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lunes, 12 de abril de 2010

La evolución de un patógeno

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Microfotografía del patógeno Clostridium difficile (fuente: Microbiology Bytes)


Ya hemos hablado en otra ocasión de Clostridium difficile, una bacteria patógena Gram-positiva anaerobia y formadora de esporas. Esta bacteria puede adquirirse por alimentos contaminados o encontrarse en nuestros intestinos como un residente más, aunque afortunadamente en bajos números gracias al efecto competitivo de las diversas especies que conforman nuestra microbiota intestinal, con lo cual no causa problemas.

Pero hay ocasiones en que C. difficile se convierte en un grave problema. Por ejemplo, si tras el uso de una terapia antibiótica se alteran las poblaciones de la microbiota intestinal. Esto puede permitir que C. difficile pueda colonizar el tracto intestinal provocando un cuadro de diarrea severa debido a las toxinas que produce. Como las esporas de la bacteria resisten el tratamiento con antibióticos, es muy difícil de tratar dicha infección.

C. difficile fue reconocido oficialmente como un patógeno en los años 80. Desde entonces se han ido caracterizando genéticamente a distintas cepas, sobre todo mediante la técnica del ribotipado. Es decir, el análisis de los genes que codifican para los distintos RNA ribosomales para establecer las diversas relaciones evolutivas entre distintos brotes epidémicos. De esa forma se estableció la existencia de cuatro clados o linajes principales, entre ellos uno hipervirulento.

En el año 2003 hubo un brote en Canadá producido por una cepa hipervirulenta que presentaba un ribotipo denominado 027. Hasta ese momento esa cepa era bastante rara, pero desde entonces se ha ido extendiendo por todo el mundo y ahora es la responsable del 50% de los casos caracterizados en los hospitales de Norteamérica y del Reino Unido. La epidemiología de C. difficile está evolucionando muy rápidamente y aun no se conoce el porqué.

Un reciente artículo de un grupo investigador del Welcome Trust Sanger Institute describe la completa caracterización del genoma de treinta aislados de C. difficile. Ocho aislados representando a los cuatro clados principales para estudiar la macroevolución de la especie y ventiún aislados del clado hipervirulento para estudiar la microevolución. Y lo que se ha encontrado es que el genoma de C. difficile ha tomado forma debido a eventos de transferencia genética horizontal y recombinación a gran escala que han afectado a lo que podríamos llamar el núcleo central de genes de esta bacteria (en inglés Core genes). Estos eventos evolutivos han tenido lugar tanto a escalas de tiempo cortas como largas.


Árboles filogenéticos de C. difficile basados en la secuenciación de los genomas completos de los diferentes aislados. Las flechas y los círculos vacíos indican inserciones y deleciones genéticas. Las islas genómicas que presentan resistencias a antibióticos están marcadas con asteriscos. El árbol A representa la filogenia de los clados principales. Los cuatro clados determinados anteriormente por la técnica del ribotipado ahora son cinco. Las cepas hipervirulentas del ripotipo 027 están dentro de la rama anaranjada. El árbol B representa la filogenia dentro de la rama 027 lo que nos da idea de la microevolución de dicho grupo. Los nombres de las cepas están coloreados para indicar su lugar de origen (azul-Estados Unidos, rojo-Gran Bretaña, verde – Francia). Fuente: He et al. 2010.



El análisis filogenético ha demostrado que C. difficile es una especie con una gran diversidad genética y cuyos linajes han evolucionado entre los últimos 1'1 - 85 millones de años. Pero la patogenicidad se encuentra en unos determinados linajes y que dicha propiedad ha surgido independientemente en cada uno de ellos.

Los resultados sugieren que la presión selectiva ha dado forma al núcleo central genómico de C. difficile, y que los efectos ambientales y genéticos son los responsables de su reciente expansión como un patógeno. El estudio también abre nuevas vías para el desarrollo de herramientas epidemiológicas para estudiar las rutas de transmisión de esta bacteria y para el diseño de terapias más efectivas.



ResearchBlogging.org
He, M., Sebaihia, M., Lawley, T., Stabler, R., Dawson, L., Martin, M., Holt, K., Seth-Smith, H., Quail, M., Rance, R., Brooks, K., Churcher, C., Harris, D., Bentley, S., Burrows, C., Clark, L., Corton, C., Murray, V., Rose, G., Thurston, S., van Tonder, A., Walker, D., Wren, B., Dougan, G., & Parkhill, J. (2010). Evolutionary dynamics of Clostridium difficile over short and long time scales Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0914322107