Prevalencia y diversidad de integrones en cepas clínicas y comensales de Escherichia Coli stars

Abstract

Un integrón es un sistema de recombinación sitio-específico capaz de integrar y expresar genes cassettes. Existen cinco clases de integrones que contienen genes cassettes de resistencia a antibióticos, siendo los de clase 1 los más frecuentes. Estos se caracterizan por presentar una secuencia conservada en el extremo 5' (5'-CS) y otra en el extremo 3' (3'-CS) formada por un gen de resistencia a compuestos de amonio cuaternarios (qacE¿1) y un gen de resistencia a sulfamidas (sul1). En esta tesis se estudió en primer lugar la prevalencia y diversidad de integrones en cepas clínicas (hemocultivos) y comensales (heces de personas sanas) de E. coli. Se detectaron integrones en el 40% y 29% de las cepas clínicas y comensales, respectivamente. En las cepas clínicas/comensales se detectaron integrones de clase 1 (38.5%/26%), de clase 2 (0.7%/1%) y de clase 1 y 2 (0.7%/2%). Se obtuvo una mayor diversidad de combinaciones de genes cassettes en la región variable de integrones de clase 1 en las cepas clínicas (n=11) que en las cepas comensales (n=4). El 32% de los integrones de clase 1 de las cepas de hemocultivos y el 14.3% de los de las cepas comensales carecían de la región 3'-CS, detectándose ocho combinaciones diferentes de genes cassettes y cuatro estructuras asociadas con sul3, una de ellas nueva incluida en el GenBank (FJ587511). Todos los integrones de clase 2 presentaron la composición de genes dfrA1 + sat + aadA1. Posteriormente se estudió el entorno genético de los genes de resistencia a sulfamidas (sul) en las cepas de hemocultivos resistentes a sulfamidas (SULR). Así, 63 de las 71 cepas SULR contenían genes sul y se encontró sul1 asociado a integrones de clase 1 en el 85.7% de las cepas con este gen, sul3 a integrones no clásicos carentes de la región 3'-CS en el 71.4% de las cepas y sul2 en el 91.4% de las cepas fue asociado con strA-strB, detectándose once estructuras diferentes y una de ellas nueva con el gen strB truncado por IS150 (GenBank FJ705354). A continuación, se realizó la detección y caracterización de BLEEs en cepas de E. coli clínicas y comensales de personas sanas y se determinó su entorno genético y su posible relación con integrones. Se estudiaron 56 cepas clínicas portadoras de BLEEs, detectándose los siguientes genes (numero de cepas): blaCTX-M-14a (29), blaCTX-M-9 (9), blaCTX-M-15 (1), blaCTX-M-32 (2), blaSHV-12 (12), blaSHV-2 (1), blaTEM-52 (1) y el gen que codifica una nueva ß-lactamasa SHV-102, incluido en GenBank (EU024485). Asimismo se detectaron cepas portadoras de BLEEs en 7 de las 105 muestras fecales de personas sanas estudiadas (6.6%), identificándose los genes (número de cepas): blaCTX-M-14a (1), blaCTX-M-14b (1), blaCTX-M-1 (2), blaCTX-M-32 (1), blaCTX-M-8 (1) y blaTEM-52 (1). Los genes blaCTX-M-9 y blaCTX-M-14b fueron identificados en la estructura del integrón In60. Se detectaron integrones de clase 1 en el 60.7% de las cepas clínicas BLEE-positivas y en dos de las siete cepas comensales, obteniendo un total de siete combinaciones de genes cassettes diferentes. Cinco cepas clínicas y comensales con integrones de clase 1, presentaron la estructura no clásica, carente de la región 3'-CS y en una cepa se detectó un integrón de clase 1 relacionado con sul3 con una estructura no descrita previamente que incluía una secuencia de inserción IS1294 truncando el gen cmlA1 (GenBank EU704128). Se comprobó en 7 cepas que los determinantes genéticos de integrones carentes de 3'-CS y relacionados con sul3 se encontraban localizados en plásmidos (rango <48 a 150 Kb), transferibles por transformación en algunas cepas y se identificó el plásmido IncI1 en una de ellas. Asimismo se realizó la caracterización de los plásmidos portadores de genes blaCTX-M-1 y blaCTX-M-32, encontrándose dichos genes mayoritariamente en plásmidos de tipo IncN. Se realizó la caracterización de la variante del promotor de los genes cassettes de los integrones de clase 1 en 42 integrones (de 41 cepas clínicas y comensales). Se detectaron cuatro variantes de promotores (PcW, PcH1, PcWTGN-10 y PcS). El promotor PcW se encontró unido a otro promotor P2 en algunos casos. La frecuencia de detección de dichas variantes estuvo en relación inversa con la fuerza de dichos promotores, de modo que los porcentajes detectados fueron (de débil a fuerte): PcW (40.5%), PcH1 (33.3%), PcW + P2 (14.3%), PcWTGN-10 (9.5%), y PcS (2.4%). Por último, se analizó la estabilidad del integrón de clase 1 carente de la región 3'-CS en ausencia de presión antibiótica selectiva en 3 de las cepas, observándose comportamientos diferentes. En uno de los casos se produjo la pérdida del integrón y del plásmido que lo portaba (con las resistencias asociadas) al cabo de 75 pases en medio sin antibiótico.