Análisis de elementos genéticos móviles en enterococcus faeciumcoste biológico e impacto en la diversificación clonal

Resumen

El aumento de la prevalencia de infecciones hospitalarias causadas por Enterococcus surgió con la aparición de cepas resistentes a antibióticos (AbR). Enterococcus faecium (Efm) es actualmente uno de los principales patógenos nosocomiales debido a la alta prevalencia de cepas resistentes a ampicilina (Amp) y vancomicina (Van). La estructura poblacional de Efm ha sido analizada principalmente considerando cepas AbR y de origen hospitalario, y por lo tanto se desconoce su diversidad en individuos no hospitalizados. El conocimiento de los elementos genéticos móviles (EGM) que facilitan la transferencia horizontal de genes (THG) de determinantes de AbR es también muy reducido. El principal objetivo fue determinar la influencia de los determinantes de AbR y EGM que facilitan su adquisición, transferencia y persistencia, en la estructura poblacional y evolvabilidad de Efm. El análisis Bayesiano (BAPS) de los datos de MLST procedentes de heces de pacientes hospitalizados y no hospitalizados y de aislados de Efm causantes de bacteriemias (capítulos 1 y 2) permitió separar los linajes clonales (ST18, ST17 y ST78) que constituyen el CC17. El aislamiento de cepas de Efm pertenecientes a grupos BAPS asociados con la microbiota intestinal de humanos sanos sugiere la frecuente adquisición endógena de bacteriemias causadas por Efm. Los cambios ocurridos en la microbiota intestinal de pacientes hospitalizados, debido a factores asociados al hospedador o diferentes presiones selectivas, habrían facilitado la selección y consecuente expansión de las poblaciones de clones de Efm AbR y aumentando sus oportunidades de infección y transmisión. El análisis en red de los plásmidos (Pls) asociados a AbR en especies de Firmicutes (capítulo 3), demostró de la frecuente pero heterogénea THG de Pls de estrecho rango de hospedador ayudó a comprender la distribución asimétrica de genes de AbR en diferentes poblaciones de Efm. Para poder explicar la contribución de los determinantes de AbR en el aumento de la prevalencia de Efm en infecciones nosocomiales se estudió el contexto genético de los determinantes responsables de resistencia a Amp y Van (tratamientos de primera elección para infecciones por Efm). El análisis de la región del cromosoma en la que se localiza el gen responsable de la resistencia a la Amp (pbp5), sus variaciones y su transferibilidad en poblaciones de Efm (capítulo 6), bien como el análisis comparativo de genomas de Efm resistentes y sensibles a Amp, indica la influencia de esta región en la estructura poblacional de Efm a través de procesos de evolución convergente y THG. El análisis de la diversidad de los Pls portadores de Tn1546-vanA en cepas de Efm a nivel local (Portugal) y a nivel global (capítulos 4 y 5) demuestra la relevancia de Pls de amplio (Inc18) y reducido (pRUM) espectro de hospedador en la diseminación de Tn1546 en los EUA y en Europa. La diversidad de estos Pls, principalmente quimeras Inc18+pRUM, reflejan la frecuencia de eventos de THG entre diferentes especies de enterococos y otros géneros de Firmicutes. El reducido rango de hospedador de los Pls portadores de Tn1546, bien como su coste biológico y su estabilidad en ausencia de presión selectiva (capítulo 7), podrían contribuir a explicar la casi exclusiva presencia de resistencia a la Van en Efm. Se demuestra la existencia de poblaciones especializadas de Efm asociadas a individuos hospitalizados y no-hospitalizados. Las poblaciones predominantes en individuos hospitalizados están enriquecidas en determinantes de AbR y EGM que parecen tener un papel esencial en la adaptación y evolvabilidad de Efm en condiciones de elevada presión selectiva como el hospital. No obstante, a pesar del significativo coste biológico de estos determinantes de AbR y sus EGM para el hospedador, su estabilidad, su variabilidad-adaptabilidad, y su capacidad de propagación por eventos de THG, podrían explicar su mantenimiento y diseminación en poblaciones de Efm a nivel global.