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CARACTERIZACIÓN DE RESISTENCIA A METALES PESADOS
(MERCURIO Y COBRE) EN AISLAMIENTOS DE Staphylococcus aureus
RESISTENTES A METICILINA (MRSA) PROVENIENTES DE
HOSPITALES EN COLOMBIA Y ECUADOR
Thomas Alejandro Malavet Luna
Universidad El Bosque
Facultad de Medicina
Pregrado en Medicina
Bogotá
2020
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CARACTERIZACIÓN DE RESISTENCIA A METALES PESADOS
(MERCURIO Y COBRE) EN AISLAMIENTOS DE Staphylococcus aureus
RESISTENTES A METICILINA (MRSA) PROVENIENTES DE
HOSPITALES EN COLOMBIA Y ECUADOR
Thomas Alejandro Malavet Luna
Director (a): Jinnethe Cristina Reyes Manrique MSc, PhD
Trabajo de Grado para Optar por el Título de Médico Cirujano
Universidad El Bosque
Facultad de Medicina
Pregrado en Medicina
Bogotá
2020
3
La Universidad EL BOSQUE no se hace responsable de los conceptos emitidos por los
investigadores en su trabajo, solo velará por el rigor científico, metodológico y ético del mismo en
aras de la búsqueda de la verdad y la justicia
4
1. Agradecimientos
El agradecimiento de este proyecto va dirigido al grupo Unidad de Genética y Resistencia
Antimicrobiana (UGRA) de la Universidad El Bosque, por su incondicional apoyo a lo largo del
desarrollo de este proyecto. Especialmente a la doctora Jinnethe Reyes quien fue mi tutora y guía
en todo el proceso.
5
2. Dedicatoria
A mis padres, Tomás Malavet y Aida Luna, por patrocinarme la idea de estudiar esta carrera.
6
Tabla de contenido
Contenido
1. Agradecimientos .....................................................................................................................4
2. Dedicatoria ..............................................................................................................................5
Tabla de contenido ......................................................................................................................6
3. Resumen .................................................................................................................................8
4. Palabras clave..........................................................................................................................8
5. Abstract ...................................................................................................................................9
6. Planteamiento del problema .................................................................................................. 10
7. Justificación .......................................................................................................................... 12
8. Objetivo general .................................................................................................................... 14
9. Objetivos específicos ............................................................................................................. 14
10. Marco teórico ...................................................................................................................... 15
10.1 Staphylococcus aureus: generalidades, patogenia y virulencia........................................ 15
10.3 SARM asociado al hospital ............................................................................................ 19
10.4 SARM asociado a la comunidad .................................................................................... 19
10.5 Metales pesados generalidades y su impacto en el ser humano ....................................... 21
10.6 Situación del mercurio en Colombia .............................................................................. 24
10.7 Resistencia a metales pesados en Staphylococcus aureus ............................................... 27
10.8 Epidemiología de resistencia a metales pesados en Colombia, Latinoamérica y a nivel
mundial ................................................................................................................................. 31
11. Metodología ........................................................................................................................ 32
11.1 Población de referencia .................................................................................................. 32
11.2 Muestra y muestreo ....................................................................................................... 33
11.3 Identificación de especie ................................................................................................ 33
11.4 Variables de estudio....................................................................................................... 34
Tabla 1. Organización de variables de estudio ....................................................................... 34
11.5 Plan de análisis .............................................................................................................. 34
11.6 Caracterización fenotípica de la resistencia a metales pesados (mercurio y cobre) .......... 34
Tabla 2. Concentraciones Minimas Inhibitorias para mercurio y cobre .................................. 35
11.7 Caracterización genotípica de la resistencia a metales pesados (mercurio y cobre) ......... 35
11.8 Consideraciones éticas ................................................................................................... 36
12. Resultados ........................................................................................................................... 37
12.1 Gráfico 1: Presencia de copB en las cepas evaluadas de Colombia y Ecuador ................ 38
7
12.2 Gráfico 2: Distribución de CIMs en SARM que presentan copB .................................... 38
12.3 Gráfico 3: Prevalencia de merA y merB y resistencia a mercurio en Colombia .............. 39
12.4 Tabla 3. Características de las cepas evaluadas .............................................................. 40
12.5 Tabla 4. Frecuencia de los genes merAB en Colombia y Ecuador .................................. 42
12.6 Tabla 5. Frecuencia de los genes copB en Colombia y Ecuador ..................................... 42
13. Discusión ............................................................................................................................ 42
14. Conclusiones ....................................................................................................................... 46
15. Glosario .............................................................................................................................. 47
16. Diccionario de siglas ........................................................................................................... 52
17. Referencias bilbiograficas ................................................................................................ 54
8
3. Resumen
Contexto. La aparición y diseminación global del Staphylococcus aureus
resistente a meticilina ocurrió en 1960, convirtiéndose en una de las causas más
importantes de infecciones bacterianas asociadas al cuidado de la salud y a la
comunidad. En Colombia y Ecuador, diferentes estudios en los últimos 15 años
han descrito que poseen en sus hospitales diferentes prevalencias de
Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) asociados a la
comunidad y al hospital principalmente pertenecientes al clon USA 300
variante Latinoamericana. Se ha planteado que factores del medio ambiente
como la presencia de metales pesados, en estos países, podrían influir en la
aparición de genes de resistencia contra metales pesados. Este trabajo propone
caracterizar la resistencia a metales pesados (mercurio y cobre) en aislamientos de Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) provenientes de
hospitales Colombia y Ecuador.
Métodos. Se evaluaron aislamientos de SARM recolectados en una
vigilancia anterior realizada por el grupo UGRA provenientes de pacientes con
bacteriemia, donde se obtuvieron cepas de 9 paises en America latina,
incluyendo Colombia y Ecuador. A estos 70 aislamientos se les realizó reacción
en cadena de la polimerasa (PCR) para identificar los genes merA, merB y copB.
Así mismo se usó la técnica de microdilución en caldo TBS (caldo tripticasa
soya) para evaluar las concentraciones inhibitorias mínima (CIMs) con el
objetivo de caracterizar su genotipo y fenotipo frente a la resistencia a mercurio y cobre.
Resultados. Se evaluaron 41 aislamientos SARM colombianos, donde el
73% (30) tenían los genes de resistencia a mercurio y 85% (35) de cobre. Con
respecto a Ecuador, se evaluaron 29 aislamientos de SARM cuyos genes de
resistencia a mercurio correspondió a 75% (22) y cobre 65% (19). Igualmente
se evaluaron las CIMs de las cepas de cada país para mercurio y cobre. El 73%
(30) de las cepas colombianas superaron concentraciones de mercurio de
128μM. Para cobre se aprecia que la mayoría de las cepas de ambos países se
ubican dentro de las CIMs más altas para este metal.
Conclusión. Los resultados de este trabajo revelan una alta prevalencia correspondiente al 73% para Colombia y 75% para Ecuador acerca de la
presencia de genes de resistencia a metales pesados especialmente mercurio en
las cepas de SARM evaluadas, que se correlaciona con las CIMs.
4. Palabras clave
SARM, Variante Latinoamericana, resistencia, metales pesados, mercurio,
cobre, contaminación, Staphylococcus aureus
9
5. Abstract
Background. The emergence and global spread of methicillin-resistant
Staphylococcus aureus occurred in 1960, it is becoming one of the most
important causes of health care and community-associated bacterial infections.
In Colombia and Ecuador, different studies for the last 15 years have described
different prevalence of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)
associated with the community and the hospital, especially those that belong to
the USA300 Latinoamerican Variant, in their institutions. It has been suggested
that environmental factors such as the presence of heavy metals in these
countries could influence the appearance of resistant genes against heavy
metals. This work proposes to characterize resistance to heavy metals (mercury and copper) in isolates of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)
from hospitals in Colombia and Ecuador.
Methods. MRSA isolates were assessed, these isolates were collected in
a previous surveillance carried out by UGRA group and came from patients
with bacteremia from 9 Latin American countries, including Colombia and
Ecuador. The polymerase chain reaction (PCR) was used to identify the merA,
merB and copB genes in MRSA strains from patients with bacteremia in
Colombia and Ecuador. In addition, the microdilution technique in TSB broth
(trypticase soy broth) was used to assess the MICs (minimum inhibitory
concentrations), in order to characterize the genotype and phenotype.
Results. There were 41 Colombian MRSA isolates assessed, 73% (30)
had the genes for resistance to mercury and 85% (35) had resistance to copper.
Regarding Ecuador, 29 MRSA isolates were evaluated whose genes for
resistance to mercury corresponded to 75% (22) and copper to 65% (19).
Similarly, were evaluated the MICs from the isolates of each country for
mercury and copper. The 73% from the Colombian isolates surpassed mercury
concentrations of 128 μM. For copper, it appears that the majority of the isolates
from both countries of the MICs are graphically located higher for this metal.
Conclusion The results of assessing MRSA strains, determined a high prevalence of heavy metal resistance genes. This is proved by finding 73% of
heavy metals resistance genes (especially mercury) in Colombia and 75% in
Ecuador, that correlates with the MICs.
Key words
MRSA, Latinoamerican Variant, resistance, heavy metals, mercury, copper,
pollution, Staphylococcus aureus
10
6. Planteamiento del problema
Staphylococcus aureus es una bacteria comensal que se encuentra en el microbioma humano,
especialmente en la piel y mucosas(1). Tiene la capacidad de colonizar los lugares mencionados,
a través de mecanismos moleculares específicos, donde se convierte potencialmente en patógeno.
Por lo que es una de las principales causas de bacteriemia, osteomielitis, endocarditis infecciosa,
enfermedades de la piel y tejidos blandos e infecciones asociadas al cuidado de la salud (1). Ahora
bien, la aparición en 1961 del Staphylococcus aureus resistente a meticilina, ha generado
clasificaciones clonales de acuerdo con sus características fenotípicas y genéticas, los cuales se
pueden clasificar como asociados a la comunidad y/o adquiridos en el hospital. De acuerdo a lo
anterior y a su amplia diseminación, han hecho de este microorganismo uno de los principales
patógenos a investigar, convirtiéndose de este modo en un problema de salud pública a nivel
mundial (2,3).
De manera específica en Colombia, se han realizado diferentes estudios en los últimos 15 años, de
los cuales se ha descrito la prevalencia en hospitales de SARM asociados a la comunidad (79%) y
al hospital (7%), entre los años 2010 a 2014. En cuanto al asociado a la comunidad,
específicamente el denominado USA 300-VL (Variante Latinoamericana) es el predominante
(79%), el cual es similar al encontrado en Estados Unidos (USA300-NA), pero con diferencias
importantes a nivel genético (4). Los análisis filogenéticos más recientes revelaron que estos dos
linajes genéticos están estrechamente relacionados entre sí, que sus clados fueron separados
geográficamente aproximadamente en los años 1985 y 1989, y que su ancestro común pudo haber
surgido a mediados de 1970 (4). De igual modo se ha demostrado la adquisición del elemento
11
móvil catabólico de arginina (ACME) por parte de USA-300-ST8 de Norteamérica y del elemento
móvil de resistencia a mercurio y cobre (COMER) para USA300VL-ST8(4)(5).
Teniendo en cuenta los resultados publicados por el grupo de investigación Unidad de Genética y
Resistencia Antimicrobiana (UGRA) de la Universidad El Bosque, los países con más cepas de
SARM que contienen el elemento COMER son Colombia y Ecuador (4), los cuales concuerdan
con la distribución geográfica de linaje genómico del USA300-VL. A su vez, el elemento COMER
contiene genes de interés, el mer A, mer B y cop B, los primeros le confieren la propiedad de
resistencia a mercurio y el segundo a cobre (5).
En Colombia y en especial en Bogotá los niveles de metales pesados en el agua están por encima
de los estándares internacionales (6). La contaminación ocurre por el uso indiscriminado
principalmente de mercurio en la minería aurífera (7). De acuerdo con los expuesto anteriormente,
el presente estudio busca responder a la siguiente pregunta de investigación: ¿Presenta el
Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) adquirido en la comunidad y asociado al
hospital, resistencia a metales pesados (mercurio y cobre) en Colombia y Ecuador?
12
7. Justificación
Para la salud pública, es de gran importancia la vigilancia de enfermedades infecciosas,
especialmente las provocadas por bacterias por su impacto en la morbimortalidad. Uno de los
aspectos más importantes es la resistencia a antibióticos que pueden desarrollar estos
microorganismos como mecanismo de adaptación al medio. Esto limita cada vez más las opciones
terapéuticas para su control.
Uno de los microorganismos que se caracteriza por lo anterior es el Staphylococcus aureus. Este
agente microbiano se puede encontrar en piel, narinas, orofaringe, axila, vagina y periné bien sea
como comensal o como un potencial patógeno. Aproximadamente del 20 al 40% de personas sanas
están colonizadas. La tasa de colonización aumenta según las preexistencias del paciente como
infección por VIH, resistencia a la insulina, uso de drogas intravenosas, uso de hemodiálisis y
alteraciones o daños en la piel (8).
El Staphylococcus aureus puede ser el causante de múltiples procesos infecciosos que pueden ir
desde infecciones de piel y tejidos blandos hasta enfermedades sistémicas graves como
bacteriemia y sepsis. Una de las cepas que produce más complicaciones por su virulencia y
resistencia a antibioticos es el Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM). La
relevancia clínica de esta bacteria reside en que dificulta el tratamiento de la infección que produce
y conlleva a tomar medidas de control en el medio hospitalario. Teniendo en cuenta que su origen
puede ser comunitario o asociado al cuidado de la salud (8).
13
Se ha encontrado factores decisivos que influyen en la patogénesis de las infecciones por
Staphylococcus aureus resistente a meticilina adquirido en la comunidad (AC-SARM). Uno de
estos factores es la presencia del elemento móvil catabólico de arginina (ACME), que facilita la
evasión de los mecanismos de defensa del hospedero. Este factor está presente en los clones de
SARM norteamericanos mientras que en los clones latinoamericanos predomina la presencia del
elemento móvil de resistencia a cobre y mercurio (COMER), el cual le confiere genes de
resistencia a metales como mercurio y cobre (4). Es de relevancia el hallazgo de esos elementos
porque provocan la expresión de factores de virulencia y su aparición está relacionada
probablemente con la presión del medio ambiente secundario a la contaminación.
La presente investigación se enfoca en estudiar la presencia de genes de resistencia a metales
pesados en Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) procedentes de hospitales
colombianos y ecuatorianos.
La situación medio ambiental por la que está atravesando Latinoamérica, en especial Colombia,
por los elevados niveles de mercurio en el ambiente, y la variación en la epidemiologia del
Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) como consecuencia de reemplazos clonales
que han ocurrido a través del tiempo. Lo anterior puede llevar a un aumento en la incidencia de
infecciones por ese microorganismo.
Por lo anterior, este grupo de investigación (UGRA) se interesó por conocer cuantas cepas de
SARM recolectadas de hospitales colombianos y ecuatorianos efectivamente presentan genes de
resistencia a metales pesados y cuántas de ellas lo expresan.
14
De este modo, se espera que los resultados sirvan como insumo para qué en el futuro, a través de
técnicas más especializadas como el uso de métodos de transcriptómica y genómica, se logre
establecer una clara asociación y/o causalidad acerca del surgimiento de la resistencia a metales
pesados en SARM y su impacto sobre el ser humano.
8. Objetivo general
Caracterizar la resistencia a metales pesados (mercurio y cobre) en aislamientos de Staphylococcus
aureus resistente a meticilina (SARM) provenientes de hospitales en Colombia y Ecuador.
9. Objetivos específicos
- Identificar a través de métodos fenotípicos la resistencia a metales pesados en aislamientos
de Staphyloccocus aureus resistente a meticilina de hospitales colombianos y ecuatorianos.
- Determinar por medio de métodos genotípicos la presencia de genes de resistencia a
metales pesados y su ubicación en el genoma de Staphyloccocus aureus resistente a
meticilina en aislamientos de hospitales colombianos y ecuatorianos.
- Establecer la prevalencia de aislamientos de Staphylococcus aureus resistentes a meticilina
(SARM) con genes de resistencia a metales pesados en hospitales colombianos y
ecuatorianos.
15
10. Marco teórico
10.1 Staphylococcus aureus: generalidades, patogenia y virulencia
Staphylococcus aureus es una especie de bacteria que se caracteriza por ser un microorganismo
aerobio y observarse como coco Gram positivo con agrupación en racimos y formar colonias de
color dorado en agar sangre, de allí su nombre staphyle - racimo, aureus - dorado (9).
Adicionalmente, se encuentra en el microbioma humano, especialmente en la piel y mucosa. Se
pueden identificar mediante métodos fenotípicos que incluyen pruebas de coagulasa y
aglutinación, además se pueden utilizar otras pruebas bioquímicas como la detección de la
presencia de la desoxirribonucleasa termoestable que se puede usar para identificar rápidamente
la presencia del S. aureus en los hemocultivos (10).
La patogenia de S. aureus comienza desde su presencia normal en la piel y mucosas humanas. S.
aureus es capaz de adherirse a superficies cubiertas de fibronectina, células endoteliales, y células
epiteliales de la mucosa nasal. A pesar de esta habilidad el microorganismo no puede crecer
fácilmente en estas superficies, probablemente por la flora residente que también yace ahí como
S. epidermidis (10).
16
Ahora bien, los procesos patológicos comienzan a partir de una alteración de la primera barrera de
defensa como lo es la piel, por ejemplo, cortes, laceraciones y abrasiones suelen alterar la
conformación histológica de la piel y así favorecer la invasión del S. aureus directamente al tejido.
Cuando las circunstancias favorecen y promueven la invasión, este patógeno está bien equipado
para evadir la inmunidad innata del hospedero debido a varios factores de virulencia que éste posee
(10)(figura 1).
Los factores de virulencia se pueden clasificar en componentes estructurales, toxinas y enzimas.
Dentro de los componentes estructurales esta la capsula que inhibe la quimiotaxis y fagocitosis, la
proteína A que inhibe la eliminación mediada por anticuerpos y el ácido teicoico que se une a la
fibronectina. Las principales toxinas son: las toxinas exfoliativas (ETA y ETB) que se encargan
de romper las uniones intercelulares; las citotoxinas que destruyen leucocitos (leucocidina Panton-
Valentine), fibroblastos y eritrocitos; las enterotoxinas que son superantígenos que estimula la
proliferación de linfocitos T y la liberación de mediadores de la inflamación, lo que aumenta el
peristaltismo, y pérdida de líquidos; la toxina 1 del síndrome de shock tóxico, que condiciona la
destrucción de células endoteliales. Las enzimas características son coagulasa que convierte el
fibrinógeno en fibrina; hialuronidasa, que hidroliza ácidos hialurónicos; fibrinolisina, que disuelve
los coágulos de fibrina; lipasas, que hidrolizan lípidos(9).
Desde hace algunos años y con la disponibilidad de la secuenciación del genoma completo, se ha
revelado de una manera más clara la caracterización de elementos genéticos móviles que pueden
contener genes que codifican para factores de virulencia y genes responsables de resistencia
17
antimicrobiana. Un ejemplo de lo anterior es la transferencia horizontal de genes que codifica para
la leucocidina Panton-Valentine (PVL) y la presencia del gen mecA el cual es un determinante para
la resistencia a meticilina (10).
Figura 1. Factores de virulencia de Staphylococcus aureus. A. Proteinas de superficie. B y C. Corte transversal de la
membrana y pared celular. TSST-1, toxina del síndrome de shock toxico 1. Adaptado por el autor. Tomado de: Rachel,
Franklin, 2008. Pathogenesis of Methicillin‐ResistantStaphylococcus aureusInfection. Clinical Infectious Diseases..
doi:10.1086/533591
10.2 Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM)
En Inglaterra en el año 1961 se reconoce la aparición de Staphylococcus aureus resistente a
meticilina (SARM) (2). Desde esta fecha muchos países han experimentado el aumento de la
18
prevalencia de SARM (11). Esta varía notablemente dependiendo de la región geográfica desde
Escandinavia con prevalencias bajas hasta Asia y América con las más altas (11). Por ejemplo, se
ha visto que desde los años 2000, en Europa la prevalencia en varios países como Francia, Suiza
y Noruega ha disminuido, mientras que, en América, especialmente en Estados Unidos ha
aumentado su prevalencia en un 53% desde el año 2005. Este hecho se le atribuye principalmente
a la aparición de SARM adquirido en la comunidad SARM-AC particularmente el clon USA300
(11).
El SARM se caracteriza por poseer resistencia bacteriana frente a la meticilina, mediada por la
adquisición de un gen (mecA) que codifica para una proteína de unión a penicilina PBP 2ª
modificada, la cual tiene una baja afinidad por la mayoría de betalactámicos incluyendo
cefalosporinas y algunos carbapenémicos (11). El gen mec A se localiza en un elemento móvil,
denominado SCCmec, casete cromosomal estafilocócico mec. Existen diferentes tipos y subtipos
de elementos SCCmec que se han podido identificar en los SARM y van del I-XI, surgiendo una
caracterización molecular de SARM, que ha permitido categorizarlos en los que pueden estar -
asociados al cuidado de la salud SARM-HA y los SARM adquiridos en la comunidad SARM-AC
(12).
De acuerdo con lo anterior, los tipos I, II y III se encuentran predominantemente en los SARM-
AH, mientras que los tipos IV y V se observan principalmente en los SARM-AC (12). Sin
embargo, esta clasificación se ha vuelto algo confuso porque algunas cepas de SARM con SCCmec
tipo IV han sido causantes de infecciones asociadas al cuidado de la salud, así que además de usar
la definición molecular se toman en cuenta otras definiciones que plantean que una infección por
SARM-AC debe ser adquirida en un entorno ambulatorio o dentro de 48 horas previas a una
19
hospitalización y/o que el paciente no haya tenido una infección previa por SARM (13).
10.3 SARM asociado al hospital
Desde 1960 SARM-AH ha sido una causa de preocupación en los entornos hospitalarios por la
resistencia a múltiples antibióticos. Las infecciones de piel y tejidos blandos, estados de sepsis y
neumonías causadas por estos microorganismos se distinguen por ser más severas e invasivas (11).
Además, se deben tomar en cuenta factores de riesgo para definirlo como una infección por
SARM-AH como lo son el uso de antibióticos previo, hospitalizaciones prolongadas (>48 horas),
estancia en cuidados intensivos, intervenciones quirúrgicas, hemodiálisis, proximidad con
pacientes infectados y uso de dispositivos invasivos como catéteres vasculares, tubos
endotraqueales y sondas vesicales (14).
Respecto a sus genes de virulencia, se tiene un estudio realizado en Colombia donde se encontró
que los SARM-AH eran las únicas cepas que contenían exclusivamente un cluster de genes de
enterotoxinas (egc), mientras que los SARM-AC tenían exclusivamente los genes lukF-PV/lukS-
PV que codifican para la toxina (PVL) (15).
10.4 SARM asociado a la comunidad
En algunos estados del sur de EEUU en el año 2006, se aislaron cepas de SARM provenientes de
prisioneros, atletas, pertenecientes a equipos deportivos, militares y niños, los cuales fueron
caracterizados por medio de electroforesis de campo pulsado (PFGE), designándolas con el
20
nombre de “USA-300” (5). Las infecciones de piel y tejidos blandos más prevalentes eran causadas
por este microorganismo, así como también puede provocar infecciones más severas como
neumonía necrotizante, osteomielitis y fascitis necrotizante (10). La extensa diseminación en USA
del USA300 se ha asociado con el aumento en las hospitalizaciones por infección de piel y tejidos
blandos desde el año 2000 a la actualidad (4) (5).
Ahora bien, en el año 2006 se identifican por primera vez cepas de SARM asociadas a la
comunidad en Colombia y entre 2006 a 2008 en Latinoamérica, especialmente en países como
Colombia, Venezuela y Ecuador designadas con el nombre de USA 300-VL (Variante
Latinoamericana) que al parecer causaban el mismo espectro de la enfermedad que el USA300 de
Norteamérica, así como la presencia de genes en común como el gen que codifica para la
leucocidina Panton-Valentine (PVL) y otros genes que codifican para enterotoxinas importantes
para su patogenicidad (5)(16). No obstante, difieren en la carencia del elemento ACME (elemento
móvil catabólico de arginina), una isla de genes que codifican para el sistema arginina deaminasa,
el cual es de gran importancia para el crecimiento y desarrollo del microorganismo en el hospedero
(17).
Durante un tiempo se asumió una teoría que consiste en una probable diseminación de cepas de
CA-SARM desde Norteamérica hacia Suramérica (5). Sin embargo, esto fue desmontado por
análisis filogenéticos que revelaron la existencia de un ancestro en común que surgió a mediados
de 1970 y la aparición de dos linajes que se pueden agrupar en clados uno norteamericano (NA) y
uno sudamericano (SA) cuyos años de aparición se presume que fueron en 1989 y 1985
respectivamente (5). La segregación geográfica coincidió con la adquisición del elemento ACME
21
en aislamientos de NA y el elemento móvil de resistencia a mercurio y cobre (COMER) en
aislamientos SA (4). Este último contiene tres genes clave el merA, merB y copB, los dos primeros
le confieren la propiedad de resistencia a mercurio y el tercero a cobre (5)(figura 2).
Figura 2. Comparación del locus adyacente al elemento SCCmec en Staphylococcus aureus.de Norteamérica y
Suramérica. A. El elemento móvil catabólico de arginina (ACME) es característico de las cepas norteamericanas y el
elemento de resistencia a cobre y mercurio (COMER) es característico de las cepas suramericanas. Solo el gen copB
y una lipoproteína adyacente se en cuentran en ambos elementos 1. Adaptado por el autor. Tomado de: Planet PJ, Diaz
L, Kolokotronis SO, Narechania A, Reyes J, Xing G, et al. Parallel epidemics of community-associated methicillin-
resistant staphylococcus aureus USA300 infection in North and South America. J Infect Dis. 2015;212(12):1874–82
10.5 Metales pesados generalidades y su impacto en el ser humano
En países desarrollados y en vía de desarrollo cuya economía se basa en la industria y/o la
agricultura, se ha visto que sobrepasan los lineamientos de protección ambiental dando como
resultado contaminación hídrica y de la tierra (18)(19)
Metales pesados como mercurio, arsénico y cobre, son ampliamente utilizados, tanto así que se
22
pueden encontrar contaminando la dieta y causar una serie de eventos adversos en el cuerpo de
humanos y animales (20).
Los metales pesados pueden escapar a mecanismos de control como la homeostasis, transporte,
compartimentalización, y unión específica a constituyentes celulares, generando así efectos
tóxicos y letales. Además, causa un mal funcionamiento celular, ya que en múltiples reacciones
metabólicas estos metales desplazan los verdaderos sustratos, provocando también deterioro
oxidativo porque se unen al DNA otras proteínas nucleares.
Los síntomas son los primeros indicadores de una contaminación por metales pesados, ejemplos
de esto son discapacidad intelectual en niños, demencia en adultos, trastornos en el sistema
nervioso central, enfermedad renal, enfermedad hepática, insomnio, inestabilidad emocional,
depresión y alteraciones en la visión (20).
Aunque la toxicidad se manifiesta a partir de una exposición súbita o a cantidades sustanciales de
metales, como lo es la exposición ocupacional, típicamente afecta múltiples órganos y la severidad
de dicho daño depende en el tipo de metal, la ruta duración de la exposición y de la susceptibilidad
individual (20).
La fisiopatología de las intoxicaciones con metales pesados se basa en tres procesos. El primero
es la producción excesiva de radicales libres de oxígeno (ROS) y nitrógeno (RNS). El segundo es
la disminución intracelular de las reservas de antioxidantes y el tercero consiste en la inhibición o
23
disminución de las enzimas que contribuyen significativamente al metabolismo de detoxificación
de especies reactivas a oxígeno (20).
El mercurio es uno de los metales pesados cuya toxicosis es más frecuente que con otros metales.
Su presencia ambiental ha aumentado en el último siglo por las prácticas humanas como
agricultura, explotación en minas auríferas y la descarga de aguas residuales industriales al medio
(21).
Adicionalmente, hay otros tipos de exposiciones como la presencia de amalgamas y la comida de
mar. Cuando se ingiere disuelto en agua su vida media puede llegar hasta 40 días dentro del cuerpo.
Lo anterior se explica por su naturaleza lipofílica, esta propiedad le confiere la facilidad de
atravesar las membranas y depositarse en diferentes compartimientos. En mujeres embarazadas
ocurre el fenómeno de transmisión vertical, pues este metal atraviesa fácilmente la placenta,
igualmente durante la lactancia el mercurio se secreta en la leche materna llegando así al lactante
(20). Las principales alteraciones de intoxicación con mercurio son: daño pulmonar, cambios en
la coloración de las mucosas, náuseas, vómito, diarrea, rash cutáneo, hipotensión, disfunción renal
y manifestaciones neurológicas como cambios de conducta, depresión, ansiedad y reducción en la
coordinación motora (20). Por el alto grado de morbilidad que produce este agente, la OMS decretó
que la concentración de mercurio no debe ser superior a 0.002mg/L en el agua (20).
El cobre es otro metal pesado de importancia, su exposición está determinada por el uso comercial
en construcciones eléctricas, agricultura, refinerías de petróleo, pesca, tratamiento de aguas y
joyería. En el ámbito médico, al igual que con el mercurio, tenía un uso en la postura de amalgamas
dentarias, y hoy en día el principal uso es el del dispositivo anticonceptivo intrauterino. Las
24
principales fuentes de cobre son aire, tierra y agua. Siendo la primera la menos significativa, la
segunda derivada de la minería y la tercera la que más afecta a la población por la ingesta de agua
contaminada (22)
Las concentraciones de cobre en solución dependen del pH y la presencia de compuestos orgánicos
e inorgánicos que a su vez modifican la biodisponibilidad, se dice que la concentración de cobre
en el agua natural es de 4-10 µg/L, y cuando transcurre por las tuberías se le adiciona un 1 mg Cu
en promedio (22). Los rangos de tolerabilidad varían según la literatura porque hay estudios en los
que a partir de 3 mg Cu comienzan a manifestar síntomas gastrointestinales y otros en los que
pacientes llegan a consumir hasta 8 mg Cu y permanecen asintomáticos (23). Sin embargo, se
acepta lo siguiente: concentraciones tóxicas de cobre provocan manifestaciones después de la
ingestión 1 g Cu (22). Su importancia radica en el impacto en la comunidad, por esta razón se
deben tomar en cuenta las manifestaciones clínicas como náusea, vómito, hematemesis, cambios
en la coloración de la piel y faneras, lesión renal aguda y efectos sistémicos como estado alterado
de conciencia, arritmias y sepsis (22).
10.6 Situación del mercurio en Colombia
La situación del mercurio en Colombia es muy desfavorable, en promedio por cada colombiano se
liberan 1,6 gramos de mercurio cada año, comparado con los principales liberadores de mercurio
al ambiente como Perú, Indonesia, China y Brasil que liberan menos de 1 gramos por persona al
25
año, convierte a Colombia como el país que más mercurio libera per cápita (24). Siendo la
población aproximadamente de 48 millones se liberan de 50 a 100 toneladas por año (24).
Entre los años 2013 a 2015 se reportaron 1126 casos de intoxicación por mercurio en 18
departamentos siendo 5 en los que se concentraron el 93% de los casos: Antioquia, Chocó,
Córdoba, Bolívar y Sucre presentaron la mayoría de los casos respectivamente. Lo anterior como
resultado de la práctica minera concentrada en dichas zonas. El 86,7% de la minería de oro no
cuenta con título minero ni licencia ambiental, lo que dificulta el control en el uso de mercurio.
Son cerca de 3.584 minas que no cumplen con estándares ambientales, sociales y económicos. Así
la minería aurífera utiliza más del 55% del mercurio que se libera en Colombia (25).
Existen dos rutas de entrada de mercurio a Colombia. La primera es la ruta legal en Colombia a
través de la cual se importa cerca de mil toneladas de mercurio de países como España, México,
Países bajos, Estados Unidos, Reino Unido, Alemania, Rusia y China (26). La mayoría de este
mercurio ingresa por vía marítima y vía aérea. La segunda ruta es la ilegal cuyos principales
proveedores son China, Perú, México y Estados Unidos. Su distribución comprende vía marítima
y terrestre. Sin embargo, la cantidad exacta de mercurio ilegal que ingresa al país se desconoce,
pero se calcula que podrías superar las 50 toneladas al año (26).
26
Figura 3. Histórico sobre la producción de oro. Adaptado por el autor. Tomado de: SIMCO, Banco de la República,
Ministerio de Minas y Energía, Minercol, Ingeominas (2004-2010), Servicio Geológico Colombiano (2011) y Agencia
Nacional de Minería, con base en liquidación de regalías
Una vez llega el mercurio a Colombia, siendo Medellín el mayor centro de distribución de
mercurio legal e ilegal al concentrar 57% de todo el mercurio importado, empieza la distribución
a los centros mineros a través de cuatro rutas: Ruta noreste de Antioquia, Ruta suroeste de
Antioquia, Ruta del bajo Cauca y Ruta suroeste de Chocó (26).
Se han realizado varios estudios sobre la contaminación por mercurio en el territorio colombiano,
especialmente en el Chocó, pues es uno de los lugares más biodiversos del mundo y es el segundo
productor de oro en el país. No obstante, el 90% de la extracción de oro se hace de forma ilegal.
(26). Se analizaron 248 muestras de cabello humano en zonas de extracción ilegal minera
27
encontrando que el 53% de las muestras sobrepasaron el límite aceptado a nivel internacional como
seguro para los seres humanos de 1 ppm (27).
En promedio el mercurio encontrado en las muestras fue de 6.72 ppm, el 19% de las muestras
presentaron niveles mayores a 10 ppm y el 3% presentaron niveles mayores a 40 ppm. También
se analizaron las concentraciones de mercurio en peces de diferentes especímenes que se
recolectaron en varios puntos del río Atrato y cuyos resultados mostraron que las concentraciones
exceden el límite máximo recomendado de mercurio en pescado, siendo esto un hecho grave pues
la mayoría de la población depende de éste como fuente principal de proteína en la dieta (27).
10.7 Resistencia a metales pesados en Staphylococcus aureus
En 1987 se publica el primer estudio acerca de la regulación del mercurio en S. aureus. En éste se
describe que los genes de resistencia a mercurio (mer) se encuentran en plásmidos y transposones,
agrupados en un operón (figura 4). También se menciona las enzimas que son codificadas por esos
genes mer como la enzima organomercurial liasa que cataliza el clivaje del mercurio al carbono y
la enzima de alto sustrato-especifico de mercurio reductasa. De esta manera el S. aureus es capaz
de reducir el mercurio de su estado Hg (II) a su estado elemental Hg (0), el cual es insoluble en
agua y se volatiliza por su alta presión de vapor (28) (29) (30).
28
Figura 4. El sistema mer. (A) Se aprecia el operón mer con sus respectivos genes en paréntesis, están presentes en la
mayoría de estos operones. (B) Muestra el mecanismo de detoxificación de mercurio dentro de la célula. Los colores
de las proteínas corresponden a los colores de los genes que las codifican. Adaptado por el autor. Tomado de: Boyd
ES, Barkay T. The mercury resistance operon: From an origin in a geothermal environment to an efficient
detoxification machine. Front Microbiol. 2012;3(OCT):1–13
Más tarde, en 1970 se publican los primeros estudios sobre la posible adquisición de los genes de
resistencia a metales pesados en S. aureus. Se presume que la frecuente exposición a derivados de
este metal, por ejemplo, el uso de diuréticos con mercurio frecuentemente usado en población
geriátrica podría ser una causa (31).
Posteriormente en 1996 se empezó a investigar formalmente la resistencia a metales pesados y su
asociación con resistencia antibiótica en bacterias de la cavidad oral a partir de la postura de
amalgamas, ya que en su 50% contiene mercurio, en piezas dentarias de primates y humanos (32).
29
En primates se encontró aumento de la resistencia a mercurio en Streptococci luego de la inserción
y remoción de las amalgamas, pero en humanos hay estudios que en los cuales no hubo resistencia
significativa y otros en Streptococci además de aumentar la resistencia a metales pesados, se
reportó de baja a moderada resistencia antimicrobiana (32).
Se han descrito algunos mecanismos de resistencia a metales pesados que se comparten con los de
resistencia antibiótica como lo son: la reducción en la permeabilidad, inactivación del metal,
bombas de eflujo, alteración del sitio de unión del metal para reducir su sensibilidad, y secuestro
del metal (33) (figura 5). Lo anterior se explica por dos principales mecanismos, el primero
llamado co-resistencia el cual consiste en la aparición de genes que codifican para fenotipos
específicos que están ubicados en un mismo elemento genético bien sea un plásmido, transposón
o integrón (33).
El segundo mecanismo se llama resistencia cruzada que se manifiesta cuando dos agentes
diferentes atacan el mismo blanco, promueven la muerte celular con una vía en común o comparten
una ruta de acceso para su respectivo objetivo (34).
30
Figura 5. Ejemplos de mecanismos moleculares sobre co-selección de metales pesados y antibióticos. (i) Resistencia
cruzada, un sistema bioquímico le confiere resistencia a metales pesados y antibióticos. Por ejemplo, la proteína TetL
puede transportar cobalto y tetraciclinas. (ii) La co-resistencia es unión física de los determinantes de resistencia, de
esta manera la resistencia a un determinante resulta en resistencia a otros metales tóxicos. Este ejemplo muestra la
relación de resistencia entre estreptomicina y los genes de resistencia a mercurio en el plásmido pHCM1. (iii)
Resistencia co-regulatoria, la exposición a un tóxico conduce a la resistencia de otro tóxico. Por ejemplo, la unión
entre los operones mex y czc llevan a la expresión de bombas de eflujo para metales pesados y resistencia a imipenem.
Abreviaciones: Chlor, cloranfenicol; MATE, extrusión de compuesto multidroga y toxico; merD, gen del operon mer;
merE, gen codifica para bombas de eflujo de mercurio; pHCM1, Salmonella typhi CT18 plasmido de resistencia;
Quin, quinolona; strB, gen que codifica para la enzima modificante de estreptomicina: Tet, tetraciclina; TetL, bomba
de eflujo de tetraciclinas; Trim, trimetroprim. Adaptrado por el autor. Tomado de: Baker-Austin C, Wright MS,
Stepanauskas R, McArthur J V. Co-selection of antibiotic and metal resistance. Trends Microbiol. 2006;14(4):176–
82.
Si bien durante los últimos 5 años se ha avanzado poco en la investigación de la relación entre la
resistencia a metales pesados y la resistencia a antibióticos, hay estudios en los cuales siguen
31
existiendo inconsistencias en los resultados. Por ejemplo, se evaluó el efecto de la penicilina y
algunos de sus derivados en cepas de S. aureus resistentes y no resistentes a metales pesados. Se
observó que las cepas resistentes a plomo efectivamente incrementaron la resistencia a penicilina,
ampicilina tetraciclina y estreptomicina, mientras que para cadmio no hubo diferencia (35).
También se encontró que otras cepas de S. aureus multirresistentes tenían tolerancia a metales
como cobre, zinc y cromo (36).
10.8 Epidemiología de resistencia a metales pesados en Colombia, Latinoamérica y a nivel
mundial
En Colombia se tiene registro de aislamientos de bacterias endófitas con genes de resistencia a
mercurio y plomo en el año 2016 (37) (38). Sin embargo, desde el año 2017, teniendo en cuenta
los resultados publicados por el grupo de investigación Unidad de Genética y Resistencia
Antimicrobiana (UGRA) de la Universidad El Bosque, los países con más cepas de SARM que
contienen genes de resistencia a metales pesados por el hecho de poseer el elemento COMER son
Colombia y Ecuador con 79% y 72% respectivamente (4).
En Latinoamérica en el año 2014, específicamente en Venezuela, se investigaron comunidades
bacterianas en el subsuelo profundo de una mina de oro de El Callao, donde se encontraron
patrones de resistencia a antibióticos y metales pesados con la presencia del gen merA sugiriendo
que la exposición a mercurio podría ser una presión selectiva en la proliferación de bacterias
resistentes a antibióticos y promover el mantenimiento y propagación de genes de resistencia (39).
32
También, en Chile en el año 2017 se aisló una cepa de A. ferrooxidans, en minas industriales de
cobre, y exhibió una capacidad extrema para resistir altas concentraciones de cobre (más de 1g/ L)
(40).
A nivel mundial la mayoría de los estudios son hechos en bacterias Gram negativas, por ejemplo,
un estudio en Vietnam del 2017 mostró que, de 168 aislamientos de diferentes especies, la
resistencia más frecuente fue a ampicilina y a cobre. También se ha visto que una especie de
Pseudomona, aislada a partir de la tierra cercana a un territorio de minería aurífera artesanal en
Mozambique, mostró resistencia a múltiples antibióticos y a su vez a mercurio a través de un
mecanismo compartidos de bombas de eflujo (41). En bacterias Gram positivas y en especial en
S. aureus es muy poca información epidemiológica global (42). Sin embargo, un estudio in vitro
muy reciente con cepas de SARM del clon USA 300 – VL, sugiere que estas desarrollaron más
factores de virulencia, luego de ser expuestas a diferentes concentraciones subinhibitorias de
mercurio. Las cepas de SARM del clon USA 300 NA no presentaron ninguna variación en sus
factores de virulencia (43)
11. Metodología
11.1 Población de referencia
A partir de un estudio de cohorte multicéntrico prospectivo realizado por el grupo de investigación
UGRA publicado en el año 2017, se recolectaron 70 cepas de Staphylococcus aureus resistente a
33
meticilina (SARM) de hemocultivos de paceitnes con bacteriemia, provenientes de 3 hospitales
de tercer nivel en Bogotá, y 3 hospitales de Ecuador, entre los años 2011-2014 (4).
11.2 Muestra y muestreo
Los hemocultivos de pacientes con bacteriemia configuraron la muestra de este estudio, pues a
partir de estos se obtuvieron los aislamientos de Staphylococcus aureus. Ahora bien, para la
recolección de las muestras fue necesario incluir pacientes mayores de 18 años que cursaron con
un primer episodio de bacteriemia por S. aureus, dado por un hemocultivo positivo para este
microorganismo. Se entiende primer episodio de bacteriemia como el periodo de 14 días después
de la toma de los hemocultivos. Por otro lado, se excluyeron pacientes con bacteriemia
polimicrobiana, transferidos de otras instituciones, quienes se hayan retirado del hospital o que
hayan muerto dentro de las primeras 48 horas después del diagnóstico (44).
11.3 Identificación de especie
La identificación de S. aureus se confirmó mediante PCR múltiple, permitiendo tanto la
identificación de la especie como la detección del gen de resistencia mec, (44)(45). Se realizó la
evaluación de la sensibilidad antimicrobiana para los siguientes antibióticos: oxacilina,
vancomicina, ciprofloxacina, gentamicina, tetraciclina, cloranfenicol, rifampicina, trimetoprim
sulfametoxazol y linezolid por medio de la técnica de dilución en agar de acuerdo con los
parámetros del Clinical and Laboratory Standards Institute (46).
34
11.4 Variables de estudio
Tabla 1. Organización de variables de estudio
Procedencia Variables cualitativas Variables Cuantitativas
- Colombia
- Ecuador
- Presencia o ausencia
del gen merA, merB y
copB dado por
resultado de la
reacción en cadena de
la polimerasa (PCR).
- Resistencia o
sensibilidad a metales
pesados según CIMs
Concentraciones Inhibitorias
Mínimas (CIMs) para
mercurio y cobre.
11.5 Plan de análisis
Se analizaron los datos con base en la procedencia de las muestras, los tipos de genes de resistencia
a metales pesados que presentan los aislamientos, los valores de las Concentraciones Inhibitorias
Mínimas (CIMs) con mercurio y cobre para definir la resistencia o susceptibilidad. A través del
uso de estadística descriptiva se calculó la frecuencia y porcentaje para las variables cualitativas.
Posteriormente se realizaron las respectivas graficas de barras para las variables cualitativas y un
gráfico de distribución para las variables cuantitativas. De esta manera se ilustran los resultados
obtenidos más adelante.
11.6 Caracterización fenotípica de la resistencia a metales pesados (mercurio y cobre)
En la evaluación de la susceptibilidad a metales pesados, para mercurio (HgCl) se utilizó un rango
de 0.125 a 512 μM, definiendo la resistencia con un punto de corte ≥128 μM y para cobre (CuSO4)
35
un rango de 2 a 8 mM, por medio de la técnica de microdilución en caldo TBS (Caldo Tripticasa
Soya). Se adicionó un inóculo bacteriano estándar de 105 UFC/mL y su lectura se realizó luego
24 horas tras dejar las cepas incubando a una temperatura de 30°C. Para el control de calidad y
teniendo en cuenta que no se encuentran referencias por Clinical and Laboratory Standards
Institute (CLSI) o European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) para
estas evaluaciones, se utilizaron bacterias con genoma completo secuenciado de Staphylococcus
aureus (417- USA300 LV) como control positivo y como control negativo la cepa 59 (USA 300).
Tabla 2. Concentraciones Minimas Inhibitorias para mercurio y cobre
11.7 Caracterización genotípica de la resistencia a metales pesados (mercurio y cobre)
El método elegido para la caracterización genotípica de resistencia a metales pesados es la reacción
en cadena de la polimerasa (PCR). Para ello, se realizó la detección de los genes merA, merB,
copB, cuyo resultado muestra bandas de 533pb, 562 pb y 567pb respectivamente. Estos ensayos
de PCR se estandarizaron con base en la información de los genomas completos de SARM
provenientes de la colección de UGRA e información de la literatura sobre ensayos para la
detección de los genes mencionados (47). Se desarrollaron las PCRs con protocolo touchdown
para mejorar la especificidad y sensibilidad de la amplificación, bajo las siguientes condiciones
(48): desnaturalización inicial a 95°C por 5 minutos, seguido de 10 ciclos de desnaturalización a
95°C por 45 segundos, alineamiento a 64°C por 45 segundos y extensión a 72°C. Posteriormente
se realizaron 20 ciclos adicionales de la siguiente manera: desnaturalización inicial a 95°C por 45
36
segundos, alineamiento a 54°C por 45 segundos, extensión a 72°C por 45 segundos, y una
extensión final a 72°C por 5 minutos. Se utilizaron como controles la cepa 417 como control
positivo y la cepa 59 como control negativo.
Figura 6. Esquema que resume la metodología planteada. Pos: positivo, Neg: negativo.
11.8 Consideraciones éticas
El comité de revisiones institucionales de la universidad Peruana Cayetano Heredia en lima, Perú
y de cada uno de los hospitales que participaron, aprobaron el estudio. Además, se tuvo en cuenta
las disposiciones de la resolución No 008430 de 1993 del Ministerio de Salud de Colombia, de la
bioseguridad de las investigaciones con microorganismos patógenos o material biológico. El
proyecto implicó el trabajo con material genético ADN-ARN obtenido de bacterias preservadas
37
en nuestro cepario, y no tiene un impacto ambiental directo El procesamiento, manejo y
disposición de material biológico, así como los reactivos y demás elementos utilizados en el
estudio cumplió con las normas establecidas en los manuales de bioseguridad de la Universidad
El Bosque.
12. Resultados
Un total de 70 aislamientos se recolectaron de pacientes con bacteriemia en 6 hospitales de
Colombia junto con Ecuador. De estos 41 aislamientos fueron colombianos y 29 ecuatorianos.
Luego de obtener resultados válidos de cada aislamiento sobre la presencia y expresión de los
genes de resistencia mediante las PCRs y las CIMs, se realizó una base de datos para calcular las
correspondientes prevalencias y posteriormente representarlas en gráficos.
Sobre la caracterización genotípica se obtuvo únicamente la prevalencia del gen copB, el 85% (35)
de las cepas colombianas evaluadas presentaron el gen mientras que un 15% (6) carecieron de este.
Para Ecuador el 65% (19) de las cepas poseen el gen mientras que el 35% (10) no lo presentaron
(gráfica 1). Además, se obtuvo la distribución de los aislamientos de ambos países que presentaron
el gen copB según las diferentes CIMs evaluadas para cobre, siendo la mínima de 4 mM y la
máxima de 8 mM (gráfica 2). 12.4 Gráfico 1: Prevalencia de copB en las cepas evaluadas de
Colombia y Ecuador
38
12.1 Gráfico 1: Presencia de copB en las cepas evaluadas de Colombia y Ecuador
12.2 Gráfico 2: Distribución de CIMs en SARM que presentan copB
85%65%
15%35%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Colombia Ecuador
Prevalencia de copB en Colombia y
Ecuador
Presencia de copB Ausencia de copB
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10
Núm
ero
de
cep
as
CIMs (mM)
Ecuador
Colomb
ia
39
Respecto a la prevalencia sobre la caracterización genotípica y fenotípica de las cepas provenientes
de los países mencionados se tiene que el 73% de las cepas colombianas tienen los genes tanto
merA como merB y a su vez fueron resistentes a mercurio, mientras que el 27% no presentó ningún
gen de resistencia mercurio y por ende fueron sensibles a este. Ahora bien, de las cepas
ecuatorianas el 75% (22) presentan los genes merA y merB y a su vez manifestaron su resistencia
a mercurio, y un 25 % (7) careció de los genes y por lo tanto fueron sensibles a este metal (gráfica
3).
12.3 Gráfico 3: Prevalencia de merA y merB y resistencia a mercurio en Colombia
73% 75%
27% 25%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Colombia Ecuador
Resistentes ≥ 128 μM Sensibles
40
12.4 Tabla 3. Características de las cepas evaluadas
Cepas País
mer A
Presencia (p)
Ausencia (n)
mer B
Presencia (p)
Ausencia (n)
cop B
Presencia (p)
Ausencia (n)
MIC
Cobre
CIM
mercurio
Resistente/
Sensible
para Hg
UC 6 Colombia p p p 7 128 R
UC 16 Colombia p p n 8 256 R
UC 17 Colombia p p p 8 128 R
UC 24 Colombia p p n 7 128 R
UC 28 Colombia p p p 8 128 R
UC 44 Colombia p p p 8 128 R
UC 45 Colombia p p p 8 256 R
UC 48 Colombia p p p 6 512 R
UC 49 Colombia p p p 7.5 256 R
UC 50 Colombia p p p 7 128 R
UC 51 Colombia p p p 6.5 128 R
UC 54 Colombia n n p 6.5 64 S
UC 60 Colombia n n p 8 64 S
UC 63 Colombia p p p 7 128 R
UC 113 Colombia p p p 7 128 R
UC 121 Colombia n n p 6 64 S
UC 150 Colombia p p p 6.5 256 R
UC151 Colombia p p p 5.5 256 R
UC 155 Colombia p p p 7 128 R
UC 279 Colombia n n n 5 64 S
UC 283 Colombia p n p 8 256 R
UC 309 Colombia p p p 7 256 R
UC 310 Colombia p p p 7.5 256 R
UC 311 Colombia n n p 8 16 S
UC 312 Colombia n n p 7.5 64 S
UC 313 Colombia p p p 8 128 R
UC 325 Colombia p p p 8 256 R
UC 330 Colombia n n n 5.5 32 S
UC 334 Colombia p p p 8 256 R
UC 388 Colombia p p n 5.5 512 R
UC 554 Colombia p p p 7 256 R
UC 622 Colombia n n p 7 256 R
UC 623 Colombia n n p 7 32 S
UC 625 Colombia n n n 6 128 R
UC 678 Colombia n n n 4 128 R
41
UC 691 Colombia p p p 7 128 R
UC 692 Colombia p p p 8 256 R
UC 693 Colombia p p p 7.5 256 R
UC 916 Colombia p p p 8 256 R
UC 1000 Colombia p p p 8 256 R
UC 1001 Colombia p p p 8 256 R
UE 181 Ecuador p p p 8 256 R
UE 182 Ecuador p p p 8 256 R
UE 200 Ecuador n n n 6.5 32 S
UE 201 Ecuador p p p 8 256 R
UE 203 Ecuador p p p 8 512 R
UE 206 Ecuador p p p 8 256 R
UE 214 Ecuador p p p 8 256 R
UE 215 Ecuador n n n 6.5 128 R
UE 218 Ecuador p p n 7 256 R
UE 219 Ecuador p p p 7 256 R
UE 220 Ecuador p p p 8 256 R
UE 227 Ecuador p p p 7 256 R
UE 228 Ecuador p p p 8 256 R
UE 232 Ecuador p p p 8 128 R
UE 1097 Ecuador p p n 6.5 128 R
UE 1105 Ecuador p p p 4 128 R
UE 1110 Ecuador p p p 8 128 R
UE 1115 Ecuador p p p 8 128 R
UE 1116 Ecuador p p p 8 128 R
UE 1119 Ecuador n n p 7 64 S
UE 1120 Ecuador n n n 6.5 16 S
UE 1121 Ecuador p p n 6.5 256 R
UE 1130 Ecuador p p p 6 512 R
UE 1131 Ecuador n n n 6 16 S
UE 1132 Ecuador n n n 6.5 16 S
UE 1135 Ecuador p p p 7.5 256 R
UE 1137 Ecuador p p p 7 128 R
UE 1142 Ecuador n n n 7 16 S
UE 1146 Ecuador n n n 6.5 16 S
42
12.5 Tabla 4. Frecuencia de los genes merAB en Colombia y Ecuador
País COLOMBIA ECUADOR
Gen merAB merAB
Presencia 30 22
Ausencia 11 7
Total 41 29
12.6 Tabla 5. Frecuencia de los genes copB en Colombia y Ecuador
13. Discusión
En Colombia se sabe que entre los años 1996 – 1998 se aislaron cepas de Staphylococcus aureus
resistente a meticilina (SARM) recuperadas de pacientes de todas las edades y con un fenotipo de
multiresistencia. Tenían un 80% de homología genética al clon Pediátrico (25). El clon Pediátrico
se describió por primera vez en 1990 en regiones de Europa, Nueva York y en Sur América, y se
caracteriza por su resistencia a los betalactámicos y está asociado únicamente a infecciones
pediátricas (49). Más tarde entre los años 2001 – 2006 se detectó la presencia del clon
Chileno/Cordobés como clon predominante en nuestro territorio colombiano (50).
País COLOMBIA ECUADOR
Gen copB copB
Presencia 35 19
Ausencia 6 10
Total 41 29
43
En los años 2006 – 2008 el clon endémico de ese momento llamado Chileno/Cordobés es
reemplazado por el clon USA 300 VL, que se caracteriza por la presencia del elemento móvil de
resistencia al mercurio y el cobre (COMER), convirtiéndose en el clon endémico de la actualidad
en Colombia (51). Para esta misma época se duplicó la práctica de la minería aurífera ilegal en
nuestro país (26)(51) (figura 3) Durante estas prácticas el uso del mercurio es mandatorio para la
extracción del oro, provocando así un aumento en la liberación del mercurio al medio ambiente
(26).
Figura 7. Evolución de los clones de SARM en Colombia. Se aprecia el reemplazo clonal de SARM en Colombia a
través de los años, donde predominaba el clon Pediátrico desde 1996. En 2006-2008 ocurre el cambio de clon al más
prevalente actualmente llamado USA300 VL. 1. Adaptado por el autor. Tomado de: Arias CA, Reyes J, Zúñiga M,
Cortés L, Cruz C, Rico CL, et al. Multicentre surveillance of antimicrobial resistance in enterococci and staphylococci
from Colombian hospitals, 2001–2002. J Antimicrob Chemother [Internet]. 2003 Jan 1;51(1):59–68. Available from:
https://doi.org/10.1093/jac/dkg002. Reyes J, Rincón S, Díaz L, Panesso D, Contreras GA, Zurita J, et al.
Dissemination of Methicillin‐Resistant Staphylococcus aureus USA300 Sequence Type 8 Lineage in Latin America .
Clin Infect Dis. 2009;49(12):1861–7. Arias CA, Reyes J, Carvajal P, Rincon S. crossm A Prospective Cohort
Multicenter Study of Molecular Epidemiology and Phylogenomics of Staphylococcus aureus. 2017;61(10):1–12
El mercurio es el único elemento metálico que es líquido en condiciones ambientales normales. Se
encuentra en la corteza terrestre por lo que se puede liberar al ambiente por causas naturales. Hoy
44
en día está presente en todo el mundo por las recurrentes actividades humanas que dejan en rellenos
sanitarios, botaderos, suelos, en residuos industriales y desechos de la minería. Así mismo, este
metal tiene múltiples aplicaciones: en procesos productivos como catalizador en la industria de
álcali, en aparatos eléctricos y electrónicos, en dispositivos de medición (como termómetros), y
para la extracción de oro (26).
Una vez en el ambiente el mercurio entra en un ciclo de bioacumulación y biomagnificación en
los organismos que habitan en los suelos y aguas contaminadas, vías por las cuales llegan al ser
humano (26). Colombia es el país que más mercurio libera per cápita al medio ambiente, en el
mundo. Se han hecho en diferentes regiones de Colombia, estudios que reportan altos niveles de
mercurio en alimentos y poblaciones que yacen en un ambiente donde las concentraciones de
mercurio superan lo permitido por la OMS(27)(52)(53).
En este trabajo, los resultados demuestran una alta prevalencia de los genes merA, merB y copB
en las cepas recolectadas de Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) en Colombia
y Ecuador. El gen merA codifica para una reductasa mercúrica necesaria para la reducción del
mercurio y el gen merB codifica para una liasa órgano mercurial que rompe los enlaces de carbono-
mercurio para la detoxificación con la reductasa mercúrica (28).
El hecho de haber recolectado las muestras en hospitales de Bogotá, donde converge gran parte de
la población de Colombia, permite pensar que la infección por estas cepas sea el producto de una
contaminación a lo largo de todo el país, y probablemente diseminada a partir de las zonas auríferas
de explotación ilegal principalmente. La importancia de esta relación radica en las graves
complicaciones de salud que conlleva para la población afectada, incluyendo la muerte ante una
bacteriemia de difícil control y la posibilidad de su propagación a nivel hospitalario.
45
A nivel clínico es importante determinar en el futuro que complicaciones están relacionadas con
la presencia de los genes merA y merB. Es probable que estos genes aumenten la producción de
factores de virulencia del SARM y mejoren su capacidad evolutiva, incluyendo resistencia a
antibióticos o a otros metales. Un ejemplo de lo anterior se puede observar en bacterias Gram
negativas como Escherichia coli y Salmonella que presentan ampliamente genes de resistencia a
metales pesados y a su vez resistencia a antibióticos (54). Otro ejemplo ocurre con Klebsiella
pneumoniae en cual se identificó un plásmido con genes de resistencia a metales pesados y genes
asociados a la producción de factores de virulencia (55). Y en otro microorganismo importante
para la clínica como lo es Pseudomona aeruginosa también se ha evidenciado que la expresión de
resistencia a múltiples metales pesados como plomo; zinc; cadmio; níquel; cobre y mercurio, se
relaciona con la producción de biofilm. Este último es un factor de virulencia importante para que
estos microorganismos puedan adherirse a alguna superficie inerte o de tejido vivo (56).
Suponiendo una relación directa entre la alta prevalencia encontrada en este estudio de estas cepas
de SARM, como responsables de casos graves de bacteriemia, con la presencia cada vez mayor de
mercurio en la población colombiana, se puede presumir que en el futuro puedan desarrollar una
mayor patogenicidad que necesiten nuevos antibióticos para su control. Sin embargo, se puede
refutar lo anterior argumentando que el posible aumento de la virulencia de los SARM con genes
merA y merB fue un hecho al azar, es decir que el resultado de la resistencia al mercurio podría
haber disminuido o aumentado su patogenicidad.
Estos interrogantes sugieren que deben hacerse más estudios acerca de la presencia de las cepas
mencionadas anteriormente, a lo largo del territorio nacional y ecuatoriano, para determinar que
regiones presentan altas concentraciones de mercurio como en la capital y que tan prevalente es la
46
presencia de SARM. En la medida que se encuentren en una cantidad significante y sean
responsables de complicaciones patológicas relevantes, amerita un esfuerzo para controlar la
contaminación de mercurio del medio ambiente y así lograr la contención de estas cepas
patogénicas.
14. Conclusiones
En Latinoamérica, específicamente en Colombia y Ecuador, se pueden encontrar pacientes con
infecciones por SARM como bacteriemia.
El clon de SARM de Latinoamérica, USA 300-VL presenta un elemento genético muy importante
que le confiere la propiedad de resistencia a metales pesados como mercurio y cobre.
En Colombia es muy frecuente la minería ilegal que utiliza el mercurio para sus actividades
extractoras de oro, que al ser desechado puede contaminar fuentes hídricas, aire y alimentos. De
esta manera se afecta todo el ecosistema influyendo al humano y los microorganismos.
Los resultados obtenidos en este trabajo muestran una alta prevalencia de cepas de SARM
resistentes a mercurio y cobre tanto en Colombia como en Ecuador.
El desarrollo de la resistencia de las cepas de SARM a mercurio, puede estar relacionada con la
presencia de mercurio en el medio ambiente. Esto probablemente induce la capacidad adaptativa
de los SARM para sobrevivir en entornos contaminados por altas concentraciones de metales
pesados.
Se recomienda realizar estudios in vivo que correlacionen la resistencia a metales pesados con la
expresión de factores de virulencia y/o resistencia a antibióticos.
47
15. Glosario
- Amplificación: Etapa en la reacción en cadena de la polimerasa que consiste en
amplificar un gen, una parte de un gen o una región no codificadora.
- Alineamiento: Etapa en la reacción en cadena de la polimerasa que consiste en descender
la temperatura para que se unan los primers a la hebra de ADN.
- Bacteriemia: Presencia de bacterias en la sangre.
- Betalactámicos: grupo de antibióticos que tienen en común el anillo betalactámico en su
composición molecular.
- Bioacumulación: acumulación de sustancias químicas en organismos vivos de forma que
alcanzan concentraciones más elevadas que las concentraciones de su medio.
- Biomagnificación: fenómeno en el que la bioacumulación se transmite a través de la red
trófica.
- Clado: ramificaciones que se obtienen luego de hacer un único corte en un árbol
filogenético.
- Clon: conjunto de seres genéticamente idénticos que descienden de un mismo individuo.
48
- Coagulasa: proteína producida por varios microorganismos que permite la conversión del
fibrinógeno a fibrina.
- copB: gen de resistencia a cobre.
- Desnaturalización: Etapa en la reacción en cadena de la polimerasa que consiste en elevar
la temperatura para hidrolizar el ADN.
- Desoxirribunocleasa: enzima que hidroliza el ADN.
- Especificidad: capacidad de una prueba para detectar los sanos en sujetos sin enfermedad.
- Endófito: organismo que vive dentro de una planta y guarda una relación con ella.
- Enzima: moléculas biológicas que poseen actividad catalítica. Pueden darse
naturalmente o ser creadas sintéticamente.
- Factores de virulencia: moléculas producidas por un patógeno, que influye en las
funciones del hospedero, para poder desarrollarse.
- Fenotipo: conjunto de rasgos de un organismo.
49
- Fibronectina: glicoproteína presente en la matriz extracelular de tejidos celulares.
- Filogenético: relación de parentesco entre especies.
- Gen: unidad funcional y física de la herencia.
- Genoma: conjunto de genes contenidos en cromosoma
- Genotipo: conjunto de alelos o genes de un organismo.
- Gram: tinción o coloración empleado en bacteriología para visualizar la forma de algunas
bacterias bajo microscopía de luz.
- Hematemesis: vómito con sangre procedente de vías digestivas altas.
- Hemocultivo: medio de cultivo que se utiliza para detectar infecciones en sangre por
bacteria y hongos.
- Homeostasis: procesos por los que el medio interno de un organismo tiende a permanecer
equilibrado y estable.
- Hospedero: organismo que puede albergar a otro en su interior.
50
- Infección: invasión y multiplicación de microorganismos en el hospedero que pueden
causar enfermedades.
- Integrón: genes incrustados en una estructura genética llamada casete de genes, que
permite que las bacterias se adapten y evolucionen rápidamente a través del almacenamiento y la
expresión génica.
- In vitro: se refiere a una técnica para realizar un experimento en un ambiente controlado
fuera de un organismo vivo.
- Lipofílico: afinidad y soluble en lípidos.
- mecA: gen que codifica para la proteína PBP2a responsable de la resistencia a meticilina.
- merAB: genes de resistencia a mercurio.
- Microdilución en caldo: método utilizado para determinar la susceptibilidad de bacterias
a los antibióticos.
- Microbioma: conjunto de microorganismos y su material genético dentro de un
organismo.
- Meticilina: antibiótico betalactámico de espectro reducido.
51
- Operón: unidad genética funcional formada por un grupo complejo de genes capaces de
ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interactúan
las proteínas codificadas por sus genes.
- Patógeno: agentes capaces de ejercer un efecto perjudicial sobre el cuerpo.
- PCR múltiple: son aquellas que en el proceso de amplificación participan más de dos
iniciadores amplificando en un tubo varias secuencias diana, permitiendo la detección e
identificación simultanea de distintos genes.
- Plásmido: moléculas de ADN extracromosómico que se replican de manera autónoma y
se transmiten independiente del ADN cromosómico.
- Prevalencia: proporción de características en un grupo.
- Sensibilidad: capacidad de una prueba para detectar una enfermedad en sujetos enfermos.
- Superantígenos: proteínas exógenas producidas por bacterias o virus con capacidad de
activar la proliferación de linfocitos T.
- Transposón: segmento de ADN que se desplaza de un cromosoma a otro que puede
causar mutaciones y cambio en la cantidad de ADN.
52
16. Diccionario de siglas
Sigla Significado
ACME Elemento móvil catabólico de arginina
ADN Ácido desoxirribonucleico
CLSI Clinical and Laboratory Standards Institute
CMI Concentraciones Inhibitorias Mínimas
COMER Elemento móvil de resistencia a mercurio y cobre
Cu Cobre
CuSO4 Sulfato de cobre
EEUU Estados Unidos
ETA Exfoliatina A
ETB Exfoliatina B
EUCAST European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing
g Gramo
g/ L Gramo por litro
Hg Mercurio
HgCl Cloruro de mercurio
mg Miligramo
mM Milimolar
OMS Organización Mundial de la Salud
pb Pares de base
PBP Proteína de unión a penicilina
PCR Reacción en cadena de la polimerasa
PFGE Electroforesis de campo pulsado
53
pH Potencial de Hidrogeno
ppm Partes por millón
PVL Leucocidina Panton-Valentine
RNS Especies reactivas de nitrógeno
ROS Especies reactivas de oxigeno
S. aureus Staphylococcus aureus
S. epidermidis Staphylococcus epidermidis
SARM Staphylococcus aureus resistente a meticilina
SARM-AC SARM asociados a la comunidad
SARM-AH SARM asociados al hospital
SCCmec Casete cromosomal estafilocócico mec
TBS Caldo Tripticasa Soya
UFC/mL Unidades formadoras de colonias por mililitro
UGRA Unidad de Genética y Resistencia Antimicrobiana
USA United States of America
USA 300-VL Clon USA 300 - Variante Latinoamericana
USA300-NA Clon USA 300 – Norte América
μM Micromolar
µg/L Microgramo por litro
54
17. Referencias bilbiograficas
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