Estructura poblacional y mecanismos de resistencia a antibióticos en Campylobacter jejuni aislados en humanos y aves

Abstract

Campylobacter jejuni es considerado uno de los principales patógenos entéricos a nivel mundial. Nuestro estudio, realizado con cepas aisladas de muestras de humanos, pollos de engorde y aves salvajes, mostró que existe una elevada variabilidad genética en las tres poblaciones. La población de aves salvajes fue la que mayores rasgos distintivos mostró en relación a las poblaciones de humanos y de pollos. Mediante la técnica del campo pulsado, sólo se identificaron 4 clones, los cuales se componían de entre 2 y 6 cepas aisladas de muestras de aves salvajes en tres clones y en un clon de cepas aisladas de muestras de pollos. No fue identificado ningún clon conformado por cepas aisladas de muestras de humanos pues se escogieron pacientes no relacionados con ningún brote. Mediante la técnica del MLST, se identificaron 64 secuencias tipos (ST); de las cuales sólo 3 se compartían entre todas las poblaciones de estudio, 10 entre la población humana y de pollos, y ninguna entre aves salvajes y humanos o aves salvajes y pollos. Por otra parte, se observó un elevado porcentaje de resistencia a tetraciclina (71.3%), ciprofloxacina (67.3%), ácido nalidíxico (64.6%) y ampicilina (63.3%), mientras que en menor medida a aminoglucósidos (7.3%). La población que mostró mayores valores de resistencia frente a estos antimicrobianos fueron las cepas aisladas de muestras de pollos, seguidas por las cepas aisladas de muestras de humanos y menor medida en la población de cepas aisladas de muestras de aves salvajes. Más de la mitad de las cepas estudiadas (58.2%) presentaron multiresistencia, principalmente, a ampicilina, ciprofloxacina y tetraciclina. Los mecanismos involucrados en la resistencia a ampicilina y tetraciclina no fueron exclusivamente debido a la presencia de los genes blaOXA, tetO/tetA, sino que la mutación en Thr86Ile en el gen gyrA, fue la responsable de la resistencia a ciprofloxacina. Además la presencia de las enzimas que modifican aminoglucósidos fueron las responsables, en la mayoría de los casos, de la resistencia a gentamicina, kanamicina y estreptomicina. Mediante el análisis de algunas cepas Whole Genome Sequencing y la determinación del cgMLST y wgMLST, se logró establecer un punto de corte que definió de una manera más exacta, las relaciones epidemiológicas. Además, con el uso de esta herramienta y mediante el análisis con diferentes softwares, se lograron identificar los genes y las mutaciones puntuales responsables de la resistencia a antibióticos, lo cual permitió comprobar o corroborar la información obtenida mediante las técnicas convencionales anteriormente utilizadas en el estudio. Con todos los datos obtenidos en este estudio se confirma que la campilobacteriosis es causada en humanos por el consumo de carne de pollo contaminada, y que esta contaminación puede ocurrir más allá de las granjas de cría, donde juega un papel importante la transportación y el manejo en los mataderos. También pudimos observar que la presencia de C. jejuni en aves salvajes presenta una elevada especificidad hospedador-patógeno, y que la presencia de estas aves en zonas urbanas propicia la diseminación del patógeno, lo cual representa un riesgo potencial de contaminación para los humanos.

Campylobacter jejuni is considered one of the main enteric pathogens worldwide. In our study, a high genetic variability was observed in C. jejuni strains isolated from human, broiler and wild bird samples. Comparatively wild birds showed the most distinctive features among the three populations. Using pulsed field gel electrophoresis, only 4 clones were identified, each consisting of between 2 and 6 strains; 3 clones included wild bird strains and 1 clone included broiler strains. No clone was identified from strains isolated from human samples because the patients selected for this study were not associated with any outbreak. Using the MLST technique, 64 sequence types (ST) were identified, only 3 of which were found in all three study populations, 10 in both human and broiler samples, and no ST was shared between wild birds and humans, or wild birds and broilers. Among the strains, a high percentage of resistance was observed to tetracycline (71.3%), ciprofloxacin (67.3%), nalidixic acid (64.6%) and ampicillin (63.3%), and to a lesser extent to aminoglycosides (7.3%). Strains isolated from broiler samples showed the highest resistance to these antimicrobials, followed by those isolated from humans and finally from wild bird samples. More than half of the strains studied (58.2%) presented multidrug resistance, principally, to ampicillin, ciprofloxacin and tetracycline. The mechanisms involved in ampicillin and tetracycline resistance were not exclusively due to the presence of the blaOXA, tetO / tetA genes, but the Thr86Ile mutation in the gyrA gene was responsible for the resistance to ciprofloxacin. Also, in most cases, enzymes that modify aminoglycosides were responsible for the resistance observed to gentamicin, kanamycin and streptomycin. Strains analysis by Whole Genome Sequencing and the determination of cgMLST and wgMLST, enabled the establishment of a cut-off point to define the epidemiological relationships between strains more precisely. Moreover, the use of this tool together with analysis with different software allowed genes and point mutations responsible for antimicrobial resistance to be identified, which permitted the information obtained by more conventional techniques in this study to be verified or corroborated. The data obtained in this study, confirms that campylobacteriosis in humans is caused by the consumption of contaminated broiler meat, and that this contamination can occur outside of breeding farms, and is associated with transportation and slaughterhouse management. We also observed that C. jejuni in wild birds has high host-pathogen specificity, and that the presence of these birds in urban areas favors the dissemination of the pathogen, which represents a potential contamination risk for humans.