Bases moleculares de la evolución de la virulencia y resistencia a antibióticos en Escherichia Coli: mutación, recombinación y transferencia horizontal.

En la batalla contra el auge de la aparición de resistencias bacterianas a antimicrobianos existen al menos tres factores o niveles de actuación imprescindibles: En primer lugar necesitamos comprender la evolución bacteriana e investigar cómo las bacterias son capaces de adquirir mecanismos de resistencia así como los elementos claves en dicha adquisición. Esta información nos aporta las herramientas necesarias para buscar soluciones innovadoras y efectivas. En relación con lo anterior, en esta tesis se describe la relación que existe entre la adquisición de mutaciones de resistencia a ácido nalidíxico y el aumento en recombinación en cepas comensales de Escherichia coli, y se discuten las causas de tal efecto, así como sus consecuencias evolutivas. En un segundo nivel se encuentra la propagación de dichas resistencias. Las bacterias son capaces de compartir información genética por diversos mecanismos, dicha información podría contener genes que codifican para resistencias a antibióticos, que pueden ser incorporados por la bacteria receptora confiriendo una ventaja evolutiva para la adaptación a una nuevo ambiente, como podría ser la presencia de antibióticos. La idea de que los antibióticos promueven la trasferencia horizontal de genes por medio de la conjugación estaba bastante establecida en la comunidad científica. Sin embrago recientemente se ha publicado un estudio que discute dichos resultados. En este trabajo se analiza el efecto que tienen los antibióticos sobre la conjugación, estableciendo unas condiciones experimentales consenso y comparando los resultados obtenidos con estudios anteriores. Los antibióticos promueven la aparición y propagación de resistencias por diversas vías, entre ellas la inducción de respuestas a estrés, por ejemplo la respuesta SOS al daño en el ADN. La activación de dicha respuesta se traduce en un incremento de la mutagénesis, y por tanto la probabilidad de adquirir resistencias. Teniendo en cuenta que en la actualidad, aunque se descubre nuevos antibióticos, aún no están disponibles para su uso en el ámbito clínico, un tercer nivel de actuación podría consistir en inhibir dichas respuestas de estrés. Esta estrategia podría ser una buena forma de alargar la vida de las moléculas que ya conocemos y evitar la aparición y propagación de resistencias. En esta tesis se describe la importancia del estrés oxidativo mediado por antibióticos como uno de los inductores clave de la respuesta SOS y se caracterizala novedosa acción de la molécula antioxidante N- Acetil Cisteína (NAC) sobre la inducción de dicha respuesta y la tasa de mutación en Escherichia coli. NAC inhibe la respuesta SOS promovida por ciprofloxacino (CIP) de forma indirecta, mediante la reducción de las especies reactivas del oxígeno (ROS). Dicha inhibición se traduce en una disminución de la tasa de mutación mediada por las polimerasas propensas a error. Además, abriendo un nuevo camino a explorar en el tratamiento antibiótico, nuestro laboratorio llevó a cabo un escrutinio en busca de moléculas capaces inhibidoras de la respuesta SOS mediada por CIP. En dicho escrutinio se obtuvieron varios candidatos, dos de ellos pertenecientes al grupo de las isoflavonas: genisteína y daidzeína, conocidas por su alto su poder antioxidante. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos con el antioxidante NAC, en esta tesis se caracteriza el efecto de genisteína (GNT) y daidzeína (DDZ) sobre la respuesta SOS promovia por CIP y sobre la consecuente mutagénesis asociada a dicha respuesta. Nuestros resultados muestran que, al igual que NAC, tanto GNT como DDZ son capaces de inhibir la respuesta SOS y reducir la mutagénesis promovida por el tratamiento antibiótico. Además, la caracterización llevada a cabo sugiere que las tres moléculas comparten mecanismo de acción. Por todo lo anterior, se propone el uso terapéutico de moléculas antioxidantes como adyuvantes en el tratamiento antibiótico. En resumen, en esta tesis se aporta aporta nueva información sobre elementos claves en la evolución bacteriana en relación con la aparición y propagación de resistencias a antibióticos desde una aproximación más básica y se plantean alternativas desde un punto de vista más aplicado