MECANISMOS EMERGENTES DE RESISTENCIA EN BACTERIAS GRAM POSITIVAS

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MECANISMOS EMERGENTES DE RESISTENCIA

EN BACTERIAS GRAM POSITIVAS

Dra. Gilda Toraño Peraza Licenciada en Microbiología Investigadora y Profesora Titular

Dpto. Bacteriología Micología Instituto Pedro Kourí, CUBA 26 Septiembre 2018

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Las bacterias Gram positivas y el problema de la resistencia

Resistencia predominantemente asociada a cambios estructurales

(Ej. en la pared celular o ribosomas)

A diferencia de Gram negativas - MECANISMOS ENZIMÁTICOS

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PRINCIPAL FACTOR QUE CONTRIBUYE

A DIFERENCIAS EN LOS MECANISMOS

DE RESISTENCIA

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EJEMPLOS EMBLEMÁTICOS DE BACTERIAS

GRAM POSITIVAS RESISTENTES

Streptococcus pneumoniae

Staphylococcus spp

Enterococcus spp

Etapa 1 - R a Penicilina 2 - R a Meticilina 3 - RI a Glicopéptidos 4 - R a Glicopéptidos Etapa 1- R a - lactámicos y aminoglucósidos 2- R a Vancomicina Uso irracional Penicilina Fenómeno escalonado

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Características biológicas que distinguen e influyen en la dinámica de

la resistencia poblacional en S. pneumoniae

• Raramente obedece a una única mutación.

• Modo más común de adquisición de genes de resistencia

-Transformación y Conjugación.

• Estado de portación nasofaríngea - fuente de transmisión de la

resistencia a antimicrobianos de persona a persona.

• Diferentes grados de resistencia para una misma droga.

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Reemplazo de serotipos

Expansión de serotipos no vacunales resistentes

(existentes en el período previo a la vacunación pero considerados de menor relevancia porque eran menos frecuentes)

Conmutación capsular

(Serotype switching)

Conversión de un serotipo a otro como

consecuencia de la alteración de la secuencia del locus cps (sitio donde aparece la información para la síntesis del polisacárido capsular)

Locus cps

Recombinación de fragmentos de ADN que incluyen genes del locus cps y genes de resistencia.

Por ejemplo pbp1a pbp2b y pbp2x que codifican para PBPs modificadas que confieren resistencia a penicilina

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Mecanismos de resistencia a betalactámicos

en S. pneumoniae

PBPs: 1a, 1b, 2a, 2b, 2x, 3

Modificaciones secundarias a procesos de transformación genética que han permitido la recombinación con genes foráneos

ALTERACIÓN DE LA AFINIDAD

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Mecanismos de resistencia a betalactámicos

en S. pneumoniae

Fenotipo Resistencia Bases genéticas Origen Frecuencia entre aislados resistentes a la droga Bajo nivel a Peniclina Alteraciones en los genes que

codifican para la PBP2x y2b

Eventos de Transformación (adquisición genes de

S. mitis/S. oralis)

Todos los aislados clínicos no susceptibles a

peniclina

Alto nivel a Penicilina Combinación de alteraciones en los genes que codifican para la PBP1a, 2x y2b

Eventos secuenciales de transformación +

mutaciones

Aislados con alteraciones en pbp2b

Alto nivel a cefalosporinas

Alteraciones en los genes que codifican para la PBP1ay2x

Eventos de transformación que pueden suceder en un único evento

Aislados con alteraciones en pbp1a y pbp2x pero no en pbp2b

Penicilina y cefalosporinas

murM, cpoA y ciaH

(responsables de anormalidades en la síntesis de la pared celular) Alteraciones en el operón murMN y mutaciones puntuales Infrecuentes y no son suficientes por si solos pero son indispensables para alto nivel de

resistencia a peni y cefalosporinas

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Otros mecanismos de resistencia en S. pneumoniae

Fenotipo Resistencia Bases genéticas Origen Frecuencia entre aislados resistentes a la droga

Intermedia/Alto nivel a TMT/SMX

Alteraciones en los genes (dhf) - Dihidrofolato reductasa

Transformación y

mutaciones espontáneas

Ambos mecanismos igualmente comunes Intermedia Eritromicina mefE y mecanismos de eflujo Desconocido. Posiblemente

originado por Transformación o Conjugación

Común

Alto nivel Eritromicina ermAM Transferencia conjugativa de transposones

Común

Alto nivel Tetraciclina tetM

tetO

Transferencia conjugativa de transposones

Mayoría de los aislados resistentes a tetraciclina Menos común

Alto nivel Cloranfenicol genes cat Transferencia conjugativa de transposones

Común

Bajo nivel

fluoroquinolonas

Mutaciones en parC Transformación y

Aislados invasivos

Alto nivel

fluoroquinolonas

Mutaciones en parC y gyrA Transformación y

Aislados invasivos

Tolerancia Vancomicina vncS PERO naturaleza

poligénica (reducida actividad

LytA, cooperación CiaH

histidina kinasa y el polisacárido capsular)

Mutaciones puntuales Escasos informes

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ENTEROCOCCUS

SUMINISTRADOR PROFESIONAL DE RESISTENCIAS

ADQUIEREN

ACUMULAN

DISTRIBUYEN RESISTENCIA

• Crecen a altas concentraciones de

sales biliares, NaCl y a temperaturas

de hasta 60 °C.

• No consumen energía en la síntesis

de toxinas y otros determinantes de

patogenicidad.

• Presentes en una gran variedad de

ambientes, abonos, comida y en el

intestinal humano y animal.

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Elementos claves de la resistencia en Enterococcus

• Resistencia natural intrínseca debida a la baja afinidad de sus PBP por los beta-lactámicos y esta se expresa en diferentes grados.

Actividad Penicilinas Ampicilina Carbapenémicos  Cefalosporinas

Sin embargo, efecto sinérgico Ampicilina + cefalosporinas (Ceftriaxona) frente a cepas de E. faecalis.

Resistencia a beta-lactámicos

Prueba de lactamasas Método nitrocefina cromógena

• Resistencia de alto nivel a Ampicilina (CMI  256 mg/L):

mutaciones (gen pbp5) que conducen a hiperproducción o alteraciones PBP5 - E. faecium.

• Casos esporádicos em E. faecalis y E. faecium - Resistencia de

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Elementos claves de la resistencia a antimicrobianos en Enterococcus

Resistencia a glicopéptidos

EL ALFABETO VAN

La vancomicina es obsoleta en el tratamiento de infecciones

por enterococos multirresistentes

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Resistencia a antimicrobianos en Staphylococcus aureus

Paradigma de la progresión evolutiva en la adquisición de resistencia

- lactamasas -Presencia

ubicua

(> 90%). Resistencia pandémica

SARM

S. aureus adquiere gen mecA

Cambios estructurales en PBP2a

mecA situado en el elemento cromosómico

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Complejo gen mec que codifica los genes de la resistencia (mecA, mecI y mecR1) Complejo gen ccr que codifica los genes de integración y escisión del cromosoma

IR: Repetido Invertido, DR: repetido directo

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SARM-AC

SARM-AS

SARM-ASCC

SARM-ASCC - S. aureus asociado a la atención sanitaria de comienzo en la comunidad

11 Tipos de SCCmec

I, II, III, IV, V (5C2& 5), VI, VII, VIII, IX, X, XI

I, II, III y VIII IV, V y VII

SARM-AG

Gen mecC

Gen mecA_LGA251 XI

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Problemas con el uso de vancomicina en infecciones por SARM

≤ 1 1.5 2 4-8 16 MIC μg/mL - ---VISA VRSA SENSIBILIDAD RESISTENCIA hVISA hVRSA - Heterorresistencia

Subpoblaciones de crecimiento lento y menor sensibilidad a vancomicina que se seleccionan durante el tratamiento

Difícil detección. Fenotípicamente inestables.

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VRSA - S. aureus resistente a vancomicina

Reporte de 15 casos Estados Unidos -11 India - 2 Irán - 1 Brasil - 1

CIM ≥16 μg/mL - Resistencia (VRSA)

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Nuevos agentes disponibles para el tratamiento

Mecanismos moleculares de acción

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Antibióticos de última línea en cocos Gram positivos

en la era posterior a la vancomicina

LINEZOLID

DAPTOMICINA

TIGECICLINA

CEFTAROLINA

CEFTOBRIPOL

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Linezolid

Antibiótico sintético. Primer miembro de la familia de las oxazolidinonas.

Infecciones de piel complicadas y por E. faecium resistente a vancomicina

MECANISMO DE ACCIÓN

Inhibición de la síntesis de proteínas

Evita la formación del ¨complejo de inicio¨ • Cambios conformacionales que impiden la

entrada del RNAt.

• No traducción del RNAm en proteínas.

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Linezolid

MECANISMO DE ACCIÓN

Inhibición de la síntesis de proteínas

MECANISMOS RESISTENCIA

• Mutaciones en el dominio V del RNAr 23S

(enterococos y estafilococos)

• Mutaciones en los genes que codifican para las proteínas ribosomales L3 y L4

(estafilococos)

• Metilación del 23S RNAr: gen cfr

Enzima Chloramphenicol Florfenicol Resistance

(estafilococos)

Afecta la actividad fenicoles, lincosamidas, oxazolidinonas, pleuromutilinas, estreptograminas A y los macrólidos josamicina y espiramicina

BAJA FRECUENCIA

Microdilución- Mejor para su detección

Evita la formación del ¨complejo de inicio¨ • Provoca cambios conformacionales que

impiden la entrada del RNAt.

• No traducción del RNAm en proteínas.

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Daptomicina

Lipopéptido cíclico con una cadena lateral lipofílica. Producido por Streptomyces roseosporus.

Tratamiento de infecciones de piel y partes blandas, bacteriemias y endocarditis por SARM.

MECANISMO DE ACCION

Despolarización - Ruptura membrana celular

Unión a Ca2+_._{Inserción en la membrana (septo bacteriano). Oligomerización. Despolarización}

(modificación gradiente iónico, salida K+_{). Inhibición de los procesos celulares básicos}

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C. S. aureus y E. faecium - el complejo Daptomicina-Ca es repelido como

consecuencia del incremento de la carga positiva de la superficie celular.

Mecanismos de resistencia a Daptomicina en Gram positivos

DAP-R: resistente a daptomicina DAP-S: sensible a daptomicina

A. Complejo Daptomicina- Ca interactúa con la membrana en el área del septo bacteriano

B. E. faecalis -redistribución de los microdominios de los fosfolípidos (Ej. Cardiolipina) en sitios distantes del septo celular (preservándolo). Movilización de la Daptomicina hacia esos sitios.

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S. aureus

• genes relacionados con alteraciones en la carga de la membrana - mprF y sistema DLt • genes que codifican sistemas reguladores

que orquestan la respuesta al estrés de la envoltura celular - YycFG y VraSR

• genes que regulan el metabolismo de los fosfolípidos - PgsA y Cls

Enterococcus

• sistemas reguladores que orquestan la respuesta al estrés de la envoltura celular -liaFSR

• genes involucrados en el metabolismo de los fosfolípidos - cls y gdpD

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Tigeciclina

Glicilciclina desarrollada para superar mecanismos de resistencia a tetraciclinas

Tratamiento de infecciones de piel y partes blandas, intrabdominales y neumonías comunitarias

MECANISMO DE ACCION

Inhibición de la síntesis de proteínas

• Se une a la subunidad ribosómica 30S e impedir el acceso del ARNt al complejo ribosoma-RNAm.

• No pueden incorporarse los residuos aminoacídicos

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Tigeciclina

MECANISMO DE ACCION

Inhibición de la síntesis de proteínas

• Se une a la subunidad ribosómica 30S e impedir el acceso del ARNt al complejo ribosoma-RNAm.

• No pueden incorporarse los residuos aminoacídicos

ACCION BACTERIOSTATICA

MECANISMOS RESISTENCIA

Gram negativas - bombas de eflujo (genes

AcrAB y MexAB-OprM) que incrementan hasta en 4 veces la CMI

PERO en Gram positivas

-mecanismo menos conocido.

S. aureus - novedoso sistema de bombas de expulsión activa MATE (mepA)

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Ceftarolina y Ceftobiprol - Cefalosporinas 5ta generación

Tratamiento de infecciones complicadas de piel y de tejidos blandos en adultos

MECANISMO DE ACCION - Inhibición de la síntesis pared celular

Unión a todas las PBP de S. aureus , S. pneumoniae y la PBP5 en E. faecalis

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MECANISMOS RESISTENCIA

La emergencia de resistencia es baja

Ceftarolina

SARM y S. pneumoniae

CMI

₅₀

0,5 μg/mL

CMI

₉₀

1 μg/mL

E. faecalis

Activa pero CMI más altas

CMI

₅₀

2 μg/mL

CMI

₉₀

4 μg/mL

Ceftobiprol

SARM se asocian con mutaciones

en el gen mecA - PBP2a

• inhibición de la unión al

substrato

• interferencia de la interacción

proteína-proteína

• inhibición de la acilación

Pero resistencia en cepas sin mecA

Sugiere que otros genes están

implicados

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En las bacterias Gram positivas:

• La resistencia a los antibióticos de primera línea, como consecuencia de su gran capacidad de adaptación y plasticidad genética, plantea constantemente nuevos e importantes retos.

• La disponibilidad actual de daptomicina, linezolid, tigeciclina y de las cefalosporinas con actividad

contra SARM contribuye al manejo de las infecciones de mayor importancia clínica pero el informe de

aislamientos resistentes a estas drogas, aunque aun infrecuente, revela la potencial amenaza de su