18.11.2020. En este artículo, y coincidiendo con el Día Europeo del Uso Prudente de los Antibióticos, se presentan las principales líneas de investigación en relación a la resistencia de antimicrobianos de investigadores del Centro VISAVET y de los Departamentos de Sanidad Animal y de Medicina y Cirugía Animal de la Facultad de Veterinaria de la Universidad Complutense de Madrid.
La resistencia a los antibióticos es, según la Organización de las Naciones Unidas (ONU) y la Organización Mundial de la Salud (OMS), el mayor problema sanitario del siglo XXI. Aunque pueda haber pasado a un segundo plano con la crisis de COVID-19, todos somos conscientes de que doblegaremos al SARS-CoV-2, y que los viejos problemas volverán, sin que hayan desaparecido realmente nunca. Lo más probable es que, además, en el caso de la resistencia a los antibióticos ésta vuelva aun con más virulencia, ya que, durante esta crisis sanitaria, el uso de antibióticos en humanos ha sobrepasado con creces la cantidad de antibióticos que usábamos en los hospitales en España antes de marzo de 2019, con lo que la probabilidad de que el problema de la resistencia a los antibióticos, a nivel mundial, se haya agravado.
Para salvaguardar los antibióticos para su uso en medicina humana lo mejor posible, y que sigan siendo efectivos cuando los necesitemos en medicina veterinaria, es indispensable que, entre todos, controlemos el uso de los antibióticos, y su impacto en el medio ambiente. Para ello, desde 2014 la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS) coordina el Plan Nacional de Lucha contra la resistencia a antibióticos, con el que ha conseguido enormes éxitos alabados dentro y fuera de nuestras fronteras. La clave en esta lucha es el trabajo sincronizado y coordinado de todos los actores implicados en la ecología y diseminación de las bacterias y de los antibióticos. Ambos fluyen, como sabemos, constantemente entre animales, el hombre y el medio ambiente. Por lo tanto, centrar la lucha contra la resistencia a los antibióticos en un solo sector es inútil, ya que el mismo se ve influenciado por los otros dos. La salud animal es inseparable de la salud humana, y del medio ambiente: Somos todos “Una Salud” o One Health. Esta filosofía de trabajo no es exclusiva de la resistencia a los antibióticos, como sabemos por el mismo origen de SARS-CoV-2 o por pandemias anteriores como la relacionada con la gripe aviar. En la resistencia a los antibióticos se hace, sin embargo, especialmente necesaria e imprescindible.
Llevamos trabajando en resistencia a antibióticos ya desde la creación de la Red VAV en 1996, con la que iniciamos la vigilancia de resistencias en bacterias procedentes de animales, participando en ARBAO. Con el primer proyecto One Health, MedVetNet, y otras redes europeas, desde la Universidad Complutense de Madrid (UCM), seguimos con el estudio de la emergencia de nuevos genes de resistencia a antibióticos en sanidad humana, animal y el medio ambiente. Asimismo, esta línea ha continuado hasta los momentos actuales, donde la OIE-FAO-OMS han alcanzado, finalmente, un acuerdo tripartito para luchar contra la resistencia a los antibióticos de forma global, desde una perspectiva One Health. La mayoría de programas de uso y control de la resistencia a antibióticos en el mundo ya se están gestando desde esta filosofía que nos obliga a hablar y compartir con profesionales que no trabajan en nuestra área, y que ignoran gran parte de la labor del otro, incluso dentro de el mismo paraguas de la resistencia a los antibióticos. Esto es quizás lo más difícil, pero lo más enriquecedor, y cuando se traspasan esas primeras barreras de comunicación, nos damos cuenta de que trabajamos realmente en el mismo ámbito, con problemas similares, y que nuestras acciones tienen consecuencias para otros. Ahí es donde se encuentran sinergias, que dan lugar a un enriquecimiento científico mutuo, a una colaboración real, y a un servicio para la protección de nuestra sociedad más eficiente y justo.
El Servicio de Zoonosis de Transmisión Alimentaria y Resistencia a Antimicrobianos (ZTA) empezó a funcionar en 1996 en base a la Red de Vigilancia Veterinaria de Resistencia a Antibióticos (Red VAV). En la actualidad, engloba el estudio de microorganismos productores de zoonosis de transmisión alimentaria (Salmonella, Campylobacter, E. coli, Yersinia, Staphylococcus aureus…). Asimismo, se encarga del análisis de las resistencias a antimicrobianos de microorganismos zoonósicos, bacterias comensales del tracto intestinal o de aislados clínicos. El grupo también cuenta con diversas líneas de investigación centradas en la caracterización de patógenos de transmisión alimentaria importantes en Salud Pública (Campylobacter, E. coli, Salmonella…) y de los mecanismos implicados en la aparición y dispersión de resistencias a antimicrobianos mediante el uso de técnicas moleculares y de secuenciación. Destaca la participación de este grupo en el Programa de Vigilancia Sanitaria de la Comunidad de Madrid, en proyectos y acuerdos de investigación con empresas, así como su vinculación con otras Administraciones Públicas, tanto en programas de vigilancia como en asesorías. Asimismo, participa en proyectos de investigación, tanto Nacionales como internacionales a través del proyecto Europeo One Health European Joint Programme. Por último, el grupo mantiene una línea de Salud Intestinal que se basa en el uso de productos alternativos a los antimicrobianos para el control de las bacterias zoonóticas y/o portadoras de mecanismos de resistencia a antimicrobianos. Uno de los objetivos de la misma es el estudio de la microbiota intestinal presente en los animales de abasto antes y después de la aplicación de diferentes tratamientos, así como el control de las patologías entéricas y la transmisión de antibiorresistencias en producción animal (aves, peces, rumiantes y monogástricos), favoreciendo, gracias a la utilización de compuestos nutracéuticos, la instauración y el mantenimiento de una población bacteriana intestinal más saludable y equilibrada (bacterias lácticas y bifidobacterias).
La Unidad de Resistencia a Antibióticos de la UCM (www.ucm.es/aru) se creó en el año 2004 como una unidad One Health, que trabaja en el flujo de bacterias y genes de resistencia a antibióticos entre seres humanos, animales y el medio ambiente. Habiendo participado en los primeros programa europeos de esta área, desde MedVetNet, EvoTAR y EFFORT, hasta los actuales H2020 como AVANT, Alternativas a los Antibióticos en Veterinaria o CARTNET. Estrecho colaborador de la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS), su actividad se centra desde las bases más fundamentales de la resistencia a los antibióticos, como pueda ser la acción de las metilasas del rRNA16S, que anulan completamente la acción de los aminoglucósidos, el descubrimiento de los plásmidos multicopia como nuevos elementos de resistencia, evolución y diseminación mediada por fagos de la resistencia en bacterias animales, humanas y medioambientales, hasta la detección de resistencia a colistina mediada por mcr-1, por primera vez, en aguas residuales, por el que recibieron el Premio Nacional PRAN a la mejor investigación en resistencia a antibióticos en 2018. Estas líneas se complementan ahora con genómica, metagenómica y herramientas bioinformáticas y de inteligencia artificial. Los proyectos colaborativos con Latinoamérica, África e India les permiten establecer intercambio de ideas, cepas y personal, por lo que la actividad realmente es frenética. Actualmente trabajan en tres proyectos dentro del consorcio europeo One Health European Joint Programme. Recientemente, además de haber participado en el Laboratorio Lab-UCM-COVID19, han identificado los antibióticos que se han sobre utilizado en esta crisis en hospitales españoles, y están haciendo frente a las consecuencias que haya podido tener en la resistencia a antibióticos en nuestro país.
En la línea de investigación de epidemiología del Centro de Vigilancia Sanitaria Veterinaria VISAVET se ha potenciado en los últimos años el análisis pormenorizado de los datos procedentes de los programas de vigilancia de resistencia a antibióticos en patogénos zoonóticos de transmisión alimentaria. Estos programas, coordinados por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, y en los que la unidad de zoonosis de transmisión alimentaria de VISAVET ha estado implicada desde su inicio a finales de los 90 (Red VAV), son una excelente fuente de información para valorar las tendencias en la presentación de fenotipos de resistencia en patógenos de gran relevancia en Salud Pública como Campylobacter jejuni y Salmonella enterica. Los datos generados a partir de las actividades de vigilancia en animales y alimentos en España se incluyen en los informes publicados anualmente por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), y permiten comparar la situación en los distintos estados miembro de la Unión Europea, ya que se basan en muestreos con un diseño similar. El análisis más en detalle de estos datos, no obstante, puede proporcionar claves adicionales sobre la evolución de la situación con respecto a las zoonosis de transmisión alimentaria causada por patógenos resistentes a antimicrobianos. Así, estudios realizados por investigadores de VISAVET en estrecha colaboración con la Subdirección general de Sanidad e Higiene Animal y Trazabilidad y el Laboratorio Central de Veterinaria del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación utilizando datos de distribución y resistencia de estos microorganismos patógenos en especies de abasto y alimentos han permitido, por ejemplo, comparar la circulación de fenotipos de resistencia frente a distintos antimicrobianos en cepas de Salmonella de aves de producción (broilers, ponedoras y pavos); estos análisis permitieron la identificación de cambios en los serotipos más prevalentes, en algunos casos asociados al incremento en la distribución de ciertas resistencias frente a clases de antibióticos de importancia en Salud Pública, que pueden indicar la emergencia de clones multirresistentes de Salmonella. En la actualidad se está trabajando en la aplicación de técnicas de secuenciación del genoma completo para esclarecer las dinámicas de transmisión de algunos de estos clones de Salmonella, Campylobacter y Escherichia coli de particular relevancia, así como de los genes que confieren los fenotipos de multirresistencia observados, y que pueden constituir una amenaza en sí mismos debido a su capacidad para transmitirse a otras especies bacterianas. Este trabajo se realiza en el marco de colaboraciones con otros grupos de investigación nacionales (como el grupo SaBio del IREC) e internacionales (por ejemplo a través del proyecto Europeo One Health European Joint Programme.
En el laboratorio de Bases Moleculares de la Adaptación (MBA) se trabaja en la resistencia a antibióticos mediada por integrones. Los integrones son plataformas genéticas que permiten a las bacterias adquirir nuevos genes, que vienen codificados en unas estructuras denominadas cassettes, y así evolucionar rápidamente. Por esto, han sido, y son hoy, un elemento clave en la aparición de la multirresistencia a antibióticos en bacterias Gram negativas. En definitiva, los integrones actúan como memorias genéticas de bajo coste que permiten a las bacterias tener una respuesta rápida frente a situaciones de estrés. El descubrimiento de los integrones se produjo a finales de los años 80, debido a su importante papel en la dispersión de la resistencia a antibióticos entre las bacterias con relevancia clínica. Los integrones se encuentran de forma natural en los cromosomas de las bacterias en el medio ambiente. Algunos integrones se han asociado con transposones y plásmidos conjugativos, y han llegado a nuestros hospitales, donde ahora circulan entre multitud de bacterias de interés clínico, como Salmonella, Pseudomonas, Acinetobacter, o Escherichia coli. Estos integrones móviles pueden vehicular hasta 8 cassettes de resistencia a antibióticos y pueden convertir a una bacteria sensible en multirresistente en un solo evento, como, por ejemplo, tras la conjugación de un plásmido. Irónicamente, el salto de los integrones desde las bacterias ambientales a las clínicas tuvo lugar a través de la cadena alimentaria, representando un ejemplo claro de la importancia del enfoque One Health.
En el laboratorio MBA se estudian múltiples aspectos de estas plataformas genéticas. Todos sus esfuerzos se centran en determinar las dinámicas evolutivas de los genes de resistencia de los integrones, es decir: el riesgo que representa en nuestros hospitales cada gen de resistencia de integrón. También pretenden entender cómo se generan estos cassettes a partir de genes cromosómicos sedentarios. Otro de los objetivos es descubrir otras funciones codificadas en integrones, además de la resistencia a antibióticos, asimismo, pretenden analizar la evolución de los integrones para estudiar su origen evolutivo. Por último, están desarrollando una herramienta biotecnológica para detectar cassettes en muestras de pacientes y poder diagnosticar resistencia de manera rápida, barata y eficiente.
El servicio de Investigación en Patología y Veterinaria Forense (SAP) centra su actividad en la investigación y el diagnóstico de enfermedades infecciosas y neoplásicas de animales con interés productivo, fundamentalmente aves, rumiantes, porcino y especies con interés en acuicultura. Las líneas de investigación se centran en la patología e inmunopatología de la tuberculosis en animales dentro del Laboratorio Europeo de Referencia de Tuberculosis Bovina (EU-RL), MALDI-TOF profiling e imaging aplicado a procesos infecciosos y neoplásicos, evaluación de la Salud Intestinal en animales de producción, Veterinaria Forense aplicada a la identificación de casos sospechosos de abuso hacia animales, patología aviar en producción avícola y especies silvestres, ictiopatología, evaluación de tratamientos o vacunas en animales domésticos y de laboratorio, e inmunopatología de las lesiones inflamatorias y neoplásicas intestinales en animales domésticos. Destacando la línea de investigación centrada en el estudio de la Salud Intestinal en animales, se lleva a cabo el análisis de los efectos que tienen diferentes compuestos en la morfología de la mucosa intestinal y, por tanto, en las funciones intestinales o la prevención de procesos patológicos, evaluando la posibilidad de incluir ciertos compuestos como alternativas al uso de antimicrobianos.
En este artículo hemos querido resaltar, a modo de ejemplo, algunos de los trabajos que hemos llevado a cabo en los últimos años, fruto de la cooperación entre los diferentes Servicios del Centro VISAVET, así como la participación de los Departamentos de Sanidad Animal y de Medicina y Cirugía Animal de la Facultad de Veterinaria.
La Salud Intestinal es el equilibrio dinámico entre la mucosa intestinal y factores ambientales, fundamental para el bienestar en avicultura. La dieta y las enfermedades infecciosas son los principales factores que influyen en el desarrollo y mantenimiento de la Salud Intestinal, ya que son capaces de inducir modificaciones en la morfología de la mucosa y la composición de la microbiota intestinal.
Salmonella es una bacteria Gram negativa intracelular relevante en Salud Pública, ya que es el segundo agente causal de brotes de zoonosis de transmisión alimentaria en la Unión Europea (UE) de acuerdo con la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). Los brotes causantes de infección en los seres humanos están asociados con el consumo de huevos y carne contaminada a lo largo de la cadena alimentaria, a menudo durante el sacrificio en el matadero. Por ello, en la UE se han implementado Planes Nacionales de Control en avicultura, que se centran en el control y, por tanto, reducción de la prevalencia de Salmonella en producción primaria. Además, la emergencia de cepas de Salmonella resistentes a antimicrobianos, junto con la restricción en el uso de los mismos en animales, ha limitado el empleo de éstos para abordar el objetivo de disminuir su incidencia a nivel de granja. Por este motivo, recientemente se está investigando la contribución de compuestos naturales con el fin de controlar la salmonelosis en aves, tales como probióticos, prebióticos, fitobióticos y nutracéuticos. Estos compuestos no sólo son nutricionalmente beneficiosos para las aves, sino que su uso puede también contribuir a la reducción de la contaminación del medio ambiente desde un enfoque de Una Salud (One Health).
Los subproductos derivados de la industria olivícola contienen un alto contenido en polifenoles, que poseen actividad antioxidante, antiinflamatoria y antimicrobiana. Las aceitunas contienen estos compuestos potencialmente beneficiosos, que son retenidos en el aceite de oliva y en los subproductos de su obtención durante su procesado en la almazara. Debido a ello, se ha observado que los compuestos como oleuropeína, tirosol e hidroxitirosol están presentes en los subproductos de la obtención del aceite de oliva y son capaces de estimular la síntesis de metabolitos con acción bactericida frente a Salmonella y la respuesta inmune in vitro. El efecto antioxidante, antiinflamatorio y antimicrobiano que se atribuye a estos compuestos fenólicos ha sido investigado en el marco de las líneas de investigación en Salud Intestinal del Centro VISAVET, tanto en gallinas ponedoras como en broilers. El trabajo realizado se engloba dentro del proyecto europeo MoMIR (Monitoring the gut microbiota and immune response to predict, prevent and control zoonoses in humans and livestock in order to minimize the use of antimicrobials) dentro de iniciativa One Health European Joint Programme.
Los resultados de nuestras investigaciones en torno al efecto del compuesto fermentado de oliva desengrasado (FOD) en aves de producción ponen de manifiesto una mejoría de la Salud Intestinal en gallinas ponedoras y broilers. Este compuesto, tras el proceso de fermentación, consigue aumentar la biodisponibilidad de los polifenoles y mejorar la palatabilidad del producto. Así, se ha observado que la morfología de la mucosa intestinal en duodeno y ciego se vio modificada positivamente gracias a un aumento de la longitud de las vellosidades y la profundidad de las criptas, lo que influyó en la mejoría en los parámetros productivos estudiados. Además, la suplementación con fermentado de oliva desengrasado indujo cambios en la composición de la microbiota en el ciego de las aves, estudiados mediante secuenciación masiva (metagenómica).
La potencial aplicación del fermentado de oliva desengrasado en el control de la salmonelosis en aves se estudió en broilers durante todo su ciclo productivo, monitorizando la presencia de Salmonella en ciego, tras una infección experimental con una cepa de S. Typhimurium. Asimismo, se evaluó la morfología de la mucosa intestinal y la composición de la microbiota (puesto que estos parámetros se ven alterados en el curso de la infección en aves). Los resultados de este estudio revelaron un retraso en la colonización y una reducción significativa de la carga de Salmonella en el ciego al final del ciclo productivo; así como una disminución en el grado de inflamación de la mucosa intestinal y modificaciones en la abundancia relativa de enterobacterias en el ciego mediante metagenómica durante todo el periodo de estudio.
Estos efectos antimicrobianos, observados experimentalmente, se atribuyen a la acción sinérgica de los diferentes compuestos fenólicos presentes en el fermentado de oliva desengrasado, que poseen acción bacteriostática. Además, su composición nutricional rica en fibra, previene la adhesión de las bacterias patógenas al epitelio intestinal, contribuyendo a limitar la colonización por Salmonella. La reducción de Salmonella en el ciego de los broilers suplementados con el fermentado de oliva desengrasado sugieren que este compuesto natural limita la colonización y, por tanto, contribuye a disminuir el riesgo de contaminación de la canal durante el sacrificio. La mejora de la integridad de la mucosa, mediante la reducción de la severidad de las lesiones y el aumento en la longitud de las vellosidades duodenales, contribuye a una mayor Salud Intestinal, limitando el crecimiento de Salmonella, y mitigando las pérdidas productivas. Asimismo, la mejora de la integridad de la mucosa es capaz de contrarrestar el compromiso de la digestión, transporte y absorción de nutrientes en el intestino. Por ello, el fermentado de oliva desengrasado puede contribuir, desde un punto de vista profiláctico y terapéutico, a la reducción de la prevalencia de la salmonelosis en avicultura, aportando un enfoque alternativo al empleo de antimicrobianos para el control de patógenos en Sanidad Animal.
La colistina (polimixina E) es un péptido catiónico, perteneciente a la familia de las polimixinas, que afecta principalmente a bacterias Gram negativas dado que su acción tiene lugar en el lipopolisacárido bacteriano, estructura característica de este tipo de bacterias. Este antibiótico se comenzó a usar clínicamente en medicina humana en la década de 1960, pero poco después fue sustituida por otros antimicrobianos debido a sus efectos neuro- y nefrotóxicos, quedando restringida a un uso oftálmico y tópico. Sin embargo, en los últimos años se ha tenido que volver a usar debido al aumento en los niveles de resistencia bacteriana frente a algunos de los antimicrobianos más usados, tales como betalactámicos y carbapenemes.
Los niveles de resistencia frente a colistina se han mantenido muy bajos durante muchos años. Sin embargo, a finales de 2015 se detectó en China un elemento genético móvil que confería resistencia a colistina en enterobacterias, que se denominó mcr-1. Este fue un importante descubrimiento, ya que la existencia de genes de resistencia a colistina en plásmidos suponía que la transferencia horizontal de estas resistencias era posible y su dispersión, intra- e inter- bacteriana, podría ser mayor a la esperada.
En medicina veterinaria, la colistina ha sido usada durante décadas, principalmente para el tratamiento y prevención de infecciones causadas por bacterias Gram negativas, fundamentalmente en el sector porcino. No obstante, la identificación de cepas de enterobacterias resistentes a este antibiótico, portadoras de genes mcr, obligó a una reevaluación de su uso en medicina veterinaria. Por ello, la Agencia Europea del Medicamento (EMA) tomó la decisión de reducir el uso en animales a un nivel máximo de 5 mg/PCU, preferiblemente a un nivel inferior a 1 mg/PCU. Consecuentemente, la Agencia Española del Medicamento y Productos Sanitarios (AEMPS), creó el Plan Reduce Colistina, un plan estratégico de carácter voluntario para reducir el consumo de colistina en cerdos. Un 80% de las empresas del sector se unieron al plan contribuyendo a un descenso del consumo de colistina del 97%.
Así, con el fin de analizar el nivel de resistencia a colistina en ganado porcino español, nuestro laboratorio llevó a cabo un estudio retrospectivo sobre muestras de contenido cecal recogidas durante varios años como parte del Programa de Vigilancia Veterinaria de Resistencia a Antibióticos, con el objetivo de detectar y cuantificar el gen mcr-1 mediante Reacción en Cadena de la Polimerasa a tiempo real y evaluar el impacto de las medidas tomadas por la EMA para controlar el consumo de colistina en nuestro país. Este trabajo forma parte del proyecto RESCOL (Identificación y caracterización de bacterias resistentes a colistina procedentes de diversos entornos de España. Evaluación de sus persistencia y posible diseminación) del Programa Estatal de I+D+i orientada a los Retos de la Sociedad 2016. Así, según los datos obtenidos en nuestro estudio, el número de muestras de origen porcino positivas al gen mcr-1 mostraron un progresivo aumento hasta el año 2015, donde se alcanzó el pico máximo, evolución paralela a los datos anuales de venta de colistina. A partir de entonces se observó un descenso en el número de muestras positivas a mcr-1, coincidiendo con la aplicación de las recomendaciones para el control del consumo de colistina en Europa, disminuyendo las ventas desde 36,1 mg/PCU en 2015 hasta 22,02 mg/PCU en 2016. Actualmente, las ventas de colistina se han reducido significativamente llegando a los 3,3 mg/PCU en 2018 (últimos datos disponibles). Nuestro equipo ha continuado ampliando este estudio incluyendo muestras que comprenden un periodo de 21 años (1998 - 2019), cuyos datos preliminares señalan al mantenimiento de la tendencia descendente del porcentaje de muestras positivas al gen mcr-1 en ganado porcino en años posteriores a 2017, reforzando la hipótesis de que la resistencia a colistina está directamente relacionada con el tipo de consumo que se haga de ella.
En el marco de la resistencia a antimicrobianos, encontramos diferentes tendencias y patrones de evolución en la dispersión de resistencias en función del tipo de gen que tratemos; sin embargo, el caso de la colistina es un buen ejemplo de que el uso prudente de los antimicrobianos puede ayudar a frenar una tendencia que supone un grave problema de Salud Pública.
Artículos:
Autores:
María Ugarte-Ruiz (1), Julio Álvarez (1,2), José Antonio Escudero (1,2), Bruno González-Zorn (1,2), Pedro Miguela-Villoldo (1,2), Miguel Ángel Moreno (1,2), Agustín Rebollada-Merino (1,3), Antonio Rodríguez- Bertos (1,3), Lucas Domínguez (1,2).
1. Centro de Vigilancia Sanitaria Veterinaria. Universidad Complutense Madrid. Avenida Puerta de Hierro, s/n. 28040 Madrid. España.
2. Departamento de Sanidad Animal. Facultad de Veterinaria. Universidad Complutense Madrid. Avenida Puerta de Hierro, s/n. 28040 Madrid. España.
3. Departamento de Medicina y Cirugía Animal. Facultad de Veterinaria. Universidad Complutense Madrid. Avenida Puerta de Hierro, s/n. 28040 Madrid. España.
