Posibles fenotipos asociados a la virulencia de las cepas ST01 y NO-ST01 no epidémicas del clado MLST 2 de Clostridioides difficile

Abstract

Clostridioides difficile es una bacteria anaerobia que causa diarrea, principalmente en personas que han recibido terapia con antibióticos. La incidencia y la mortalidad de las infecciones por C. difficile (ICD) han aumentado en las últimas décadas, en parte debido a la propagación mundial de cepas epidémicas, como las cepas ST01. Este grupo de aislamientos pertenece al segundo de los ocho clados en los que se clasifica la población global de C. difficile conocida hasta la fecha, según la técnica de tipificación de secuencias multilocus (MLST). El Clado MLST 2 también incluye numerosas cepas distintas de ST01, que a pesar de su estrecha relación filogenética no se han asociado con brotes ni se han estudiado en detalle. En este trabajo se realizó una revisión narrativa de la literatura, para recopilar información sobre las características microbiológicas, la epidemiología y la presentación clínica de tantos miembros del Clado MLST 2 como fuera posible, con el objetivo de corroborar si el aumento de la virulencia es un rasgo generalizado entre los miembros de este clado. Por otro lado, dado que la capacidad diferencial de las cepas ST01 y no-ST01 para producir brotes y enfermedades graves puede resultar de variaciones en la expresión de fenotipos asociados a la virulencia, una segunda parte de esta tesis se dedicó a comparar experimentalmente siete cepas del Clado 2 de 5 STs, aislados de pacientes con diarrea, con respecto a los fenotipos relacionados con las etapas temprana, intermedia y tardía del desarrollo de la ICD. En detalle, analizamos la adhesión de las esporas a células epiteliales colorrectales (CEC), la inducción de la reacción proinflamatoria mediada por SlpA, la movilidad y la formación de biopelículas. Además, se estudiaron los niveles y la cinética de la síntesis de TcdB, sus efectos citopáticos asociados y afinidad por diferentes dianas y, por último, la susceptibilidad de las suspensiones de esporas al desinfectante dicloroisocianurato de sodio (NaDCC). Todas las cepas fueron similares en términos de adherencia de las esporas a CEC, movilidad, capacidad de formación de biopelículas a las 24 y 72 h, y susceptibilidad de las esporas al NaDCC. Por otro lado, aunque las cepas difirieron con respecto a su respuesta proinflamatoria inducida por SlpA, capacidad de formación de biopelículas a las 120 h, producción de TcdB y tipos de efectos citopáticos, las diferencias observadas no fueron exclusivas de las cepas ST01. En conjunto, la revisión y los hallazgos experimentales indican que la mayor virulencia mostrada por las cepas ST01 in vivo es un fenotipo multifactorial y que la combinación de factores implicada sigue siendo esquiva.

Clostridioides difficile is an anaerobic bacterium that causes diarrhea, mainly in individuals who have received antibiotic therapy. The incidence and mortality of C. difficile infections (CDI) have increased over the last decades, in part due to the global spread of epidemic strains, such as the ST01 strains. This group of isolates belong to the second of the eight clades into which the global C. difficile population known to date is classified, according to the multilocus sequence typing technique (MLST). The MLST Clade 2 also includes numerous non-ST01 strains, which despite their close phylogenetic relationship have not been associated with outbreaks and studied in detail. In this work, a narrative literature review was performed to gather information on the microbiological features, epidemiology, and clinical presentation of as many MLST Clade 2 members as possible, aiming to corroborate whether increased virulence is indeed a widespread trait among members of this clade. On the other hand, since the differential ability of ST01 and non-ST01 strains to produce severe disease and outbreaks may result from variations in the expression of virulence-associated phenotypes, a second part of this thesis was devoted to experimentally compare seven Clade 2 strains from 5 STs, isolated from patients with diarrhea, regarding phenotypes related to the early, intermediate, and late-stage of CDI development. In detail, we analyzed the adhesion of spores to epithelial colorectal cells (ECC), induction of SlpA-mediated pro-inflammatory reaction, motility, and biofilm formation. In addition, we studied the levels and kinetics of TcdB synthesis, its associated cytopathic effects, target affinities, and lastly, the susceptibility of spore suspensions to the disinfectant sodium dichloroisocyanurate (NaDCC). All strains were similar in terms of spore adherence to ECC, motility, biofilm formation ability at 24 and 72 h, and NaDCC spore susceptibility. On the other hand, although the strains did differ regarding their SlpA-induced proinflammatory response, biofilm formation capability at 120 h, TcdB production, and types of cytopathic effects, the dissimilarities observed were not exclusive of ST01 strains. Altogether, the review and the experimental findings indicate that the higher virulence shown by the ST01 strains in vivo is a multifactor phenotype and that the implicated combination of factors remains elusive.