Identificación de nuevos marcadores de virulencia en cepas no toxigénicas de vibrio parahaemolyticus

Abstract

Vibrio parahaemolyticus es la principal causa de gastroenteritis transmitida por mariscos en todo el mundo. La virulencia de V. parahaemolyticus se ha atribuido hasta ahora principalmente a la hemolisina directa termoestable (TDH) y la hemolisina relacionada con TDH (TRH). Recientemente el Sistema de Secreción de tipo III del cromosoma II (T3SS2), el cual codifica para varios efectores, ha sido relacionado con citotoxicidad y enterotoxicidad. Después de la aparición y posterior caída de la cepa pandémica, se han notificado casos de diarrea producidos por cepas clínicas que carecen de los genes tdh, trh y T3SS2 en muchos países, incluido Chile. Estas cepas, llamadas “no toxigénicas”, constituyen el 9-10% de los casos de diarrea a nivel mundial y aunque se han hecho avances en la descripción de los factores de virulencia de V. parahaemolyticus, la capacidad de las cepas no toxigénicas para causar enfermedad no ha sido completamente entendida. El hecho de que los genes tdh y trh se utilizan para estimar la carga de cepas patógenas en los mariscos durante el análisis de riesgo llama la atención sobre cuán fiables son estos análisis para detectar la gran variedad de cepas potencialmente patógenas presentes en las aguas y productos marinos. Por otra parte se conoce que en Vibrio, la evolución de la virulencia, parece estar estrechamente asociada a su capacidad para generar diversidad genética, en parte, a través de la modificación de la expresión génica, aunque mayoritariamente a través de transferencia genética horizontal (HGT). Con base en lo descrito anteriormente, esta propuesta hipotetiza que las cepas no toxigénicas de Vibrio parahaemolyticus han adquirido nuevos factores de virulencia mediante transferencia genética horizontal. Es por ello que el objetivo de esta tesis es: Identificar y caracterizar nuevos factores de virulencia en cepas chilenas no toxigénicas de Vibrio parahaemolyticus adquiridos mediante transferencia génica horizontal. Esta tesis está organizada en tres capítulos, el capítulo 1 comprende el marco teórico, el planteamiento del problema, la hipótesis y los objetivos. El capítulo 2, correspondiente al desarrollo del objetivo 1, en el cual se caracteriza el genoma de seis cepas no toxigénicas de V. parahaemolyticus aisladas del Sur de Chile. Uno de los principales hallazgos de este estudio fue la variabilidad genética de estas cepas al analizar su genoma accesorio. Este análisis mostró además la presencia de nuevas islas genómicas y elementos tipo profagos que codifican toxinas como zonula occludens (Zot) y repeats-in-toxin (RTX), ambas descritas en otros patógenos como V. cholerae donde se consideran factores de virulencia, aunque últimamente se ha descrito que la pérdida de RTX no afecta la virulencia de esta bacteria. En el capítulo 3 y final de esta tesis, se aborda el objetivo 2 que corresponde a la caracterización de posibles nuevos factores de virulencia, en este caso, la toxina Zonula Occludens (Zot). Aunque se sabe que Zot aumenta la permeabilidad epitelial intestinal por interacción con el receptor celular de zonulina PAR2 y esta unión desencadena una cascada de eventos intracelulares que conducen al desensamblaje de las uniones estrechas intercelulares, lo que se ha asociado con la producción de la diarrea en V. cholerae, el potencial patógeno de Zot de V. parahaemolyticus no se ha investigado aún. La cepa clínica PMC53.7, tdh/trh/T3SS2/negativa, resultó ser altamente citotóxica en cultivo celular de Caco-2 y contiene en su genoma accesorio un gen homólogo de zot. Con este antecedente, se caracterizó la toxina Zot en la cepa clínica PMC53.7 de V. parahaemolyticus y sus efectos sobre la barrera epitelial intestinal. El gen zot de PMC53.7 se clonó y se expresó en Escherichia coli BL21(DE3) y los efectos sobre la barrera epitelial intestinal se examinaron usando el modelo celular Caco-2. Se evaluó el cambio en la distribución de las proteínas de transmembrana asociadas a uniones estrechas (ZO-1 y ocludina), y en la distribución de actina en monocapas de Caco-2. Tras el tratamiento con Zot, se observó una modificación de la morfología celular. El cambio en las distribuciones de ocludina y F-actina se observó como una fragmentación de los límites brillantes de las células, con áreas de baja y alta intensidad, lo que indica una pérdida y redistribución de las proteínas asociadas a uniones estrechas. Los resultados de este trabajo sugieren que V. parahaemolyticus Zot puede contribuir a la virulencia de cepas no toxigénicas. En resumen, estos estudios han arrojado información sobre la diversidad de cepas de V. parahaemolyticus del sur del Pacífico, en especial aquellas que no poseen los principales factores de virulencia descritos para este microorganismo. Además, se caracteriza por primera vez una toxina Zot de V. parahaemolyticus en una cepa aislada de un paciente. Finalmente, los ensayos preliminares realizados en cultivo celular demostraron un posible potencial patógeno de esta toxina en la barrera epitelial intestinal.