Estudio de mecanismos de adaptación y persistencia desplegados por patógenos multirresistentes durante la infección pulmonar crónica en personas con fibrosis quística

Abstract

La fibrosis quística (FQ) es una enfermedad crónica y progresiva, de origen genético, de herencia autosómica recesiva, causada por mutaciones en el gen que codifica para la proteína reguladora de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR -de sus siglas en inglés-). La disfunción de esta proteína tiene como consecuencia una deshidratación de secreciones normales de células epiteliales de diversos órganos, provocando espesamiento del moco y obstrucción de espacios. La enfermedad presenta, por lo tanto, manifestaciones multisistémicas, siendo la afección pulmonar y sus complicaciones las responsables del deterioro clínico de los pacientes. A nivel mundial se han realizado grandes esfuerzos para entender la prevalencia, el impacto clínico y evolución de infecciones pulmonares con patógenos “clásicos” de la FQ, como Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae y bacterias pertenecientes al Complejo Burkholderia cepacia (CBc). Los patógenos respiratorios en general, pueden adoptar diferentes mecanismos de adaptación y sobrevida para establecerse en un "nicho protegido" dentro del hospedador durante la infección crónica. Las estrategias más estudiadas son la formación de biofilm en las mucosas y la sobrevida intracelular, ya sea en células epiteliales o del sistema inmune del hospedador. En el capítulo I, a fin de responder a una problemática local y un avance a nivel mundial, estudiamos la epidemiología de un patógeno “no convencional”, o “desvalorizado” en la FQ como lo es Escherichia coli. Hicimos una caracterización fenotípica de 27 aislamientos recuperados de 7 pacientes, 3 con infección pulmonar crónica y 4 con infección transitoria. A través de la secuenciación genómica completa de 5 aislamientos recuperados secuencialmente de una de las pacientes con infección crónica realizamos la caracterización del pangenoma de los aislados y un estudio genómico comparativo para entender su evolución. Encontramos que, un linaje epidémico virulento multirresistente, de distribución global de E. coli (ST131 clado C1/H30R asociado a FluoQ-R) puede ser un colonizador persistente de las vías aéreas de las personas con FQ. Encontramos que este clon puede adaptarse y persistir como infección pulmonar crónica porque posee la capacidad de experimentar cambios fenotípicos y genómicos similares a los que experimentan los "patógenos clásicos” de FQ. En el capítulo II, estudiamos a Burkholderia contaminans, una especie del complejo Burkholderia cepacia, frecuente en ciertos países de América Latina y Europa, que puede causar infección pulmonar crónica en personas con fibrosis quística. Buscamos obtener información sobre las infecciones pulmonares a largo plazo con un enfoque en la búsqueda de los fenotípicos bacterianos que resultan marcadores del pronóstico clínico de los pacientes. Se investigaron las características genotípicas de 85 aislamientos de B. contaminans recuperados de 70 pacientes. Para 16 de esos pacientes, analizamos el estado clínico y las características fenotípicas bacterianas. La aparición de ciertos fenotipos bacterianos en la infección crónica como el fenotipo no mucoide, variantes de colonias pequeñas, colonias pigmentadas e hipermutadores, junto a la co-infección con Pseudomonas aeruginosa, han sido identificados como posibles marcadores de infecciones más desafiantes y de mal pronóstico. Nuestros estudios han revelado que la presencia de co-colonizadores y los fenotipos bacterianos especialmente adaptados para persistir en las infecciones del tracto respiratorio a largo plazo desempeñan un papel crucial en la evolución clínicos de los pacientes. Por último, en el capítulo III nos propusimos desarrollar una herramienta para avanzar en el conocimiento sobre el patrimonio genético de B. contaminans y su capacidad de adaptación y persistencia en el hospedador. Existe aún para estos organismos una interesante controversia en torno a la/las formas de colonización y persistencia: ¿es el biofilm, la sobrevida intracelular, o tal vez una combinación de ambas, lo que les permite persistir en la infección crónica? Con el objetivo de dilucidar estos, entre otros controvertidos interrogantes, se diseñó un vector eficaz para desarrollar técnicas de secuenciación de inserción de transposones. Este vector resultó ser una herramienta eficiente tanto en Burkholderia contaminans como Burkholderia puraquae, que nos permitirá aumentar significativamente el acceso al conocimiento genético de estas especies de las que queda aún mucho por estudiar.