Base Genética de la Resistencia a los Antibióticos

La base genética de la resistencia a los antibióticos es el conjunto de cambios hereditarios en el ADN de una bacteria que le confieren la capacidad de crecer a pesar de un fármaco. La resistencia se codifica intrínsecamente en el cromosoma, se genera por mutación espontánea bajo presión selectiva o se adquiere mediante la importación de genes de resistencia de otros organismos — y estos orígenes genéticos determinan la facilidad con la que la resistencia emerge y se propaga.

Definition

La base genética de la resistencia a los antibióticos se refiere a los determinantes de ADN cromosómicos y adquiridos —genes de resistencia intrínseca, mutaciones que confieren resistencia y genes de resistencia importados— que codifican fenotipos de resistencia y son heredados por las células hijas.

Scope

Este tema aborda dónde reside la información de resistencia en el genoma bacteriano y cómo cambia: rasgos cromosómicos intrínsecos, mutaciones puntuales y su selección, y la distinción entre resistencia mutacional y adquirida. Los elementos móviles que transportan genes adquiridos entre células se presentan aquí y se desarrollan en el tema complementario sobre genes de resistencia y transferencia horizontal. El tratamiento es microbiológico y genético, no clínico.

Core questions

• ¿Es un rasgo de resistencia dado intrínseco, mutacional o adquirido?
• ¿Cómo dan lugar las mutaciones espontáneas bajo presión farmacológica a linajes resistentes?
• ¿Qué distingue la resistencia mutacional de los genes de resistencia adquiridos horizontalmente?
• ¿Por qué el origen genético de un determinante moldea la velocidad de propagación de la resistencia?

Key concepts

• Resistencia intrínseca
• Resistencia adquirida
• Mutación espontánea y selección
• Mutaciones puntuales que confieren resistencia
• Fenotipos hipermutadores
• Coste de aptitud y mutaciones compensatorias
• Resistoma

Mechanisms

La resistencia puede inscribirse en el genoma de dos maneras generales. La resistencia intrínseca refleja genes o características estructurales que una especie posee naturalmente, como una membrana externa de baja permeabilidad o una enzima codificada cromosómicamente. La resistencia adquirida surge por mutación —cambios espontáneos en genes cromosómicos que codifican una diana farmacológica, un transportador o un regulador, los cuales son seleccionados cuando el fármaco está presente— o por la importación de genes de resistencia de otras bacterias. La resistencia mutacional típicamente altera un componente celular existente, mientras que los genes adquiridos a menudo añaden una función completamente nueva, como una enzima degradante. Las mutaciones de resistencia pueden conllevar un coste de aptitud que posteriormente se compensa con mutaciones compensatorias, lo que ayuda a las cepas resistentes a persistir (Munita & Arias, 2016; Blair et al., 2015).

Clinical relevance

Saber si un rasgo de resistencia es intrínseco, mutacional o adquirido ayuda a explicar por qué algunos organismos son predeciblemente resistentes a ciertos fármacos y por qué la resistencia puede surgir durante la terapia; es conocimiento de referencia para interpretar los patrones de susceptibilidad. Esta entrada describe la genética subyacente y no proporciona orientación sobre tratamiento o prescripción.

Epidemiology

Los determinantes de resistencia son evolutivamente antiguos y están ampliamente distribuidos en bacterias ambientales y comensales, formando un reservorio de material genético sobre el cual el uso de antibióticos ejerce selección. La resistencia mutacional surge independientemente en muchos entornos, mientras que los mismos genes adquiridos reaparecen en todo el mundo una vez movilizados, lo que refleja tanto la mutación repetida como la ascendencia compartida de los genes de resistencia (Davies & Davies, 2010).

Evidence & guidelines

El marco genético aquí resumido se basa en revisiones ampliamente citadas sobre mecanismos de resistencia y evolución (Munita & Arias, 2016; Davies & Davies, 2010; Blair et al., 2015). La entrada es educativa y no emite directrices clínicas.

History

A medida que cada clase de antibióticos entró en uso, aparecieron cepas resistentes, y la genética de mediados a finales del siglo XX localizó la resistencia en mutaciones cromosómicas específicas y en elementos genéticos transferibles. Trabajos posteriores demostraron que los genes de resistencia son muy anteriores a los antibióticos clínicos, estableciendo que la capacidad genética para la resistencia es una propiedad antigua e intrínseca de los genomas microbianos (Davies & Davies, 2010).

Key figures

• Julian Davies
• Stuart B. Levy
• Cesar A. Arias
• Laura J. V. Piddock

Seminal works

• davies-davies-2010
• munita-arias-2016
• blair-2015

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre resistencia intrínseca y adquirida?

La resistencia intrínseca es una propiedad natural de una especie codificada en su propio genoma, mientras que la resistencia adquirida resulta de nuevas mutaciones o de genes de resistencia importados de otras bacterias.

¿Cómo conduce la mutación a la resistencia?

Las mutaciones espontáneas pueden alterar la diana de un fármaco, reducir su captación o aumentar su eflujo; cuando el fármaco está presente, las células que portan dichas mutaciones sobreviven preferentemente y el linaje resistente se expande.