Efecto postantibiótico de inhibidores de las ADN topoisomerasas tipo I y II en streptococcus pneumoniae

Resumen

vStreptococcus pneumoniae es un importante patógeno humano, capaz de producir enfermedades infecciosas de carácter no invasivo; o bien, infecciones invasivas como neumonía adquirida en la comunidad, bacteriemia y meningitis. El control de la infección se basa en el uso de antimicrobianos, dificultado por la aparición de resistencias a betalactámicos, macrólidos y ahora también a fluoroquinolonas. Este grupo de antimicrobianos inhibe las ADN topoisomerasas tipo II; provocando un nivel de superenrollamiento inadecuado en el cromosoma que conduce a la muerte celular. En respuesta a la resistencia a fluoroquinolonas, se ha sintetizado la seconeolitsina, un nuevo alcaloide que es capaz de impedir el crecimiento de S. pneumoniae al inhibir la ADN topoisomerasa tipo I de la bacteria. Por otra parte, el protocolo de dosificación de un compuesto se relaciona con su capacidad para inducir un efecto postantibiótico o EPA, el cual se define como un retraso en el crecimiento de las bacterias supervivientes a tratamientos breves con concentraciones suprainhibitorias del antimicrobiano. La inducción de este efecto se ha demostrado para diversos antimicrobianos en todo tipo de bacterias, pero aún se desconoce su mecanismo. Así, el objetivo de esta Tesis Doctoral es conocer los mecanismos implicados en la inducción del EPA de inhibidores de las ADN topoisomerasas tipo II (levofloxacino y moxifloxacino) y determinar el EPA inducido por el inhibidor de la topoisomerasa tipo I (seconeolitsina). Para ello, se comprobó si el estado de las bacterias (planctónico o biopelículas) o su grado de resistencia a fluoroquinolonas afectaba la duración del EPA. Además, se analizó la fragmentación del ADN cromosómico, la producción de especies reactivas de oxígeno y la presencia de profagos inducibles como posibles factores implicados en el EPA. A partir de los resultados obtenidos, se comprobó que los tres compuestos indujeron unos EPA significativos en cultivos planctónicos y biopelículas de la cepa R6. Aunque la seconeolitsina no indujo los EPA más prolongados en biopelículas, estas presentaron una menor adherencia al sustrato, debido posiblemente a la ausencia de cadenas después del tratamiento. Por otra parte, levofloxacino y moxifloxacino indujeron unos EPA más cortos en cepas resistentes a fluoroquinolonas, respecto a las cepas sensibles; resultando más cortos cuanto mayor fue el grado de resistencia. Sin embargo, la resistencia a fluoroquinolonas no influyó en la duración del EPA inducido por la seconeolitsina en biopelículas y cultivos planctónicos a ninguna concentración. Por otra parte, se observó que tratamientos que provocaban unos EPA con duración similar, no daban lugar a una similar recuperación de la fragmentación del ADN. Además, los niveles de especies reactivas o ROS y la expresión de ciertos genes implicados en su producción aumentaron después del tratamiento con las fluoroquinolonas, manteniendo sus niveles incluso 2 horas después de la eliminación del antimicrobiano. Dichos niveles tardaron entre 4 y 6 horas en recuperar los niveles observados en bacterias sin tratar. Respecto a la influencia de la presencia de profagos, se observaron unos EPA más prolongados en la cepa portadora de profagos inducibles por fluoroquinolonas, respecto a la cepa sin profagos. Este trabajo demuestra que la SCN induce mayores EPA en cultivos planctónicos y una menor adherencia de biopelículas; además, la duración de los EPA inducidos no se ve afectada por la resistencia a fluoroquinolonas. Por lo tanto, los inhibidores de la topoisomerasa I podrían ser un nuevo candidato terapéutico para tratamiento de infecciones neumocócicas. Por otro lado, la fragmentación del ADN cromosómico no parece ser un factor determinante en el EPA inducido por fluoroquinolonas, identificándose como factores fundamentales a la producción de ROS y la presencia de profagos inducibles por fluoroquinolonas.