Caracterización de Clostridium perfringens circulante en muestras fecales de humanos y animales en el altiplano Cundiboyacense Colombiano
Facultad: medicina

 Clostridium perfringens es una bacteria anaerobia Gram positiva, formadora de esporas y productora de toxinas, que puede encontrarse en el tracto intestinal humano y animal, así como en alimentos, suelo y agua en forma esporulada. Esta bacteria es reconocida como causante de brotes de intoxicación alimentaria, necrosis intestinal y mionecrosis grave en humanos y animales, ocupando el tercer lugar en incidencia de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) en los Estados Unidos. Estudios recientes han revelado la presencia de aislamientos toxigénicos de C. perfringens, portadores de la toxina perfingolisina O (PFOA) en individuos sanos. Esta toxina se relacionó con toxicidad celular, hemólisis completa, respuestas proinflamatorias y una mayor capacidad de esporulación. La combinación de es estas características biológicas en aislamientos de C. perfringens se correlacionan con un avance desalentador de la patología intestinal, estando asociado con infección/enfermedad y una mayor propagación entre hospederos. Asimismo, se ha observado un aumento en los factores de virulencia y marcadores de resistencia a los antibióticos (MRA) que transporta esta especie bacteriana, lo que representa un desafío considerable tanto a nivel clínico como de salud pública a escala global. A pesar de la relevancia para la salud pública, es evidente que en Colombia y en Suramérica existe un conocimiento limitado sobre esta bacteria. Por lo tanto, es crucial avanzar en la descripción de su arquitectura genómica, así como de sus factores de virulencia y resistencia antibiótica. Estos conocimientos son fundamentales para mejorar las estrategias de prevención y manejo de las enfermedades causadas por C. perfringens. Por lo tanto, esta tesis doctoral tuvo como objetivo describir la frecuencia de detección, diversidad genética y principales factores de virulencia de C. perfringens en muestras fecales de humanos y animales en el altiplano Cundiboyacense Colombiano. La tesis se dividió en tres capítulos: El Capítulo I se enfocó en determinar la frecuencia de detección de C. perfringens en humanos y animales en el altiplano Cundiboyacense colombiano mediante pruebas moleculares. Las muestras fecales de humanos con y sin síntomas gastrointestinales, así como muestras fecales de diversas especies animales, fueron colectadas en los Departamentos de Cundinamarca y Boyacá. Se realizó la extracción de ADN y PCR dirigida al gen 16S-rRNA y al gen de la toxina alfa (cpa) para la detección de C. perfringens. Los resultados revelaron una alta frecuencia de detección de C. perfringens a nivel general en animales domésticos y cerdos. En humanos la toxina beta 2 de C. perfringens (CPB2) se asoció con la presencia de diabetes, lo que sugiere interacciones con el sistema inmunológico del huésped. El Capítulo II tuvo como objetivo describir la estructura genética poblacional y los factores de virulencia de C. perfringens utilizando genomas públicos para evaluar la diversidad genética, linajes y toxinotipos circulantes en diferentes hospederos, así como los principales factores de virulencia a nivel global. Los análisis bioinformáticos revelaron que la mayoría de los genomas provienen de países desarrollados como EE. UU., Francia y China, cuyos aislamientos fueron establecidos principalmente de alimentos, aves y humanos. La clasificación filogenética mostró rutas de dispersión entre diferentes hospederos, además se encontró una alta frecuencia de toxinas como toxina alfa (CPA) y enterotoxina (CPE), así como el incremento en la detección de MRA asociados a tetraciclinas y macrólidos. Por otra parte, se detectó una escasa representación de aislamientos en países en desarrollo, destacando la necesidad de investigaciones locales para comprender mejor la diversidad genética y los mecanismos de transmisión y virulencia de este patógeno. El propósito del Capítulo III fue caracterizar la arquitectura genómica, factores de virulencia y MRA de aislamientos colombianos de C. perfringens, obtenidos de muestras positivas de humanos y animales recolectadas en el Capítulo I. Además, se llevaron a cabo pruebas fenotípicas de hemólisis, inhibición del crecimiento celular, esporulación y susceptibilidad a antibióticos en un grupo representativo de aislamientos. El criterio de selección de los aislamientos se basó en su capacidad para producir la toxina PFOA, una toxina formadora de poros que juega un papel crucial en la patogenia intestinal, con el objetivo de evaluar su impacto biológico.  El análisis microgeográfico de aislamientos obtenidos de diversas fuentes en una región central de Colombia, reveló una amplia diversidad genética y posibles eventos de dispersión entre humanos, y animales domésticos como perros y gatos. La presencia de toxinas como PFOA en aislamientos de individuos asintomáticos plantea un potencial riesgo de infección en dicha población, debido a su asociación con hemolisis, inhibición del crecimiento celular y mayor capacidad de esporulación. Además, se observó una reducción de la susceptibilidad a varios antibióticos, incluyendo gentamicina, eritromicina, metronidazol y tetraciclina. En resumen, este estudio ha enriquecido el entendimiento de C. perfringens en Colombia al proporcionar datos de epidemiología molecular y genómica de C. perfringens circulante en la región de análisis. Además, ofreció el primer reporte de genomas obtenidos de gatos a nivel mundial e incluyó el mayor número de genomas registrados en América Latina hasta la fecha. Nuestros hallazgos permitieron fortalecer las acciones de promoción de la salud y prevención de la transmisión de enfermedades infecciosas a través de campañas educativas con la comunidad y las entidades de salud, con implicaciones significativas para mejorar la calidad de vida de poblaciones vulnerables.