Factores Genéticos Relacionados con la Diseminación Generalizada de Cepas de Klebsiella pneumoniae Productora de Carbapenemasas Extensivamente Resistentes ST11 en Entornos Hospitalarios
Resumen
Klebsiella pneumoniae productora de carbapenemasas (CP-Kp) representa un desafío clínico significativo debido a su fenotipo de resistencia extensiva a múltiples fármacos (XDR), asociado con alta morbilidad y mortalidad en infecciones intrahospitalarias. Entre los distintos tipos de secuencia (ST), el clon ST11 portador del gen blaKPC-2 es el más predominante en China. Este estudio exploró los factores genéticos que contribuyen a la diseminación de cepas XDR CP-Kp ST11 en una unidad de cuidados intensivos (UCI) de un hospital terciario chino.
Métodos
Se analizaron retrospectivamente seis cepas XDR CP-Kp ST11 aisladas de pacientes en la UCI entre mayo y diciembre de 2014. Estas cepas se caracterizaron mediante pruebas de concentración inhibitoria mínima (CIM), PCR y pirosecuenciación. Además, se incluyeron tres cepas multirresistentes (MDR) y cuatro susceptibles (S) para análisis comparativo. La secuenciación del genoma completo (WGS) se realizó mediante tecnología SMRT (Single-Molecule Real-Time), seguida de análisis estructurales y funcionales para identificar características genómicas exclusivas de las cepas XDR CP-Kp ST11.
Resultados
Las seis cepas XDR CP-Kp ST11 mostraron diseminación clonal en la UCI, identificándose dos linajes distintos. El análisis filogenético reveló alta similitud entre ellas, con bajo número de polimorfismos de nucleótido único (SNPs) en el genoma central. Se observaron variaciones en el tamaño cromosómico, fenotipos de resistencia y distribución de genes de resistencia antimicrobiana (ARGs). Todas las cepas portaban blaKPC-2 en plásmidos IncFII, vectores clave en la transmisión de ARGs.
El análisis comparativo demostró que las cepas XDR tenían genomas más grandes y mayor número de secuencias codificantes (CDSs) que las cepas MDR y S. La anotación funcional mediante COG (Clusters of Orthologous Groups) destacó una mayor proporción de genes vinculados a elementos genéticos móviles (MGEs), como transposones y profagos.
Se identificaron 11 regiones genéticas exclusivas de las cepas XDR ST11, asociadas a MGEs, incluyendo transposones, integrones, islas genómicas y elementos integrativos/conjugativos (ICEs). Cinco de estos MGEs transportaban ARGs, y ocho contenían genes de adaptación. Un nuevo transposón portador de blaKPC-2, denominado DDTn1721-blaKPC-2, fue detectado en todas las cepas XDR. Este transposón, posiblemente derivado de DTn1721-blaKPC-2, presentaba elementos IS903D e ISKpn8 flanqueando blaKPC-2.
Discusión
Los MGEs identificados desempeñan un rol crítico en la transferencia horizontal de ARGs y genes de adaptación. Los plásmidos IncFII, altamente transmisibles, facilitan la diseminación de resistencia a carbapenémicos en Enterobacteriaceae. Además, genes de adaptación asociados a biosíntesis de pared celular (p. ej., lytM y lytR) y formación de biopelículas podrían incrementar la virulencia y persistencia de estas cepas en entornos hospitalarios.
La diseminación clonal de ST11 XDR CP-Kp subraya la necesidad de reforzar medidas de control de infecciones. La presencia de MGEs únicos explica su éxito evolutivo, combinando propagación clonal y adquisición de resistencia mediante transferencia génica.
Conclusión
La diseminación de cepas XDR CP-Kp ST11 en hospitales se debe a factores genéticos como MGEs portadores de ARGs y genes de adaptación. Este estudio aporta información crucial para el desarrollo de estrategias terapéuticas y de vigilancia epidemiológica contra patógenos altamente resistentes.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001101