dc.description.abstract
[spa] Las biopelículas son un gran problema sanitario mundial debido a su inherente
tolerancia a los tratamientos antimicrobianos. Aunque algunas de ellas son
monomicrobianas, muchas otras son comunidades polimicrobianas, en las que se
incluyen ciertas infecciones humanas. Los mecanismos subyacentes a la formación de
biopelículas no se conocen del todo, y muchos genes de virulencia o incluso genes de
resistencia a los antimicrobianos pueden estar implicados en este proceso. La
identificación de nuevos genes que podrían estar asociados a la formación de
biopelículas, así como el descubrimiento de nuevas moléculas para inhibirlos o
erradicarlos es actualmente un objetivo prioritario en investigación. Por ello, esta tesis
se centra en el estudio de la formación de biopelículas desde diferentes ángulos.
En primer lugar, hemos analizado las interacciones entre especies bacterianas en las
infecciones del tracto urinario, concretamente en la biopelícula formada por K.
pneumoniae y E. faecalis, encontrando una interacción antagónica entre ellas debido a
la produccion de ácido láctico por parte de E. faecalis. Dicho antagonismo se observó
al utilizar caldo tripticasa de soja u orina humana enriquecidos con glucosa. Sin
embargo, interacciones neutras fueron observadas cuando el medio en el que la
biopelícula se desarrolló no contenía glucosa. Estos hallazgos nos llevan a seguir
investigando a las bacterias lácticas como posibles agentes de control biológico de la
formación de biopelículas en los catéteres permanentes en el contexto de las
infecciones del tracto urinario.
En segundo lugar, hemos buscado nuevos genes implicados en la formación de
biopelículas en E. coli mediante el uso de mutagénesis aleatoria por inserción de un
transposón. En la mutante denominada Tn263, el transposón se insertó en el gen
purL, que codifica la 5'-fosforibosil-formil-glicinamida amidotransferasa, implicada en
la vía biosintética de novo de las purinas. Los análisis de las cepas Tn263, ¿purL::cat y
¿purL/purL+ mostraron que ¿purL::cat, al igual que la mutante Tn263, también había
perdido la capacidad de formar biopelículas y dio lugar a colonias de color rosa claro
asociadas a fenotipos de curli defectuosos en agar rojo congo. La cepa complementada
¿purL/purL+ mostró valores de absorbancia similares a los de la cepa salvaje y
restauró su capacidad de formar fimbrias curli y biopelículas. Además, las cepas Tn263
y ¿purL::cat recuperaron su capacidad de formar biopelículas cuando se añadió
inosina monofosfato al medio. Estos resultados demuestran el papel crucial del gen
purL y de la vía de biosíntesis de purinas en la producción de curli y, por tanto, en la
producción de biopelículas. Así, podemos afirmar que los genes involucrados en las
vías biosintéticas de los nucleótidos pueden ser excelentes objetivos para potenciales
compuestos antibiopelícula.
En nuestro siguiente objetivo, investigamos una nueva molécula de origen natural con
actividad proteolítica que podría considerarse en el futuro para tratar las biopelículas
formadas por bacterias Gram negativas y Gram positivas. Este extracto de fruta
demostró tener actividades antimicrobiana y antibiopelícula, así como efecto
bactericida a 2x CMI y 4x CMI tras 24 horas de incubación. Sin embargo, el valor IC50
obtenido mediante el ensayo de XTT en células Jurkat, fue impreciso debido a la
viscosidad y turbidez del extracto de fruta. Aunque los valores de CMI obtenidos (que
oscilaron entre 35 mg/mL y 50 mg/mL) y MBEC (que oscilaron entre 150 mg/mL y 400
mg/mL) son alentadores, estos valores podrían mejorarse si pudiéramos probar la
molécula activa del extracto en nuestras cepas. Una vez conseguido esto, el extracto
de fruta con enzimas proteolíticas podría ser un nuevo y prometedor agente
antimicrobiano y antibiopelícula.
Por último, hemos analizado si el origen de las cepas, los perfiles de resistencia a los
antimicrobianos o la presencia o ausencia de diferentes determinantes de virulencia en
una colección de cepas de E. coli y K. pneumoniae podrían estar relacionados con su
capacidad para formar biopelículas. En el análisis realizado con las cepas de K.
pneumoniae, encontramos que las fimbrias y la enterobactina están presentes en
prácticamente todas las cepas clínicas analizadas. También encontramos el gen rmpA
y el fenotipo hipermucoviscoso en una proporción significativa en nuestro estudio.
Como se ha observado en estudios anteriores, observamos una prevalencia
considerable de genes codificadores de yersiniabactina entre los aislados del tracto respiratorio, lo que confirma el papel crucial de la yersiniabactina en las infecciones
pulmonares. Además, encontramos una asociación estadísticamente significativa entre
el gen asociado a la cápsula uge y el origen de los aislados, con la mayoría de los
aislados procedentes de orina portando este gen. Al analizar si la existía correlación
entre la formación de biopelículas y el origen de los aislados, observamos que las
cepas de orina formaban más biopelículas que los aislados del torrente sanguíneo o del
tracto respiratorio y adicionalmente, las cepas de origen urinario eran más productoras
de betalactamasas que las cepas respiratorias o sanguíneas.
En cuanto a los resultados observados en el análisis de las cepas de E. coli, los
perfiles de resistencia a los antimicrobianos en nuestra colección mostraron los
mayores porcentajes de resistencia con ciprofloxacina, trimetoprim-sulfametoxazol y
ampicilina, y encontramos un porcentaje significativo de cepas con genes que codifican
Betalacatamasas de espectro extendido, siendo blaCTX-M-15 la más común. En cuanto
a la clasificación por grupos filogenéticos, los aislados pertenecientes a los grupos
filogenéticos B2 y D tenían una mayor capacidad de formación de biopelículas que los
demás grupos filogenéticos. También encontramos una correlación estadísticamente
significativa entre la formación de biopelículas y la presencia de varios sideróforos,
adhesinas o toxinas. Uno de los hallazgos más notables de nuestro estudio fue la
relación estadísticamente significativa entre los genes que codifican colibactina y la
formación de biopelículas. En nuestro estudio, se encontró un gran porcentaje de
cepas de E. coli positivas para colibactina, la mayoría de ellas formadoras de
biopelículas, pertenecientes al grupo filogenético B2, con una tasa de resistencia a los
antimicrobianos bastante baja, una gran diversidad clonal y una alta relación con la
mayoría de los factores de virulencia estudiados. El papel de la colibactina en las
biopelículas y su importancia en diversas enfermedades infecciosas humanas requiere
más investigación. Las biopelículas formadas por E. coli y otros patógenos prioritarios
también requieren más estudios, ya que en este proceso pueden intervenir factores
ambientales u otros factores genéticos aún no identificados.
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