[en] Pseudomonas aeruginosa is one of the most common nosocomial pathogens worldwide, and continuously evolving resistance to multiple antimicrobial agents has become a significant health problem. However, the biological implications of antibiotic resistance on the pathogenicity and virulence of P. aeruginosa are not clearly established. It is believed that acquisition of resistance mechanisms may have a negative impact on bacterial fitness (a fitness cost), resulting in impaired bacterial physiology and, in turn, a loss of virulence. Improve knowledge about the possible biological cost associated with resistance may help to implement infection control strategies as well as improve antibiotic prescription. In this context, this doctoral thesis evaluates the impact of multidrug resistance on the pathogenicity of P. aeruginosa through epidemiological, clinical and experimental studies. Using clinical and epidemiological data, we investigated if there were differences in the outcome, in the ability to develop colonization and infection between multidrug resistant (MDR) and non-MDR P. aeruginosa strains. In a retrospective study we observed that early mortality was higher in ventilator-associated pneumonia caused by non-MDR P. aeruginosa than those caused by MDR strains. In a prospective study we demonstrated that intestinal colonization occurred more prematurely for non-MDR P. than for MDR isolates. The ability to produce infection (clinical invasiveness) was also higher in patient colonized by non-MDR isolates than those colonized by MDR strains. Furthermore, using in vitro and in vivo models we demonstrated that MDR profiles were associated with a reduction in virulence of P. aeruginosa. In vitro growth rate was shorter in non-MDR than in MDR isolates. In a mice peritonitis/sepsis model we observed that non-MDR P. aeruginosa isolates had a greater ability to produce infection, to elicit inflammatory response and to cause mortality than MDR strains. Overall, our data suggest that multidrug resistance is associated with a biological cost in P. aeruginosa.

[es] P. aeruginosa es uno de los principales patógenos nosocomiales y posee una gran capacidad de desarrollar resistencias a los antimicrobianos con la emergencia de cepas multirresistentes (MDR) y extremadamente resistentes (XDR). En las últimas décadas se ha producido un incremento de las infecciones por cepas multirresistentes que plantea la necesidad de desarrollar estrategias de control de infección y un uso prudente de los antimicrobianos. En este contexto se desarrolla la presente tesis doctoral en la que se incluyen ocho trabajos publicados en revistas científicas, que están encaminados tanto a mejorar el conocimiento epidemiológico de P. aeruginosa como a evaluar el impacto de la multirresistencia en la patogenicidad y virulencia de P. aeruginosa desde una perspectiva clínica, epidemiológica y experimental. La posible existencia de un coste biológico asociado a la multirresistencia supondría una menor virulencia de las cepas multirresistentes y podría justificar un uso más selectivo de las antibioticoterapias empíricas. Este proyecto doctoral incluye un estudio retrospectivo de neumonías asociada a ventilación mecánica por P. aeruginosa en el que se demostró que la mortalidad precoz era superior en las causadas por cepas no multirresistentes que en aquellas causadas por cepas multirresistentes. En un segundo estudio retropectivo, se identificó el consumo de fluoroquinolonas como principal factor de riesgo para el desarrollo de bacteriemia por P. aeruginosa XDR. Esta tesis incluye un estudio observacional prospectivo en el que se realizó vigilancia activa de colonización intestinal y de infección por P. aeruginosa. Gracias a este estudio se demostró que: 1) la colonización intestinal por cepas de P. aeruginosa MDR es más tardía que la colonización por cepas sensibles; 2) el consumo previo de fluoroquinolonas y carbapenémicos son los principales factores de riesgo para la colonización por P. aeruginosa multirresistente; 3) la colonización intestinal es un requerimiento clave para el desarrollo posterior de infección por P. aeruginosa; 4) la invasividad clínica fue mayor en las cepas no multirresistentes que en las multirresistentes, desarrollando los pacientes colonizados por cepas de P. aeruginosa no multirresistente con más frecuencia y precocidad infección que aquellos colonizados por cepas multirresistentes policlonales; 5) la intensidad de la respuesta inflamatoria se asoció con la severidad de la infección por P. aeruginosa, especialmente en infecciones bacteriémicas y 6) la respuesta inflamatoria fue superior en las infecciones por P. aeruginosa XDR en las que había un mayor porcentaje de infecciones bacteriémicas. En esta tesis también se incluye un estudio multicéntrico de pacientes con bacteriemia por P. aeruginosa se investigaron los genotipos del sistema de secreción tipo III y su relación con el pronóstico de los pacientes; demostrándose que el genotipo exoU+ es uno de los principales determinantes de virulencia de P. aeruginosa y se asocia a una mayor mortalidad precoz. Este genotipo fue más frecuente en los fenotipos no multirresistentes que en los multirresistentes. Finalmente, mediante un modelo experimental in vitro e in vivo se evaluó el impacto de la multirresistencia en la patogenicidad y virulencia de P. aeruginosa. En el modelo de peritonitis-sepsis murino se observó que las cepas multirresistentes presentaron menor capacidad de producir infección localizada y diseminada, menor capacidad de producir respuesta inflamatoria y menor mortalidad que las cepas sensibles. En conjunto, nuestros resultados sugieren que las cepas de Pseudomonas aeruginosa multirresistente producen una colonización más tardía y sufren un coste biológico, manifestado con una menor tasa de crecimiento in vitro, una menor invasividad clínica, una menor capacidad de producir respuesta inflamatoria y una menor mortalidad atribuible de las cepas multirresistentes. Esto permite considerar un mayor margen en el abordaje empírico de estas situaciones clínicas y una utilización más ajustada de la antibioterapia.