Resistencia mediada por plásmidos
Resistencia a los antibióticos causada por un plásmido

Un ejemplo de plásmido con dos áreas de ADN codificante de resistencia a antibióticos (1,2) y un origen de replicación (3).

La resistencia mediada por plásmidos es la transferencia de genes de resistencia a antibióticos que se encuentran en plásmidos . [1] Los plásmidos poseen mecanismos que aseguran su replicación independiente, así como aquellos que regulan su número de replicación y garantizan una herencia estable durante la división celular. Mediante el proceso de conjugación , pueden estimular la transferencia lateral entre bacterias de varios géneros y reinos. [2] Numerosos plásmidos contienen sistemas que inducen adicción que generalmente se basan en factores toxina-antitoxina y son capaces de matar células hijas que no heredan el plásmido durante la división celular. [3] Los plásmidos a menudo portan múltiples genes de resistencia a antibióticos , lo que contribuye a la propagación de la resistencia a múltiples fármacos (MDR). [4] La resistencia a antibióticos mediada por plásmidos MDR limita gravemente las opciones de tratamiento para las infecciones causadas por bacterias gramnegativas , especialmente la familia Enterobacteriaceae . [5] La propagación global de plásmidos MDR se ha visto mejorada por la presión selectiva de los medicamentos antimicrobianos utilizados en instalaciones médicas y en la cría de animales para la alimentación. [6]

Propiedades de los plásmidos de resistencia

Los plásmidos de resistencia por definición llevan uno o más genes de resistencia a antibióticos. [7] Con frecuencia están acompañados por los genes que codifican determinantes de virulencia , [8] enzimas específicas o resistencia a metales pesados ​​tóxicos . [9] Múltiples genes de resistencia se organizan comúnmente en los casetes de resistencia. [7] Los genes de resistencia a antibióticos que se encuentran en los plásmidos confieren resistencia a la mayoría de las clases de antibióticos utilizados actualmente, por ejemplo, betalactámicos , fluoroquinolonas y aminoglucósidos . [10]

Es muy común que los genes de resistencia o casetes de resistencia completos se reorganicen en el mismo plásmido o se muevan a un plásmido o cromosoma diferente por medio de sistemas de recombinación. Ejemplos de tales sistemas incluyen integrones , transposones y movilización de genes promovida por IS CR . [7]

La mayoría de los plásmidos de resistencia son conjugativos, es decir, codifican todos los componentes necesarios para la transferencia del plásmido a otra bacteria, [11] y esto no está presente en los plásmidos movilizables. De acuerdo con esto, los plásmidos movilizables son de menor tamaño (generalmente < 10 kb) mientras que los plásmidos conjugativos son más grandes (generalmente > 30 kb) debido al considerable tamaño del ADN requerido para codificar los mecanismos de conjugación que permiten la conjugación de célula a célula. [7]

Factor R

Los factores R también se denominan factores de resistencia o plásmidos de resistencia. Son elementos de ADN diminutos y circulares que se autoreplican y que contienen genes de resistencia a los antibióticos . [ cita requerida ] Se encontraron por primera vez en Japón en 1959, cuando se descubrió que algunas cepas de Shigella habían desarrollado resistencia a varios antibióticos utilizados para tratar una epidemia de disentería. Shigella es un género de bacterias gramnegativas, aeróbicas, no formadoras de esporas, inmóviles y con forma de bastón. [ cita requerida ] Los genes de resistencia son los que dan lugar a proteínas que modifican el antibiótico o lo bombean hacia afuera. Son diferentes de las mutaciones que dan resistencia a las bacterias a los antibióticos al evitar que el antibiótico entre o al cambiar la forma de la proteína objetivo. [12] Se sabe que los factores R contienen hasta diez genes de resistencia. También se pueden propagar fácilmente ya que contienen genes para construir pili, lo que les permite transferir el factor R a otras bacterias. [13] Los factores R han contribuido a la creciente crisis de resistencia a los antibióticos porque propagan rápidamente los genes de resistencia entre las bacterias. [14] El factor R por sí solo no puede transmitirse. [ cita requerida ]

Estructura de los plásmidos de resistencia

La mayoría de las moléculas R-RTF (factor de transferencia de resistencia) se encuentran en el plásmido de resistencia, que puede conceptualizarse como un fragmento circular de ADN con una longitud de 80 a 95 kb. [ cita requerida ] Este plásmido comparte muchos genes con el factor F y es en gran medida homólogo a él. [ 15 ] Además, tiene un gen fin 0 que inhibe la funcionalidad del operón de transferencia. El tamaño y la cantidad de genes de resistencia a fármacos en cada factor R varía. El RTF es más grande que el determinante R. Un elemento IS 1 separa el RTF y el determinante R en cada lado antes de que se combinen en una sola unidad. Los componentes IS 1 simplifican la transferencia de determinantes R entre diferentes tipos de unidades R-RTF. [ cita requerida ]

Funciones de los plásmidos de resistencia

  • Desempeñan un papel en la replicación autónoma, la conjugación y los genes de resistencia a la ampicilina. [ cita requerida ]
  • Los genes en los plásmidos de resistencia permiten que las bacterias produzcan Pilli y desarrollen resistencia a los antibióticos. [7]
  • Los genes MDR en bacterias se transmiten principalmente a través de plásmidos de resistencia. [4]

Transmisión

Las bacterias que contienen factores F (llamados "F+") tienen la capacidad de transferencia horizontal de genes ; pueden construir un pilus sexual , que emerge de la bacteria donante y atrapa a la bacteria receptora, la atrae, [16] y eventualmente desencadena la formación de un puente de apareamiento, fusionando los citoplasmas de dos bacterias a través de un poro controlado. [17] Este poro permite la transferencia de material genético, como un plásmido . La conjugación permite que dos bacterias , no necesariamente de la misma especie , transfieran material genético en una dirección. [18] Dado que muchos factores R contienen plásmidos F, la resistencia a los antibióticos se puede propagar fácilmente entre una población de bacterias . [19] Además, los factores R pueden ser absorbidos por "bombas de ADN" en sus membranas a través de la transformación , [20] o con menos frecuencia a través de la transducción mediada por virus , [21] o a través de bacteriófagos, aunque la conjugación es el medio más común de propagación de la resistencia a los antibióticos. Contienen el gen llamado RTF (factor de transferencia de resistencia).

Enterobacteriaceae

Las bacterias Escherichia coli de la derecha son sensibles a dos antibióticos betalactámicos y no crecen en las regiones semicirculares que rodean a los antibióticos. Las bacterias E. coli de la izquierda son resistentes a los antibióticos betalactámicos y crecen junto a un antibiótico ( abajo ) y son menos inhibidas por otro antibiótico ( arriba ).

Es una familia de bacterias Gram-negativas en forma de bastón (bacilos), las bacterias patógenas que se encuentran con mayor frecuencia en el medio ambiente y en los casos clínicos, por lo que se ven significativamente afectadas por el uso de antibióticos en la agricultura, el ecosistema o el tratamiento de enfermedades. [22] En Enterobacteriaceae, se pueden identificar 28 tipos diferentes de plásmidos mediante la tipificación de replicones basada en PCR (PBRT). Los plásmidos que se han informado con frecuencia [IncF, IncI, IncA/C, IncL (anteriormente designado IncL/M), IncN e IncH] contienen una amplia variedad de genes de resistencia. [23]

Los miembros de la familia Enterobacteriaceae, por ejemplo, Escherichia coli o Klebsiella pneumoniae, plantean la mayor amenaza en lo que respecta a la resistencia mediada por plásmidos en infecciones adquiridas en el hospital y en la comunidad. [5]

Resistencia a las betalactámicas

Las b-lactamasas son enzimas que hidrolizan antibióticos y que suelen causar resistencia a los antibióticos b-lactámicos. Estas enzimas son frecuentes en Streptomyces y, junto con enzimas relacionadas descubiertas en bacterias patógenas y no patógenas, forman la familia de proteínas conocida como la "superfamilia de las b-lactamasas". [12] Se plantea la hipótesis de que las b-lactamasas también cumplen una doble función, como mantenimiento y resistencia a los antibióticos. [24]

Tanto las betalactamasas de espectro estrecho (por ejemplo, las penicilinasas) como las betalactamasas de espectro extendido (BLEE) son comunes en los plásmidos de resistencia en Enterobacteriaceae . A menudo se encuentran múltiples genes de betalactamasas en el mismo plásmido que hidroliza un amplio espectro de antibióticos betalactámicos. [5]

Beta-lactamasas de espectro extendido (BLEE)

Las enzimas ESBL pueden hidrolizar todos los antibióticos betalactámicos, incluidas las cefalosporinas, excepto los carpabepenémicos. Las primeras enzimas ESBL observadas clínicamente fueron versiones mutadas de las betalactamasas de espectro estrecho, como TEM y SHV. Otras enzimas ESBL tienen su origen fuera de la familia Enterobacteriaceae, pero también se han extendido. [5]

Además, dado que los plásmidos que llevan genes ESBL también suelen codificar determinantes de resistencia para muchos otros antibióticos, las cepas ESBL suelen ser resistentes también a muchos antibióticos no betalactámicos, [25] lo que deja muy pocas opciones para el tratamiento.

Carbapenemasas

Las carbapenemasas representan un tipo de ESBL que pueden hidrolizar los antibióticos carbapenémicos, que se consideran el tratamiento de último recurso para las bacterias productoras de ESBL. Las carbapenemasas KPC, NDM-1, VIM y OXA-48 se han reportado cada vez más en todo el mundo como causas de infecciones adquiridas en el hospital . [5]

Resistencia a las quinolonas

Varios estudios han demostrado que la resistencia a las fluoroquinolonas ha aumentado en todo el mundo, especialmente en los miembros de Enterobacteriaceae. QnrA fue el primer gen mediado por plásmidos conocido asociado con la resistencia a las quinolonas. [26] Los genes de resistencia a las quinolonas se encuentran frecuentemente en el mismo plásmido que los genes ESBL. [27] Las proteínas conocidas como QnrS, QnrB, QnrC y QnrD son otras cuatro que son similares. Se han encontrado numerosas variantes para qnrA, qnrS y qnrB, y se distinguen por números secuenciales. [28] Los genes qnr se pueden descubrir en integrones y transposones en plásmidos MDR de varios grupos de incompatibilidad, que podrían transportar una serie de moléculas relacionadas con la resistencia, como carbapenemasas y ESBL. [29] Los ejemplos de mecanismos de resistencia incluyen diferentes proteínas Qnr, la aminoglucosa acetiltransferasa aac(6')-Ib-cr que es capaz de hidrolizar ciprofloxacina y norfloxacina , así como los transportadores de eflujo OqxAB y QepA. [5]

Resistencia a los aminoglucósidos

La resistencia a los aminoglucósidos en patógenos gramnegativos es causada principalmente por enzimas que acetilan, adenilan o fosforilan el medicamento. [30] En elementos móviles, como plásmidos, se encuentran los genes que codifican estas enzimas. [31] Los genes de resistencia a los aminoglucósidos también se encuentran comúnmente junto con los genes ESBL. La resistencia a los aminoglucósidos se confiere a través de numerosas enzimas modificadoras de aminoglucósidos y metiltransferasas 16S rRNA. [5] La resistencia a los aminoglucósidos se confiere a través de numerosos mecanismos:

  1. enzimas modificadoras de aminoglucósidos e inactivación de los aminoglucósidos, que se observa con frecuencia en bacterias grampositivas y gramnegativas y es inducida por nucleotidiltransferasas, fosfotransferasas o acetiltransferasas de aminoglucósidos.
  2. permeabilidad reducida.
  3. eflujo mejorado
  4. variaciones de la subunidad ribosomal 30S que impiden que los aminoglucósidos se unan a ella. [32]

ARN pequeños

Un estudio que investigó el efecto fisiológico del plásmido pHK01 en la bacteria hospedadora E. coli J53 descubrió que el plásmido reducía la motilidad bacteriana y confería resistencia a las betalactámicas. El pHK01 produjo ARN pequeños codificados por el plásmido y mediaba la expresión de ARN pequeños hospedadores. Estos ARN pequeños eran antisentido para los genes involucrados en la replicación, transferencia de conjugado y estabilización del plásmido: AS-repA3 (CopA) , AS-traI, AS-finO, AS-traG, AS-pc02. La sobreexpresión de uno de los ARN pequeños antisentido codificados por el plásmido : AS-traI acortó la fase logarítmica del crecimiento del hospedador. [33]

Referencias

  1. ^ San Millan A (diciembre de 2018). "Evolución de la resistencia a los antibióticos mediada por plásmidos en el contexto clínico". Tendencias en microbiología . 26 (12): 978–985. doi : 10.1016/j.tim.2018.06.007 . PMID  30049587.
  2. ^ "conjugación (procariotas) | Aprende ciencias en Scitable". www.nature.com . Consultado el 6 de enero de 2023 .
  3. ^ Tsang J (mayo de 2017). "Sistemas de adicción a plásmidos bacterianos y sus implicaciones para el desarrollo de fármacos antibióticos". Postdoc Journal . 5 (5): 3–9. PMC 5542005 . PMID  28781980. 
  4. ^ ab Nikaido H (1 de junio de 2009). "Resistencia a múltiples fármacos en bacterias". Revisión anual de bioquímica . 78 (1): 119–146. doi :10.1146/annurev.biochem.78.082907.145923. PMC 2839888 . PMID  19231985. 
  5. ^ abcdefg Schultsz C, Geerlings S (enero de 2012). "Resistencia mediada por plásmidos en Enterobacteriaceae: panorama cambiante e implicaciones para la terapia". Drugs . 72 (1): 1–16. doi :10.2165/11597960-000000000-00000. PMID  22191792. S2CID  42306704.
  6. ^ Mathers AJ, Peirano G, Pitout JD (julio de 2015). "El papel de los plásmidos de resistencia epidémica y los clones internacionales de alto riesgo en la propagación de enterobacterias resistentes a múltiples fármacos". Clinical Microbiology Reviews . 28 (3): 565–591. doi :10.1128/CMR.00116-14. PMC 4405625 . PMID  25926236. 
  7. ^ abcde Bennett PM (marzo de 2008). "Resistencia a antibióticos codificada por plásmidos: adquisición y transferencia de genes de resistencia a antibióticos en bacterias". British Journal of Pharmacology . 153 (Supl 1): S347–S357. doi :10.1038/sj.bjp.0707607. PMC 2268074 . PMID  18193080. 
  8. ^ Darmancier H, Domingues CP, Rebelo JS, Amaro A, Dionísio F, Pothier J, et al. (mayo de 2022). "¿Están vinculados los genes de virulencia y resistencia a los antibióticos? Un análisis exhaustivo de los cromosomas y plásmidos bacterianos". Antibióticos . 11 (6): 706. doi : 10.3390/antibiotics11060706 . PMC 9220345 . PMID  35740113. 
  9. ^ Sevim A, Sevim E (2015). "Resistencia a los antibióticos y a los metales pesados ​​mediada por plásmidos en cepas de Bacillus aisladas de suelos en Rize, Turquía". Revista de Ciencias Naturales y Aplicadas de la Universidad Suleyman Demirel . 19 (2): 133–141 – vía Instituto de Ciencias de la Universidad Süleyman Demirel.
  10. ^ McMillan EA, Gupta SK, Williams LE, Jové T, Hiott LM, Woodley TA, et al. (2019). "Genes, casetes y plásmidos de resistencia a los antimicrobianos presentes en Salmonella enterica asociados con animales destinados al consumo humano en Estados Unidos". Frontiers in Microbiology . 10 : 832. doi : 10.3389/fmicb.2019.00832 . PMC 6479191 . PMID  31057528. 
  11. ^ Zatyka M, Thomas CM (1998). "Control de genes para transferencia conjugativa de plásmidos y otros elementos móviles". FEMS Microbiology Reviews . 21 (4): 291–319. doi : 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00355.x . PMID  25481925.
  12. ^ ab Peterson E, Kaur P (2018). "Mecanismos de resistencia a los antibióticos en bacterias: relaciones entre los determinantes de resistencia de los productores de antibióticos, las bacterias ambientales y los patógenos clínicos". Frontiers in Microbiology . 9 : 2928. doi : 10.3389/fmicb.2018.02928 . PMC 6283892 . PMID  30555448. 
  13. ^ Tao S, Chen H, Li N, Wang T, Liang W (18 de julio de 2022). "La propagación de genes de resistencia a los antibióticos en un modelo in vivo". Revista canadiense de enfermedades infecciosas y microbiología médica . 2022 : 3348695. doi : 10.1155/2022/3348695 . PMC 9314185. PMID  35898691 . 
  14. ^ Campbell N (2018). Biología: un enfoque global (11.ª ed.). Nueva York: Pearson. pág. 633. ISBN 978-1-292-17043-5.
  15. ^ Fernandez-Lopez R, de Toro M, Moncalian G, Garcillan-Barcia MP, de la Cruz F (2016). "Genómica comparativa de la región de conjugación de plásmidos tipo F: cinco matices de F". Frontiers in Molecular Biosciences . 3 : 71. doi : 10.3389/fmolb.2016.00071 . PMC 5102898 . PMID  27891505. 
  16. ^ Bragagnolo N, Rodriguez C, Samari-Kermani N, Fours A, Korouzhdehi M, Lysenko R, Audette GF (septiembre de 2020). "Dinámica de proteínas en la conjugación bacteriana tipo F". Biomedicinas . 8 (9): 362. doi : 10.3390/biomedicines8090362 . PMC 7555446 . PMID  32961700. 
  17. ^ Virolle C, Goldlust K, Djermoun S, Bigot S, Lesterlin C (octubre de 2020). "Transferencia de plásmidos por conjugación en bacterias gramnegativas: del nivel celular al nivel comunitario". Genes . 11 (11): 1239. doi : 10.3390/genes11111239 . PMC 7690428 . PMID  33105635. 
  18. ^ "Estructura de la célula procariota: pili". Archivado desde el original el 7 de diciembre de 2016 . Consultado el 19 de enero de 2017 .
  19. ^ Helinski DR (diciembre de 2022). Kaper JB (ed.). "Una breve historia de los plásmidos". EcoSal Plus . 10 (1): eESP00282021. doi :10.1128/ecosalplus.ESP-0028-2021. PMC 10729939 . PMID  35373578. S2CID  254686832. 
  20. ^ Burton B, Dubnau D (julio de 2010). "Máquinas de transporte de ADN asociadas a membranas". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 2 (7): a000406. doi :10.1101/cshperspect.a000406. PMC 2890206 . PMID  20573715. 
  21. ^ Nayerossadat N, Maedeh T, Ali PA (2012). "Sistemas de administración viral y no viral para la administración de genes". Investigación biomédica avanzada . 1 : 27. doi : 10.4103/2277-9175.98152 . PMC 3507026 . PMID  23210086. 
  22. ^ Dahal P (20 de mayo de 2022). «Enterobacteriaceae: definición, características, identificación». Notas sobre microbios . Consultado el 9 de enero de 2023 .
  23. ^ Rozwandowicz M, Brouwer MS, Fischer J, Wagenaar JA, González-Zorn B, Guerra B, et al. (mayo de 2018). "Plásmidos que portan genes de resistencia a los antimicrobianos en Enterobacteriaceae". La revista de quimioterapia antimicrobiana . 73 (5): 1121-1137. doi : 10.1093/jac/dkx488 . PMID  29370371.
  24. ^ Baquero F, Bouza E, Gutiérrez-Fuentes J, Coque TM (enero de 2018). "Ecología y evolución de la transferencia génica cromosómica entre microorganismos ambientales y patógenos". Microbiology Spectrum . 6 (1): 6.1.06. doi :10.1128/microbiolspec.MTBP-0006-2016. PMC 11633556 . PMID  29350130. 
  25. ^ Hussain T, Jamal M, Nighat F, Andleeb S (2014). "Antibióticos de amplio espectro y resistencia en bacterias no objetivo: un ejemplo de la tetraciclina". Journal of Pure and Applied Microbiology . 8 (4): 2667–2671.
  26. ^ Poirel L, Rodriguez-Martinez JM, Mammeri H, Liard A, Nordmann P (agosto de 2005). "Origen del determinante de resistencia a quinolonas mediado por plásmidos QnrA". Agentes antimicrobianos y quimioterapia . 49 (8): 3523–3525. doi :10.1128/AAC.49.8.3523-3525.2005. PMC 1196254. PMID  16048974 . 
  27. ^ Salah FD, Soubeiga ST, Ouattara AK, Sadji AY, Metuor-Dabire A, Obiri-Yeboah D, et al. (18 de junio de 2019). "Distribución del gen de resistencia a las quinolonas (qnr) en Escherichia coli y Klebsiella spp. productoras de BLEE en Lomé, Togo". Resistencia a los antimicrobianos y control de infecciones . 8 (1): 104. doi : 10.1186/s13756-019-0552-0 . PMC 6582466 . PMID  31244995. 
  28. ^ Azeez DA, Findik D, Hatice TÜ, Arslan U (2018). "Resistencia a fluoroquinolonas mediada por plásmidos en aislamientos clínicos de Escherichia coli en Konya, Turquía". Revista Médica Cukurova . 43 (2): 295–300. doi : 10.17826/cumj.341637 . S2CID  49553107.
  29. ^ Strahilevitz J, Jacoby GA, Hooper DC, Robicsek A (octubre de 2009). "Resistencia a las quinolonas mediada por plásmidos: una amenaza multifacética". Clinical Microbiology Reviews . 22 (4): 664–689. doi :10.1128/CMR.00016-09. PMC 2772364 . PMID  19822894. 
  30. ^ Ramirez MS, Tolmasky ME (diciembre de 2017). "Amikacina: usos, resistencia y perspectivas de inhibición". Moléculas . 22 (12): 2267. doi : 10.3390/molecules22122267 . PMC 5889950 . PMID  29257114. 
  31. ^ Belaynehe KM, Shin SW, Hong-Tae P, Yoo HS (agosto de 2017). "Presencia de enzimas modificadoras de aminoglucósidos entre aislamientos de Escherichia coli que exhiben altos niveles de resistencia a aminoglucósidos aislados de granjas de ganado de Corea". FEMS Microbiology Letters . 364 (14). doi : 10.1093/femsle/fnx129 . PMID  28637330.
  32. ^ Doi Y, Wachino JI, Arakawa Y (junio de 2016). "Resistencia a los aminoglucósidos: la aparición de metiltransferasas de ARN ribosómico 16S adquiridas". Clínicas de enfermedades infecciosas de América del Norte . Resistencia a los antibióticos: desafíos y oportunidades. 30 (2): 523–537. doi :10.1016/j.idc.2016.02.011. PMC 4878400 . PMID  27208771. 
  33. ^ Jiang X, Liu X, Law CO, Wang Y, Lo WU, Weng X, et al. (julio de 2017). "El plásmido CTX-M-14 pHK01 codifica nuevos ARN pequeños e influye en el crecimiento y la motilidad del huésped". FEMS Microbiology Ecology . 93 (7). doi : 10.1093/femsec/fix090 . PMID  28854680.

Lectura adicional

  • Strahilevitz J, Jacoby GA, Hooper DC, Robicsek A (octubre de 2009). "Resistencia a las quinolonas mediada por plásmidos: una amenaza multifacética". Clinical Microbiology Reviews . 22 (4): 664–689. doi :10.1128/CMR.00016-09. PMC  2772364 . PMID  19822894.
  • Nordmann P, Poirel L (septiembre de 2005). "Aparición de resistencia mediada por plásmidos a quinolonas en Enterobacteriaceae". The Journal of Antimicrobial Chemotherapy . 56 (3): 463–469. doi : 10.1093/jac/dki245 . PMID  16020539.
  • Oktem IM, Gulay Z, Bicmen M, Gur D (enero de 2008). "Prevalencia de qnrA en aislamientos de Enterobacteriaceae positivos para beta-lactamasa de espectro extendido de Turquía". Revista Japonesa de Enfermedades Infecciosas . 61 (1): 13–17. doi : 10.7883/yoken.JJID.2008.13 . PMID  18219128. S2CID  24744915.
  • Chen LP, Cai XW, Wang XR, Zhou XL, Wu DF, Xu XJ, Chen HC (octubre de 2010). "Caracterización de la resistencia a la lincosamida mediada por plásmidos en un aislado de campo de Haemophilus parasuis". The Journal of Antimicrobial Chemotherapy . 65 (10): 2256–2258. doi : 10.1093/jac/dkq304 . PMID  20699244.
Obtenido de "https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_mediada_por_plásmidos&oldid=1263359263#Factor-R"