¿Por qué algunas bacterias son resistentes a los antibióticos?

Las betalactamasas de espectro ampliado (BLEA) son enzimas que producen algunas enterobacterias y los responsables de que estos microorganismos manifiesten resistencia a algunos antibióticos betalactámicos, principalmente las cefalosporinas de tercera generación. Actualmente, se han descrito más de 150 tipos de BLEA en diferentes géneros de Enterobacteriaceae, como el Escherichia coli o Klebsiella pneumoniae, ambos microorganismos son responsables tanto de infecciones intrahospitalarias como de la comunidad. Por este motivo, aportar nuevos datos para entender un poco más cuál es el mecanismo de difusión de estas enzimas es uno de los objetivos de estudio dentro de la investigación médica. En esta línea, el siguiente artículo ha estudiado la codificación genética de estas enzimas, y ha determinado el tipo de plásmido (elemento genético móvil que difunde la capacidad de resistencia entre las células) en el que se encuentran. La caracterización de estos plásmidos se ha realizado mediante la amplificación específica de su sitio de replicación (mecanismo del DNA para multiplicarse), y los resultados muestran que ciertos tipos de BLEA van asociadas a un plásmido determinado, mientras que otros se localizan en plásmidos de diferentes grupos de incompatibilidad (dos plásmidos con el mismo sistema de replicación no pueden coexistir en la misma célula) . Existe pues, un grupo genético de plásmidos bastante amplio que facilita la diseminación de los genes de resistencia antibiótica.
Las betalactamasas de espectro ampliado (BLEA) descritas frecuentemente en Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, y en menor medida en otras enterobacterias, comprenden una familia de enzimas capaces de hidrolizar todos los betalactámicos con la excepción de la asociación amoxicilina-ácido clavulánico, las cefamicinas y los carbapenemos. Las infecciones que producen estos microorganismos representan un reto porque con frecuencia son microorganismos también resistentes a otros antimicrobianos como trimetoprim-sulfametoxazol, aminoglicósidos y fluoroquinolones, limitándose así las opciones terapéuticas.

La distribución y prevalencia de las blea ha cambiado dramáticamente en los últimos años. Su difusión en bacterias de la misma o distinta especie se ha potenciado debido a la asociación de los genes blaBLEA con elementos genéticos móviles como los integrones, los transposones y los plásmidos conjugativos.

Muchas bacterias contienen más de un tipo de plásmido, pero no todos los plásmidos pueden coexistir en un microorganismo al mismo tiempo. Cuando dos plásmidos no pueden coexistir establemente en la misma célula porque comparten el mismo sistema de replicación se dice que son incompatibles. La caracterización de los grupos de incompatibilidad (Inc.) en las cepas productoras de blea se realiza para determinar si el gen blaBLEA se encuentra vehiculado por el mismo plásmido que a lo largo del tiempo ha ido evolucionando, adquiriendo o perdiendo parte de su estructura genética, o bien se trata de plásmidos diferentes que han adquirido este gen de resistencia.

En el año 2004 se realizó un estudio multicéntrico para determinar la prevalencia de blea en el Estado Español (Diestra et al. Enferm Infecc Microbiol Clin 2008; 26: 404-10). En este estudio que comprendía 58 cepas de E. coli y K. pneumoniae también se caracterizaron los plásmidos que albergan los genes blaBLEA y su entorno genético. El grupo de incompatibilidad de los plásmidos portadores de esta BLEA se determinó por técnicas de rep-typing-PCR e hibridación, y se estudió el entorno genético de los genes por PCR y secuenciación.

Los genes blaCTX-M-9 (n = 14) presentaban la estructura génica In60 y se encontraban en plásmidos de los grupos de incompatibilidad IncI1 (50%) o IncHI2 (28%). Los genes blaCTX-M-14 (n = 13) presentaban en sus extremos la ISEcp1 il'IS903 y los plásmido pertenecían al grupo IncK. Los genes blaCTX-M-10 (n = 2) se encontraron asociados a la estructura fágica característica de éstos, y uno de ellos se encontró en el plásmido del grupo IncK. Los plásmidos portadores de cinco de los siete genes blaCTX-M-1, tres blaCTX-M-32 y uno de los dos blaCTX-M-3 pertanyian al grupo IncN, el otro plásmido portador de blaCTX-M-3 al'IncA / C y los otros dos portadores de blaCTX-M-1 al'IncFII. Tres plásmidos portadores de blaCTX-M-15 pertenecían al grupo IncF (repFIA) y un al'IncFII. Todos estos genes blaCTX-M del grupo-1 presentaban el extremo 5 'del ISEcp1 truncada por diferentes secuencias de inserción.
Los genes blaSHV-12 (n = 12) presentaban la IS26 y la región DEOR ambos extremas y los plásmidos pertenecían al grupo IncI1 (43%). El único gen blaSHV-5 del estudio presentaba las regiones recF y DEOR y el plásmido pertenecía al grupo IncFII.

Este estudio destaca la circulación de diferentes plásmidos que contienen una gran diversidad de genes blaBLEA asociados con diferentes entornos genéticos. La diversidad genética encontrada en algunos genes bla ubicados en plásmidos específicos, sugiere la evolución de estos plásmidos para diferentes eventos. Así, se confirmó una gran variedad en el entorno genético de estos genes como consecuencia de inserciones y deleciones.

Referencias

Caracteritzación y epidemiología molecular de BLEE en Escherichia coli y Klebsiella pneumoniae en 11 hospitales españoles. Diestra K, Coque TM, Miró E et al. Enferm Infecc Microbiol Clin 2008; 26: 404–10.

Characterization of plasmids encoding blaESBL and surrounding genes in Spanish clinical isolates of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. Diestra K; Juan C; Curiao T; et al. on behalf of Red Española de Investigación en Patología Infecciosa (REIPI), Spain. J Antimicrob Chemother 2009; 63, 60–66.

Karol Diestra
Departamento de Genética y Microbiología
Universitat Autònoma de Barcelona