Entorno genético de β-lactamasas de espectro extendido en enterobacterias

Vázquez Fernández, Marta

Description

Colecciones : DMPSPMM. Tesis del Departamento de Medicina Preventiva, Salud Pública y Microbiología MédicaTD. Ciencias biosanitarias
Fecha de publicación : 2010
[ES]Desde su descripción en los años 70, los microorganismos productores de β-lactamasas de espectro extendido (BLEE) se han ido convirtiendo, progresivamente, en un problema de primer orden dentro de la patología infecciosa actual. Inicialmente generaron una alarma considerable, al tratarse, al menos desde un punto de vista teórico, de enzimas de 3ª generación y una capacidad de difusión semejante a la que habían tenido las β-lactamasas plasmídicas clásicas, en especial las de tipo TEM. Posteriormente, su evolución epidemiológica fue sugiriendo que, si bien su capacidad de hidrólisis sobre las cefalosporinas de 3ª generación era real y clínicamente trascendente, su capacidad de difusión por algún motivo, no parecía ser equiparable a la que habían venido mostrando las β-lactamasas plasmídicas clásicas, pese a su gran similitud estructural.
Sin embargo, esta difusión sí se ha ido produciendo, aunque no de una forma tan explosiva como se temió en un principio. Actualmente numerosos estudios cifran ya los porcentajes de cepas productoras de BLEEs por encima del 5%, sobre todo en algunos géneros y especies de enterobacterias. Además, la irrupción desde hace unos años de microorganismos productores de BLEEs del grupo CTX-M y su expansión, relativamente rápida, ha modificado de manera decisiva sus características epidemiológicas. De ser un tipo de resistencia asociado en sus orígenes a microorganismos hospitalarios y brotes epidémicos, sobre todo en determinadas áreas, la producción de BLEEs ha pasado a ser una situación endémica, en la que cada vez es más frecuente su hallazgo en microorganismos extrahospitalarios, en especial en Escherichia coli.
Este comportamiento epidemiológico peculiar está claramente asociado a los elementos genéticos que albergan la información que permite a los organismos producir estas enzimas, y a su forma transmitirse. Los estudios muestran cómo, con gran frecuencia, microorganismos productores de la misma BLEE, e incluso microorganismos productores de los mismos perfiles de BLEEs múltiples, no están en absoluto emparentados desde el punto de vista genético. Ello se debe a que la difusión de la producción de BLEEs no se asocia a la difusión de una o unas cuantas cepas muy próximas genéticamente y portadoras de unas determinadas capacidades de resistencia, sino a la difusión, entre cepas sin relación alguna, de elementos genéticos extremadamente móviles que son capaces de expandir la capacidad de producción de estas enzimas en poblaciones bacterianas no relacionadas.
La reciente descripción en nuestro grupo de una frecuencia anormalmente alta de aislamientos productores de BLEEs múltiples, sin ningún tipo de relación genética entre ellos, nos llevó a plantear el presente estudio con los siguientes objetivos:
- Conocer los elementos genéticos a los que se asocian las BLEEs más frecuentes en nuestro ámbito.
- Conocer si esos elementos genéticos son los mismos en cepas productoras de BLEEs múltilples, de modo que aparecen en la misma cepa por simple acumulación de elementos móviles, o si por el contrario esta producción se asocia a elementos genéticos específicos, que vehiculen de manera simultánea los genes codificadores de varias enzimas.
- Conocer los elementos genéticos que vehiculan estas BLEEs cuando éstas se asocian a otros genes de resistencia con los que se asocian con relativa frecuencia, como los genes qnr de resistencia a fluoroquinolonas.[EN]Since its description in the 70s, microorganisms producing β-lactamases of extended spectrum (ESBL) have become, increasingly, a major problem within the current infectious disease. Initially generated considerable alarm, as it is, at least from a theoretical standpoint, enzymes 3rd generation and diffusion capacity similar to that which had been the classic plasmidic β-lactamases, particularly TEM-type. Subsequently, its epidemiological patterns was suggesting that, while capacity of hydrolysis of cephalosporins 3rd generation was real and clinically important, their ability to spread for some reason, did not appear to be comparable to that which had been showing the β-lactamase plasmid classic, despite its high structural similarity.
However, this diffusion it has been occurring, though not in a way as explosive as it was feared at first. Numerous studies now encrypted and the percentages of ESBL-producing strains above 5%, especially in some genera and species of Enterobacteriaceae. In addition, the emergence in recent years of ESBL-producing microorganisms CTX-M group and its expansion, relatively quickly, decisively changed its epidemiological characteristics. If one type of resistance associated with its origins in hospital organisms and disease outbreaks, especially in certain areas, ESBL production has become an endemic situation, which is becoming more frequent outpatient its discovery in microorganisms in especially in Escherichia coli.
The peculiar epidemiological pattern is clearly associated with genetic elements that contain information that allows organisms to produce these enzymes, and as transmitted. Studies show how, very often producing organisms of the same ESBL-producing microorganisms and even the same profiles of multiple ESBLs are not related in any way from the genetic standpoint. This is due to the spread of ESBL production is not associated with the dissemination of one or a few genetically very similar strains and carriers of a certain capacity for resistance, but to the dissemination among unrelated strains, genetic elements extremely mobile are able to expand the production capacity of these enzymes in bacterial populations unrelated.
The description in our group of abnormally high frequency of multiple ESBL-producing isolates, without any genetic relationship between them, led us to propose this study with the following objectives:
- Knowing the genetic elements that are associated most frequently ESBLs in our area.
- To determine whether these genetic elements are the same múltilples ESBL-producing strains, so that they appear in the same strain by simple accumulation of mobile elements, or if the controlled production is associated with specific genetic elements that vehicles simultaneously genes coding for various enzymes.
- Knowing the genetic elements that carry these ESBLs when they are associated with other resistance genes that are associated with relatively frequent, such as qnr genes for resistance to fluoroquinolones.

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Extrait

UNIVERSIDAD DE SALAMANCA


Departamento de Medicina Preventiva, Salud Pública y 


Microbiología Médica 


 













 
 
Entorno Genético de  β‐lactamasas de Espectro Extendido en 
Enterobacterias  
 
 
TESIS DOCTORAL 
Marta Fernández Vázquez  
2010  
1
INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN 
REVISIÓN 
  INTRODUCCIÓN 
PRIMERA PARTE: INTERCAMBIO GENÉTICO INTERCELULAR POR CONJUGACIÓN: PLÁSMIDOS 
DE RESISTENCIA Y TRANSPOSONES CONJUGATIVOS. 
1. DEFINICION DE PLASMIDO 
2. REPLICACIÓN PLASMÍDICA 
2.1. TIPOS DE REPLICACIÓN PLASMÍDICA 
2.1.1. Replicación theta 
2.1.2.  por desplazamiento de hebras 
2.1.3. Replicación Rolling Circle 
2.2. FUNCIONES DE LA REGIÓN ori 
2.2.1. Rango de hospedadores 
2.2.2. Regulación de la replicación: Control del número de copias de un plásmido. 
a. ARN antisentido: ColE1, R1 y pT181. 
b. ARN  aantisentido  y  una  proteína  (represores  transcripcionales): 
pMV158 y pIP501. 
c. Plásmidos controlados por iterons: pSC101, F, P1, R6K y RK22‐RP4. 
3. SISTEMAS DE PARTICIÓN 
4. INCOMPATIBILIDAD PLASMÍDICA 
4.1. IDAD DEBIDA A SISTEMAS DE PARTICIÓN 
4.2. INCOMPATIBILIDAD DEBIDA AL CONTROL DE LA REPLICACIÓN 
5. CONJUGACIÓN 
6. CLASIFICACIÓN DE PLÁSMIDOS 
7. ICEs: TRANSPOSONES CONJUGATIVOS 
SEGUNDA  PARTE:  PROCESOS  DE  RECOMBINACIÓN:  TRANSPOSONES  DE  RESISTENCIA, 
INTEGRONES Y GENES MOVILIZADOS POR ISCR. 
8. RECOMBINACIÓN‐NO HOMÓLOGA: PROCESOS DE RECOMBINACIÓN 
8.1. ESTRUCTURA DE UN TRANSPOSON 
8.2. TIPOS  DE  TRANSPOSONES  BACTERIANOS  EN  FUNCIÓN  DE  SU  ESTRUCTURA 
GENÉTICA 
8.2.1. Secuencias de Inserción: IS 
8.2.2. Transposones compuestos (Clase I): Tn10 y Tn5 
8.2.3.  complejos (Clase II): Tn3 
8.3. TIPOS DE TRANSPOSONES EN FUNCIÓN DE LA TRANSPOSASA 
8.3.1. Transposones DDE 
8.3.2.  Y2: Transposones Rolling Circle 
8.3.3. Transposones S e Y. 
2
8.4. PROPIEDADES GENERALES DE LOS TRANSPOSONES: 
8.4.1. Especificidad de diana 
8.4.2. Efectos en los genes adyacentes al punto de inserción 
8.4.3. Regulación 
8.4.4. Inmunidad para “dianas ocupadas” 
9. RECOMBINACIÓN ESPECÍFICA DE SITIO 
9.1. INTEGRONES 
9.1.1. Estructura de un integrón de clase 1 
9.1.2. ISCR 
9.1.3. Superintegrones 
9.2. RESOLVASAS 
9.3. RECOMBINASAS Y e S 
TERCERA PARTE: REVISIÓN DE ENTORNOS GENÉTICOS DESCRITOS PARA LAS β‐LACTAMASAS 
DE  ESPECTRO  EXTENDIDO  CTX‐M,  SHV   Y  TEM,  Y  PARA  EL  GEN  DE  RESISTENCIA  A 
QUINOLONAS qnrA. 
10. ENTORNOS GENÉTICOS DE BLEE TIPO CTX‐M 
10.1. ISEcp1 
10.2. ISCR1 
10.3. DESCRIPCIONES DE ENTORNOS GENÉTICOS DE BLA  CTX‐M
10.3.1. ISEcp1‐Cluster 1: bla bla bla bla  CTX‐M‐1,  CTX‐M‐3,  CTX‐M‐15,  CTX‐M‐32.
10.3.2. ISEcp1‐Cluster 9: bla bla bla bla  CTX‐M‐9,  CTX‐M‐14,  CTX‐M‐16,  CTX‐M‐19.
11. ENTORNOS GENÉTICOS DE BLEE TIPO SHV 
11.1. ENTORNO DE LAS BLEE –SHV DERIVADAS DE bla : bla Ybla  SHV‐1v1 SHV‐5    SHV‐2.
11.1.1. SHV‐5 
11.1.2. SHV‐2 
11.2. ENTORNO DE LAS BLEE –SHV DERIVADAS DE bla : bla Y bla  SHV‐1v2 SHV‐2a     SHV‐12.
11.2.1. SHV‐2a 
11.2.2. SHV‐12 
12. ENTORNOS GENÉTICOS DE BLEE TIPO TEM 
13. ENTORNOS  DE QNR 
13.1. ENTORNOS GENETICOS HABITUALES PARA QNR 
13.2. ENTORNOS  NOVEDOSOS PARA QNR 
13.3. ENTORNOS GENÉTICOS EN CEPAS DE QNR PORTADORAS DE BLEE 
MATERIAL Y MÉTODOS 
1. SELECCIÓN DE LAS CEPAS 
2. EXPERIMENTOS DE CONJUGACIÓN 
3. EXTRACCION DE ADN PLASMIDICO 
4. AMPLIFICACION Y ELECTROFORESIS EN GEL 
3
5. OLIGONUCLEOTIDOS UTILIZADOS 
5.1. Grupos de incompatibilidad 
5.2. Entornos genéticos de BLEEs 
5.2.1. Primers BLEE SHV 
5.2.2. Primers BLEE TEM 
5.2.3. Primers BLEE CTX‐M 
5.3. Entornos genéticos de integrones de clase 1 
5.4. Entornos de qnr 
6. DETECCION Y SECUENCIACIÓN DE LOS AMPLIFICADOS 
RESULTADOS 
1. CEPAS PORTADORAS DE UNA ÚNICA BLEE 
1.1. CEPAS PORTADORAS DE BLA  O BLA ASOCIADAS A ISECP1 CTX‐M‐14 CTX‐M‐15, 
1.1.1. E. coli (cepas nº 32B, 40 y 42) portadores de bla  y E. coli (cepa nº 54) CTX‐M‐14
portador de una bla  CTX‐M‐15.
1.1.2. E. coli (cepa nº100) portadora de bla  y bla .  CTX‐M‐14 TEM‐1
1.1.3. E. coli (cepa nº 51) portador de una bla .  CTX‐M‐15
1.2. CEPAS  PORTADORAS  DE  UNA  BLA   MOVILIZADA  POR  DOS  ELEMENTOS SHV‐12
TERMINALES IS26. 
1.2.1. E. coli (cepa nº 48) portador de una bla y una bla . SHV‐12  TEM‐1
1.2.2. E. coli (cepa nº 8) portador de bla y bla . SHV‐12  TEM‐1
1.2.3. E. coli (cepa nº 12) portador de bla  y bla . SHV‐12 TEM‐1
1.2.4. K. pneumoniae (cepa nº 29) portadora de bla . SHV‐12
1.2.5. K. pneumoniae (cepa nº 4) portadora de bla y bla . SHV‐12  TEM‐1
1.3. CEPAS  PORTADORAS  DE  UNA  BLA   EN  UN  TN  COMPUESTO  IS26 SHV‐12
INTERRUMPIDO POR UN TN1721. 
1.3.1. E. coli (cepa nº 9) portador de una bla y bla .  SHV‐12  TEM‐1
1.3.2. E. coli (cepa nº 98) portador de  bla y bla .  SHV‐12  TEM‐1
1.4. CEPA PORTADORA DE BLA  CTX‐M‐9
1.4.1. E. coli (cepa nº 52) portador de bla y bla . CTX‐M‐9  TEM‐1
1.5. CEPAS PORTADORAS DE BLA  SHV‐2
1.5.1. K. pneumoniae (cepas nº 78, 79 y 101) portadoras de bla  SHV‐2
1.6. CEPA PORTADORA DE UNA SHV DE NUEVA DESCRIPCIÓN: BLA   SHV‐132
1.6.1. K. pneumoniae (cepa nº 102) portadora de bla   SHV‐132
2. CEPAS PORTADORAS DE DOS BLEEs 
2.1. E. coli (cepa nº 84) portador de bla , bla y bla . CTX‐M 14 SHV‐12  TEM‐1
2.2. E. coli (cepa nº 32A)