Rev Esp Quimioterap, Diciembre 2006; Vol. 19 (Nº 4): 357-362 © 2006 Prous Science, S.A.- Sociedad Española de Quimioterapia Original Grupo Bacteroides fragilis en heces humanas no diarreicas y su sensibilidad antimicrobiana E. Rodríguez, M.M. Gamboa, C. Rodríguez y P. Vargas Laboratorio de Investigación en Bacteriología Anaerobia y Centro de Investigación en Enfermedades Tropicales, Facultad de Microbiología, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica Bacteroides fragilis group in non-diarrheic human feces and its antimicrobial susceptibility RESUMEN Bacteroides es el género de bacterias anaerobias predominante en el colon humano, y sus diez especies son la causa de la mayoría de las infecciones anaerobias. Ya que casi todas las infecciones que causan son endógenas, el conocimiento de su resistencia es importante por la posible diseminación de ésta. Se analizaron 80 muestras de heces humanas que fueron sembradas en agar BBE (Bacteroides Bile Esculin) y KVLB (Kanamycin, Vancomycin, Laked Blood) y se incubaron en anaerobiosis 48 horas a 35 ºC. La identificación y la determinación de la sensibilidad se realizaron con los sistemas Rapid ID-32 A y ATB ANA (BioMerieux), respectivamente. En 64 de las 80 muestras (80%) se en- contró al menos una especie del grupo B. fragilis, siendo B. uniformis y B. fragilis las más frecuentes (24,6% y 16,9%), y B. stercoris y B. eg- gerthii las menos frecuentes (0,7% y 2,1%). Las cepas mostraron resistencia a diversas penicilinas (de 93,1% a 40,2%), en ocasiones inclu- so en presencia de ácido clavulánico, así como a las cefalosporinas (de 31,0% a 52,1%), la clindamicina (32,2%) y el imipenem (10,3%). Los antibióticos más efectivos fueron la piperacilina y la ticarcilina asociados con inhibidores de betalactamasas, el cloranfenicol y el metronida- zol (más del 90% de sensibilidad). Aunque ningún B. fragilis fue resistente a la clindamicina ni al metronidazol, un tercio de las cepas resis- tentes al imipenem eran de esta especie. La más resistente fue B. distasonis y la más sensible B. vulgatus. Ninguno de los fármacos evalua- dos fue efectivo contra todas las especies del grupo; en la mayoría de las especies hubo cepas con resistencia al imipenem, al metronidazol o a la clindamicina, lo que sugiere la existencia de mecanismos eficientes de transmisión de resistencia entre bacterias endógenas. Pa labras cc lave : Grupo Bacteroides fragilis - Heces - Sensibilidad antimicrobiana SUMMARY Bacteroides is a predominant anaerobic bacteria of the human colon. Since the ten species of the Bacteroides fragilis group are responsible for most anaerobic endogenous infections, the antimicrobial resistance of these bacteria is of great concern due to the role they can play in the dissemination of resistance. Eighty non-diarrheic human feces samples were analyzed. Each sample was inoculated in BBE (Bacteroides Bile Esculin) and KVLB (Kanamycin, Vancomycin, Laked Blood) agar plates and were incubated in anaerobic conditions for 48 h at 35ºC. For identification and antimicrobial sensitivity, miniaturized systems for anaerobic bacteria (Rapid ID-32A and ATB ANA, Biomerieux) were used. Sixty-four (80%) of the samples were positive for at least one Bacteroides fragilis species; B. uniformis and B. fragilis were the most frequent species (24.6% and 16.9%); B. stercoris and B. eggerthii were the least frequent (0.7 and 2.1%). The strains showed resistance to different penicillins (40.2-93.1%), some even in the presence of beta-lactamase inhibitors; to cephalosporins (31.0-52.1%) and to frequently used antibiotics against anaerobes, such as clindamycin (32.2%) and imipenem (10.3%). The most effective antimicrobials against Bacteroides fragilis were piperacillin and ticarcillin combined with beta-lactamase inhibitors, as well as chloramphenicol and metronidazole (>90% sus- ceptibility). None of the B. fragilis group were resistant to clindamycin or metronidazole, but one-third of the imipenem-resistant strains be- longed to this species. The most resistant species was B. distasonis, while B. vulgatus was the most susceptible. None of the tested antimi- crobials were effective against all ten species; the majority of the species had some isolates that were resistant to imipenem, metronidazole or clindamycin. This resistance pattern suggests the presence of efficient transmission mechanisms among these endogenous bacteria. Key wwords: Bacteroides fragilis group - Feces - Antimicrobial susceptibility INTRODUCCIÓN La mayoría de las bacterias del colon humano son ana- erobias, siendo Bacteroides el grupo numéricamente pre- dominante y B. fragilis la especie de mayor importancia clínica (1). Estas bacterias llevan a cabo reacciones me- tabólicas en la degradación de sustratos y constituyen una barrera natural frente a la colonización por patógenos (2). Bacillus fragilis fue descrito en 1898 y posteriormente reclasificado como Bacteroides fragilis en 1919. Hasta 1978 se consideraron como subespecies de B. fragilis to- dos aquellos bacilos gramnegativos, anaerobios, sacarolíti- cos, capaces de crecer en presencia de bilis, y se incluían las subespecies distasonis, ovatus, thetaiotaomicron y vul- gatus. A menos que se especificara la subespecie, toda la literatura referente a B. fragilis incluía sus subespecies. En la actualidad, todos aquellos anaerobios estrictos, gramne- gativos, sacarolíticos, resistentes a la bilis, con porcentajes de guanina y citosina entre el 40% y el 48%, entre otras ca- racterísticas, se incluyen dentro del denominado “grupo B. fragilis”, que comprende diez especies: B. caccae, B. dista- sonis, B. eggerthii, B. fragilis, B. merdae, B. ovatus, B. ster- coris, B. thetaiotaomicron. B. uniformis y B. vulgatus (3). A pesar de que son habitantes normales del intestino, el grupo B. fragilis es la principal causa de infección por anae- robios (4, 5) y es importante no sólo por su alta frecuencia sino también por la resistencia a los agentes antimicrobia- nos usados tradicionalmente para combatirlo (5). Numero- sos estudios han señalado los cambios en los patrones de sensibilidad y un aumento de la resistencia en este grupo (1, 5, 6). En los últimos años, el conocimiento de la resistencia antimicrobiana de cepas aisladas de muestras intestinales normales ha adquirido gran importancia, pues la biota indí- gena puede tener un papel protagonista en la diseminación de dicha resistencia (7). Considerando que la mayoría de las infecciones por bacterias anaerobias son endógenas (5, 8), este conocimiento sobre el grupo B. fragilis se torna aún más relevante. El propósito de nuestro estudio fue conocer las princi- pales especies del grupo B. fragilis que se encuentran co- mo parte de la biota indígena intestinal de personas asin- tomáticas costarricenses, así como su perfil de sensibilidad antimicrobiana, para estimar el posible riesgo de transmi- sión de la resistencia. MATERIALES Y MÉTODOS Se analizaron 80 muestras de heces humanas no dia- rreicas, provenientes de personas que asistieron a un cen- tro de salud. A partir de cada muestra se sembró una placa de agar BBE (Bacteroides Bile Esculin) y otra de KVLB (Kanamycin, Vancomycin, Laked Blood) (9), que se incu- baron en jarras de anaerobiosis durante 48 horas a 35 ºC. Las colonias que en BBE presentaron ennegrecimiento al- rededor y aquellas de más de 1 mm de diámetro, circulares, con borde entero, convexas y generalmente rodeadas de una zona oscura en agar KVLB, fueron examinadas con tinción de Gram y subcultivadas en agar sangre para realizar pruebas de pureza y tolerancia al oxígeno. Se consideraron presuntivamente como grupo B. fragilis aquellos aislamien- tos que, además, correspondieran a bacilos gramnegativos anaerobios (crecimiento exclusivo bajo condiciones anae- robias). La identificación bioquímica de cada aislamiento y la determinación del patrón de sensibilidad antimicrobiana se realizaron mediante los sistemas para bacterias anaero- bias Rapid ID-32 A y ATB ANA (BioMerieux), respectiva- mente, siguiendo las recomendaciones del fabricante. RESULTADOS En 64 de las 80 muestras analizadas (80%) se encontró al menos una especie del grupo B. fragilis, con un prome- dio de 1,5 especies por muestra. En total se aislaron 142 cepas, siendo B. uniformis y B. fragilis las más frecuentes (24,6% y 16,9%, respectivamente), mientras que B. sterco- ris y B. eggerthii fueron las menos frecuentes (0,7% y 2,1%, respectivamente) (Tabla 1). Se aislaron además ocho cepas identificadas como B. capillosus y B. splanchnicus, no per- tenecientes al grupo B. fragilis. Fue posible determinar la sensibilidad antimicrobiana de 87 cepas, de las cuales todas fueron resistentes a la pe- nicilina. Muchos aislamientos fueron resistentes a penicili- E. Rodríguez, M.M. Gamboa, C. Rodríguez y P. Vargas R E V E S P Q U I M I O T E R A P358 Tabla 1. Especies del grupo B. fragilis presentes en mues- tras de heces no diarreicas. Especie Nº de cepas Porcentaje B. uniformis 35 24,6 B. fragilis 24 16,9 B. vulgatus 20 14,1 B. thetaiotaomicron 16 11,3 B. distasonis 14 9,9 B. caccae 12 8,5 B. ovatus 10 7 B. merdae 7 4,9 B. eggerthii 3 2,1 B. stercoris 1 0,7 Total 142 100 nas semisintéticas como la amoxicilina (4 mg/l y 16 mg/l), la piperacilina y la ticarcilina, con porcentajes que variaron desde el 93,1% hasta el 40,2% (Tabla 2); y algunos fueron resistentes incluso en presencia de inhibidores de betalac- tamasas (ácido clavulánico y tazobactam) (Tabla 2). Hubo cepas con resistencia moderada a las cefalosporinas de se- gunda generación evaluadas (cefoxitina y cefotetán) (Tabla 2). También se observó resistencia a otros antibióticos de amplio uso contra bacterias anaerobias, como la clindami- cina y el imipenem, pues el 32,2% y el 10,3% de las cepas, respectivamente, presentaron resistencia o sensibilidad dis- minuida (resultados intermedios) (Tabla 2). Los antibióti- cos más efectivos en inhibir el crecimiento del grupo B. fra- gilis fueron la piperacilina y la ticarcilina asociadas con in- hibidores de betalactamasas, el cloranfenicol y el metroni- dazol, pues más del 90% de los aislamientos fueron sensi- bles (Tabla 2). La resistencia antimicrobiana de las especies incluidas en el grupo B. fragilis se muestra en la Tabla 3. No se in- cluyeron los datos de B. eggerthii, B. merdae ni B. stercoris debido a que el número de aislamientos de estas especies fue menor de diez. Al comparar los resultados de la especie B. fragilis con la totalidad del grupo, se pudo observar di- ferencias en algunos antibióticos. Así, por ejemplo, no hu- bo cepas de B. fragilis resistentes a la clindamicina ni al metronidazol (Tabla 3), en tanto que la totalidad del grupo 2006; Vol. 19 (Nº 4) Grupo Bacteroides fragilis en heces humanas no diarreicas y su sensibilidad antimicrobiana 359 Tabla 2. Patrón de sensibilidad antimicrobiana de 87 aislamientos del grupo B. fragilis. Antimicrobiano CMI (R)* (mg/l) Resistentes (%) Sensibles (%) Intermedios (%) Penicilina 2 100 0 0 Ampicilina 4 93,1 2,3 4,6 Amoxicilina 16 79,3 20,7 – Amoxicilina-ácido clavulánico 8/4 10,3 81,6 8,0 Piperacilina 64 40,2 49,4 10,3 Piperacilina-tazobactam 64/2 0 95,4 4,6 Ticarcilina 4 44,8 55,2 – Ticarcilina-ácido clavulánico 64/2 4,6 93,1 2,3 Cefoxitina 32 10,3 69,0 20,7 Cefotetán 32 46,0 37,9 16,1 Imipenem 8 2,3 89,7 8,0 Clindamicina 4 25,3 67,8 6,9 Cloranfenicol 16 1,1 96,6 2,3 Metronidazol 16 6,9 93,1 0 *Concentración mínima inhibitoria utilizada como punto de corte de resistencia. Tabla 3. Porcentajes de resistencia antimicrobiana de cada especie del grupo B. fragilis. CMI (R)* B. caccae B. distasons B. fragilis B. ovatus B. uniformis B. vulgatus Antimicrobiano (mg/l) n = 10 (%) n = 11 (%) n = 16 (%) n = 10 (%) n = 18 (%) n = 12 (%) Ampicilina 4 100 91 100 100 0 100 Amoxicilina 16 90 82 75 90 94 25 Amoxicilina-ácido clavulánico 8/4 10 45 12 10 39 0 Piperacilina 64 40 82 31 40 78 25 Piperacilina-tazobactam 64/2 10 18 6 0 0 0 Ticarcilina 4 50 82 44 30 61 25 Ticarcilina-ácido clavulánico 64/2 10 18 6 0 11 0 Cefoxitina 32 20 37 19 30 56 8 Cefotetán 32 60 91 12 100 72 25 Imipenem 8 10 18 19 0 11 0 Clindamicina 4 30 36 0 30 61 17 Cloranfenicol 16 0 0 6 0 0 0 Metronidazol 16 10 10 0 0 6 17 *Concentración mínima inhibitoria utilizada como punto de corte de resistencia. presentó un 32,2% de resistencia o sensibilidad disminuida a la clindamicina y un 6,9% de resistencia al metronidazol (Tabla 2). De forma similar, la resistencia a las cefalospo- rinas de B. fragilis con respecto al grupo también fue me- nor: 19,0% frente a 31,0% de resistencia a la cefoxitina y 12,0% frente a 62,1% al cefotetán (Tablas 2 y 3). En términos generales, la comparación entre las dife- rentes especies del grupo reveló que B. distasonis fue la más resistente, pues presentó los mayores porcentajes de resistencia a cinco fármacos: amoxicilina-ácido clavuláni- co, piperacilina sola y combinada con tazobactam, ticarci- lina sola y con ácido clavulánico. Por otro lado, B. vulga- tus fue la más sensible, ya que presentó los menores por- centajes de resistencia a tres de los fármacos evaluados: amoxicilina, piperacilina y cefoxitina; y ninguna resisten- cia a cinco de ellos: amoxicilina-ácido clavulánico, pipera- cilina-tazobactam, ticarcilina, imipenem y cloranfenicol (Tabla 3). Cabe destacar que aunque la resistencia del grupo al ce- fotetán fue de un 46% (Tabla 2), en B. ovatus fue del 100% y en B. distasonis del 91% (Tabla 3). Aunque la resistencia al imipenem y al metronidazol (fármacos muy utilizados en el tratamiento de las infeccio- nes por anaerobios) fue menor del 10% para el grupo (Tabla 2), se presentó en casi todas las especies. De igual forma, la resistencia a la clindamicina (también de amplio uso) se observó en todas las especies, con excepción de B. fragilis, como ya se ha mencionado. Finalmente, es impor- tante señalar que ninguno de los fármacos evaluados pudo combatir el crecimiento in vitro de todas las especies (Tabla 3). DISCUSIÓN El grupo B. fragilis es predominante en la flora bacte- riana normal del tracto gastrointestinal humano (5), de ahí que su hallazgo en el 80% de las muestras de heces nor- males no sea sorprendente. En concordancia con lo ante- rior, Stark y cols. (10) encontraron un 70% de las muestras de heces normales positivas para el grupo B. fragilis. El promedio de 1,5 cepas por muestra encontrado en este estudio es ligeramente superior al 1,1% informado por Bressane y cols. (11). Las especies más frecuentes del gru- po en la presente investigación (B. uniformis, B. fragilis, B. vulgatus y B. thetaiotaomicron) han sido aisladas de heces normales, así como de muestras clínicas (12), y son las cuatro más importantes de la flora intestinal, tanto en con- diciones de salud como de enfermedad (13). Además, se encuentran entre las seis especies más frecuentes de bacte- roides aisladas de muestras clínicas, en tanto que B. ster- coris y B. eggerthii son las menos frecuentes (2), hallazgos que también se correlacionan con los de nuestra investiga- ción. Según los estudios de Bressane y cols. (11) en pobla- ción infantil, B. stercoris fue también la especie menos fre- cuente, aunque los porcentajes de otras especies varían considerablemente respecto a los nuestros. Todas las cepas evaluadas fueron resistentes a la peni- cilina, tal y como era de esperar para las concentraciones de fármacos evaluadas (2 mg/l). Varios investigadores en- cuentran un 100% de cepas del grupo resistentes a la peni- cilina (0,5 mg/l) (5), en tanto que otros describen sensibili- dades menores del 20% cuando evalúan 8 mg/l de penici- lina (14). En 1982, Edson y cols. (15) ya señalaron que son necesarias concentraciones superiores a 50 mg/l para inhi- bir el 70% de los aislamientos de otros bacilos gramnega- tivos anaerobios distintos al grupo B. fragilis. La detección de resistencia a las penicilinas sintéticas, con o sin inhibidores de betalactamasas (Tabla 2), se corre- laciona con estudios previos que encuentran un 95% del grupo B. fragilis productor de betalactamasas (16). La re- sistencia a la amoxicilina-ácido clavulánico ha sido variable en diversos estudios: 10% en esta investigación, 0% en los trabajos de Betriu y cols. (16), 41% en los de Nakano y Ávi- la-Campos (17), y hasta el 93% a 100% según Koneman y cols. (14). Tal y como en otros estudios (2, 5, 18), ninguna de las cepas fue resistente a piperacilina-tazobactam. La sensibilidad a la cefoxitina fue del 69%, similar a los hallazgos de Betriu y cols. (16), pero sólo del 37,9% para el cefotetán, inferior al descrito en ese estudio; sin embargo, otros investigadores han encontrado variaciones en la resis- tencia a las cefalosporinas a lo largo del tiempo (2, 19). La resistencia a la clindamicina en el grupo B. fragilis viene observándose desde 1980, con variaciones del 5% al 15% según varios investigadores (20, 21) y del 33% al 70% según otros (22). Aldridge y O’Brien (2) demuestran un incremento en la resistencia, del 15% al 24%, en dos dé- cadas, Betriu y cols. (18) informan de un 31,3%, y Teng y cols. (22) hallan un 33%. El hallazgo de resistencia o sen- sibilidad disminuida a la clindamicina en el 26,2% de los aislamientos tiene especial relevancia debido a que éste es uno de los antibióticos más utilizados en nuestro medio pa- ra combatir las infecciones por anaerobios. Incluso se ha demostrado ya la transmisión de la resistencia a la clinda- micina por conjugación en el grupo B. fragilis (20), por lo que esta transmisión podría darse entre las cepas de la flo- ra intestinal y, consecuentemente, la sensibilidad a la clin- damicina puede llegar a disminuir debido a la presión de selección que ejerce. También es preocupante el hallazgo de sólo un 89,7% de cepas sensibles al imipenem (Tabla 2), pues aunque al- E. Rodríguez, M.M. Gamboa, C. Rodríguez y P. Vargas R E V E S P Q U I M I O T E R A P360 gunos investigadores ya han descrito cepas de B. fragilis resistentes (23, 24), éstas son infrecuentes (25) y la ma- yoría de los estudios encuentran un 95% a 100% de sensi- bilidad en las cepas investigadas (5, 6, 16, 17, 19). El metronidazol, otro fármaco ampliamente utilizado en nuestro medio, podría ser más conveniente para el tra- tamiento de las infecciones endógenas por el grupo B. fra- gilis, pues sólo el 6,9% de las cepas evaluadas fue resis- tente. Sin embargo, es importante destacar que en otras la- titudes este porcentaje es del 0% (5, 6, 10, 14, 16-18, 21) y la aparición de cepas resistentes, igual que en este estudio, es poco frecuente (26). El análisis del patrón de sensibilidad de cada una de las especies reveló, tal y como se describió antes, que la espe- cie B. fragilis, en términos generales, fue una de las más sensibles, pues no hubo cepas resistentes a varios antibió- ticos y los porcentajes de resistencia para otros de los fár- macos evaluados fueron menores que en el resto del grupo. Esto se correlaciona con otros estudios (5, 18, 22) que la describen como la más sensible entre las especies del gru- po B. fragilis. Sin embargo, es importante hacer notar que un tercio de las cepas resistentes al imipenem fueron B. fragilis (Tabla 3), del mismo modo que ha sucedido en otros lugares, donde los pocos aislamientos del grupo re- sistentes al imipenem son de la especie B. fragilis (5). La mayor resistencia de B. distasonis, así como la me- nor resistencia de B. ovatus para algunos de los fármacos probados, en términos generales concuerda con lo infor- mado por otros autores (14, 27). Concuerdan también con la literatura las variaciones en la sensibilidad a las cefalos- porinas, dentro del grupo B. fragilis, que se encontraron en este estudio. Aldridge y cols. (5) informan que la cefoxiti- na es la más efectiva, con variaciones en la sensibilidad de las diferentes especies del 53% al 84%. En nuestro caso, estas variaciones fueron desde el 8% hasta el 56%, siendo más efectivo el cefotetán (sensibilidad del 12% al 100%), lo que refuerza la necesidad del cuidadoso manejo que de- bería hacerse de las cefalosporinas. Como se ha comentado antes, varios estudios demues- tran la sensibilidad de Bacteroides a fármacos como el me- tronidazol, el cloranfenicol y el imipenem, entre otros (26, 28). Por tanto, el hallazgo de varias especies resistentes a alguno de estos tres antibióticos (Tabla 3) debe tomarse co- mo un signo de alarma para un uso más mesurado de estos medicamentos. Shoemaker y cols. (29) informan del aislamiento de ge- nes de resistencia en cepas obtenidas de pacientes hospita- lizados y en personas sanas sin historia reciente de uso de antibióticos, lo que sugiere que la resistencia se está trans- firiendo en la comunidad. El alto porcentaje de cepas por- tadoras de estos genes de resistencia en personas que no están tomando antimicrobianos es consistente con la hipó- tesis de que, una vez adquiridos, estos genes de resistencia se mantienen de manera estable (20, 29). El colon humano constituye un ambiente propicio para la transferencia hori- zontal de genes (nutrientes abundantes, alta concentración de bacterias, entre otros), por lo que los genes de resisten- cia cromosómica y en plásmidos descritos en Bacteroides (17, 25) podrían ser transferidos fácilmente. El hallazgo de resistencia antimicrobiana en el grupo B. fragilis en esta in- vestigación apoya esta idea y debe alertar a las autoridades sanitarias. AGRADECIMIENTOS Agradecemos a la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa Rica por el soporte económico. Correspondencia: Evelyn Rodríguez Cavallini, Facultad de Microbiolo- gía, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica, C.A. Tel.-Fax: 253 0066, 225 2374; e-mail: everoca@cariari.ucr.ac.cr BIBLIOGRAFÍA 1. Shoemaker, N.B., Wang, G.R., Salyers, A.A. Multiple gene products and sequences required for excision of the mobilizable integrated Bacteroides element NBU1. J Bacteriol 2000; 182: 928-936. 2. Aldridge, K.E., O’Brien, M. In vitro susceptibilities of the Bacteroi- des fragilis group species: Change in isolation rates significantly af- fects overall susceptibility data. J Clin Microbiol 2002; 40: 4349- 4352. 3. Jousimies-Somer, H.R., Summanen, P.H., Wexler, H., Finegold, S.M., Gharbia, S.E., Shah, H.N. Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella, Fusobacterium, and other anaerobic Gram negative bacteria. 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