La relación entre resistencia y virulencia en el mundo microbiano no puede reducirse a una simple consideración que englobe conclusiones globales y generales. De hecho, cuando se profundiza en el análisis de esta relación hay que tener en cuenta todos los factores posibles, que incluyen principalmente la propia especie bacteriana implicada, el mecanismo de resistencia y virulencia que se considera, el nicho ecológico y el propio huésped que sufre la infección. Todo esto ha sido discutido y revisado en profundidad de manera reciente por Beceiro et al.1. Si bien, con algunos antibióticos y patógenos concretos, el impacto de la resistencia sobre la virulencia es claro y prácticamente inequívoco. Tal es el caso de la resistencia a la penicilina del neumococo2 y su impacto disminuyendo o atenuando su virulencia sobre el huésped; en otros, que son la mayoría, esta relación es más compleja y obliga a abordarla de otro modo.
Citemos algunos ejemplos significativos. Mecanismos de resistencia a los antibióticos muy similares desde un punto de vista mecanístico causan efectos distintos, incluso algunas veces antagónicos en la virulencia o en el coste biológico de la bacteria. Valgan los experimentos realizados por Fernández et al.3, que demuestran que el efecto que distintas β-lactamasas causan sobre el coste biológico en un mismo huésped (en condiciones isogénicas) es distinto según la clase molecular del enzima (claseA, B, C o D), a pesar de su similitud funcional, que es conferir resistencia a los β-lactámicos. En otras palabras, no todas las β-lactamasas tienen un impacto idéntico sobre la virulencia (medido como coste biológico) de la bacteria en las condiciones ensayadas. Otro ejemplo son los sistemas de expulsión activa o bombas de extrusión que pertenecen a los sistemas transportadores de la familia RND. Estos sistemas pueden expulsar no solo antibióticos, sino también compuestos antimicrobianos producidos por el huésped, tal y como ácidos biliares, ácidos grasos, detergentes, péptidos antimicrobianos, etc., que ayudan al microorganismo a defenderse durante el proceso de colonización e infección. Así, la eliminación del sistema AcrAB-TolC en Enterobacter cloacae no solo disminuye la resistencia a los antimicrobianos de la propia bacteria sino que también atenúa la virulencia de la misma cuando se ensaya en un modelo de infección sistémica murino4. Sin embargo, la eliminación del mismo sistema AcrAB-TolC en Yersina pestis no se observa que cause un efecto en la virulencia bacteriana medida como impacto en la colonización sobre los tejidos del huésped5.
En definitiva, son 2 ejemplos que demuestran como prácticamente idénticos mecanismos de resistencia a antibióticos (desde un punto de vista funcional) pueden tener consecuencias distintas sobre el coste biológico o la virulencia bacteriana, bien sea a través del mismo o distinto huésped en los 2 ejemplos comentados. Ello obliga, tal y como he comentado anteriormente, a estudiar la relación resistencia-virulencia (el impacto de un evento sobre el otro) en el mundo microbiano, como una red más compleja de interacciones donde habrá que considerar no solo el tipo de mecanismo de resistencia y virulencia en cuestión, sino también la especie bacteriana, el nicho ecológico y el huésped.
Mención especial merecen los llamados clones de alto riesgo (high-risk-clones [HRC]), descritos recientemente y diseminados a lo largo del mundo. Estarían considerados como clones derivados bien de animales bien de humanos, resistentes a diversos antibióticos y que portarían distintos factores de virulencia. Serían prototipos de relación directa y positiva entre resistencia y virulencia, en definitiva, «clones exitosos» seleccionados y diseminados entre la población mundial. De manera simplista, podríamos catalogarlos como clones bacterianos resistentes, virulentos y, posiblemente, epidémicos o con alta capacidad de supervivencia. Citamos como ejemplos, entre muchos otros, el Enterococcus faecium complejo clonal 17 (CC17)6, asociado a la mayoría de los brotes hospitalarios, resistente a ampicilina y quinolonas y caracterizado por la presencia de una posible isla de patogenicidad; o el clon Escherichia coli ST131 (O25:H4) productor de CTX-M diseminado a lo largo del mundo y con genes de virulencia en plásmidos del grupo IncFII (pEK499)7; o el ribotipo NAP1/027 de Clostridium difficile hipervirulento y resistente a quinolonas que hiperproduce una serie de toxinas entre varios otros factores de virulencia8.
Entre múltiples causas, un aspecto facilitador que explicaría la emergencia de estos HRC sería el fenómeno de co-selección de plásmidos híbridos que portan genes de resistencia y virulencia de manera concomitante. Como ejemplo, el género Salmonella. Algunos plásmidos de virulencia, que son muy frecuentes en infecciones humanas, tal y como pSEV en S.enterica serovar Enteriditis o pLST y pSTV en S.enterica serovar Typhimurium, portan una región conservada de 7,8kb con los genes spv (Salmonella plasmid virulence) y otros genes de virulencia. Se ha demostrado que entre el 7-8% de los aislados resistentes a ampicilina de S.enterica serovar Typhimurium en el Reino Unido y en España portan el plásmido híbrido de resistencia y virulencia pUO-StVR2, el cual es un derivado del plásmido pSTV tras la adquisición de una región de 45kb incluyendo el integrón de clasei InH con genes de resistencia al menos a 5 familias distintas de antimicrobianos9. Sería pues otro ejemplo donde resistencia y virulencia se relacionan entre sí de manera directa y positiva, en este caso en Salmonella.
S.enterica sigue siendo una de las primeras causas de brotes de toxiinfección alimentaria. Enteriditis y Typhimurium son las serovariedades de S.enterica subespecie enterica (S.Enteriditis y S.Typhimurium, respectivamente) más prevalentes en el ámbito clínico, representando más del 80% de los aislados obtenidos.
En el presente número de EIMC, María de Toro et al. analizan la resistencia a antibióticos y factores de virulencia en aislados clínicos de S.enterica. Los investigadores estudiaron 114 casos (uno por paciente) de S.enterica (período 2009-2010) aislados de 7.606 coprocultivos procesados en el Laboratorio de Microbiología del Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa de Zaragoza. Los aislados se identificaron mediante pruebas bioquímicas y el serotipado mediante el estudio del antígeno somáticoO (lipopolisacárido) y de los antígenos flagelaresH (proteínas) siguiendo el esquema de Kauffmann y White. Estudiaron la sensibilidad a 20antibióticos, así como la detección molecular de genes de resistencia implicados en resistencia a β-lactámicos, tetraciclina, aminoglucósidos, sulfamidas, trimetoprim, cloranfenicol y quinolonas. También el entorno genético de los genes sul2 y sul3 mediante PCR y secuenciación. Finalmente, realizaron la caracterización de integrones, la detección y caracterización de la Isla Genómica de Salmonella (SGI1), asi como de 29 genes de virulencia.
Entre los 114 aislados de Salmonella estudiados se identificaron 113 aislados de S. enterica subesp. enterica, siendo los serotipos Typhimurium (n = 70) y Enteriditis (n = 18) los mayoritarios. El resto fueron serotipos diversos minoritarios. Observaron un alto porcentaje de resistencia a sulfamidas (68%), tetraciclina (58%), ampicilina (AMP) (55%) y estreptomicina (46%) en los 114 aislados, siendo los mayores porcentajes de resistencia entre los aislados del serotipo Typhimurium con la excepción del ácido nalidíxico, cuya resistencia era mayor en el serotipo Enteriditis. De manera concreta, considerando únicamente los 63 aislados AMPR, se encontraron altos porcentajes de co-resistencia a sulfamidas (94%), tetraciclina (90%) y estreptomicina (76%) así como a cloranfenicol y amoxicilina-clavulánico (38%). Se detectó el fenotipo ACSSuT (resistencia a ampicilina, cloranfenicol, estreptomicina, sulfamidas, y tetraciclina) en el 30% de los aislados de S.enterica AMPR, y no se detectaron los fenotipos BLEE y/o AmpC en toda la colección. Todos los aislados permanecieron sensibles a cefoxitina, cefotaxima, ceftazidima, cefepima, amikacina, y ciprofloxacino.
Cuando analizan de manera más concreta los genes de resistencia detectados en los 63 aislados de S.enterica AMPR,el más frecuente fue blaTEM-1 (40 aislados, 64%), seguido de blaPSE-1 (13 aislados, 21%) y blaOXA-1 (8 aislados, 13%); destacando que en los aislados AMPR-AMCI/R (n=24) el gen más frecuentemente detectado fue blaPSE-1 (13 aislados, 54%) seguido de blaOXA-1 (8 aislados) y blaTEM-1 (3 aislados). Acentuar también que se encontraron distintas asociaciones/combinaciones de genes de resistencia asociadas con el fenotipo ACSSuT detectado en 18 aislados de S.enterica AMPR, y que ningún aislado de S.enterica analizado amplificó qnrA, qnrB, qnrS, qepA, oqxAB ni aac(6′)-Ib-cr. Respecto a las estructuras que albergaban los genes de resistencia, 30 aislados de S.enterica AMPR (48%) amplificaron el gen intI1, sin embargo no se detectaron integrones de clase 2 o 3. Se observaron 7 estructuras distintas de integrones de clase 1. Los 13 aislados de S.Typhimurium blaPSE-1-positivos mostraron 2 integrones, con regiones variables de 1.000 y 1.200pb, que albergaban los genes aad2 y blaPSE-1, respectivamente. En relación con la resistencia a sulfamidas, un total de 59 aislados (94%) con fenotipo AMPR presentaron resistencia a sulfamidas, en los que se detectaron los genes de resistencia sul1, sul2, y sul3, así como distintas combinaciones entre ellos.
En relación al estudio de los marcadores de virulencia de los aislados estudiados, los 13 aislados de S.Typhimurium blaPSE-1-positivos mostraron el fenotipo de multirresistencia ACSSuT asociado con los genes blaPSE-1, floR, aadA2, sul1 y tet(G), y presentaban el doble integrón de 1.000 y 1.200pb. Toda esta zona de resistencia se encontró junto con las uniones a cromosoma en la estructura de SGI1, detectada mediante PCR y secuenciación en los 13 aislados. Todos los aislados blaPSE-1 fueron positivos para: a)los genes albergados en las islas de patogenicidad SPI1-SPI5; b)los genes codificados en el cromosoma (phoP/Q, hin/H2, iroB, slyA, sodC1, sopE2 y bcfC), y c)para los genes plasmídicos spvC, rck, pefA, pefB, pefC y pefD. Todos los aislados se agruparon en un único perfil de virulencia avrA-ssaQ-mgtC-spi4D-sopB-sodC1-spvC-bcfC. Mediante PFGE, los 13 aislados blaPSE-1-positivos se clasificaron como cepas clonalmente relacionadas.
Amoxicilina-clavulánico, cefalosporinas de tercera generación y fluoroquinolonas son las opciones terapéuticas para el tratamiento de infecciones graves por S.enterica. Por ello, el estudio de los mecanismos de resistencia a estos antimicrobianos son, a priori, los más interesantes si se quiere intuir o predecir de cara al futuro la relación entre resistencia y virulencia en esta bacteria de importancia clínica. La resistencia a fluoroquinolonas resulta bastante infrecuente en S.enterica debido posiblemente al alto coste biológico para la bacteria1, por lo que cabría esperar en el futuro una escasa aparición de cepas altamente virulentas y a su vez resistentes a quinolonas. No sería descartable, sin embargo, la aparición de mutaciones compensatorias que de alguna manera favorecieran esta asociación de manera positiva, cambiando el escenario actual a medio plazo.
En S.Typhimurium, el fenotipo ACSSuT ha sido frecuentemente asociado a la presencia de SGI1, que contiene los genes blaPSE-1, floR, aadA2, sul1 y tet(G)10, aunque en el trabajo que comentamos solo 13 de 19 aislados con fenotipo ACSSuT presentaron el gen blaPSE-1. Es importante destacar también que las 13cepas de S.Typhimurium blaPSE-1-positivas estaban clonalmente relacionadas, y sus patrones de PFGE eran coincidentes con los de aislados procedentes de otros hospitales españoles, incluso geográficamente lejanos, y coincidentes con el tipo de secuencia ST19 (complejo clonal CC19)11. Resaltar finalmente que todas ellas mostraron el mismo perfil de virulencia con alta homogeneidad en cuanto a la presencia y la estructura de la SGI1. En estas cepas, la relación entre resistencia y virulencia, directa y positiva en este caso, proviene de la co-selección de estos genes de resistencia y virulencia en la misma isla genómica de Salmonella de tipo 1 (SGI1) más que de otra posible consideración biológica.
Nos encontramos, por tanto, con un clon en el que convergen distintos parámetros microbiológicos de interés, como alta clonalidad, baja o nula variación en SGI1, una alta proporción de genes de virulencia y resistencia concomitantes y una posible alta diseminación, al menos en nuestro territorio nacional. Habría que estar pues atento a la posible emergencia y diseminación de un clon de alto riesgo (high risk clon) de S.Typhimurium en nuestro país.
