Rol de genes sul y dfr en la resistencia a sulfonamidas y trimetoprim en cepas de bacilos Gram negativos asociados a cultivos de salmones en Chile.

Abstract

La industria de la salmonicultura en Chile ha utilizado en forma intensiva antibacterianos, entre los que se encuentra trimetoprim y sulfisoxazol, durante el proceso de cultivo. Existe evidencia que estos agentes antimicrobianos se acumulan en estos ambientes durante los tratamientos, llegando a cambiar la composición bacteriana autóctona y, por lo tanto, es esperable la selección de bacterias resistentes a estos antibacterianos. Estos microorganismos serán portadores de diferentes determinantes genéticos de resistencia, y que debido a su posible codificación extracromosomal, pueden ser diseminados a otras bacterias susceptibles en diversos ambientes. En consecuencia, esta práctica estaría creando reservorios ambientales de genes de resistencia a antibióticos transferible en los sistemas de cultivo en Chile, con importantes efectos ambientales y riesgos potenciales para la salud humana y animal. Esto hace necesario evaluar el rol de estos sistemas como reservorios y medio de diseminación de genes de resistencia a antimicrobianos. Debido a lo anterior, el objetivo de esta investigación fue determinar la participación de los genes sul y dfr, en la resistencia a sulfonamidas y trimetoprim, en cepas de bacilos Gram negativos aislados desde pisciculturas y centros de cultivo de salmones y su relación con integrones. En este estudio se incluyeron 99 cepas bacterianas resistentes a sulfonamidas y/o trimetoprim obtenidas de muestras de agua superficial, sedimento, contenido intestinal, mucus de salmones en cultivo y alimento extruido. De las 99 cepas, 22 provenían en pisciculturas (P) y 77 de centros de cultivos (CC) de la VIII Región y X Región de Chile. Se determinó el nivel de resistencia a sulfisoxazol y trimetoprim y se investigó la presencia y variedad de genes sul y dfr. También se pesquisaron integrones de la clase 1, 2, y los cassettes genéticos de resistencia asociados a estas estructuras genéticas para relacionar su presencia con la resistencia a sulfonamidas y trimetoprim en las cepas seleccionadas. Los resultados indicaron que las cepas estudiadas presentaban elevados niveles de resistencia a ambos antibacterianos en estudio; para trimetoprim los valores de CMI fluctuaron entre 4 y > 2.048 μg/mL, siendo la CMI50 2.048 μg/mL y la CMI90 > 2.048 μg/mL. La CMI de sulfisoxazol varió entre <8 y >4.096 μg/mL, con una CMI50 de 2.048 μg/mL y CMI90 >4.096 μg/mL. Al analizar los mecanismos de resistencia, se encontró una mayor presencia de genes dfr y sul en cepas inhibidas con elevadas concentraciones de los antibióticos en estudio. Sólo se detectaron los genes dfrA1, dfrA12 y dfrA14, distribuidos en un total de 12 de las 99 cepas, siendo el gen dfrA12 el más frecuente (8/12 cepas). La distribución de los genes dfr fue similar en cepas provenientes de pisciculturas (13,6%) y de centros de cultivo (11,7%). Con respecto a genes sul, el gen suI1 se encontró en 25 de las 99 cepas ensayadas (8/22 (36,4%) de pisciculturas (P) y 17/77 (22,1%) de centros de cultivo (CC)), sul2 en 4 cepas (una cepa de P y 3 cepas de CC) y los genes sul1 y sul2, simultáneamente, en 3 cepas, una de ella aislada en P y 2 en CC. No se encontró el gen suI3. Por otra parte, se detectó 21 cepas con integrones clase 1, y una cepa con integrón clase 1 y 2, simultáneamente. Esta estructura genética se presentó tanto en cepas aisladas en pisciculturas (6/22; 27,3%) como en centros de cultivo (19/77; 20,8%). De las cepas con integrón clase 1, en 4 de ellas no se logró amplificar de extremo 3’CS y 17 presentaron el extremo 3’CS con el gen sul1 adyacente al gen qacΔE, de las cuales 4 portaban un gen qacΔE alterado. Al igual que los genes dfr y sul, se observó que los integrones clase 1 y 2 se concentraban en cepas con elevado nivel de resistencia a trimetoprim y sulfisoxazol. En integrones clase 1 se reveló 7 zonas variables distintas, conteniendo 1 a 3 cassettes genéticos. Las zonas variables con un sólo cassette contenían los genes aadA1 (5 cepas), aadA2 (1 cepa) y aadA9 (1 cepa). En cepas con 2 cassettes insertos en su zona variable, éstos correspondieron a los genes blaOXA-101 - aac(6’)-Ib (1 cepa) y aadA2-cmLA (4 cepas). Por último, 3 cepas presentaron una zona variable compuesta de 3 cassettes, 2 cepas con los cassettes dfrA12-orf-aadA2 y 1 cepa con los cassettes dfrA12-orf-aadA2a. La zona variable del integrón clase 2 contenía los genes dfrA1, sat y aadA1, ubicados correlativamente. Para los genes dfr se apreciaron dos situaciones: mayor presencia de genes dfr en cepas con integrones, pero no asociados a estas estructuras, y presencia de más de un gen dfr por cepa (asociado y no asociado a integrón). En el caso de los genes sul, éstos xii se encontraron, principalmente, asociados a integrones clase 1, con el gen sul1 como parte estructural de esta clase de integrón, y el gen sul 2 no vinculado a integrones como cassette, sino más bien a otras estructuras. Al igual que los genes dfr, los genes sul se presentaron simultáneamente en algunas cepas. En resumen, esta investigación pone de manifiesto la presencia de genes dfr y sul en cepas resistentes a trimetoprim y/o sulfisoxazol, vinculados a los mayores niveles de resistencia, aunque claramente no como único mecanismo de resistencia. Además, evidencia la presencia más frecuente de integrones en estas mismas cepas; sin embargo la relación de genes dfr como cassette genético en estas estructuras fue baja, en comparación con otros cassettes genéticos, como aadA y cmLA. La relación de genes sul con integrones clase 1 fue la esperada, con sul1 asociado al extremo 3’CS, en la mayoría de los casos, y sul2 no asociado a integrones, sino a un contexto genético diferente. Es importante destacar la presencia de cepas con más de un gen dfr y sul, lo que estaría indicando la tendencia a la conservación estos genes, ya sea por otorgar un bajo costo de fitness y/o por coselección de resistencia, al estar involucrados con otros genes de resistencia a antibióticos. Esto es de gran trascendencia debido a que la interrupción del uso de trimetoprim y sulfonamidas en el cultivo de salmón no implica, necesariamente, la pérdida de los genes de resistencia a estos compuestos, los que, además, pueden estar seleccionando estructuras genéticas que porten genes de resistencia a antibióticos de uso habitual en salmonicultura. Estudios como el realizado permiten ampliar el conocimiento y comprensión de la resistencia a antimicrobianos y los mecanismos que utilizan las bacterias para adaptarse y sobrevivir en medios hostiles generados por la presión selectiva ejercida por los agentes antibacterianos.