Importancia de los plásmidos cole1 en la resistencia a antibióticos

Resumen

Los plásmidos juegan un papel determinante en la diseminación de la resistencia a antibióticos. En concreto, los plásmidos tipo ColE1 tienen una gran importancia en la resistencia a antibióticos. Estos pequeños replicones portan algunos determinantes de resistencia a los antibióticos más relevantes en la práctica clínica. La adaptación plásmido hospedador es crucial para entender la presencia de los plásmidos en las poblaciones bacterianas. En esta tesis doctoral hemos analizado la adaptación del plásmido tipo ColE1 pB1000, que confiere alto fenotipo de resistencia a betalactámicos, a su hospedador natural, el patógeno humano Haemophilus influenzae. Mediante evolución experimental de la cepa H. influenzae RdKW20, Rd, portando pB1000, hemos estudiado las adaptaciones plásmido hospedador en presencia y ausencia de ampicilina. En primer lugar hemos descrito cómo la presencia de ampicilina en el medio genera un aumento del número de copias del plásmido, aumentando el fenotipo de resistencia a ampicilina. En segundo lugar hemos encontrado cómo el coste biológico del replicón se compensa rápidamente en la evolución. Finalmente, hemos visto que tras las evoluciones experimentales las bacterias portando pB1000 mejoraron su crecimiento comparado con la cepa ancestral. Por primera vez, hemos descrito cómo dichas mejoras en el crecimiento, producidas por la coevolución bacteria plásmido, incrementan el nivel de resistencia a ampicilina. En la segunda sección de la tesis hemos estudiado cómo una mutación en el origen de replicación de pB1000 produce un aumento transitorio del fenotipo de resistencia causado por este plásmido. En una cepa de Pasteurella multocida que mostraba alto nivel de resistencia a ampicilina encontramos dos variantes de pB1000 coexistiendo, diferenciadas solamente por una mutación. Este polimorfismo genera dos plásmidos independientes capaces de replicar en la misma célula simultáneamente, manteniendo cada uno su nivel de copias. Por tanto, cuando ambas variantes están en la célula, el número de copias totales de pB1000 se incrementa, aumentando el nivel de resistencia. La evolución experimental de la cepa H. influenzae Rd portando ambas variantes de pB1000 en ausencia de antibióticos, conlleva la pérdida de una de las dos variantes, reduciendo consecuentemente el número de copias de plásmidos. Sin embargo, en presencia de ampicilina, la cepa es capaz de conservar ambas variantes manteniendo de tal modo un elevado nivel de resistencia a ampicilina. Finalmente, numerosos trabajos muestran que la cohabitación de plásmidos tipo ColE1 es muy relevante en la naturaleza. En este trabajo hemos analizado dos hipótesis que podrían explicar la cohabitación de los plásmidos ColE: i. el coste de los plásmidos se reduce en la cohabitación gracias a interacciones epistáticas entre los replicones y ii. una vez que se compense el coste biológico de un replicón, la adquisición de otros plásmidos tipo ColE1 no tendrá efectos en el fitness bacteriano. Para estudiar ambas hipótesis utilizamos los plásmidos tipo ColE1 pB1000, pB1005, y pB1006 y la cepa H. influenzae Rd. Cuando los tres plásmidos son adquiridos simultáneamente por la bacteria no aparecen interacciones entre los replicones, es decir, cada plásmido mantiene el mismo número de copias, genera el mismo fenotipo de resistencia e impone el mismo coste biológico que cuando habitan la célula individualmente. Por tanto, las interacciones epistáticas no pueden explicar la cohabitación de los plásmidos ColE1 en la naturaleza. Sin embargo, con la segunda hipótesis sí fuimos capaces de explicar la cohabitación de los plásmidos ColE1: una vez producida la compensación del coste biológico de pB1000, la adquisición de pB1005 y pB1006, no supuso ningún impacto en el fitness de la cepa.