El papel de los rumiantes en la evolución de enterobacterias patógenas de importancia en salud pública

Abstract

En este trabajo se analizó el papel de los bacteriófagos en la evolución de la patogenicidad en Escherichia coli, centrándose en la transferencia horizontal de genes (THG) de virulencia y resistencia antimicrobiana (GRAs). Para el estudio de este fenómeno se emplearon nueve cepas de E. coli portadoras de genes de virulencia (PGV), recuperadas de carnívoros y bisontes silvestres de la Reserva de la Biósfera de Janos, México, con el fin de demostrar la existencia de bacteriófagos en el genoma de las nueve cepas de E. coli PGV y evaluar su participación en la THG de factores de virulencia (FV) y genes de resistencia antimicrobiana (GRA), entre las cepas de E. coli PGV. Además de evaluar la participación del líquido ruminal, como componente del microambiente ruminal, en la inducción de bacteriófagos portadores de GRA y FV, con el fin de establecer el papel de los rumiantes en la evolución de enterobacterias. En una primera fase se realizó un análisis metagenómico de partículas virales aisladas de muestras intestinales de coyotes silvestres, con el fin de establecer los bacteriófagos presentes en el microambiente intestinal y la presencia de FV y GRA. Esto debido a que el coyote es una de las especies reportadas como reservorio de enterobacterias patógenas de importancia en salud pública y que, además, puede convivir con rumiantes domésticos y silvestres. Los resultados revelaron la presencia de 59 genes de resistencia a antibióticos distribuidos en 59 especies de bacteriófagos, mostrando que los bacteriófagos pueden almacenar y transportar este tipo de genes, sugiriendo que podrían comportarse como reservorios ambientales de material genético. Durante la segunda fase, se evaluó la capacidad del líquido ruminal para inducir la liberación de bacteriófagos, para lo cual nueve cepas de E. coli PGV fueron tratadas con líquido ruminal, proveniente de tres bovinos, en concentraciones de 50%, 75% y 100%. El líquido ruminal fue filtrado con membranas de 0.8, 0.4 y 0.22 micras y suplementado con caldo Luria-Bertani (LB) con la finalidad de evitar la presencia de bacterias y la falta de nutrientes, respectivamente. Los resultados obtenidos mostraron que el líquido ruminal indujo la liberación de bacteriófagos; entre estos, los que portan genes de virulencia como los que codifican para las shigatoxinas. Estos hallazgos establecen la importancia de los rumiantes como catalizador ecológico que participa en la evolución de enterobacterias patógenas a través de la THG mediada por fagos, con implicaciones para la salud pública. En la tercera fase, se realizó un análisis metagenómico de los bacteriófagos inducidos con mitomicina C a partir de nueve cepas de E. coli PGV, con la finalidad de evaluar la dinámica de especies de bacteriófagos presentes en dichas cepas, así como su posible participación en la THG y en la evolución de las cepas de E. coli PGV recuperadas de fauna silvestre de la Reserva de la Biósfera de Janos, Chihuahua. Se identificó la presencia de 49 especies de bacteriófagos y ensamblar 36 genomas completos. Asimismo, se detectaron 179 factores de virulencia y 59 genes de resistencia antimicrobiana, los cuales se encuentran distribuidos entre las distintas especies de bacteriófagos presentes en las nueve cepas de E. coli PGV. Finalmente, se observó que las especies de bacteriófagos presentes en estas cepas conforman una metacomunidad con una estructura tipo tablero de ajedrez. Esta configuración sugiere la existencia de interacciones competitivas y procesos de exclusión mutua entre grupos de bacteriófagos, limitando su coexistencia en una misma cepa. Dicha dinámica de exclusión podría condicionar la adquisición de genes de virulencia y resistencia específicos en cepas de E. coli. En conjunto, estos resultados indican que, a pesar de estas restricciones competitivas, la población de fagos actúa como un motor que promueve el flujo génico mediante THG entre las diversas cepas analizadas.