Epidemiologia e caracterização genômica do resistoma e mobiloma de isolados clínicos de Klebsiella pneumoniae multirresistentes e extensivamente resistentes a drogas

Abstract

A Klebsiella pneumoniae é um dos patógenos de prioridade global devido a sua capacidade de desenvolver resistência a vários antibióticos. A resistência a carbapenemas e polimixinas é especialmente preocupante, pois esses antibióticos são muitas vezes a última linha de defesa contra cepas multirresistentes de K. pneumoniae, destacando-se como um problema significativo em termos de saúde pública mundial. Neste estudo foram analisados 27 isolados de K. pneumoniae resistentes a carbapenemas recuperados do Rio de Janeiro, Roraima e Maranhão. A caracterização fenotípica revelou que 4 dos isolados eram MDR, 21 XDR e 2 PDR. A análise genética revelou a presença de 11 sequências de tipos multilocus (STs), incluindo linhagens pandêmicas, geograficamente restritas e novas. O ST11 foi o mais prevalente, encontrado em todas as regiões estudadas, inclusive associado aos isolados PDR. Além disso, entre os 21 isolados de K. pneumoniae com fenótipo XDR, seis pertenciam a STs novos ou locais (RJ=4, RR=1, MA=1). O sequenciamento genômico destes isolados revelou um resistoma expressivo em concordância com o fenótipo observado. Genes codificadores de carbapenemases (blaKPC-2 e blaNDM-1) foram observados nos isolados do Rio de Janeiro, enquanto um isolado do Maranhão co-carreava ambos os genes. A análise do mobiloma revelou uma variedade de replicons entre os isolados do Rio de Janeiro e Roraima, indicando a presença de plasmídeos distintos. Interessantemente, identificou-se pela primeira vez no Brasil o gene blaLAP-2 relacionado a um novo ST (KP5133RR) e possivelmente carreado por um plasmídeo. Entre os isolados com fenótipo XDR, três pertenciam ao ST15 (RJ=2, RR=1) e, embora todos apresentassem o fenótipo XDR, suas resistências variavam, especialmente em relação às carbapenemas e colistina. De forma geral, a presença/ausência de blaKPC-2 e alterações em porinas como a OmpK35-36 foram as principais diferenças genéticas que explicariam tal heterogeneidade fenotípica nestes isolados do ST15. Adicionalmente, o perfil de grupos de incompatibilidade de plasmídeos encontrado era distinto entre os isolados do Rio de Janeiro e Roraima. Mutações nos genes intrínsecos associados à resistência à colistina foram observadas nos isolados resistentes, incluindo mutações já relacionadas a essa resistência e mutações ainda não descritas. As mutações mais frequentes foram encontradas nos genes pmrB e arnT e as análises in silico sugeriram que algumas dessas mutações podem afetar a função das proteínas. Ensaios de expressão gênica indicaram que arnT, e principalmente o gene pmrC, foram responsáveis pela emergência da resistência à colistina, com o gene pmrB também desempenhando um papel relevante. A exposição a concentrações sub-inibitórias de colistina levou a alterações na MIC deste antibiótico, com uma correlação direta entre os níveis de expressão de pmrC e pmrB e o aumento da resistência à colistina. Esses resultados destacam a complexidade da resistência antimicrobiana em K. pneumoniae e a necessidade de investigações adicionais para elucidar completamente os mecanismos subjacentes à resistência à colistina.