Population Structure and Antimicrobial Resistance Gene Transfer of Respiratory Escherichia coli Isolated from Swine in China
Este estudio revela que los aislados de Escherichia coli respiratoria de cerdos en toda China constituyen un reservorio significativo de genes de resistencia a los antimicrobianos diversos y altamente transferibles, transportados principalmente en elementos genéticos móviles como plásmidos, lo que plantea riesgos sustanciales para la diseminación de la multirresistencia a humanos y al medio ambiente bajo un marco de Una Sola Salud.
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Los cerdos, al igual que las personas, son susceptibles a la neumonía y otras infecciones respiratorias que pueden ser fatales. Cuando estos animales enferman, los granjeros suelen recurrir a los antibióticos para tratarlos, una práctica que se ha convertido en un estándar en la industria porcina mundial. Sin embargo, el uso generalizado de estas medicinas tiene una consecuencia oculta: fomenta que las bacterias evolucionen defensas, creando cepas que ya no responden al tratamiento. Este fenómeno, conocido como resistencia antimicrobiana, es una crisis creciente para la salud pública. Las bacterias responsables de estas infecciones no están aisladas en la granja; pueden moverse entre los animales, el medio ambiente y los humanos, llevando consigo sus nuevas defensas. Para entender cómo sucede esto, los científicos examinan el código genético de estas bacterias, buscando las instrucciones específicas que les permiten sobrevivir a los antibióticos y los vehículos que ayudan a pasar esas instrucciones a sus vecinos.
Un equipo de investigadores de la Universidad Agrícola de Huazhong en China ha profundizado en este problema examinando un grupo específico de bacterias encontradas en los pulmones de cerdos enfermos. Se centraron en un tipo de bacteria llamado Escherichia coli patógena extraintestinal, o ExPEC. Si bien esta bacteria se asocia frecuentemente con el intestino, estos investigadores estaban interesados en las cepas que invaden el sistema respiratorio, causando neumonía en los cerdos. Reunieron una colección masiva de 442 muestras bacterianas, combinando 54 cepas recién aisladas de granjas de cerdos en el centro de China entre 2022 y 2024 con 388 cepas adicionales encontradas en bases de datos científicas públicas. Al secuenciar la composición genética completa de estas bacterias, el equipo trazó sus árboles genealógicos y catalogó cada gen de resistencia que poseían, con el objetivo de ver cómo se organizan estos rasgos peligrosos y con qué facilidad podrían propagarse.
La investigación reveló que las bacterias que causan infecciones pulmonares en cerdos chinos son altamente diversas, perteneciendo a muchas familias genéticas diferentes, pero comparten una similitud preocupante: están cargadas de genes de resistencia. Los investigadores encontraron 111 tipos diferentes de genes que protegen a las bacterias de los antibióticos. Las defensas más comunes eran contra las sulfonamidas, el cloranfenicol y las tetraciclinas, clases de fármacos utilizados frecuentemente en la agricultura. Más alarmante aún, el equipo detectó genes que confieren resistencia a antibióticos de "último recurso", incluyendo los carbapenémicos y la colistina, que son críticos para tratar infecciones graves en humanos. Aunque estos genes de resistencia de alto nivel específicos no se encontraron en cada muestra, su presencia en la población de cerdos señala un riesgo serio. Las bacterias no solo son resistentes a un fármaco; a menudo son resistentes a muchos, portando un promedio de 13 genes de resistencia diferentes en una sola cepa, con algunas portando hasta 25.
Lo que hace que esta situación sea particularmente peligrosa no es solo la presencia de estos genes, sino su capacidad de movimiento. Los investigadores analizaron el contexto genético de cada gen de resistencia para ver si estaba situado en una pieza de ADN móvil, como un plásmido, que actúa como un transbordador que puede transferir material genético entre bacterias. Encontraron que casi el 77 por ciento de todos los genes de resistencia detectados estaban ubicados en estos elementos móviles. Esto significa que las bacterias tienen un mecanismo incorporado para compartir sus defensas con otras bacterias, incluso aquellas de diferentes especies. Los principales vehículos para esta transferencia fueron los plásmidos, específicamente una familia conocida como IncF, que son excelentes para transportar múltiples genes de resistencia a la vez. El estudio también identificó un grupo estrechamente vinculado de cuatro genes de resistencia específicos que viajan frecuentemente juntos, creando una combinación poderosa que hace que las bacterias sean resistentes simultáneamente a los aminoglucósidos, las sulfonamidas y el cloranfenicol.
Para ver exactamente cómo se mueven estos genes, los investigadores seleccionaron una cepa bacteriana representativa y secuenciaron sus plásmidos con gran detalle. Descubrieron dos plásmidos completos, uno que transportaba ocho genes de resistencia diferentes y otro con cuatro. Estos plásmidos resultaron ser altamente similares a otros vistos previamente en otras bacterias de diferentes huéspedes, lo que sugiere que estos transbordadores genéticos se mueven libremente a través del reino animal. El estudio confirma que los cerdos con infecciones respiratorias no solo están sufriendo una enfermedad local; están actuando como reservorios de una colección compleja y móvil de genes de resistencia a los antibióticos. Debido a que estas bacterias pueden ser liberadas al medio ambiente a través de los desechos o entrar en la cadena alimentaria, los rasgos de resistencia que portan tienen el potencial de llegar a los humanos. Los hallazgos subrayan que las bacterias que viven en los pulmones de los cerdos son una fuente significativa de material genético que podría comprometer la efectividad de los antibióticos utilizados para tratar infecciones humanas, resaltando la urgente necesidad de mejores medidas de vigilancia y control en la producción porcina.
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