Predicción de la resistencia a antibióticos, intrínseca y adquirida, en Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 23-10-2020La resistencia a antibióticos ha sido históricamente un escollo para el tratamiento de las infecciones bacterianas, mas en décadas recientes se ha visto recrudecida hasta constituir un grave problema de salud pública, debido a la emergencia y diseminación de bacterias multirresistentes, máxime las Gram-negativas. Estos microorganismos pueden resistir intrínsecamente a los antibióticos; y adquirir resistencia vía transferencia genética horizontal o mediante mutaciones. Entre ellos se encuentra Pseudomonas aeruginosa: se trata de un patógeno oportunista ampliamente distribuido en la Naturaleza, que infecta con frecuencia a pacientes hospitalizados y que posee, intrínsecamente, una baja sensibilidad a muchos antibióticos, aparte de desarrollar habitualmente resistencia vía mutaciones durante las infecciones crónicas. Ergo, los estudios predictivos de resistencia intrínseca y adquirida a antimicrobianos clínicamente relevantes en este patógeno son de crucial importancia. El escrutinio de genotecas de inserción es un método útil en el estudio del resistoma intrínseco bacteriano, pero se desconoce si los resultados que proporciona referentes a un antibiótico pueden extrapolarse al resto de su familia estructural. En esta tesis se ha abordado este interrogante en el caso del resistoma intrínseco a aminoglicósidos de P. aeruginosa, hallando no aplicable dicha extrapolación. Adicionalmente, un análisis ulterior reveló que un mutante de pérdida de función de glnD presentaba hipersensibilidad a dispares antibióticos y virulencia morigerada, lo que posiciona a este gen como una diana prometedora para el diseño de coadyuvantes de antibióticos frente a P. aeruginosa. Por otra parte, a fin de desvelar los mecanismos implicados en la adquisición de resistencia (vía mutación) a distintos antimicrobianos en P. aeruginosa, esta bacteria fue sometida a evolución experimental en presencia de tobramicina, tigeciclina, ceftazidima o ceftazidima-avibactam. Las rutas evolutivas adoptadas por las poblaciones en todas las condiciones exhibieron un notable grado de conservación. A la par, se ahondó en algunos de los factores que constriñen la evolución de la resistencia a tobramicina y tigeciclina. Por un lado, se determinó que la presión de selección condiciona las trayectorias evolutivas hacia dicha resistencia en este patógeno. Aparte, se profundizó en el rol que posee la epistasia entre determinantes de virulencia y de resistencia a los antibióticos en delimitar la evolución de esta última. Los resultados apuntaron a la existencia de contingencia recíproca entre ambos atributos. Al respecto de las evoluciones realizadas en presencia de β-lactámicos, éstos seleccionaron prevalentemente mutaciones que dieron lugar a la sobre-expresión de mexAB-oprM, y grandes deleciones cromosómicas. Estas últimas estaban aparejadas a un trade-off evolutivo (sensibilidad colateral) robusto, que podría explotarse en el tratamiento de ciertas infecciones causadas por P. aeruginosa, incluso las que contienen mutantes resistentes a diferentes drogas. En suma, los resultados que esta tesis comprende arrojan luz sobre algunos de los mecanismos de resistencia intrínseca y adquirida por mutaciones en P. aeruginosa, así como ciertos factores restrictivos de su evolución, cuyo análisis podría mejorar su predicció