Microplásticos y su papel en la resistencia a antibióticos

¡Hola MicroMunders! Esperamos que os esté yendo muy bien vuestro día a día. Este curso Micro Mundo ha sido muy intenso y pronto os contaremos cosas sobre la edición de este año. Hasta entonces os dejamos uno de los artículos que vais a poder leer en esta edición de mano de una de nuestras junior, Celia. Esperamos que os guste.

¿Qué son los microplásticos?

Los microplásticos (MPs) son partículas que no superan los 5mm de tamaño. Son uno de los contaminantes de origen humano más abundantes en nuestro planeta ya que los podemos encontrar en cualquier ambiente ya sea tierra, agua o aire. Aproximadamente 19-23 millones de toneladas métricas de residuos plásticos se generaron globalmente en 2016 y se estima que para 2030 esas emisiones alcancen los 53 millones de toneladas métricas.

A parte de los riesgos físicos y químicos que pueden suponer, se ha demostrado que contribuyen a la transmisión de genes de resistencia a antibióticos mediante transferencia horizontal de genes (HGT) y a la creación de biofilms.

Figura 1. Esquema de la interacción de microplásticos con bacterias para la formación de biofilms. Autora: Celia Sánchez Nava. Creado con BioRender.com

¿Cómo participan en el desarrollo de resistencias en bacterias?

Los MPs crean un ambiente favorable para la colonización bacteriana de un determinado ambiente debido a características como su hidrofobicidad, superficie rugosa, pequeño tamaño, área de superficie, persistencia en el ambiente, etc. Su papel en la formación de comunidades microbianas a llevado a acuñar un término propio para esta curiosa interacción denominada “plastisfera” que se refiere a la presencia de diversas comunidades microbianas sobre la superficie de MPs.

Las bacterias tienen numerosos mecanismos para llevar a cabo la HGT:

• Conjugación: transmisión de material genético de una bacteria a otra mediante la formación de estructuras denominadas “pelos sexuales”.

• Transformación: captación de material genético libre en el medio por parte de la bacteria.

• Fusión: transporte de material genético de la bacteria donadora mediante vesículas que se fusionan con la membrana de la bacteria receptora.

• Transducción: transporte de material genético llevado a cabo por bacteriófagos que lo inyectan a la bacteria.

Figura 2. Mecanismos de HGT que favorecen la transferencia de genes de resistencia. Khan, T. et al, Aquatic Toxicology, 2024

Todos estos procesos se producen gracias a que las bacterias se encuentran cercanas unas a otras y se ha visto que gracias a los MPs los mecanismos de intercambio genético aumentan su frecuencia llegando a favorecer la transferencia de genes de resistencia a antibióticos al modificar rutas de respuesta a estrés.

Por ejemplo, la presencia de MPs incrementa los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS) las cuales aumentan los niveles de estrés de las bacterias y esto promueve a su vez la transferencia de genes, el aumento de la permeabilidad de las membranas y la producción de sustancias poliméricas extracelulares que colaboran en la adhesión de las bacterias que forman parte del biofilm.

Plásticos tan comúnmente usados en nuestro día a día como el poliestireno, polietileno y PVC se ha visto que sirven como substratos que facilitan la absorción de antibióticos además de aumentar la formación de biofilms.

Demostración en E. coli

Para demostrar el efecto de los MPs sobre la formación de biofilms y la transferencia de genes de resistencia, se hicieron dos grupos de cultivos de la bacteria Escherichia coli. Un grupo se cultivó con concentraciones ambientales de poliestireno (1mg/L) durante 36 días y el otro grupo se cultivó sin MPs presentes en el medio.

Posteriormente a ambos cultivos se les colocaron discos empapados con diferentes tipos de antibióticos de uso frecuente (como la kanamicina) y se pudo observar como aquel cultivo de bacterias que había estado expuesta a MPs presentaba halos de inhibición de un diámetro menor que aquel cultivo que no había estado expuesto a MPs lo que podría interpretarse como un claro fenómeno de adquisición de resistencia.

Figura 3. Comparación de los diámetros de los halos de inhibición para distintos antibióticos entre el grupo control (E. coli) y el cultivado en presencia de MPs (EMP). Li,X. et al. Chemical Engineering Journal, 2025

Además, también se observó que las bacterias cultivadas en MPs presentaban biofilms más gruesos y uniformes favoreciendo la unión entre las bacterias del cultivo.

Figura 4. Comparación de la formación de biofilms entre E.choli y EMP, Li,X. et al. Chemical Engineering Journal, 2025

Conclusión

A pesar de que diversos estudios confirman el papel de los MPs en la adquisición de resistencia a antibióticos en bacterias mediante HGT o a través de la exposición constante de concentraciones no mortales de antibióticos todavía queda mucho por averiguar con respecto a como distintos MPs favorecen la agrupación de cierto tipo de bacterias o si estos pequeños contaminantes no solo aumentan la resistencia de las bacterias si no que también aumentan su virulencia.

Lo que si que debe quedar claro es que los MPs no solo son un problema medioambiental que afecta gravemente a nuestros ecosistemas si no que también suponen un riesgo para nuestra salud al promover la proliferación de cepas bacterianas resistentes.

Autora: Celia Sánchez Nava

Bibliografía

• Dogra, S., Kumar, M., & Zang, J. (2025). The nexus of microplastics, food and antimicrobial resistance in the context of aquatic environment: Interdisciplinary linkages of pathways. Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2025.104512

• Khan, T., Khanem, A., Batool, I., Ullah, I., & Younas, F. (2025). Microplastics: Disseminators of antibiotic resistance genes and pathogenic bacteria. Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2025.107591

• Li, X., Lei, L., Yu, J., Wu, X., Hu, W., & Lin, H. (2025). Emerging risk of chronic microplastic exposure: Evolution of Escherichia coli toward antibiotic resistance and pathogenicity. Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168621