Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista con una gran importancia clínica, constituyendo una de las causas más frecuentes de infección hospitalaria, asociada a una elevada mortalidad. A ello hay que sumarle su enorme capacidad para desarrollar resistencias a los antibióticos, entre ellos a los β-lactámicos, los antibióticos prescritos con mayor frecuencia para tratar tanto infecciones comunitarias como hospitalarias.

Su principal mecanismo de resistencia a dichos antimicrobianos consiste en la producción de la β-lactamasa cromosómica AmpC, cuya regulación está íntimamente relacionada con el remodelado/reciclado del peptidoglicano (componente importante de la pared bacteriana), lo cual también parece estar conectado con la eficacia biológica (fitness) y la virulencia.

El objetivo general de la tesis doctoral de Marcelo Pérez Gallego, defendida en la Universidad de las Illes Balears, fue analizar las conexiones entre la regulación de la expresión del gen ampC, la fisiología del reciclado del peptidoglicano, el fitness y la virulencia de P. aeruginosa.

Para ello se realizó una caracterización fenotípica y el análisis de diversos parámetros y genes relacionados con el fitness y virulencia de dos cepas de P. aeruginosa (PAO1 y PA14) en una amplia batería de mutantes knockout (simples y/o múltiples) en diferentes genes clave en la regulación de ampC y el reciclado del peptidoglicano.

Entre las principales conclusiones de esta investigación, se concluye que la cepa PA14 de P. aeruginosa presenta una dinámica de desrepresión de AmpC similar a la de PAO1, aunque con notables diferencias cuantitativas en los efectos de la inactivación de los genes ampD y dacB.

Además, a triple inactivación de las amidasas AmpD, AmpDh2 y AmpDh3 (enzimas de la ruta del reciclado del peptidoglicano) tiene diversas consecuencias fenotípicas en los mutantes de PAO1 y PA14: desrepresión de ampC; pérdida de fitness, con aumento del tiempo de duplicación; reducción de la motilidad; pérdida casi total de la citotoxicidad, independiente de la motilidad; y reducción de la virulencia en modelo de infección en invertebrados.

En tercer lugar, la pérdida de virulencia se correlacionó con un descenso en la expresión de genes clave para la misma.  Y, finalmente, tanto la desrepresión de AmpC como la alteración del reciclado del peptidoglicano son eventos necesarios, pero no suficientes por separado, para producir el fenotipo descrito.

Aunque de momento se desconocen las bases moleculares específicas del fenotipo atenuado, los hallazgos suponen un gran avance en el conocimiento de las respuestas bacterianas de resistencia a β-lactámicos. Así, los elementos participantes en el reciclado del peptidoglicano se presentan como dianas a explorar en el futuro, pudiendo ser útiles para el desarrollo de estrategias para combatir las infecciones causadas por P. aeruginosa.

Los resultados de esta tesis se plasmaron en el artículo Impact of AmpC Derepression on Fitness and Virulence: the Mechanism or the Pathway?, publicado en la prestigiosa revista mBio, de la American Society for Microbiology, y que recibió el premio a la mejor publicación científica del 2016 del Hospital Universitario Son Espases.

Ficha de la tesis doctoral

• Título: Conexión entre metabolismo del peptidoglicano, resistencia a beta-lactámicos y virulencia en Pseudomonas aeruginosa
• Autor: Marcelo Pérez Gallego
• Programa de doctorado: Microbiología Ambiental y Biotecnología
• Director: Antonio Oliver Palomo y Carlos Juan Nicolau 

Fuente: UIB