponen al PAB 17, el grupo con carga positiva se asocia con los grupos fosfato de los fosfolípidos de la membrana, mientras que la porción no polar penetra en el interior hidrófobo de la membrana. La distorsión resultante provoca una pérdida de la semipermeabilidad de la membrana y la filtración de compuestos nitrogenados y fosforados contenidos en la célula. Entonces, el PAB 17 ya puede penetrar en la célula y desnaturalizar sus proteínas.
El sumatorio de todos estos factores provoca la rápida muerte de la bacteria.
B) Lactato Deshidrogenasa
La glucólisis es una ruta metabólica usada por todos los seres vivos en el metabolismo energético, por la cual una molécula se convierte en dos moléculas de piruato más dos NADH. Para que esta ruta actúe en condiciones anaerobias (como es el caso de las bacterias del género Desulfovibrio), el NADH ha de reoxidarse a NAD+ mediante la transferencia de sus electrones a un aceptor electrónico con objeto de mantener una homeostasis. Las bacterias transfieren estos electrones a un sustrato orgánico, el piruato, el cual es reducido a Lactato mediante la enzima Lactato Deshidrogenasa.
La glucolisis forma parte pues de una fermentación (el ácido láctico) que se define como una ruta metabólica productora de energía que no comporta un cambio neto del estado de oxidación.
La enzima Lactato Deshidrogenasa es esencial para el crecimiento de las bacterias del género Desulfovibrio. PAB 17 produce rápida inhibición de esta enzima interfiriendo en consecuencia su actividad enzimática, se inhibe el metabolismo energético de la bacteria contribuyendo, por lo tanto, a la eliminación de la misma privándola de la energía necesaria para sus funciones vitales.
C) Actividad Sulfato Reductora
Aunque el O2 es el aceptor de electrones más común en la oxidación del NADH2 en los sistemas de transporte de electrones del metabolismo celular, algunos organismos anaerobios, como es el género Desulfovibrio pueden usa como aceptor de electrones el sulfato (SO4-2) en vez del oxígeno, los donadores de electrones empleados en el proceso son compuestos orgánicos o Hidrógeno molecular.
El sulfato (SO4-2) es reducido a H2S y una de las consecuencias de la producción de H2S es la formación de sulfatos metálicos como FeS y CuS. Además el H2S es una sustancia tóxica, reacciona y precipita muchos iones metálicos.
El H2S es inestable en amiente aerobio oxidándose a azufre o sulfato, bien espontáneamente o bien a través de procesos bioquímicos. Cuando Desulfovibrio convierte el H2S en ácido sulfúrico se produce un marcado descenso del PH, lo cual no es deseado.
Las reacciones implicadas en la reducción del sulfato son las siguientes:
Además las bacterias también utilizan la reacción del sulfato para la formación de aminoácidos que contienen azufre como la Metionina y la Cisteína muy importantes para la síntesis de proteínas que los contengan y especialmente importante la Metionina que es utilizada por todas las bacterias para el inicio de la traducción de las proteínas.
CISTEINA
Los pasos de activación y reducción del sulfato a H2S y formación de un aminoácido con contenido de azufre son los siguientes:
1. Síntesis del sulfato activo:
2. Reducción del sulfato activo o sulfito:
3. Reducción del sulfito o sulfuro de Hidrógeno:
4. Formación del aminoácido:
EL PAB 17 produce una rápida disminución de la producción del sulfhídrico en las bacterias sulfato reductoras, lo cual, según se ha explicado anteriormente está estrechamente relacionado con su crecimiento. Al interferir en el metabolismo energético y en la síntesis de aminoácidos y en consecuencia en la síntesis de proteínas, PAB 17 provoca graves alteraciones en las funciones vitales de la bacteria provocando su muerte.
Por todo lo anterior dicho, PAB 17 (THPS) es eficaz para el control de un amplio espectro de microorganismos en medios ácidos y alcalinos, poseyendo elevada eficacia contra bacterias aerobias y anaerobias, así como bacterias sulfato reductoras (SRB), alguna de las cuales son especialmente molestas por los problemas de corrosión y emisión de gases que originan. Así mismo proporciona excelentes resultados para el control de Legionella pneumophila.