Prevalencia y caracterización de genes de resistencia a antibióticos en bacterias orales

Abstract

En aquesta tesi es va estudiar la resistència de la microbiota oral a 3 de les classes d’antibiòtics més utilitzades en la pràctica dental: les tetraciclines, els macròlids i els β-lactàmics. En primer lloc, es va analitzar la resistència a tetraciclina de la microbiota subgingival d’individus sense periodontitis, per tal de conèixer quin era l’abast de la resistència a un antibiòtic de molt baixa exposició entre la població actual. A aquest treball el va seguir una rèplica en la que es va estudiar la microbiota subgingival d’individus amb periodontitis. En ambdós tipus de mostres es va fer un screening de gens de resistència a tetraciclina i a altres gens que podien indicar la presència d’elements genètics mòbils. Ambdós estudis van mostrar alts nivells de microorganismes resistents a tetraciclina a les mostres obtingudes, i van ser comparades entre elles al tercer estudi, on es van observar diferències entre la microbiota obtinguda i la prevalencia dels gens de resistència en les dues poblacions. La transferència genètica horitzontal a l’ambient oral va ser investigada al quart estudi, en el qual es va demostrar que el gen de resistencia a tetraciclina tet(B), el qual no s’havia descrit abans en grampositius, s’havia integrat al genoma de dos aïllats d’Streptococcus oralis. La resistència a macròlids va ser analitzada al cinqué estudi, en el que es va investigar la susceptibilitat de bacteris del gènere Prevotella a eritromicina i azitromicina, sent el segon un macròlid l’ús del qual ha anat creixent degut a la seva eficacia demostrada i als seus interessants efectes beneficiosos. Per conèixer si la resistència a macròlids en aïllats de Prevotella estava asociada a la presència de gens de resistència a macròlids, es va fer un screening per a aquests gens, així com un anàlisi estadístic que va confirmar l’increment de resistència a macròlids en presència del gen erm(F). Per últim, al sisé estudi es va analitzar la resistència a β-lactàmics, la classe d’antibiòtics més utilitzada en la pràctica dental, en mostres obtingudes de pacients amb periodontitis. La resistència a amoxicilina i cefotaxima, els dos β-lactàmics estudiats, va ser trobada a la majoria de les mostres analitzades juntament amb gens que codifiquen per a β-lactamases i β-lactamases d’espectre estès.

En esta tesis se estudió la resistencia de la microbiota oral a 3 de las clases de antibióticos más utilizadas en la práctica dental: las tetraciclinas, los macrólidos y los β-lactámicos. En primer lugar, se analizó la resistencia a tetraciclina de la microbiota subgingival de individuos sin periodontitis para conocer cual era el alcance de la resistencia a un antibiótico de muy baja exposición actualmente. A este estudio le siguió una réplica en la que se trabajó con la microbiota subgingival de individuos con periodontitis. En ambos tipos de muestras se hizo un screening de genes de resistencia a tetraciclina y a otros genes que podían indicar la presencia de elementos genéticos móviles. Ambos estudios mostraron altos niveles de microorganismos resistentes a tetraciclina en las muestras obtenidas, y fueron comparados entre sí en el tercer estudio, donde se observaron diferencias en la microbiota obtenida y la prevalencia de los genes de resistencia en una y otra población. La transferencia genética horizontal en el ambiente oral fue estudiada en el cuarto estudio, en el que se demostró que el gen de resistencia a tetraciclina tet(B), nunca antes descrito en grampositivas, se había integrado en el genoma de dos aislados de la especie Streptococcus oralis. La resistencia a macrólidos fue analizada en el quinto estudio, en el que se investigó la susceptibilidad de bacterias del género Prevotella a eritromicina y azitromicina, siendo el segundo un macrólido cuyo uso ha ido creciendo debido a su eficacia demostrada y sus efectos beneficiosos. Para conocer si la resistencia a macrólidos en aislados de Prevotella estaba asociada a la presencia de genes de resistencia a macrólidos, se hizo un screening para dichos genes, así como un análisis estadístico que confirmó el incremento de resistencia a macrólidos en presencia del gen erm(F). Por último, en el sexto estudio se analizó la resistencia a β-lactámicos, la clase de antibióticos más utilizada en la práctica dental, en muestras obtenidas de pacientes con periodontitis. La resistencia a amoxicilina y a cefotaxima, los dos β-lactámicos estudiados, fue encontrada en la mayoría de las muestras analizadas junto con genes que codifican para β-lactamasas y β-lactamasas de espectro extendido.

The oral environment is widely colonised by bacteria, which grow in a multispecies biofilm structure that confers many benefitial properties to the microorganisms, including better resistance to mechanical and chemical stress and a greater comunication and genetic exchange among them. The undisturbed growth of the oral biofilm can lead to certain pathologies such as caries, gingivitis or periodontitis. Antibiotics can be necessary as adjuvants in the treatment of these pathologies. However, antimicrobials treatments could fail in the presence of genetic determinants that confer resistance to the antimicrobial given. Resistance to antibiotics is a growing problem of modern medicine. The use of antibiotics is widespread and they are essential for the treatment of many infectious diseases. International organizations, such as the World Health Organization and the European Centre for Disease Prevention and Control, have underlined the importance of surveillance of antibiotic resistance and their causes as an essential mesure to avoid its propagation and to design strategies to fight them. In this thesis, we studied the resistance of the oral microbiota to the 3 main classes of antibiotics used in the dental practice: tetracyclines, macrolides and β-lactams.

In the first place, we analised tetracycline resistance in the subgingival microbiota of healthy individuals without periodontitis in order to know which was the extent of the resistance to an antibiotic with a low level of exposition among the current population. A replica to this study followed, in which subgingival microbiota of patients with periodontitis was used. Screening of tetracycline resistance genes and other genes, that could indicate the presence of mobile genetic elements, was performed in both types of samples. Both studies showed high numbers of microorganisms resistant to tetracycline, and both were compared between them in a third study, where differences were observed in the microbiota obtained and the prevalence of the resistance genes. Horizontal genetic transfer in the oral environment was investigated in the fourth study, in which the integration of the tetracycline resistance gene tet(B), that has never before been described in grampositive bacteria, in the genome of two Streptococcus oralis isolates was proven. Resistance to macrolides was analised in the fifth study, in which the susceptibility of bacteria of the Prevotella genus against erythromycin and azythromycin, being the latter a macrolide which use has been growing due to its proven effectiveness and its interesting beneficial effects, was also tested. In order to know if resistance to macrolides in Prevotella isolates could be related to the presence of macrolide resistance genes, an screening for such genes was performed, together with a statistical analysis which confirmed the increase of macrolide resistance in the presence of the gen erm(F). Finally, resistance to β-lactams, the most used class of antibiotics in the dental practice, was analised in the sixth study in samples obtained from patients with periodontitis. Resistance to amoxicilin and cefotaxime, the two β-lactams studied, was found in most of the analised samples together with genes that code for β-lactamases and Extended Spectrum β-lactamases.