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Estudio de la dinámica de crecimiento en fases planctónica y biofilm de co-cultivos bacterianos de relevancia clínica en pacientes respiratorios crónicos

La Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) es una afección respiratoria que se caracteriza por una obstrucción persistente del flujo de aire y está asociada a una alta mortalidad y morbilidad. Las exacerbaciones agudas, frecuentemente asociadas a infecciones bacterianas, son complicaciones comunes en la EPOC. Haemophilus influenzae y Streptococcus pneumoniae son dos patógenos habituales en estos casos. Además, patógenos periodontales como Fusobacterium nucleatum se alojan en los pulmones de estos pacientes respiratorios. Por su parte, H. influenzae es un patógeno oportunista que forma biopelículas, estructuras que protegen a las bacterias tanto de los antibióticos como del sistema inmunitario del huésped, dificultando su eliminación. Este Trabajo de Fin de Grado explora la interacción de H. influenzae con otros patógenos con los que convive en el pulmón de pacientes que sufren EPOC, así como el efecto de compuestos anti-biofilm en la formación y viabilidad de los mismos. Por una parte, se investigó el impacto del (E)-trans-2-nonenal, un análogo de cinamaldehído, en la inhibición de la formación de biopelículas de H. influenzae y F. nucleatum. Por otra parte, se analizó la dinámica de co-cultivos de H. influenzae con aislados clínicos de S. pneumoniae de serotipos emergentes en el actual contexto de vacunación anti-neumocócica. Finalmente, se exploró el diseño de estrategias de manipulación genética de F. nucleatum consistentes en la generación de cassettes de disrupción génica en un plásmido no replicativo, aplicado al diseño de herramientas de inactivación del gen que codifica una ornitina descarboxilasa en este patógeno periodontal, una enzima clave en el metabolismo de las poliaminas y la formación de biopelículas. En conjunto, este Trabajo de Fin de Grado ha generado información relevante sobre la dinámica de la interacción entre distintos patógenos con importancia clínica en pacientes respiratorios crónicos como es el caso de los pacientes que sufren EPOC.

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a common respiratory condition characterized by persistent airflow obstruction, and it is associated with high mortality and morbidity. Acute exacerbations, often associated to bacterial infections, are common complications in COPD patients. Haemophilus influenzae and Streptococcus pneumoniae are two of the common pathogens in this scenario. Moreover, periodontal pathogens such as Fusobacterium nucleatum is commonly found in the lower airways of respiratory patients. H. influenzae is an opportunistic pathogen that forms biofilms, structures that protect bacteria from both antibiotics and the host immune system, making them difficult to eradicate. This Final Degree Project explores the interaction between H. influenzae and other pathogens that often co-exist in the lower airways of COPD patients, together with the effect of antibiofilm compounds on the formation and viability of these bacterial biofilms. Firstly, we investigated the anti-biofilm effect of (E)-trans-2-nonenal, a cinnamaldehyde analog, on the formation of biofilms of H. influenzae and F. nucleatum. Secondly, we investigated the culturing dynamics of H. influenzae with S. pneumoniae strains belonging to emergent serotypes in the current anti-pneumococcal vaccination context. Finally, we explored the design of strategies for F. nucleatum genetic manipulation, based on the generation of gene disruption cassettes cloned in a non-replicative plasmid, applied to the design of tools to inactivate the gene encoding an ornithine decarboxylase, a key enzyme in F. nucleatum polyamine metabolism and biofilm formation. Altogether, this Final Degree Project has generated relevant information on the interaction dynamics between bacterial pathogens of clinical relevance in chronic respiratory patients such as those suffering COPD.