Caracterización de plásmidos de cepas de Escherichia coli patóxenos extraintestinais (ExPEC) multirresistentes aos antibióticos de orixe animal.

Abstract

[SPA] Los plásmidos son una de las principales razones de la diseminación de genes de resistencia a antibióticos y factores de virulencia entre las cepas bacterianas. En este trabajo se ha estudiado la conjugación plasmídica y su frecuencia. Además, se llevó a cabo una caracterización genotípica y fenotípica de las cepas donadoras, de las receptoras y de los transconjugantes obtenidos, con el objetivo de analizar el papel de los plásmidos conjugativos en la fisiología de las células receptoras. Las potenciales cepas donadoras del proceso de conjugación han sido una colección de cepas de Escherichia coli O25b:H4-B2-ST131 clado B, de origen porcino. El hecho de que estas cepas, a pesar de su origen, pertenezcan a un clon típicamente asociado a humanos, como es el ST131 las convierte en un hallazgo inusual y de gran interés. Además, presentan los patotipos ExPEC, APEC y UPEC y son multirresistentes. Por su parte, las cepas receptoras fueron la MG1655 y la AAG1 (una variante mutante de MG1655), cepas comensales de E. coli.

Tanto el número de cepas donadoras que han sido capaces de llevar a cabo la conjugación como la cantidad de transconjugantes obtenidos, es decir, la frecuencia de conjugación, mostraron valores muy bajos. Solamente conjugaron 2 de las 9 potenciales cepas donadoras y todas con una frecuencia de conjugación menor al 0,001%. Los dos plásmidos que lograron transferirse pertenecían a las familias IncX4 e IncL/M y confirieron a las cepas receptoras resistencia a antibióticos que previamente no poseían: penicilinas y cefalosporinas de primera generación en ambos casos y, además, a la colistina en el caso del plásmido IncX4, demostrando la implicación de este mecanismo en la diseminación de la resistencia.

A pesar de estas bajas frecuencias de transferencia observadas in vitro, la transferencia horizontal de plásmidos sigue siendo uno de los principales mecanismos responsables de la diseminación de genes entre poblaciones bacterianas, facilitando su propagación entre distintos hospedadores y nichos ecológicos. En este contexto, el bloqueo de componentes de la conjugación se ha propuesto como una estrategia prometedora para frenar la diseminación de la resistencia a los antibióticos mediada por plásmidos. En general, los hallazgos de este estudio respaldan la necesidad de profundizar en la comprensión de los mecanismos involucrados en la conjugación bacteriana en cepas de E. coli causantes de infecciones extraintestinales, con el fin de evaluar la viabilidad de esta estrategia desde un enfoque One Health.

[GLG] Os plásmidos son unha das principais razóns para a diseminación de xenes de resistencia a antibióticos e factores de virulencia entre as cepas bacterianas. Este traballo estudou a conxugación de plásmidos e a súa frecuencia. Ademais, realizouse unha caracterización xenotípica e fenotípica das cepas doadoras, das receptoras e dos transconxugantes obtidos, co obxectivo de analizar o papel dos plásmidos conxugativos na fisioloxía das células receptoras. As potenciais cepas doadoras do proceso de conxugación foron unha colección de cepas de Escherichia coli O25b:H4-B2-ST131 clado B, de orixe porcino. O feito de que estas cepas, a pesar da súa orixe, pertenzan a un clon típicamente asociado cos humanos, como ST131, convérteas nun achado inusual e de gran interese. Ademais, presentan os patotipos ExPEC, APEC e UPEC e son multirresistentes. As cepas receptoras foron MG1655 e AAG1 (unha variante mutante de MG1655), cepas comensais de E. coli.

Tanto o número de cepas doadoras capaces de conxugar como a cantidade de transconxugantes obtidos, é dicir, a frecuencia de conxugación, amosaron valores moi baixos. Só dúas das nove cepas doadoras potenciais conxugaron, e todas cunha frecuencia de conxugación inferior ao 0,001%. Os dous plásmidos que se transferiron con éxito pertencían ás familias IncX4 e IncL/M e confirían resistencia a antibióticos non presentes previamente nas cepas receptoras: penicilinas e cefalosporinas de primeira xeración en ambos os casos, e colistina no caso do plásmido IncX4, o que demostra a implicación deste mecanismo na propagación da resistencia.

A pesar destas baixas frecuencias de transferencia observadas in vitro, a transferencia horizontal de plásmidos segue a ser un dos principais mecanismos responsables da diseminación de xenes entre as poboacións bacterianas, facilitando a súa propagación a través de diferentes hóspedes e nichos ecolóxicos. Neste contexto, propúxose o bloqueo dos compoñentes de conxugación como unha estratexia prometedora para frear a propagación da resistencia a antibióticos mediada por plásmidos. En xeral, os resultados deste estudo apoian a necesidade de comprender mellor os mecanismos implicados na conxugación bacteriana en cepas E. coli que causan infeccións extraintestinais, co fin de avaliar a viabilidade desta estratexia desde a perspectiva One Health.

[ENG] Plasmids are one of the main reasons for the dissemination of antibiotic resistance genes and virulence factors among bacterial strains. This study analyzed plasmid conjugation and its frequency. Furthermore, genotypic and phenotypic characterization of the donor and recipient strains and the resulting transconjugants was performed to analyze the role of conjugative plasmids in the physiology of recipient cells. The potential donor strains for the conjugation process were a collection of Escherichia coli O25b:H4-B2-ST131 clade B strains of porcine origin. The fact that these strains, despite their origin, belong to a clone typically associated with humans, such as ST131, makes them an unusual and highly interesting find. Furthermore, they present the ExPEC, APEC and UPEC pathotypes and are multidrug-resistant. The recipient strains were MG1655 and AAG1 (a mutant variant of MG1655) commensal strains of E. coli.

Both the number of donor strains capable of conjugation and the number of transconjugants obtained, i.e., the conjugation frequency, showed very low values. Only two of the nine potential donor strains conjugated, and all with a conjugation frequency of less than 0.001%. The two plasmids that were successfully transferred belonged to the IncX4 and IncL/M families and conferred resistance to antibiotics not previously present in the recipient strains: penicillins and first-generation cephalosporins in both cases, and colistin in the case of the IncX4 plasmid, demonstrating the involvement of this mechanism in the pread of resistance.

Despite these low transfer frequencies observed in vitro, horizontal plasmid transfer remains one of the main mechanisms responsible for gene dissemination among bacterial populations, facilitating their spread across different hosts and ecological niches. In this context, blocking conjugation omponents has been proposed as a promising strategy to curb the spread of plasmid-mediated antibiotic esistance. Overall, the findings of this study support the need to further understand the mechanisms involved in acterial conjugation in E. coli strains that cause extraintestinal infections, in order to evaluate the feasibility of this trategy from a One Health perspective.