Determinação do custo biológico em isolados de Mycobacterium tuberculosis com mutações nos genes rpsL, rrs, gidB, rpoB e katG

Abstract

Uma vez que poucas drogas são ativas frente ao Mycobacterium tuberculosis, torna-se muito importante se conhecer os mecanismos que levam a resistência e, embora, tenha-se aprendido muito sobre a resistência, ainda existem alguns antimicrobianos onde esse mecanismo não está completamente elucidado. A aquisição da resistência aos antimicrobianos em bactérias, por sua vez, é frequentemente associada com a perda de fitness e é muito importante a determinação do fitness na população, já que, ele pode influenciar a o futuro da epidemia de isolados resistentes a múltiplas drogas. As mutações associadas com a resistência a estreptomicina nos genes rpsL e rrs são bem conhecidas e podem explicar em torno de 70% da resistência fenotípica. Mutações no gene gidB foram descritas recentemente em isolados clínicos de M. tuberculosis como associadas com a resistência a baixas concentrações de estreptomicina. Nesse estudo, mutações em gidB ocorreram em 27% das cepas resistentes a estreptomicina sem mutações nos genes rpsL e rrs. Duas mutações foram consideradas polimorfismos, gidB16 (alelo 16G) foi identificado exclusivamente no genótipo Latin American Mediterranean, enquanto que gidB92 (alelo 92C) foi associado com a linhagem Beijing. O fitness de 21 cepas multidroga resistentes de M. tuberculosis foi estudado através do método de quantificação da redução da resazurina, enquanto o fitness de 78 cepas foi estudado através de curvas de crescimento utilizando o mycobacterial growth indicator tube e estudos de competição com alguns isolados selecionados. Em geral, analisando-se as curvas de crescimento, em ambos os estudos as cepas com mutações K43R em rpsL e S531L em rpoB ou cresceram melhor ou sem diferença do isolado sensível, já os isolados com mutações em rpoB- não em S531L e com mutações em mais de um gene cresceram em média mais lentamente que os isolados sensíveis. Quanto às diferentes linhagens, no primeiro estudo, os isolados classificados como Latin American Mediterranean cresceram mais rápido no parâmetro tamanho da fase lag, mas sem nenhuma diferença na fase logarítmica, já no segundo estudo, o resultado foi diferente, as cepas não-Latin American Mediterranean cresceram em média mais rapidamente, mas sem diferença estatística das cepas Latin American Mediterranean, e também cresceram melhor nos ensaios de competição. O fitness dos isolados clínicos estudados é muito heterogêneo, possivelmente devido ao fato desses isolados apresentarem diferentes graus de resistência às drogas, diferentes mutações nos genes e ainda diferentes genótipos. Em ambos os estudos foi possível afirmar que as mutações mais encontradas em isolados clínicos são as mutações não relacionadas com a perda do fitness ou que geram pouco custo biológico ao isolado.

Since few drugs are active against the Mycobacterium tuberculosis, it is very important to know the mechanisms that lead to resistance and, although much has been learned about the resistance, there are still some antimicrobials where it is not fully understood. The acquisition of antimicrobial resistance in bacteria is often associated with a loss in fitness and it is very important to have the fitness determined in the population, since it can influence the future of the multidrug isolates epidemic. Mutations related to streptomycin-resistance in the rpsL and rrs genes are well known and can explain about 70% of the phenotypic resistance. Mutations in the gidB gene were described recently as being associated with resistance to low concentrations of streptomycin in strains of M. tuberculosis. In this study, mutations in gidB occurred in 27% of streptomycin-resistant strains without mutations in the rrs and rpsL genes. Two mutations were considered polymorphisms, gidB16 (16G allele) was found exclusively in Latin American Mediterranean genotype, while gidB92 (92C allele) was associated with Beijing lineage in another population. The fitness of 21 multidrug resistant strains of M. tuberculosis was studied by the method of quantitative resazurin reduction assay and fitness of 78 strains was studied by growth curves in mycobacterial growth indicator tube and competition assays using some selected strains. In general, analyzing the growth curves in both studies the strains with the mutations rpsL K43R and rpoB S531L grew better or with no difference from the susceptible strain, on the other hand, strains with mutations in rpoB-but not S531L and with mutations in more than one gene grew, on average, more slowly than susceptible ones. Regarding the different lineages from the first study, strains classified as Latin American Mediterranean grew faster in the parameter of the lag phase, but with no difference in the logarithmic phase. In the second study, the outcome was different, non- Latin American Mediterranean strains grew faster on average, but with no statistical difference from Latin American Mediterranean strains, and also grew well in the competition assays. The fitness of the clinical isolates studied is very heterogeneous, possibly because these isolates present varying degrees of drug resistance, different mutations in the genes analyzed and even different genotypes. In both studies we can say that the frequently mutations found in clinical isolates are the mutations related with no fitness cost or that generate little fitness cost.