Determination of intestinal microbioma in patients with diarrhea associated with Clostridium difficile infection acquired in Intensive Care Unit and community.
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Clostridium difficile (CD) has been identified as the leading cause of diarrhea associated with overuse of antibiotics. CD infection (ICD) ranges from mild to severe diarrhea to pseudomembranous colitis and toxic megacolon, and can even be lethal. The ICD has increased its incidence, severity and mortality, due to the emergence of hypervirulent strains and the acquisition of antibiotic resistance, which added to the high frequency of recurrences, has made it a priority at the level of health research. Populations exposed to antibiotics are the most affected by the ICD, particularly patients in Intensive Care Units (ICU), where this pathogen is one of the five most frequent infections. The main factor associated with the success of the ICD is the deregulation of the host's intestinal microbiota, involved in the modulation of metabolic and defense (immune and barrier) functions. This deregulation is generally derived from the use of antibiotics, an event required for the germination of CD spores, which leads to the replication of vegetative forms producing clostridial toxins (the main virulence factor of this pathogen). Although the bacterial component is determinant for the adequate function of the microbiota, recently other groups of organisms, such as viruses and eukaryotes, including protists and helminths, have been described as fundamental members of microbial communities.In addition to the composition of this microbiota, it has been widely reported that the presence of mobile genetic elements present at the intestinal level is related to the mobilization of clinically important loci, especially genes associated with antibiotic resistance. For these reasons, this study is aimed at determining the communities that compose the microbiota (bacterioma, fungoma and eukaryoma) of patients with diarrhea associated to the ICD acquired in the ICU and in the community, comparing the distribution patterns of these species and their population structure at the genetic level. Additionally, it is sought to evaluate the presence of circulating mobile genetic elements in these groups of patients, possibly involved in the alteration of the dynamics of microbial communities.The project involves the processing of stool samples from patients with diarrhea at intra-hospital and community level, collected during the execution of a previous project. These samples were subjected to identification of the ICD as criteria for the selection of 100 samples, which included: 60 positive samples for the ICD (30 of them from ICU and another 30 from the community) and 40 negative samples for the ICD (), 20 from each population studied. DNA and RNA will be extracted and subjected to high performance sequencing using the Illumina Hi Seq platform. From these data, the taxonomic identification of the species will be carried out and the abundance, diversity and population structure of the identified taxonomic units will be evaluated. In addition, the presence of mobile genetic elements associated with antibiotic resistance will be evaluated.This study is a pioneer in the implementation of high-performance sequencing techniques for the description of the intestinal microbiota associated with the ICD acquired at the intra-hospital and community level. The results of this study seek to provide information that in the future favors the improvement of prevention strategies, timely diagnosis and appropriate treatment, which can reduce complications and death of patients from this infection.
Clostridium difficile (CD) se ha identificado como la principal causa de diarrea asociada al uso excesivo de antibióticos. La Infección con CD (ICD) ocasiona desde diarrea leve a severa hasta colitis pseudomembranosa y megacolon tóxico, e incluso puede llegar a ser letal. La ICD ha incrementado su incidencia, severidad y mortalidad, debido a la emergencia de cepas hipervirulentas y la adquisición de resistencia a antibióticos, lo cual sumado a la alta frecuencia de recurrencias, la ha convertido en una prioridad a nivel de investigación en salud. Las poblaciones expuestas a antibióticos son las más afectadas por la ICD, en particular los pacientes de Unidades de Cuidados Intensivos (UCI), donde este patógeno es una de las cinco infecciones más frecuentes. El principal factor asociado al éxito de la ICD, es la desregulación de la microbiota intestinal del hospedero, involucrada en la modulación de funciones a nivel metabólico y de defensa (inmune y de barrera). Esta desregulación generalmente se derivada del uso de antibióticos, evento requerido para la germinación de las esporas de CD, que conduce a la replicación de las formas vegetativas productoras de las toxinas clostridiales (principal factor de virulencia de este patógeno). Aunque el componente bacteriano es determinante para la adecuada función de la microbiota, recientemente otros grupos de organismos, cómo virus y eucariotas, incluyendo protistas y helmintos, se han descrito como miembros fundamentales de las comunidades microbianas.Además de la composición de esta microbiota, se ha reportado ampliamente que la presencia de elementos genéticos móviles presentes a nivel intestinal, se relaciona con la movilización de loci clínicamente importantes, especialmente genes asociados con resistencia a antibióticos. Por estas razones, este estudio se dirige a la determinación de las comunidades que componen la microbiota (bacterioma, fungoma y eucarioma) de pacientes con diarrea asociada a la ICD adquirida en UCI y en comunidad, comparando los patrones de distribución de estas especies y su estructura poblacional a nivel genético. Adicionalmente, se busca evaluar la presencia de elementos genéticos móviles circulantes en estos grupos de pacientes, posiblemente involucrados en la alteración de la dinámica de las comunidades microbianas.El proyecto involucra el procesamiento de muestras de heces de pacientes con diarrea a nivel intra-hospitalario y de comunidad, colectadas durante la ejecución de un proyecto previo. Estas muestras fueron sometidas a identificación de la ICD como criterio para la selección de 100 muestras, que incluyeron: 60 muestras positivas para la ICD (30 de ellas provenientes de UCI y otras 30 de comunidad) y 40 muestras negativos para la ICD (), 20 provenientes de cada población estudiada. Se realizará extracción de ADN y ARN que serán sometidos a secuenciación de alto rendimiento, usando la plataforma Illumina Hi Seq. A partir de estos datos se llevará a cabo la identificación taxonómica de las especies y se evaluará la abundancia, diversidad y estructura poblacional de las unidades taxonómicas identificadas. Adicionalmente, se evaluará la presencia de elementos genéticos móviles asociados con resistencia a antibióticos.Este estudio es pionero en la implementación de técnicas de secuenciación de alto rendimiento para la descripción de la microbiota intestinal asociada a la ICD adquirida a nivel intra-hospitalario y de comunidad. Los resultados de este estudio buscan aportar información que a futuro favorezca el mejoramiento de las estrategias de prevención, diagnóstico oportuno y tratamiento adecuado, que permitan disminuir las complicaciones y muerte de pacientes por esta infección.
