Análisis de genómica comparativa en aislamientos colombianos de Helicobacter pylori : enfoque asociado a virulencia, resistencia antibiótica y estructura poblacional
Date
2020-12-09Les auteurs
Stepanian Rozo, JohannaÉvaluateur
González Santos, JannethÉditeur
Pontificia Universidad Javeriana
Faculté
Facultad de Ciencias
Programme
Microbiología Industrial
Titre obtenu
Microbiólogo (a) Industrial
Auteur(s) d'entreprise
Pontificia Universidad Javeriana
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Titre anglais
Comparative genomic analysis in Colombian Helicobacter pylori isolates : approach to virulence, antibiotic resistance and population structurerésumé
Helicobacter pylori es una bacteria asociada con cáncer gástrico. En Colombia, se ha reportado una prevalencia de infección entre el 70% y el 80%, sin embargo, el desarrollo de cáncer gástrico es una enfermedad multifactorial y se ha demostrado que los factores de virulencia bacterianos como babA, cagA, vacA, entre otros, influyen en el desarrollo de las patologías. Por otro lado, se ha demostrado que existe una relación directa entre la eliminación de la infección y la reducción de tumores premalignos, no obstante, las tasas de resistencia antibiótica han imposibilitado la erradicación de este microorganismo. Adicionalmente, los estudios realizados sobre este microorganismo han evidenciado procesos co-evolutivos entre la bacteria y las poblaciones humanas, y en Colombia se ha reportado la presencia de una nueva subpoblación producto de la rápida evolución bacteriana.
Este trabajo caracterizó mediante estrategias de genómica comparativa aislamientos colombianos de Helicobacter pylori realizando un enfoque a la estructura poblacional, los factores de virulencia y los genes asociados a la resistencia antibiótica. Para ello se realizó el análisis de 100 genomas colombianos, 30 previamente obtenidos y secuenciados por el grupo de investigación y 70 obtenidos de bases de datos públicas. El análisis de estructura poblacional se llevó a cabo mediante SNPs y MLST, los resultados permitieron evidenciar la presencia de dos grupos clonales formados exclusivamente por aislamientos colombianos, los cuales mostraron tener raíces principalmente en la población hpEurope. Este hallazgo, comprueba la microevolución de este microorganismo en Colombia.
Al analizar la virulencia bacteriana se encontró una gran diversidad de combinaciones alélicas de los factores estudiados (cagA, vacA y babA), siendo la más frecuente vacAs1bi1m1 / babA2 / iceA 2 / cagA positivo (EPIYA-ABC) encontrado en un 9% de los aislamientos analizados. Para entender mejor los genotipos de resistencia bacteriana circulantes en el país, se analizaron las mutaciones, inserciones, secuencias de parada y cambios en el marco de lectura de genes asociados con resistencia a claritromicina (CLA), tetraciclina (TRC), levofloxacina (LVX), amoxicilina (AMX) y metronidazol (MTZ). Se encontró una frecuencia de las mutaciones asociads a resistencia de CLA del 4% (mutaciones 23s A2142G y 23s A2143G), de TRC del 4% (mutación 16s A926G), de LVX del 10% (mutaciones encontradas en gyrA y gyrB), de AMX del 7% (mutaciones asociadas a pbp3) y de MTZ del 73,25%. Adicionalmente, se destaca la presencia de un aislamiento multirresistente con mutaciones asociadas a resistencia de todos los antibióticos evaluados.
Se analizaron posibles relaciones entre los 3 parámetros analizados para las cepas estudiadas, sin embargo, no se encontró ninguna relación evidente entre la presencia de algún genotipo de virulencia asociado a las poblaciones y se encontraron aislamientos resistentes en todos los grupos poblacionales. Este es el primer reporte sobre aislamientos colombianos en analizar los tres parámetros mencionados y se presenta un aporte en el conocimiento de esta bacteria en el país.
Abstrait
Helicobacter pylori is a bacterium associated with gastric cancer. The prevalence in Colombia has been reported between 70% and 80%, nevertheless, the development of this disease is multifactorial and it has been shown that virulence factors such as babA, cagA, vacA, among others have influence on the development of the gastric diseases. Furthermore, there is a direct association between the infection eradication and the premalignant tumors shrinkage, however, antibiotic resistance rates have made impossible the bacteria eradication. Additionally, previous studies with this bacterium showed a co-evolution between the human population and the bacterium that caused novel subpopulations as a result of the bacteria evolution.
This work characterized through comparative genomic strategies Colombian Helicobacter pylori isolates with an approach on the structural population, virulence factors and genes associated with antibiotic resistance. The analysis was performed on 100 Colombian genomes, 30 of them were previously obtained and sequenced by the research group and the 70 remaining were obtained from public data bases. The population structure analysis was carried out by SNPs and MLST, the results showed the presence of two new clonal formed exclusively by Colombian isolates with European origin. This find proves the bacteria microevolution in Colombia.
The bacteria virulence analysis displays a considerable diversity on the allelic combinations in the studied genes (cagA, vacA y babA), being the most frequent vacAs1bi1m1 / babA2 / iceA 2 / cagA positive (EPIYA-ABC) found in a 9% of the analyzed isolates. For the resistance genotypes analysis we analyzed mutations, insertions, stop sequences, changes in the open reading frame for the genes associated with resistance to clarithromycin (CLA), tetracycline (TRC), levofloxacin (LVX), amoxicillin (AMX) y metronidazole (MTZ). It was found a frequency on the mutations associated with CLA of 4% (mutations 23s A2142G y 23s A2143G), TRC of 4% (mutation 16s A926G), LVX of 10% (mutations in gyrA y gyrB), AMX of 7% (mutations associated to pbp3 protein) and MTZ of 73, 25%. Additionally, this study highlights the presence of a multiresistant isolate with mutations associated with resistance for all the evaluated antibiotics.
We analyzed a possible association between the 3 parameters for the isolates studied, however, it was no any evident relation between the presence of any virulence genotype associated with population, founding resistant isolates in all population groups.
This is the first report over Colombian isolates that analyses the 3 mention parameters giving a knowledge for this bacteria in the county.
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