
La resistencia mediada por plásmidos es la transferencia de genes de resistencia a antibióticos que se encuentran en plásmidos . [ 1 ] Los plásmidos poseen mecanismos que aseguran su replicación independiente, así como aquellos que regulan su número de replicaciones y garantizan una herencia estable durante la división celular. Mediante el proceso de conjugación , pueden estimular la transferencia lateral entre bacterias de diversos géneros y reinos. [ 2 ] Numerosos plásmidos contienen sistemas inductores de adicción que generalmente se basan en factores toxina-antitoxina y son capaces de matar a las células hijas que no heredan el plásmido durante la división celular. [ 3 ] Los plásmidos a menudo portan múltiples genes de resistencia a antibióticos , lo que contribuye a la propagación de la multirresistencia (MDR). [ 4 ] La resistencia a antibióticos mediada por plásmidos MDR limita severamente las opciones de tratamiento para las infecciones causadas por bacterias Gram negativas , especialmente la familia Enterobacteriaceae . [ 5 ] La propagación global de plásmidos MDR se ha visto potenciada por la presión selectiva de los medicamentos antimicrobianos utilizados en centros médicos y en la cría de animales para consumo humano. [ 6 ]
Propiedades de los plásmidos de resistencia
Los plásmidos de resistencia, por definición, portan uno o más genes de resistencia a antibióticos. [ 7 ] Con frecuencia, van acompañados de genes que codifican determinantes de virulencia , [ 8 ] enzimas específicas o resistencia a metales pesados tóxicos . [ 9 ] Es común que los casetes de resistencia contengan múltiples genes de resistencia. [ 7 ] Los genes de resistencia a antibióticos presentes en los plásmidos confieren resistencia a la mayoría de las clases de antibióticos que se utilizan actualmente, por ejemplo, betalactámicos , fluoroquinolonas y aminoglucósidos . [ 10 ]
Es muy común que los genes de resistencia o casetes de resistencia completos se reorganicen en el mismo plásmido o se trasladen a un plásmido o cromosoma diferente mediante sistemas de recombinación. Ejemplos de estos sistemas incluyen integrones , transposones y la movilización de genes promovida por IS CR . [ 7 ]
La mayoría de los plásmidos de resistencia son conjugativos, lo que significa que codifican todos los componentes necesarios para la transferencia del plásmido a otra bacteria, [ 11 ] y esto no está presente en los plásmidos movilizables. En consecuencia, los plásmidos movilizables son de menor tamaño (generalmente < 10 kb) mientras que los plásmidos conjugativos son más grandes (generalmente > 30 kb) debido al considerable tamaño del ADN requerido para codificar los mecanismos de conjugación que permiten la conjugación célula a célula. [ 7 ]
Factor R
Los factores R también se denominan factores de resistencia o plásmidos de resistencia. Son pequeños elementos de ADN circulares que se autorreplican y contienen genes de resistencia a antibióticos . Se descubrieron por primera vez en Japón en 1959, cuando se halló que algunas cepas de Shigella habían desarrollado resistencia a varios antibióticos utilizados para tratar una epidemia de disentería. Shigella es un género de bacterias Gram negativas, aerobias, no formadoras de esporas, inmóviles y con forma de bacilo. Los genes de resistencia son aquellos que dan lugar a proteínas que modifican el antibiótico o lo expulsan. Son diferentes de las mutaciones que confieren resistencia a los antibióticos a las bacterias impidiendo su entrada o modificando la forma de la proteína diana. [ 12 ] Se sabe que los factores R pueden contener hasta diez genes de resistencia. También pueden propagarse fácilmente, ya que contienen genes para la construcción de pili, que les permiten transferir el factor R a otras bacterias. [ 13 ] Los factores R han contribuido a la creciente crisis de resistencia a los antibióticos porque propagan rápidamente los genes de resistencia entre las bacterias. [ 14 ] El factor R por sí mismo no puede transmitirse.
Estructura de los plásmidos de resistencia
La mayoría de los genes R-RTF (Factor de Transferencia de Resistencia) se encuentran en el factor R (plásmido de resistencia), que puede conceptualizarse como una pieza circular de ADN con una longitud de 80 a 95 kb. Este plásmido comparte muchos genes con el factor F y es en gran medida homólogo a él. [ 15 ] Además, tiene un gen fin 0 que inhibe la funcionalidad del operón de transferencia. El tamaño y el número de genes de resistencia a fármacos en cada factor R varían. Por ejemplo, el RTF es más grande que el determinante R. Un elemento IS 1 separa el RTF y el determinante R a cada lado antes de que se combinen en una sola unidad. Los componentes IS 1 simplifican la transferencia de determinantes R entre diferentes tipos de unidades R-RTF.
Funciones de los plásmidos de resistencia
- Desempeñan un papel en la replicación autónoma, la conjugación y los genes de resistencia a la ampicilina.
- Los genes en los plásmidos de resistencia permiten a las bacterias producir pili y desarrollar resistencia a los antibióticos. [ 7 ]
- Los genes MDR en las bacterias se transmiten principalmente a través de los plásmidos de resistencia. [ 4 ]
Transmisión
Las bacterias que contienen factores F (denominadas "F+") tienen la capacidad de transferencia horizontal de genes ; pueden construir un pilus sexual , que emerge de la bacteria donante y atrapa a la bacteria receptora, la atrae, [ 16 ] y finalmente desencadena la formación de un puente de apareamiento, fusionando los citoplasmas de dos bacterias a través de un poro controlado. [ 17 ] Este poro permite la transferencia de material genético, como un plásmido . La conjugación permite que dos bacterias , no necesariamente de la misma especie , transfieran material genético en una dirección. [ 18 ] Dado que muchas bacterias F+ contienen factores R, la resistencia a los antibióticos puede propagarse fácilmente entre una población de bacterias . [ 19 ] Además, los factores R pueden ser captados por "bombas de ADN" en sus membranas a través de la transformación , [ 20 ] o, menos comúnmente, a través de la transducción mediada por virus [ 21 ] a través de bacteriófagos; sin embargo, la conjugación es el medio más común de propagación de la resistencia a los antibióticos. Contienen el gen denominado RTF (factor de transferencia de resistencia).
Enterobacteriaceae

Es una familia de bacterias Gram negativas con forma de bastón (bacilos), las bacterias patógenas que se encuentran con mayor frecuencia en el medio ambiente y en casos clínicos; como resultado, se ven significativamente afectadas por el uso de antibióticos en la agricultura, el ecosistema o el tratamiento de enfermedades. [ 22 ] En Enterobacteriaceae, se pueden identificar 28 tipos diferentes de plásmidos mediante tipificación de replicón basada en PCR (PBRT). Los plásmidos que se han reportado con frecuencia [IncF, IncI, IncA/C, IncL (anteriormente designado IncL/M), IncN e IncH] contienen una amplia variedad de genes de resistencia. [ 23 ]
Los miembros de la familia Enterobacteriaceae, por ejemplo, Escherichia coli o Klebsiella pneumoniae representan la mayor amenaza en lo que respecta a la resistencia mediada por plásmidos en infecciones adquiridas en hospitales y en la comunidad. [ 5 ]
Resistencia a los betalactámicos
Las β-lactamasas son enzimas hidrolizadoras de antibióticos que suelen causar resistencia a los antibióticos β-lactámicos. Estas enzimas son frecuentes en Streptomyces y, junto con enzimas relacionadas descubiertas en bacterias patógenas y no patógenas, forman la familia de proteínas conocida como la "superfamilia de β-lactamasas". [ 12 ] Se postula que las β-lactamasas también cumplen una doble función, como la de mantenimiento celular y la de resistencia a los antibióticos. [ 24 ]
Tanto las betalactamasas de espectro reducido (p. ej., penicilinasas) como las betalactamasas de espectro extendido (BLEE) son comunes en los plásmidos de resistencia de las Enterobacteriaceae . A menudo se encuentran múltiples genes de betalactamasa en el mismo plásmido, que hidrolizan un amplio espectro de antibióticos betalactámicos. [ 5 ]
betalactamasas de espectro extendido (BLEE)
Las enzimas ESBL pueden hidrolizar todos los antibióticos betalactámicos, incluidas las cefalosporinas, excepto los carbapenémicos. Las primeras enzimas ESBL observadas clínicamente fueron versiones mutadas de betalactamasas de espectro reducido, como TEM y SHV. Otras enzimas ESBL se originan fuera de la familia Enterobacteriaceae, pero también se han extendido. [ 5 ]
Además, dado que los plásmidos que portan genes ESBL también suelen codificar determinantes de resistencia para muchos otros antibióticos, las cepas ESBL a menudo son resistentes también a muchos antibióticos no betalactámicos, [ 25 ] dejando muy pocas opciones para el tratamiento.
Carbapenemasas
Las carbapenemasas representan un tipo de ESBL capaces de hidrolizar los antibióticos carbapenémicos, considerados el tratamiento de último recurso para las bacterias productoras de ESBL. Las carbapenemasas KPC, NDM-1, VIM y OXA-48 se han notificado cada vez con mayor frecuencia en todo el mundo como causas de infecciones nosocomiales . [ 5 ]
Resistencia a las quinolonas
Varios estudios han demostrado que la resistencia a las fluoroquinolonas ha aumentado en todo el mundo, especialmente en miembros de Enterobacteriaceae. QnrA fue el primer gen conocido mediado por plásmidos asociado a la resistencia a las quinolonas. [ 26 ] Los genes de resistencia a las quinolonas se encuentran frecuentemente en el mismo plásmido que los genes ESBL. [ 27 ] Las proteínas conocidas como QnrS, QnrB, QnrC y QnrD son otras cuatro que son similares. Se han encontrado numerosas variantes para qnrA, qnrS y qnrB, y se distinguen por números secuenciales. [ 28 ] Los genes qnr pueden descubrirse en integrones y transposones en plásmidos MDR de varios grupos de incompatibilidad, que podrían portar varias moléculas relacionadas con la resistencia, como carbapenemasas y ESBL. [ 29 ] Ejemplos de mecanismos de resistencia incluyen diferentes proteínas Qnr, la aminoglucosa acetiltransferasa aac(6')-Ib-cr que es capaz de hidrolizar ciprofloxacina y norfloxacina , así como los transportadores de eflujo OqxAB y QepA. [ 5 ]
Resistencia a los aminoglucósidos
La resistencia a los aminoglucósidos en patógenos gramnegativos se debe principalmente a enzimas que acetilan, adenilan o fosforilan el medicamento. [ 30 ] En elementos móviles, como los plásmidos, se encuentran los genes que codifican estas enzimas. [ 31 ] Los genes de resistencia a los aminoglucósidos también se encuentran comúnmente junto con los genes ESBL. La resistencia a los aminoglucósidos se confiere a través de numerosas enzimas modificadoras de aminoglucósidos y metiltransferasas del ARNr 16S. [ 5 ] La resistencia a los aminoglucósidos se confiere a través de numerosos mecanismos:
- Las enzimas modificadoras de aminoglucósidos y la inactivación de estos últimos, que se observa con frecuencia tanto en bacterias grampositivas como gramnegativas, son inducidas por nucleotidiltransferasas, fosfotransferasas o aminoglucósido acetiltransferasas.
- permeabilidad reducida.
- eflujo aumentado.
- variaciones en la subunidad ribosomal 30S que impiden que los aminoglucósidos se unan a ella. [ 32 ]
ARN pequeños
Un estudio que investigó el efecto fisiológico del plásmido pHK01 en la bacteria huésped E. coli J53 encontró que el plásmido redujo la motilidad bacteriana y confirió resistencia a los betalactámicos. El pHK01 produjo ARN pequeños codificados por el plásmido y medió la expresión de ARN pequeños del huésped. Estos ARN pequeños eran antisentido de genes involucrados en la replicación, la transferencia de conjugados y la estabilización del plásmido : AS-repA3 (CopA) , AS-traI, AS-finO, AS-traG, AS-pc02. La sobreexpresión de uno de los ARN pequeños antisentido codificados por el plásmido , AS-traI, acortó la fase logarítmica del crecimiento del huésped. [ 33 ]
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