Surgimiento y selección de organismos resistentes

Los organismos resistentes surgen mediante la combinación de variación genética y selección. La mutación y la adquisición de genes de resistencia generan variantes microbianas que pueden sobrevivir a la exposición a antimicrobianos, y la presencia de un antimicrobiano selecciona esas variantes al suprimir a los competidores susceptibles. Este tema examina cómo se desarrolla ese proceso evolutivo en las poblaciones microbianas y por qué el uso de antimicrobianos es el principal impulsor del surgimiento de la resistencia.

Definition

El surgimiento y la selección de organismos resistentes es el proceso evolutivo por el cual las variantes microbianas que portan determinantes de resistencia —ya sea que surjan por mutación o se adquieran mediante transferencia horizontal de genes— son favorecidas y amplificadas bajo la presión selectiva de la exposición a antimicrobianos.

Scope

El tema abarca los orígenes genéticos de la resistencia (mutación y transferencia horizontal de genes a través de elementos genéticos móviles), el papel de la exposición a antimicrobianos como presión selectiva, la importancia especial de las concentraciones subinhibitorias y la dinámica poblacional por la cual una variante resistente rara puede llegar a dominar. Trata el surgimiento y la selección como epidemiología evolutiva, no como una guía para la prescripción.

Core questions

• ¿De dónde provienen los determinantes de resistencia: mutación, adquisición de genes o ambos?
• ¿Cómo selecciona la exposición a antimicrobianos las variantes resistentes?
• ¿Por qué son importantes las concentraciones subinhibitorias de antimicrobianos para la selección?
• ¿Qué condiciones a nivel poblacional aceleran el aumento de la resistencia?

Key concepts

• Mutación y resistencia de novo
• Transferencia horizontal de genes
• Elementos genéticos móviles: plásmidos, transposones, integrones
• Presión selectiva y ventana de selección
• Concentraciones antimicrobianas subinhibitorias (subletales)
• Costo de aptitud y evolución compensatoria
• Co-selección y resistencia cruzada

Mechanisms

Los determinantes de resistencia entran en una población ya sea por mutación espontánea de objetivos cromosómicos o por adquisición horizontal de genes de resistencia transportados en plásmidos, transposones e integrones. La exposición a antimicrobianos actúa entonces como un filtro selectivo: las células susceptibles son inhibidas o eliminadas mientras que las variantes resistentes sobreviven y proliferan, de modo que la frecuencia de la resistencia aumenta. La selección opera no solo a niveles letales del fármaco, sino también en un rango de concentraciones subinhibitorias, lo que puede enriquecer las subpoblaciones resistentes y promover la mutagénesis. La resistencia a menudo conlleva un costo de aptitud, pero las mutaciones compensatorias y la co-selección por genes ligados pueden estabilizarla, permitiendo que los linajes resistentes persistan incluso cuando se relaja la presión antimicrobiana.

Clinical relevance

El marco de surgimiento y selección explica por qué la exposición a antimicrobianos a nivel poblacional impulsa la resistencia y por qué los patrones de uso configuran la susceptibilidad futura, lo cual es la base conceptual de la administración de antimicrobianos. Describe las consecuencias evolutivas del uso de antimicrobianos en lugar de prescribir cómo debe tratarse a cada paciente individual.

Epidemiology

La intensidad y amplitud del uso de antimicrobianos en la medicina humana y la agricultura proporcionan una presión de selección sostenida, y la movilidad global de los elementos genéticos móviles significa que los determinantes de resistencia seleccionados en un entorno pueden diseminarse ampliamente. Las revisiones de los impulsores de la resistencia enfatizan que la selección se amplifica donde la exposición a antimicrobianos es alta y el control de infecciones es deficiente.

History

El efecto selectivo de los antimicrobianos en las poblaciones bacterianas fue reconocido en las primeras décadas del uso de antibióticos, y el descubrimiento de genes de resistencia transferibles replanteó la resistencia como algo que podía propagarse horizontalmente en lugar de solo por descendencia. Trabajos posteriores aclararon la importancia de las concentraciones subinhibitorias y de los costos de aptitud y la compensación en la configuración de la persistencia de la resistencia.

Debates

¿Cuánto contribuye la selección a concentraciones subinhibitorias al surgimiento de la resistencia?

Más allá de la selección clásica a niveles letales del fármaco, la evidencia indica que las concentraciones bajas y subletales de antimicrobianos pueden enriquecer las subpoblaciones resistentes y promover la mutación adaptativa, ampliando el rango de exposiciones relevantes para el surgimiento.

Seminal works

• andersson-2014
• partridge-2018
• holmes-2016

Frequently asked questions

¿El uso de un antibiótico crea resistencia?

El uso de antimicrobianos no crea genes de resistencia; selecciona organismos que ya los portan o los adquieren al suprimir a los competidores susceptibles, por lo que la resistencia se vuelve más común donde la exposición es alta.

¿Cuál es la diferencia entre mutación y transferencia horizontal de genes como fuentes de resistencia?

La mutación genera resistencia al alterar los propios genes de una célula y se transmite a sus descendientes, mientras que la transferencia horizontal de genes mueve genes de resistencia ya hechos entre organismos no relacionados a través de elementos genéticos móviles.