Resistome, virulome and mobilome of nasal staphylococci from healthy humans and animalsA One Health approach with public health implications

Resumen

La resistencia a los antimicrobianos (RAM) y la patogenicidad de estafilococos constituyen uno de los principales desafíos de salud mundial que deben abordarse mediante un enfoque holístico de "Una sola salud". El estudio de este género bacteriano en la microbiota nasal de humanos y animales sanos y su caracterización molecular podría proporcionar información relevante. La inclusión de animales salvajes es necesaria para obtener vínculos epidemiológicos adecuados de Staphylococcus en los diferentes nichos desde la perspectiva “Una sola salud”. Esta tesis ha determinado la diversidad y ha realizado la caracterización molecular y genómica de cepas de especies de Staphylococcus obtenidas en muestras nasales de humanos (con o sin contacto con animales) y animales sanos (cerdos, perros y pollos de cigüeña blanca que se alimentaban en áreas naturales o en vertederos). De los cuatro huéspedes estudiados, los pollos de cigüeña presentaron las especies de Staphylococcus más diversas, seguidos por los cerdos, mientras que los humanos sanos tenían la menor diversidad. En concreto, S. sciuri (85,7%) fue la especie más predominante en las cigüeñas; S. aureus en cerdos (64%) y trabajadores en contacto con estos animales (80%); S. pseudintermedius (32,4%) en perros y S. epidermidis (87,7%) en humanos sanos. En relación con la detección de resistencia a meticilina y las líneas genéticas identificadas en las cepas de estafilococos coagulasa positivos (SCoP), la mayoría de los S. aureus de cerdos (60 %, CC398), trabajadores de granjas (70 %, CC398) y un dueño de un perro (CC5) fueron resistentes a este antibiótico (SARM). Mientras que las cepas de S. aureus detectadas en los demás huéspedes fueron sensibles a meticilina (SASM) así como las cepas de S. pseudintermedius (SPSM). Entre todos ellos, la línea SASM-CC398 portadora de φSa3 fue el linaje predominante. Se confirmó la transmisión de SARM-CC398 de un cerdo a un trabajador, de SPSM-ST1115 de un perro a su dueño y la adquisición en cigüeñas del clado SASM-CC398 humano. También se confirmó la transmisión de S. borealis de cerdo a cerdo. Se detectaron genes de resistencia a todas las clases de antibióticos analizados en las cepas de estafilococos obtenidas, incluidos genes inusuales y genes de resistencia a antibióticos de importancia crítica. Es notable la detección de resistencia a linezolid en SARM-CC5 mediada por nuevas mutaciones puntuales en G2261A y T1584A en 23S rDNA y en S. epidermidis- ST35 de dos dueños de perros gracias a cuatro mutaciones en L3 (I188V, G218V, N219I, L220D) y L4 (N158S). Además, se identificó el gen cfr unido a plásmido (41,6 kb) en una cepa de S. saprophyticus de un cerdo y este mismo gen localizado cromosómicamente en una cepa de S. epidermidis-ST16 de un granjero. Es importante la identificación de: una poco frecuente transmisión de cerdo a cerdo de SARM-CC398 positivo para el gen ermT, una cepa de S. lentus resistente a múltiples fármacos que albergaba ambos genes de resistencia a meticilina (mecA y mecC) en el híbrido SCCmec tipo VI en cigüeñas y una cepa porcina de S. borealis que contenía el gen ermT localizado en el plásmido repUS18. Cepas de S. aureus de humanos sanos que no tuvieron contacto con animales (85%) pertenecientes a diversas líneas genéticas presentaron una alta frecuencia de genes de virulencia clínicamente relevantes (incluidos lukF/S-PV, tst, eta, etb, etd, sea, seb, sec). , seguido de cepas de cigüeña que portaban tst (CC22 y CC30), eta (CC9) y etb (CC45). Ninguna de las cepas de S. aureus procedentes de cerdos, granjeros, perros y sus dueños portaron estos factores de virulencia. Sin embargo, todos los S. pseudintermedius contenían los genes lukS/F-I, siet y sient. Sorprendentemente, se detectó una cepa S. epidermidis-ST595 de una cigüeña que fue positiva para los genes sec y sel. Los datos de secuenciación del genoma completo de 107 cepas revelaron la presencia de múltiples genes de resistencia a antibióticos unidos a plásmidos, que fueron predominantes en las cepas de Staphylococcus de cerdos y granjeros, pero menos frecuentes en cigüeñas (p<0,0001). Además, se detectaron genes de resistencia unidos a transposones como ant9'(Tn554), ermA (Tn554), fexA (Tn554, Tn558), tet(M) (Tn916, Tn925, Tn6006) y dfrK (Tn559). El sistema CRISPR-Cas completo se detectó en el 19,2% de las cepas SCoN, de las cuales predominó cas-1, -2 y -9 y especialmente en el 75% de las cepas de S. borealis. Todas las cepas de S. aureus no presentaron CRISPR-Cas. El análisis filogenético identificó grupos de linajes de S. epidermidis relacionados con otros países (SNP <100). Esta tesis mostró la influencia de diferentes nichos ecológicos en los niveles de resistencia a antimicrobianos y la presencia y/o transmisión de varias especies y linajes epidémicos de Staphylococcus entre humanos y animales sanos y su relación con cepas internacionales. Dado que se detectó SASM-CC398 en tres de los cuatro ecosistemas estudiados, la combinación de resistencia a eritromicina y resistencia inducible a clindamicina y la detección del gen ermT podrían ser marcadores de diagnóstico útiles del subclado SASM-CC398. En conjunto, este trabajo subraya la necesidad de fortalecer el enfoque epidemiológico genómico y la inclusión de todas las especies de Staphylococcus de todos los huéspedes (no solo cepas clínicas sino también individuos sanos) para comprender adecuadamente la propagación global de cepas resistentes a los antimicrobianos y rastrear aquellas que puedan resultar patogénicas utilizando el modelo "Una salud"