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

Abstract

[SPA] El aumento progresivo de las resistencias adquiridas a antibióticos en bacterias patógenas está favoreciendo la aparición de clones multirresistentes (MDR), lo que representa una amenaza significativa para la medicina moderna. Una de las principales vías de transmisión de genes de resistencia y virulencia es la adquisición de plásmidos mediante el proceso de conjugación. Estudiar los mecanismos que intervienen en la transferencia y estabilización de estos plásmidos epidémicos se plantea como una línea estratégica clave para frenar la propagación de la multirresistencia.

En este contexto, analizamos una colección de ocho cepas productoras de β-lactamasas de espectro extendido (BLEE) pertenecientes al clon ST131 de E. coli—identificado como uno de los principales vectores de la diseminación mundial de BLEE—, aisladas de infecciones extraintestinales. A través de experimentos de conjugación in vitro y mediante la caracterización molecular y fenotípica de las cepas y sus transconjugantes.

Tras una primera caracterización, se seleccionaron siete de las ocho cepas como donadoras para los ensayos de conjugación. De estas, solo una fue capaz de transferir plásmidos conjugativos bajo las condiciones evaluadas, con frecuencias de conjugación muy bajas. La caracterización molecular y fenotípica de la cepa transconjugante permitió confirmar el papel de un plásmido IncF —multirreplicón (IncFII/IncFIB) con una relaxasa del tipo MOBF12— en la fisiología de las cepas receptoras AAG1 y MG1655. Se corroboró su implicación en la transferencia de genes de virulencia asociados al patotipo UPEC. Adicionalmente, confirmamos el papel de la transferencia horizontal de genes (HGT) en la adquisición de genes de resistencia a betalactámicos. También se evaluó el efecto de este plásmido sobre la motilidad y la capacidad de producción de hemolisina de las cepas receptoras, constatando que su adquisición no alteraba estos aspectos fisiológicos.

En conclusión, este estudio logró la transferencia horizontal de un plásmido IncF, validando los análisis genotípicos previos y permitiendo evaluar su impacto en la fisiología bacteriana. Aunque se requieren investigaciones futuras para optimizar los protocolos de conjugación y favorecer la expresión de estos mecanismos en cepas ST131.

[GLG] O aumento progresivo das resistencias adquiridas a antibióticos en bacterias patóxenas está favorecendo a aparición de clons multirresistentes (MDR), o que representa unha ameaza significativa para a medicina moderna. Unha das principais vías de transmisión de xenes de resistencia e virulencia é a adquisición de plásmidos mediante o proceso de conxugación. Estudar os mecanismos que interveñen na transferencia e estabilización destes plásmidos epidémicos exponse como unha liña estratéxica clave para frear a propagación da multirresistencia.

Neste contexto, analizamos unha colección de oito cepas produtoras de β-lactamasas de espectro estendido (BLEE) pertencentes ao clon ST131 de E. coli—identificado como un dos principais vectores da diseminación mundial de BLEE—, illadas de infeccións extraintestinais. A través de experimentos de conxugación in vitro e mediante a caracterización molecular e fenotípica das cepas e os seus transconxugantes.

Tras unha primeira caracterización, seleccionáronse sete das oito cepas como doadoras para os ensaios de conxugación. Destas, só unha foi capaz de transferir plásmidos conxugativos baixo as condicións avaliadas, con frecuencias de conxugación moi baixas. A caracterización molecular e fenotípica das cepas transconxugantes permitiu confirmar o papel dun plásmido IncF—multirreplicón (IncFII/IncFIB) cunha relaxasa do tipo MOBF12—na fisioloxía das cepas receptoras AAG1 y MG1655. Corroborouse a súa implicación na transferencia de xenes de virulencia asociados ao patotipo UPEC. Adicionalmente, confirmamos o papel da transferencia horizontal de xenes (HGT) na adquisición de xenes de resistencia a betalactámicos. Tamén avaliouse o efecto deste plásmido sobre a motilidade e a capacidade de produción de hemolisina das cepas receptoras, constatando que a súa adquisición non alteraba estes aspectos fisiolóxicos.

En conclusión, este estudo logrou a transferencia horizontal dun plásmido IncF, validando os análises xenotípicos previos e permitindo avaliar o seu impacto na fisioloxía bacteriana. Aínda que se requiren investigacións futuras para optimizar os protocolos de conxugación e favorecer a expresión destes mecanismos en cepas ST131.

[ENG] The progressive increase in acquired antibiotic resistance in pathogenic bacteria is promoting the emergence of multidrug-resistant (MDR) clones, which poses a significant threat to modern medicine. One of the main pathways for the transmission of resistance and virulence genes is the acquisition of plasmids through the process of conjugation. Studying the mechanisms involved in the transfer and stabilization of these epidemic plasmids represents a key strategic line to curb the spread of multidrug resistance.

In this context, we analyzed a collection of eight extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing strains belonging to the E. coli ST131 clone—identified as one of the main global vectors of ESBL dissemination—isolated from extraintestinal infections. We conducted in vitro conjugation experiments and performed molecular and phenotypic characterization of both donor strains and their transconjugants.

Following an initial characterization, seven of the eight strains were selected as donors for the conjugation assays. Of these, only one was able to transfer conjugative plasmids under the tested conditions, and the conjugation frequencies were very low. The molecular and phenotypic characterization of the resulting transconjugant strain confirmed the role of an IncF multireplicon plasmid (IncFII/IncFIB), carrying a MOBF12-type relaxase, in the physiology of the recipient strains AAG1 and MG1655. Its involvement in the transfer of virulence genes associated with the UPEC pathotype was also confirmed. Additionally, we verified the role of horizontal gene transfer (HGT) in the acquisition of beta-lactam resistance genes. The effect of this plasmid on motility and hemolysin production in the recipient strains was also evaluated, showing that its acquisition did not alter these physiological traits.

In conclusion, this study successfully achieved the horizontal transfer of an IncF plasmid, validating previous genotypic analyses and enabling the evaluation of its impact on bacterial physiology. Further research is needed to optimize conjugation protocols and promote the expression of these mechanisms in ST131 strains.