Estudio de la actividad antibiofilm de metabolitos secundarios de plantas medicinales contra aislados clínicos de Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli.

Abstract

Las infecciones ocasionadas por Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli suelen ser de difícil tratamiento debido al aumento de la multirresistencia a antibióticos (MDR) y a la capacidad para formar biofilms entre cepas de dichas especies. Esta tesis doctoral investigó la actividad antibiofilm del monoterpeno 1,8-cineol (1,8-C) contra aislados clínicos de K. pneumoniae y E. coli MDR y productores de β-lactamasas de espectro extendido (BLEE). Se demostró que el compuesto reduce significativamente la viabilidad de las células del biofilm (descenso superior a 3 Log UFC/cm2 en la mayoría de los aislados estudiados). El tratamiento óptimo se logró con 1% (v/v) de 1,8-C durante 1 hora a 37°C. Es de destacar la capacidad del fitoquímico para matar bacterias tanto en capas superficiales como en capas basales del biofilm, en ambas especies investigadas. Además, el compuesto disminuyó la biomasa del biofilm (38-65%) y la densidad de su matriz (28-50%). Habiendo observado que en E. coli la celulosa y las proteínas son importantes para la estabilidad de los biofilms, se exploró el mecanismo del 1,8-C para disgregar el biofilm. Se investigó si la liberación de enzimas hidrolíticas luego de la muerte celular causada por el compuesto estaba involucrada en dicho efecto. En este sentido, el tratamiento con 1,8-C a temperaturas inferiores a 20°C no redujo la biomasa del biofilm, aunque la capacidad del compuesto de permeabilizar la membrana bacteriana se mantuvo intacta. Además, se evidenció un alto porcentaje de identidad en glicosil hidrolasas (entre ellas, celulasa) y diversas proteasas periplasmáticas y citoplasmáticas (96,3-99,6%) en aislados uropatogénicos de E. coli, mediante análisis in silico. Estos resultados apoyan la hipótesis de un mecanismo en etapas, en donde en la primera etapa el 1,8-C penetra a través del biofilm y permeabiliza las membranas bacterianas. Posteriormente, la liberación al medio extracelular de enzimas hidrolíticas serían las responsables de degradar componentes de la matriz del biofilm induciendo pérdida de densidad y reducción de su biomasa. En conjunto, nuestros resultados sugieren que el 1,8-C es un candidato prometedor como un nuevo agente antibiofilm tanto contra cepas de K. pneumoniae y E. coli MDR-BLEE dada su capacidad para alterar la estructura y destruir las células dentro del biofilm.