Caracterización de los mecanismos de resistencia a fosfomicina y nitrofurantoína en aislados clínicos de Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli

Abstract

Fosfomicina y nitrofurantoína son dos de los antibióticos de elección para el tratamiento por vía oral de las infecciones del tracto urinario (ITU) no complicadas debido a que permanecen con tasas de actividad elevada frente a bacterias resistentes a otros antibióticos. Sin embargo, recientes estudios de vigilancia epidemiológica han detectado una reducción de la sensibilidad bacteriana a estos fármacos. El objetivo fundamental del presente trabajo fue determinar los mecanismos de resistencia a estos antibióticos en aislados clínicos de Escherichia coli y Klebsiella pneumoniae productores de ITUs. Para ello, se seleccionaron 29 aislados clínicos de E. coli y 41 de K. pneumoniae resistentes a cualquiera de estos dos antibióticos y se realizaron pruebas fenotípicas para la detección de la actividad glutatión-S-transferasa, así como de la capacidad de crecimiento bacteriano en presencia de una sola fuente de carbono, G3P o G6P, como medida de la actividad transportadora de las proteínas GlpT y UhpT, respectivamente. Posteriormente, se amplificaron y secuenciaron, en todos los aislados, los genes cromosómicos relacionados con resistencia a fosfomicina (murA, glpT, uhpT, uhpA, ptsI y cyaA) y nitrofurantoína (nfsA, nfsB, ribE y ribH) buscando modificaciones que se pudiesen relacionar con la resistencia antibiótica expresada. También se comprobó la presencia de los genes plasmídicos fosAKP, fosA3, fosA4, fosA5, fosA6 y fosC2 relacionados con resistencia a fosfomicina, y oqxA y oqxB relacionados con resistencia a nitrofurantoína. De los 29 aislados de E. coli, 22 fueron resistentes a fosfomicina debido a la deleción de los genes uhpT y/o uhpA, lo que altera la permeabilidad bacteriana al antibiótico como consecuencia de la ausencia de expresión del transportador UhpT. Además, en 2 de estos 22 aislados también se demostró la presencia del gen fosA3, responsable de la presencia de enzimas glutatión-S-transferasas que modifican e inactivan la molécula de fosfomicina. Por su parte, 15 de los 29 aislados clínicos de E. coli fueron resistentes a nitrofurantoína. Algunas modificaciones detectadas en secuencias de las proteínas NfsA (His11Tyr, Ser33Arg, Gln67Leu, Cys80Arg, Gly126Arg, Gly154Glu, Arg203Cys), NfsB (Gln44His, Phe84Ser, Arg107Cys, Gly192Ser, Arg207His) y RibE (Pro55His), así como la producción de proteínas truncadas NfsA (Gln67Stop y Gln147Stop) y NfsB (Glu54Stop), se asociaron a esta resistencia por la incapacidad que tendrían estas enzimas, alteradas estructuralmente, de generar los principios activos derivados del metabolismo de nitrofurantoína. En el caso de K. pneumoniae, de los 41 aislados clínicos estudiados, la resistencia a fosfomicina detectada en 24 de estos, se relacionó, fundamentalmente, con la presencia del gen fosAKP, responsable de la expresión de una enzima con actividad glutatión-S-transferasa que modifica e inactiva la molécula del antibiótico. Aunque 31 de los aislados de esta especie fueron resistentes a nitrofurantoína, tan solo en 12 de ellos se pudieron detectar modificaciones en las secuencias de las proteínas NfsA (Ala112Val y Gly125Trp) y NfsB (Ser37Asn, His47Asp y Pro190Arg) que pudiesen asociarse a resistencia, por lo que, nuestros hallazgos en esta especie bacteriana, no fueron suficientes para explicar todas las situaciones de resistencia encontradas. Finalmente, cabe señalar que la aparición y propagación de estos mecanismos de resistencia, especialmente la transferencia de resistencia a través de plásmidos, en aislados clínicos de estas especies bacterianas, podría comprometer la utilidad futura de fosfomicina y nitrofurantoína en el tratamiento de las ITUs.