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Spatial organization and Horizontal gene transfer of Antibiotic Resistance by ESBL in WasteWater

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Cómo cooperan las bacterias contra la amenaza antibiótica

Se considera que las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) son focos para la diseminación de la resistencia a los antibióticos de patógenos a especies bacterianas ambientales. Unos investigadores europeos esperan comprender los mecanismos que subyacen a la transmisión de la resistencia a los antibióticos a través del estudio de las interacciones entre bacterias resistentes a los antibióticos y bacterias sensibles a ellos en las PTAR.

Salud

La Comisión Europea ha declarado que la resistencia a los antibióticos es uno de los principales desafíos socioeconómicos. Cada vez más datos indican que el sector medioambiental contribuye a la transmisión de la resistencia a los antibióticos, pero aún no se comprenden bien los mecanismos. Las bacterias de las aguas residuales son conocidas por conectar los sectores medioambiental, animal y humano, por lo que es fundamental comprender cómo se transmite la resistencia a los antibióticos y vuelve a la población humana.

Delinear la interacción bacteriana en biopelículas

El objetivo del proyecto SHARE_WW era estudiar cómo contribuyen a la transmisión de genes de resistencia las bacterias que crecen juntas en comunidades tridimensionales especializadas conocidas como biopelículas. La investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie y en ella se realizó el cultivo conjunto de cuatro bacterias diferentes para generar biopelículas con múltiples especies. «En la naturaleza, las bacterias no viven solas, como células individuales, sino en ciudades microbianas, como vecinos, e interactúan entre sí de forma amistosa o competitiva», explica Ana Filipa Silva, beneficiaria de una beca de investigación Marie Skłodowska-Curie. El trabajo se centró en la resistencia a los betalactámicos, un tipo de antibiótico utilizado ampliamente y que en la actualidad es el último recurso en los hospitales para tratar infecciones multirresistentes. Se ha documentado que las bacterias detectadas en las aguas residuales degradan los antibióticos betalactámicos a través de la producción de la enzima betalactamasa, que escinde la molécula química antibiótica, lo que la vuelve ineficiente. Para obtener una mejor comprensión de la relación entre la producción de las biopelículas y la resistencia a los antibióticos betalactámicos, Silva investigó el impacto de los antibióticos en la organización bacteriana de la matriz de las biopelículas. Descubrió que las bacterias tenían vecinos favoritos y que las biopelículas son más estables cuando se establece una cooperación. En la presencia de una amenaza antibiótica, la producción de la matriz de la biopelícula aumenta para encerrar a las bacterias sensibles y a sus vecinas en una matriz densa y protectora. Si hay bacterias resistentes a los antibióticos, se transfieren genes de resistencia a las especies sensibles para protegerlas del antibiótico. Además, las especies resistentes parecen secretar a los alrededores la enzima responsable de la degradación antibiótica, de manera que ofrecen una capa de protección adicional a sus vecinas sensibles.

Apuntar a las vecinas: un método alternativo para abordar la resistencia a los antibióticos

En conjunto, el trabajo del proyecto SHARE_WW proporcionó conocimientos fundamentales sobre las biopelículas resistentes a los antibióticos betalactámicos en el medio ambiente. «Es más, nuestro trabajo desveló la importancia de todas las bacterias en las biopelículas (tanto sensibles como resistentes a los antibióticos) en los diagnósticos clínicos y el tratamiento», subraya Silva. Las bacterias de las biopelículas generan una comunidad de cooperación contra la amenaza antibiótica, en la que las bacterias resistentes comparten sus genes de resistencia y enzimas mientras las especies sensibles construyen una matriz protectora en la biopelícula. Comprender las condiciones y los mecanismos que subyacen a estos procesos alimentará la investigación futura sobre estrategias para eliminar la resistencia a los antibióticos en las aguas residuales. Asimismo, esta información tiene el potencial de cambiar el planteamiento de la terapéutica y pasar de dirigirse solo a bacterias resistentes a los antibióticos a elaborar estrategias contra todas las especies de una biopelícula. Algunas PTAR ya han mostrado interés en los resultados de SHARE_WW y están trabajando en su incorporación para desarrollar tratamientos a medida de las aguas, en especial cuando el vertido tratado se recicla para actividades antropogénicas.

Palabras clave

SHARE_WW, bacteria, biopelícula, resistencia a los antibióticos, aguas residuales, antibiótico betalactámico, betalactamasa

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