Dentro del marco de Una Salud, investigadores de la Universidad de La Rioja, del Hospital Universitario Virgen del Rocío de Sevilla, del Grupo de Investigación en Salud y Biotecnología (SaBio) del CISC, y del Instituto de Salud Carlos III, planificaron un estudio en el cual realizaron un cribado dirigido de 38 cepas de E. coli aisladas de fauna silvestre, ganado y reservorios de alimentos para caracterizar su potencial patógeno mediante la integración de enfoques genómicos y fenotípicos.
El objetivo fue caracterizar exhaustivamente los serotipos clínicamente significativos detectados en cepas de productos animales, ambientales y derivados de alimentos. Para ello, se realizó un análisis filogenético para examinar en detalle las bases genéticas implicadas en la movilización de factores de virulencia y genes de resistencia clínica, elementos que no se habían considerado previamente, y relacionarlos con ensayos in vitro que examinan comportamientos fenotípicos funcionales (adherencia in vitro, invasión, formación de biopelículas y motilidad).
Estos aislados se originaron de heces de cigüeña blanca y frotis cloacales de polluelos, estiércol y aire de granjas avícolas, muestras nasales de cerdos y carne de pollo al por menor.
Los autores identificaron 47 genes relacionados con la virulencia, de los cuales 13 se asociaron principalmente con patotipos relevantes.
Tras realizar análisis fenotípicos, revelaron que las cepas de E. coli patógenas extraintestinales (ExPEC) y uropatógenas (UPEC), particularmente aquellas pertenecientes al clon ST117 de alto riesgo, exhibieron capacidades de adhesión e internalización significativamente mejoradas.
Los investigadores también descubrieron que existía una estrecha proximidad filogenética entre los aislados de aves silvestres (cigüeña) y los genomas de referencia humanos, lo que confirma la transmisión interespecífica y la circulación clonal a través de interfaces ambientales. Esto “demuestra que la fauna silvestre actúa como un reservorio dinámico para E. coli virulenta”.
E. coli resistente a los antibioticos en la interfaz humana, animal y ambiental
El análisis reveló un contenido diverso de plásmidos, incluyendo tamaño, familias de replicones y número de plásmidos por aislado. Su presencia en todas las cepas destaca, indican los autores, su papel en la adaptabilidad bacteriana, permitiendo la transferencia horizontal de determinantes de virulencia y resistencia antibiótica.
Así, subrayan que los hallazgos coinciden con informes previos que demuestran la amplia distribución de plásmidos en diversos nichos ecológicos, incluyendo fauna silvestre, ganado, productos derivados de alimentos y entornos clínicos.
En general, estos hallazgos ilustran “cómo los rasgos fenotípicos de los clones de alto riesgo coinciden con sus plataformas de virulencia genómica. La convergencia de la resistencia a múltiples fármacos y la aptitud patogénica en las interfaces humanas, animales y ambientales subraya la necesidad de una vigilancia molecular integrada en un contexto de Una Salud”.
E. coli y el enfoque de Una Salud
Escherichia coli es una bacteria altamente adaptable que existe como comensal benigno en los intestinos de humanos y animales. Sin embargo, ciertas cepas han evolucionado en variantes patógenas distintas (patotipos), cada una definida por un repertorio característico de factores de virulencia. Estos patotipos incluyen E. coli enteropatógena (EPEC)*7, E. coli enterotoxigénica (ETEC), E. coli productora de toxina Shiga (STEC) y E. coli enteroagregativa (EAEC). Además, la E. coli patógena extraintestinal (ExPEC), que abarca la E. coli uropatógena (UPEC), se distingue por su capacidad de causar enfermedades más allá del tracto intestinal. Todos estos patotipos se asocian principalmente con la diarrea infantil y la diarrea del viajero, y en el caso de EAEC, una mayor capacidad para causar infecciones fuera del intestino (ExPEC), como causar una infección del tracto urinario (ITU) asociada con el patotipo UPEC.
La diseminación de cepas patógenas de E. coli en el medio ambiente constituye un importante desafío para la salud pública. La fauna silvestre y los animales de producción son reservorios críticos que facilitan la persistencia y propagación de cepas virulentas, así como de genes de resistencia a los antibióticos. La presencia de genes de betalactamasa de espectro extendido (BLEE) confiere resistencia a un amplio espectro de antibióticos betalactámicos, incluidas las cefalosporinas de tercera generación. Estos genes se han identificado cada vez con mayor frecuencia en E. coli de diversas fuentes, desempeñando así un papel fundamental en los desafíos antimicrobianos planteados por la perspectiva de Una Salud.
En consecuencia, los avances en las tecnologías genómicas han demostrado ser esenciales para aclarar las complejidades asociadas con la patogénesis y los mecanismos de resistencia de E. coli.
La diversidad, la evolución y las interacciones entre los sistemas CRISPR-Cas dentro de E. coli, así como los elementos genéticos móviles como los plásmidos, influyen significativamente en la transferencia horizontal de genes. Esta interacción influye en la adquisición y propagación de genes de resistencia a antibióticos relevantes para la evolución bacteriana en la fauna silvestre y el ganado, un asunto que aún no está claro.
“Confirmamos que E. coli es una especie dinámica que atraviesa barreras entre huéspedes, lo que recalca la importancia de los reservorios ambientales y de fauna silvestre en la persistencia y propagación de E. coli clínicamente relevante”, advierten.