Patógenos emergentes
Pseudomonas aeruginosa productora de KPC
Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista nosocomial de gran importancia clínica a nivel mundial, debido a su alta frecuencia como agente causal de infecciones hospitalarias y por su variedad de mecanismos patogénicos. Esta bacteria posee varios mecanismos que le confieren resistencia a múltiples antibióticos, como lo son la reducción del grado de expresión de porinas, sobre-expresión de las bombas de expulsión o la producción de β-lactamasas.
En la actualidad, existen múltiples antibióticos efectivos contra P. aeruginosa, dentro de los que destacan los carbapenémicos (meropenem, imipenem, y doripenem), una de las últimas líneas de tratamiento antibiótico dada su eficacia contra un amplio espectro de bacterias. Sin embargo, la circulación de bacterias portadoras de genes que codifican para la producción de enzimas que inhiben la acción de los carbapenémicos es cada vez mayor, lo cual ha causado el surgimiento de nuevas clases de bacterias multirresistentes que se han convertido en un grave problema de salud pública alrededor del mundo.
KPC es una enzima que inhibe la acción de los carbapenémicos y que está codificada por el gen blaKPC. Esto se ha convertido en una gran problemática, dado que blaKPC. le confiere resistencia a bacterias que normalmente son tratadas con este tipo de antibióticos como Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli o P. aeruginosa.
¿Qué es KPC?
KPC, por sus siglas: Klebsiella pneumoniae carbapenemase)
KPC es una enzima carbapenemasa (grupo de enzimas que confieren a su portador de resistencia a antibióticos carbapenémicos) descrita por primera vez en Carolina del Norte (EEUU) en 1996 en Klebsiella pneumoniae.
El primer reporte de blaKPC en Colombia se dió en 2006 en K. pneumoniae, actualmente un país endémico para este determinante de resistencia.
En 2007 se reportó por primera vez en P. aeruginosa en Colombia, siendo la primera vez que se describía en una bacteria no perteneciente a la familia Enterobacteriaceae.
KPC presenta actividad contra un amplio espectro de antimicrobianos β-lactámicos que incluye penicilinas, cefalosporinas, cefamicinas, aztreonam y carbapenémicos.
Esta enzima es considerada como una de las carbapenemasas con mayor circulación a nivel mundial, con más de 30 variantes de la misma enzima (32 alelos están almacenados en NCBI BioProject 313047 a partir de enero de 2019) .
¿Qué elementos pueden estar involucrados con movilización de blaKPC en Pseudomonas aeruginosa
El surgimiento de nuevas bacterias multirresistentes se ha convertido en un problema de salud pública alrededor del mundo. Para el caso de Pseudomonas aeruginosa, se cree que una de las principales razones de su éxito epidemiológico, se debe a la movilización de genes de resistencia por medio de elementos genéticos móviles. Si bien la diseminación de KPC se ha dado principalmente por el transposón Tn4401; recientemente en K. pneumoniae y P. aeruginosa se han encontrado algunos elementos genéticos no convencionales (NTEKPC) asociados a blaKPC, que pueden estar jugando un papel importante en su diseminación.
Plásmidos
La rápida diseminación mundial del gen blaKPC-2 ha sido favorecida por la transferencia horizontal de genes (THG) asociada múltiples plásmidos y otros elementos genéticos móviles. De hecho, la amplia circulación de los plásmidos con el gen blaKPC, ha incrementado la aparición de aislamientos resistentes en los ambientes hospitalarios. Para Pseudomonas aeruginosa se han reportado varios grupos de plásmidos con tamaños que van desde 4 Kbp [Galetti, 2016)] y mega plásmidos con tamaños mayores a 400 kbp [Shi, 2018].
Descubra cómo se moviliza KPC entre bacterias
Aprenda cómo algunos elementos genéticos presentes en el genoma de Pseudomonas aeruginosa están participando en la movilización de blaKPC de una región del genoma a otra.
Transposones de tipo Tn4401
Tn4401, es el nombre del principal transposón asociado al gen blaKPC, aunque realmente se refiere a un grupo de diferentes isoformas del mismo transposón las cuales tienen una letra designada (de la “a” a la ”h”). Se cree que la isoforma Tn4401b es la variante más completa de este transposón, el resto de variantes difieren de esta por las diferentes deleciones que han sufrido probablemente en los procesos de transposición.
La isoforma b del Tn4401 está compuesta por diferentes secuencias, que codifican para transposasas (tnpA); una resolvasa (tnpR), el gen blaKPC y secuencias de inserción (ISKpn7 e ISKpn6) con sus respectivos IR, que en el caso del Tn4401 son imperfectos y tienen un tamaño aproximado de 39 pb. Adicionalmente, está flanqueado por repetidos en el sitio de inserción (Target Site Duplications, TSD); fragmentos de ADN correspondientes a “vestigios” de la zona donde se insertó el transposón, en el caso de Tn4401 su tamaño es de 5pb. Este transposón es altamente activo y no posee especificidad en su región de destino, de modo que no requiere de una secuencia específica para su incorporación en la región blanco.
Elementos NO-Tn4401 (NTEKPC)
El término NTEKPC hace alusión a los elementos transponibles que potencialmente participan en la movilización de blaKPC y que difieren del transposón del Tn4401, este tipo de elementos han sido encontrados ampliamente en Klebsiella pneumoniae y recientemente se han empezado a estudiar en otras especies. Este tipo de elementos pueden contribuir al éxito de diseminación en diferentes bacterias.
Los NTEKPC presentan algunas similitudes con el Tn4401 ya que muchos de estos elementos presentan una versión incompleta de la ISKpn6 (ΔISKpn6) corriente abajo de blaKPC en sus respectivas estructuras; secuencia de inserción característica del transposón Tn4401, lo que sugiere un origen común con este transposón o que algunas NTEKPC pudieron evolucionar a partir de una de las isoformas del Tn4401.
Los NTEKPC son nombrados dependiendo de las inserciones presentes en la región corriente arriba del gen blaKPC. Si no presenta ninguna inserción, corresponde a un NTEKPC-I; si presenta una inserción de un blaTEM es considerado un NTEKPC-II; y los NTEKPC-III poseen una inserción de Tn5563/IS6100.
Diseminación de Pseudomonas aeruginosa con KPC a nivel global: un problema en crecimiento
La resistencia a los antibióticos está aumentando en todo el mundo y actualmente es una de las amenazas más importantes para la medicina humana
Referencias
Arango Alvarado, J. J. (2014). Perfil epidemiológico, clínico, fenotípico y genético de Pseudomonas aeruginosa en La Fundación Hospital de la Misericordia durante los años 2013-2014. 57. http://www.bdigital.unal.edu.co/47065/
Galetti, R.; Andrade, L.N.; Chandler, M.; Varani, A.d.M.; Darini, A.L.C. New small plasmid harboring bla KPC-2 in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2016, 60, 3211-3214 %@ 0066-4804.
Zarza, V. M. P., Mordani, S. M., Maldonado, A. M., Hernández, D. Á., Georgina, S. G. S., & VázquezLópez, R. (2019). Pseudomonas aeruginosa: Pathogenicity and antimicrobial resistance in urinary tract infection. Revista Chilena de Infectologia, 36(2), 180–189. https://doi.org/10.4067/S0716- 10182019000200180
Brandt, C., Viehweger, A., Singh, A., Pletz, M. W., Wibberg, D., Kalinowski, J., Lerch, S., Müller, B., & Makarewicz, O. (2019). Assessing genetic diversity and similarity of 435 KPC-carrying plasmids. Scientific Reports 2019 9:1, 9(1), 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47758-5
Rada, A. M., de la Cadena, E., Agudelo, C., Capataz, C., Orozco, N., Pallares, C., Dinh, A. Q., Panesso, D., Ríos, R., Diaz, L., Correa, A., Hanson, B. M., Villegas, M. v., Arias, C. A., & Restrepo, E. (2020). Dynamics of blaKPC-2 Dissemination from Non-CG258 Klebsiella pneumoniae to Other
Ruiz Martínez, L. (2007). “Pseudomonas aeruginosa”: Aportación al conocimiento de su estructura y al de los mecanismos que contribuyen a su resistencia a los antimicrobianos. https://www.tdx.cat/handle/10803/2521
Remolina Granados, S. A., & Escobar Castaño, C. J. (2017). DESCRIPCIÓN DE TIPOS DE CARBAPENEMASAS EXPRESADAS EN Klebsiella sp. y Pseudomonas aeruginosa EN HOSPITALES DE TERCER NIVEL DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ, ESTUDIO DESCRIPTIVO. PARTE 1.
Orlek, A., Phan, H., Sheppard, A. E., Doumith, M., Ellington, M., Peto, T., Crook, D., Walker, A. S., Woodford, N., Anjum, M. F., & Stoesser, N. (2017). Ordering the mob: Insights into replicon and MOB typing schemes from analysis of a curated dataset of publicly available plasmids. Plasmid, 91, 42–52. https://doi.org/10.1016/J.PLASMID.2017.03.002
Vera-Leiva, A., Barría-Loaiza, C., Carrasco-Anabalón, S., Lima, C., Aguayo-Reyes, A., Domínguez, M., Bello-Toledo, H., & González-Rocha, G. (2017). KPC: Klebsiella pneumoniae carbapenemasa, principal carbapenemasa en enterobacterias. Revista Chilena de Infectologia, 34(5), 476–484. https://doi.org/10.4067/S0716-10182017000500476
Yigit, H., Queenan, A. M., Anderson, G. J., Domenech-Sanchez, A., Biddle, J. W., Steward, C. D., Alberti, S., Bush, K., & Tenover, F. C. (2001). Novel carbapenem-hydrolyzing β-lactamase, KPC1, from a carbapenem-resistant strain of Klebsiella pneumoniae. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 45(4), 1151–1161. https://doi.org/10.1128/AAC.45.4.1151-1161.2001
Shi, L.; Liang, Q.; Feng, J.; Zhan, Z.; Zhao, Y.; Yang, W.; Yang, H.; Chen, Y.; Huang, M.; Tong, Y. Coexistence of two novel resistance plasmids, bla KPC-2-carrying p14057A and tetA (A)-carrying p14057B, in Pseudomonas aeruginosa. Virulence 2018, 9, 306-311 %@ 2150-5594.