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Boletín del Archivo Nacional, 18-19-20: 104-118; 2012
Cladosporium: género fúngico que deteriora soportes documentales y afecta a la salud del hombre
SOFÍA FLAVIA BORREGO ALONSO
e l biodeterioro de un soporte de valor patrimonial es un fenómeno complejo, que implica alteraciones de las propiedades físico-químicas y mecánicas del material
por la acción de organismos biológicos (Pinzari et. al., 2006). A ello hay que añadir las modificaciones del aspecto estético que se producen en los materiales afectados. La intensidad de las alteraciones, se produce en función de los componen- tes de los soportes y de las condiciones ambientales (Valen- tín, 2004).
Gran parte de los soportes documentales son de natura- leza orgánica y se caracterizan por su alta higroscopicidad. Ello implica un significativo incremento del contenido de humedad del soporte, especialmente cuando los objetos son expuestos a una insuficiente ventilación y a una humedad relativa superior a 65 %. Bajo estas condiciones, numerosos materiales quedan expuestos al desarrollo de especies de microorganismos que los utilizan como nutriente y, por tan- to, se favorece su crecimiento y colonización (Florian, 2004). Esto es muy evidente en países de clima tropical, debido a la influencia de las altas temperaturas y humedad relativa ambiental, lo que propicia que los microorganismos (hon- gos filamentosos y bacterias) generen grandes problemas
Doctora en Ciencias Biológicas. Investigadora Auxiliar y Profesora Titular. In-
vestigadora del Laboratorio de Conservación Preventiva del Archivo Nacional de la República de Cuba. E-mail: [email protected], [email protected]
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en los archivos, bibliotecas y museos, provocando un serio daño a las colecciones y a la salud del personal (Vaillant, 1996; Rojas et, al., 2002; Valentín, 2004).
LOS HONGOS FILAMENTOSOS
COMO CONTAMINANTES MICROBIOLÓGICOS MÁS FRECUENTES
Desde el punto de vista evolutivo, los hongos son organis- mos más desarrollados que las bacterias. Son estructuras normalmente pluricelulares con un metabolismo complejo. Los hongos filamentosos o mohos forman, a partir de las es- poras o conidios una vez que germinan, filamentos llamados hifas que, a su vez, dan lugar al micelio o cuerpo vegetativo, este da lugar a las colonias. Se desarrollan fácilmente a un pH ácido entre 4 - 6, a una humedad relativa superior a 65 % y temperatura entre 25 - 30 ºC (Florian, 2004).
Los hongos colonizan, tanto a los materiales de naturale- za orgánica, como inorgánica, y desempeñan un papel muy activo en los procesos de biodeterioro y producen manchas de diferentes tonalidades, a resultas de los productos que excretan. Entre ellos, se reconocen enzimas como la celula- sa o diferentes tipos de proteasas y ácidos orgánicos (oxá- lico, fumárico, acético, láctico, glucónico, glucurónico, por solo mencionar algunos), los cuales se depositan sobre el soporte modificando sus propiedades químicas y, en con- secuencia, deteriorándolo (Florian, 2004; Valentín, 2010; Michaelsen et. al., 2010; Gutarowska et. al., 2012).
La actividad de las diferentes especies de hongos se ve fa- vorecida por varios factores que incluyen: la humedad relati- va, las fluctuaciones de la temperatura, la luz, la naturaleza de los nutrientes del soporte, el contenido de humedad del mismo, las propiedades físicas de la superficie del objeto, el mecanismo de absorción-emisión de la humedad del ma- terial, el pH, la presencia de polvo, el movimiento del aire ambiental y su grado de penetración en el documento, y las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en la at- mósfera (Florian, 2004; Rakotonirainy and Lavédrine, 2005; Valentín, 2010; Michaelsen et. al., 2010).
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El contenido de humedad en un material es uno de los factores más importantes en el crecimiento microbiano, pues determina la cantidad de agua presente para la germinación
wde las esporas microbianas —actividad de agua, a — (Flo- rian, 2004; Pinzari et. al., 2006; Cappitelli and Sorlini, 2010). Los hongos y las bacterias comienzan su desarrollo en fun- ción del contenido de humedad sobre la superficie de un soporte. Asimismo, ha de tenerse en cuenta que los muchos hongos, durante su desarrollo, producen agua metabólica, la cual incrementa el contenido en humedad del material, favoreciendo —a su vez— la multiplicación celular (Va- lentín, 2004).
FORMAS DE TRANSMISIÓN DE LOS HONGOS
EN LA NATURALEZA
Los hongos se transmiten por el aire, el agua, a través del suelo, de las personas y de los animales. En su propagación por el aire, el aerosol atmosférico cumple un importante pa- pel, pues posee un gran número de partículas de diferentes orígenes, formas y tamaños, suspendidas en el aire. Por su origen, el aerosol atmosférico puede ser biológico, orgánico e inorgánico, atendiendo a la localización puede ser mari- no, continental, rural, industrial y urbano, y a tenor de los efectos que causa, el aerosol atmosférico puede ser químico, tóxico, patogénico, degradativo, o ambos (Mandrioli, 2002; Minussi and Gambale, 2008).
Dentro de las partículas biológicas que son transpor- tadas por el aire y que, eventualmente se asientan en el polvo, se encuentran bacterias, esporas fúngicas, algas, virus, protozoos y granos de pólenes (Mandrioli, 2002). De hecho, pueden ser arrastrados hacia el aire interior de lo- cales por la ventilación y por los visitantes (Nevalainen and Morawaska, 2009). La colonización y el crecimiento sobre la superficie de objetos que se encuentran en el interior, tam- bién puede ser una importante fuente de contaminación del aire interior (Sterflinger, 2010; Cappitelli and Sorlini, 2010; Karbowska-Berent et. al., 2011).
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El polvo presente en archivos, bibliotecas y museos, va-
ría en cantidad y calidad, en dependencia de la situación del edificio, de las actividades que ocurran en su interior, de la estación del año y del estado de conservación de sus libros y documentos (Maggi et. al., 2000), y constituye no solo el elemento transportador de las partículas (hongos), sino también una fuente de nutrientes y agua importante, que crea un microambiente sobre la superficie de los ma- teriales, impidiendo el flujo normal del aire, propiciando el desarrollo de los hongos y facilitando la proliferación de pla- gas (Florian, 2004; Cappitelli and Sorlini, 2010).
Las esporas de los hongos presentes en el polvo son ele- mentos de daño potencial, que se convierte en daño real cuando las condiciones microclimáticas y el porcentaje re- lativo de agua de la actividad del agua (a ) de los materiales, w o ambos, exceden los niveles de riesgo (temperatura 20 °C,
whumedad relativa 65 %, contenido de agua 10 % y a = 0.65 en los materiales), lo que les permite germinar.
EL GÉNERO FÚNGICO CLADOSPORIUM
El género Cladosporium es considerado por muchos espe- cialistas como uno de los géneros fúngicos prevaleciente en el mundo (Levetin, 2002a,b), puesto que puede aislarse, tanto del aire, como de diferentes soportes.
Su nombre latino se deriva del griego y quiere decir «es- poras encadenadas formando ramas» (Payam and Rama- nathan, 2004). Se han descrito alrededor de 500 especies (Abbott, 2002). A nivel de laboratorio, se caracteriza por un crecimiento rápido en los medios de cultivo para hongos como Agar Extracto Malta, Agar Papa Dextrosa, Agar Sa- bouraud, Agar Czapek y otros. Sus colonias son caracterís- ticas porque tienen una apariencia velvética u algodonosa y un color que va desde el olivo grisáceo hasta el olivo carme- litoso (Fig. 1). Muchas especies son patógenos de plantas o saprofíticas, aunque algunas otras producen cladosporiosis, aunque la especie Cladosporium carrionii es conocida como
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patógena al hombre, pues causa la cromoblastomicosis, que es una lesión en la piel (Payam and Ramanathan, 2004) y Cladosporodium cladosporoides generalmente se asocia con infecciones cutáneas, oculares y nasales (Vaillant, 1996). La mayoría de especies se consideran alérgenos importantes, ya que los conidios o esporas y fragmentos de hifas son ca- paces de provocar estados alérgicos del Tipo I (asma y fiebre del heno) y del Tipo III (neumonía por hipersensibilidad), de ahí que se plantee que aproximadamente 10 % de la pobla- ción es sensible a este hongo (Abbott, 2002).
Fig. 1. Colonia de Cladosporium sp. crecida en medio Agar Czapek, con 7 días de incubación a 28 °C.
Las esporas de Cladosporium (Fig. 2) son fácilmente aero-
transportadas y pueden viajar grandes distancias por mu- cho tiempo, pues se encuentran y se transportan junto con las partículas de polvo. El hongo es capaz de crecer en un rango amplio de temperaturas (18 - 28 °C y tan bajo como - 6 °C), algunas especies se caracterizan por su capacidad de soportar determinados niveles de sequedad, considerán- dolas ligeramente xerófilas, aunque de manera general re- quiere de humedad para crecer porque tiene una actividad de agua (a ) elevada (a entre 0.8 y 0.9) lo que indica que re- w wquiere valores de humedad relativa, iguales o mayores a 80 %
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(Nielsen 2003; Górny, 2004). Es uno de los primeros géne- ros fúngicos que se encuentra en los ambientes interiores, incluyendo el ambiente de almacenes colecciones y fondos documentales de archivos, bibliotecas y museos (Maggi et. al., 2000; Abbott, 2002; Aira et. al., 2006; Lignell, 2008; Minussi and Gambale, 2008; Giraldo et. al., 2009; Borrego y Perdomo, 2011).
Fig. 2. Hifas y conidios de dos especies diferentes de Cladosporium sp.
Fig. 3. Apariencia de un papel afectado por hongo del género
Cladosporium.
Bajo las condiciones am- bientales ideales de tempera- tura y humedad relativa, este hongo puede crecer y coloni- zar una amplia variedad de sustratos como papel, car- tón, fotografías, madera, textil, metales, plásticos y hormigón [Figs. 3, 4 y 5]. (Breuker et. al., 2003; Shirakawa et. al., 2003; Cappitelli and Sorlini, 2005, 2010; Giannantonio et al., 2009a, 2009b; Mi- chaelsen et al., 2010; Cap- pitelli et. al., 2007a, 2007b;
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Fig. 4. Conidióforo y conidios de Cladosporium desarrollados sobre
superficie de metal pintada. Microscopia electrónica de barrido
(barra = 10 μm). Tomado de Ahearn y cols., 1991.
Garside, 2010.) Esto es posi- ble cuando la condensación ocurre en la superficie de los sustratos lo, que garantiza un correcto nivel de agua, nutriente esencial para su crecimiento y desarrollo.
Una vez que las esporas se establecen en una superficie húmeda (si todavía es via- ble), ellas pueden germinar formando una red de frag- mentos llamadas hifas, que siguen creciendo, y si las con-
diciones son convenientes, se produce la esporulación.
En muestreos ambientales que se realizaron en archivos de diferentes países, incluyen- do Cuba, este género ha estado presente (Maggi et. al., 2000; Borrego et. al., 2010a, 2010b, 2011a, 2011b; Guiamet et. al., 2011; Borrego y Perdomo, 2011). Otros autores que han realizado muestreos ambien-
Fig. 5. Colonización de un fragmento de acrílico
por Cladosporium (barra = 10 μm). Tomado de Ahearn y cols., 1996.
tales en locales que también conservan patrimonio cultural, como bibliotecas, criptas, capillas y catedrales, han aislado este hongo (Bueno y cols., 2003).
En muestreos ambientales que se realizaron en depósi- tos del Archivo Nacional de la República de Cuba (ARNAC) empleando, tanto un método de sedimentación, como de impactación, con el fin de determinar la concentración mi- crobiana en el ambiente (Unidades Formadoras de Colonias
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3 por m3 de aire, UFC/m ), se detectó que este género se en- contraba en una proporción elevada en relación con otros géneros fúngicos, formando parte de los tres más importan- tes, junto a Aspergillus y Penicillium [Fig. 6, Tabla 1]. (Borre- go et. al., 2008; 2010a, 2010b; 2011a, 2011b; Guiamet et. al., 2011; Borrego y Perdomo, 2011.)
Fig. 6. Distribución porcentual de los géneros fúngicos aislados en tres depósitos del Archivo Nacional de Cuba. El muestreo se
realizó en placas de Petri con medio Agar Malta más cloruro de sodio (7 %). Incubación 7 días a 28 °C ± 2 °C.
3Las concentraciones oscilaron entre 26.1 UFC/m
3680 UFC/m . Las especies que se han identificado son
hasta
C. sphaerospermum, C. oxysporum, C. elatum, C. macrocar- pum, C. cladosporoides y C. herbarum Link y Fries, consi- derándose estas tres últimas especies como las más fre- cuentes, y las que más se reportan por otros autores para ambientes de interiores (Anderson, 2003; Payam and Ra- manathan, 2004).
Además, se detectó que este género es capaz de degradar la celulosa del papel y de producir ácidos que excreta, luego puede afectar sustrato por la acidez (Fig. 7, Tabla 2).
También se apreció que cuando crece sobre el papel es ca- paz de producir manchas pardas a verdes oscuras, dada la
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TABLA 1. Concentración y distribución relativa (DR) del género Cladosporium así como de los géneros Aspergillus y Penicillium en determinaciones realizadas en el Archivo Nacional de la República de Cuba en diferentes años
Referencia de estudio
1 2 3 4 5 6 7
Concentración de Cladosporium (UFC/m3)
72,0 – 158,4 429,2 43,9 – 203,7 72,0 – 218,7 26,1 – 31,2 26,1 – 23,4 30,6 – 680,0
Cladosporium (DR, %) 27,6 – 40,0 87,1 14,3 – 83,5 27,6 – 87,2 10,0 – 40,0 10,0 – 30,0 17,0 – 85,0
Aspergillus (DR, %) 30,0 – 41,3 13,0 3,9 – 57,1 12,8 – 41,3 20,0 – 42,0 20,0 – 40,0 5,0 – 48,0
Penicillium (DR, %) 10,3 – 13,0 0 3,4 – 35,0 0 – 10,3 10,0 – 40,0 10,0 – 40,0 8,0 – 40,0
1. Borrego et. al., 2008. 2. Borrego et. al., 2010a. 3. Borrego et. al., 2010b. 4. Borrego et. al., 2011a. 5. Borrego et. al., 2011b. 6. Guiamet et al., 2011. 7. Borrego y Perdomo, 2011.
DR =
Número de colonias del género x 100
Número total de colonias de todos los géneros
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liberación de pigmentos oliváceos (melagenina), característi- cos de este género, y pueden formar colonias oliváceas a negras que son imposibles de eliminar, si el hongo se en- cuentra en su fase activa de crecimiento.
Fig. 7. Producción de ácidos por cepas de Cladosporium sp. aisladas del aire de tres depósitos del Archivo Nacional de Cuba. Se empleó el medio Caldo Czapek con glucosa (1 %) y pH inicial de 7. Incubación
por 72 horas a 28 °C ± 2 °C.
CONCLUSIÓN
El género fúngico Cladosporium es un contaminante am- biental, potencialmente capaz de deteriorar documentos y materiales de archivo con facilidad, siempre que la tem- peratura y la humedad relativa sean favorables para su desarrollo. Asimismo, puede afectar la salud del personal que labora en archivos y locales que posean una elevada concentración de este género fúngico.
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TABLA 2. Evaluación cualitativa de la degradación de la celulosa por hongos del género Cladosporium en medio Agar Czapek donde la sacarosa es sustituida por diferentes fuentes de carbono (1 %). Incubación por 21 días a 28 °C ± 2 °C
Cepas Papel Filtro
Celulosa Cristalina
Carboxime-tilcelulosa
Celobiosa
Glucosa
Pigmento
Cladosporium cladosporoides
Cladosporium herbarum
Cladosporium oxysporum
+ + +
+ + +
+ + +
+
+
+ +
+ +
+ + +
+ + +
+ + + +
+ + + +
+ + + +
+ + + +
+ + + +
+ + +
+
+
+ Cladosporium sphaerospermum + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Cladosporium macrocarpum + + + + + + + + + + + + + + + Cladosporium elatum + + + + + + + + + + + + Cladosporium sp. 1 + + + + + + + + + + Cladosporium sp. 2 + ± + + + + + + + +
Para Papel de Filtro (tiras de 4.8 x 1 cm): +: Crecimiento en la mitad del papel.
+ +: Crecimiento en todo el papel. + + +: Crecimiento en todo el papel y parte de la cuña.
Para Celulosa cristalina, Carboximetilcelulosa, Celobiosa y Glucosa (1 %): +: Crecimiento en 25 % de la cuña.
+ +: Crecimiento en 50 % de la cuña. + + +: Crecimiento en 75 % de la cuña.
+ + + +: Crecimiento en 100 % de la cuña. ±: Crecimiento ligero en cualquier fuente de carbono. −: No crecimiento en la fuente de carbono.
Sobre el papel de filtro se puede apreciar la liberación de pigmento por parte de las cepas de Cladosporium.
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