Aspergillus niger: qué es, características, morfología y patología
¿Qué es el Aspergillus niger?
Aspergillus niger es un hongo micelial ambiental, formado por hifas hialinas tabicadas. Es un hongo ubicuo de distribución mundial de vida saprófita. Esto quiere decir que su ciclo de vida es en la naturaleza, sin involucrar al ser humano. Por tanto, su implantación en tejidos del humano es incidental a su ciclo normal.
Es por ello que todas las especies de este género son considerados patógenos oportunistas. En el caso de A. niger, es la tercera especie de este género más aislado en infecciones oportunistas en el humano.
En infecciones invasivas, Aspergillus niger representa el 3-7%, siendo más frecuentes en infecciones oticomicóticas y afectaciones cutáneas. A pesar de que puede ocasionar patologías oportunistas, tiene un lado beneficioso a nivel industrial.
Este microorganismo es usado para la biodegradación de desechos industriales y de allí se elaboran sustancias y enzimas que son de utilidad en la fabricación de una gran variedad de productos comestibles y no comestibles.
Características de Aspergillus niger
Reproducción
Aspergillus niger se reproduce por vía asexual a través de la producción de conidios. Sus conidias pueden encontrarse en el suelo y en un gran número de sustratos naturales. Las mismas se esparcen gracias al viento, para posarse sobre distintas superficies.
Contagio
Por lo general, este microorganismo afecta preferentemente más a los adultos que a los niños, y a los hombres más que a las mujeres. Todas las razas pueden verse afectadas y las enfermedades que produce no son contagiosas.
Beneficios
Por otra parte, A. niger presenta otra cara de la moneda, con usos beneficiosos para el saneamiento ambiental degradando desechos industriales, que son luego utilizados para elaborar productos de provecho.
Tanto así, que la fermentación con A. niger es reconocida como GRAS (Generalmente Reconocidos Como Seguros, por sus siglas en inglés) por la FDA (Food and Drug Administration de los Estados Unidos).
A pesar de la extensa aplicación a nivel industrial de este microorganismo, el mapa genético de este hongo solo se comprende parcialmente.
Taxonomía de Aspergillus niger
Reino: Fungi
Phylum: Ascomycota
Clase: Eurotiomycetes
Orden: Eurotiales
Familia: Aspergillaceae
Género: Aspergillus
Especie: niger.
Morfología
Características macroscópicas
Las colonias de A. niger crecen rápidamente y son fácilmente reconocibles por su característico aspecto polvoriento. Al principio el micelio es blanco, luego se va tornando oscuro y finalmente adquieren diversos colores, que van del negro azabache al pardo oscuro.
El reverso de la colonia parece una tela gamuzada de color gris-amarillento, lo que distingue a A. niger de otros hongos con colonias oscuras, llamados hongos dematiáceos.
Características microscópicas
Aspergillus niger posee un conidióforo liso o ligeramente granular que mide 1,5 a 3 mm de largo, con una pared gruesa. Suelen ser hialinos o pardos.
Al microscopio se pueden observar abundantes conidios con aspecto variable: entre ellos globosas, subglobosas, elípticas, lisas, equinuladas, verrugosas o con estrías longitudinales, todas de color negro.
Las vesículas son globosas, hialinas o manchadas de pardo oscuro, que miden 75 µm de diámetro. Por lo general no son observables, debido a lo denso de la acumulación de las conidias negras.
Las fiálides se presentan en dos series radiadas. No posee estructuras de reproducción sexuada.
Patologías y manifestaciones clínicas
Otomicosis
Es una de las patologías causadas por el género Aspergillus, donde la especie niger es el principal agente causal. Esta patología se caracteriza por afectar al canal auditivo secundario a la implantación de una infección bacteriana previa.
La infección bacteriana proporciona la humedad necesaria para que el hongo progrese a las estructuras internas.
Los síntomas que ocasiona son prurito, dolor, otorrea y sordera debido a la irritación del tejido, más el tapón de micelio y detritos. La sintomatología desaparece con el lavado del conducto. De esta manera se elimina el tapón.
Por otra parte, se debe dar tratamiento antibacteriano para eliminar las bacterias presentes, que son la causa primaria de la infección y las que proporcionan las condiciones óptimas para el desarrollo del hongo.
En muestras del cerumen pueden verse las estructuras del hongo.
Aspergiloma bronquial
Aspergillus niger es la segunda causa de aspergiloma bronquial en América. Esta enfermedad se caracteriza por la formación de una bola o colonia compacta del hongo, que puede llegar a medir de 3-4 cm de diámetro.
Esta se asienta generalmente en el ápice del pulmón y se adhiere a la pared bronquial sin penetrarla. Su evolución puede durar años.
Los signos clínicos son hemoptisis intermitentes, debido a la irritación de la pared bronquial con el roce de la bola; no hay fiebre ni expectoración.
Enfermedades cutáneas primarias y secundarias
Las lesiones, cuando son primarias, consisten en múltiples nódulos, la piel se torna gruesa, edematosa, con color purpurino. Se pueden formar costras negras con borde eritematoso levantado.
El hongo se encuentra en la dermis superficial, media y profunda. Puede ir acompañado de escozor y dolor. Histológicamente, hay numerosas células gigantes y necrosis central. Puede confundirse con lepra lepromatosa.
Se trata con nistatina de forma tópica. En los casos diseminados donde la aspergilosis cutánea se presenta de forma secundaria, las lesiones suelen iniciar como pequeñas pápulas rojas, discretas, que se convierten en pústulas.
En la biopsia se observan pequeños granulomas con necrosis central. Se puede visualizar al microorganismo como colonias radiantes.
Cultivo de Aspergillus niger
Para cultivar A. niger se usa agar Sabouraud-dextrosa, agar malta de extracto de levaduras y Czapek. Generalmente, es necesario agregar antibióticos para restringir el crecimiento de microorganismos bacterianos contaminantes.
Se debe evitar el uso de cicloheximida como antibiótico en los medios de cultivo, ya que algunas cepas se ven afectadas por este medicamento.
Una vez sembradas, las muestras se incuban a temperatura ambiente o a 37° C. Crecen en 3 a 4 días.
Se utiliza KOH y tinta Parker para visualizar las estructuras del hongo en examen directo.
Usos/aplicaciones
Aspergillus niger posee una red metabólica compleja, constituida por 1.190 reacciones y 1.045 metabolitos, distribuidos en tres compartimientos: extracelular, citoplasmáticos y mitocondrial.
La industria ha tomado provecho de estas características de A. niger y por ello ha tenido que controlar ciertos factores importantes que regulan la morfología de A. niger y el proceso fermentativo.
Estos factores son: los niveles de nutrientes y las condiciones ambientales, como pH, agitación, temperatura, iones metálicos, concentración de fosfato, fuente de nitrógeno, fuente de carbono, alcoholes y aditivos.
Ácido cítrico
Entre las sustancias más importantes que A. niger produce y acumula se encuentra el ácido cítrico, aunque existen otros microorganismos que también lo hacen, como Citromyces, Penicilium, Monilia, Candida y Pichia.
El ácido cítrico es útil en la preparación de bebidas, embutidos, medicamentos, cosméticos, plástico y detergentes.
Las cepas más efectivas para su producción son las que presentan baja actividad de las enzimas isocitrato deshidrogenasa y aconitasa hidratasa. En tanto, deben tener una alta actividad de la citrato sintetasa.
Se ha comprobado que el suero de leche es un excelente sustrato para la elaboración de ácido cítrico por parte de Aspergillus niger, ya que asimila fácilmente la lactosa sin necesidad de una hidrólisis previa.
Otro uso que le da la industria a Aspergillus niger es la obtención de enzimas, como la α-amilasa, aminoglucosidasa, catalasa, celulasa, α-galactosidasa, ß-galactosidasa, ß – gluconasa, glucoamilasa o glucosa aerodeshidrogenasa.
Así como también glucosa oxidasa, α-glucosidasa, α-D-glucosidasa, ß –glucosidasa, lipasa, invertasa, hesperidinasa, hemicelulasa, pectinasa, pitasa, proteasa y tanasa. Todas de uso industrial.
Referencias
- López C, Zuluaga A, Herrera S, Ruiz A, Medina V. Producción de ácido cítrico con Aspergillus niger NRRL 2270 a partir de suero de leche. Dyna (2006); 73 (150):39-57
- Arenas R. Micología Médica Ilustrada (2014). 5° Ed. Mc Graw Hill, 5° México.
- Bonifaz A. Micología Médica Básica (2015). 5° Ed. Mc Graw Hill, México DF.
- Koneman, E, Allen, S, Janda, W, Schreckenberger, P, Winn, W. (2004). Diagnóstico Microbiológico. (5ta ed.). Argentina, Editorial Panamericana S.A.
- Ryan KJ, Ray C. Sherris. Microbiología Médica (2010). 6° Ed. McGraw-Hill, New York, U.S.A