Caracterización molecular del desarrollo de resistencia in vivo a las nuevas combinaciones de cefalosporina/inhibidor de β-lactamasa durante el tratamiento de infecciones por pseudomonas aeruginosa multirresistente

Resumen

Ceftolozano/tazobactam y ceftazidima/avibactam son dos nuevas combinaciones de cefalosporina/inhibidor de β-lactamasa que se mantienen activas frente a aislados de Pseudomonas aeruginosa que acumulan múltiples mecanismos de resistencia originados por mutación, lo que determina elevados porcentajes de actividad in vitro. Por esta razón, son consideradas las opciones terapéuticas más interesantes para el manejo de infecciones graves producidas por P. aeruginosa multirresistente (MDR) o extremadamente resistente (XDR). Esta tesis se estructura en tres trabajos que analizan el desarrollo de resistencia en P. aeruginosa a estos nuevos antimicrobianos durante tratamiento mediante el estudio por secuenciación masiva de aislados pareados obtenidos antes y durante/después de la terapia. En todos los casos, el análisis molecular, bioquímico y estructural comparativo revela que: 1) La adquisición in vivo de resistencia a estos antimicrobianos durante tratamiento de infecciones por P. aeruginosa se asocia a la selección de mutaciones estructurales en la β-lactamasa cromosómica AmpC o en β-lactamasas adquiridas de tipo OXA-2 y OXA-10. 2) La expresión en PAO1 de las variantes de AmpC (PDC-315), OXA-2 (OXA-681) y OXA-10 (OXA-14, OXA-794, OXA-795, OXA-824) seleccionadas durante terapia confiere resistencia a ceftolozano/tazobactam y/o ceftazidima/avibactam, 22 aunque comparadas con las enzimas parentales muestran un descenso variable en la CMI de penicilinas y carbapenémicos. 3) El análisis a nivel bioquímico de PDC-315 y OXA-681 revela que ambas β-lactamasas incrementan su eficacia catalítica neta frente a ceftolozano y/o ceftazidima mediante distintos mecanismos bioquímicos, incrementándose la constante catalítica (kcat) en el caso de PDC-315 y la afinidad enzima-sustrato en el caso de OXA-681 (Km). 4) El análisis estructural de las distintas variantes revela que todas las mutaciones se localizan en el bucle Ω de la β-lactamasa. En el caso de la nueva variante de AmpC, PDC-315, las propiedades bioquímicas observadas se deben a que el cambio Asp245Asn en el bucle Ω induce un plegamiento remoto en la hélice H10 que favorece el ataque de residuos catalíticos clave. Por otra parte, los cambios observados en el bucle Ω de las enzimas tipo OXA-2 y OXA-10 conducen a reorganizaciones que favorecen el acceso al centro activo de la cefalosporina, sugiriendo mejoras sustanciales en la afinidad enzima-sustrato.