INTRODUCCIÓN

Las bacterias del género Mycobacterium son Gram positivas porque con la formación transitoria del complejo del cristal violeta-lugol y, con el uso del hidróxido de potasio-etanol como decolorante, adquieren una coloración azul (^{Barksdale & Kim, 1977}), además tienen un alto contenido de guanina-citosina (GC) en su genoma (60-70%), su forma es bacilar y son ácido-alcohol resistentes (^{Gupta, Lo & Son, 2018}). Sin embargo, al efectuar una comparación del genoma de nueve especies de las bacterias Gram negativas, cinco de las Gram positivas, y una de Archaea, se ubica la filogenia de M. tuberculosis cercana al grupo de bacterias Gram negativas (^{Fu & Fu-Liu, 2002}).

Las micobacterias poseen un alto contenido de ácidos grasos de entre 70-90 átomos de carbono, ácidos micólicos y una diversidad de lípidos solubles y extraíbles (^{Minnikin et al., 2015}). En general, las micobacterias son saprófitas de vida libre están bien adaptadas a diferentes hábitats, como el suelo y los ambientes acuáticos. Se han descrito aproximadamente 188 especies dentro del género Mycobacterium (^{Gupta et al., 2018}). M. tuberculosis (M. tb), M. bovis, y M. leprae se han aislado principalmente de los humanos y los animales (^{Gupta et al., 2018}). Sin embargo, recién se ha determinado la presencia del DNA de M. leprae en el suelo, lo que sugiere que este ambiente sería un “reservorio transitorio” (^{Tió-Coma et al., 2019}).

La tuberculosis (TB) ha afectado y acompañado a la humanidad por cientos de años. Evidencias paleobiológicas indican la existencia de la TB en el Neolítico. Por ejemplo, un estudio identificó dos restos óseos de humanos con la enfermedad de Pott que datan entre 5400-4800 a.C. y que fueron localizados en la región de Saxony-Anhalt, Alemania. Mediante análisis moleculares de más restos óseos se identificó el elemento de inserción (IS6110), un marcador molecular para la identificación del complejo de M. tb, en otras ocho muestras (^{Hershkovitz et al., 2015}).

En los siglos XVIII y XIX en Europa Occidental, la TB se convirtió en una epidemia con una tasa de mortalidad anual de hasta 900 muertes por cada 100,000 habitantes por año. Durante la “industrialización”, la enfermedad se asoció con la concentración de la mano de obra y los entornos socioeconómicos deficientes que favorecieron la continua transmisión de M. tb (^{Barberis, Bragazzi, Galluzo, & Martini 2017}).

Para entender la evolución, epidemiología y patobiología de la TB es imprescindible conocer la historia evolutiva del Homo sapiens, su principal hospedero, y el de M. tb. El desarrollo de las técnicas genotípicas y secuenciación del genoma completo han revelado que la epidemia mundial actual de la TB está impulsada por una diversidad genética de las cepas de M. tb agrupadas en nueve linajes y con una distribución diferencial, algunas adaptadas específicamente a los humanos, y otras a los animales. Se ha propuesto un proceso de coevolución entre el H. sapiens y el complejo de M. tb, demostrado por sus historias evolutivas paralelas y cambios demográficos desde su origen en el continente africano, hasta su expansión global. En esta revisión, describimos la diversidad genética actual de los nueve linajes del complejo de M. tuberculosis (CMTB), y discutimos algunas implicaciones clínicas y epidemiológicas.

Diversidad genética global del Complejo de Mycobacterium tuberculosis

La TB es una enfermedad infecciosa causada principalmente por especies agrupadas dentro del CMTB (^{Gagneux, 2018}). Estas especies se caracterizan por compartir el 99.95% de su DNA (^{Gagneux, 2018}). Sin embargo, las especies que pertenecen a este complejo presentan características fenotípicas importantes, como la preferencia por un hospedero. Algunas especies están adaptadas al hombre, y otras son capaces de transmitir la infección a las especies de distintos hospederos (Tabla I). Las especies que infectan principalmente a los humanos son: M. tb, M. africanum y M. canettii, en lo que se refiere a M. bovis puede transmitirse entre humanos, el ganado vacuno y otros animales silvestres (^{Gagneux, 2018}). Las micobacterias agrupadas dentro del CMTB aisladas primariamente de animales son: M. microti, M. pinnipedii, M. caprae, M. orygis, M. mungi, y M. suricattae. También se han aislado micobacterias de los chimpancés (^{Brites et al., 2018}).

Con base en la identidad de sus nucleótidos, a M. canettii también se le considera parte del CMTB; sin embargo, M. canettii probablemente es una micobacteria ambiental que ocasionalmente causa infecciones oportunistas en los humanos (^{Koeck et al., 2011}). Nuevos miembros del CMTB que infectan a los animales han sido aislados recientemente en África, lo que sugiere que la diversidad de especies podría ser mayor de lo que se pensaba (^{Brites et al., 2018}; Semuto ^{Ngabonziza et al., 2020}). Muchos de los nombres de las especies del CMTB adaptadas a los animales se propusieron originalmente en función del animal del que se aislaron por primera vez (^{Brites et al., 2018}). Por ejemplo, M. orygis se identificó por primera vez en un órix cautivo, pero desde entonces se ha aislado de muchas especies hospedadoras diferentes, incluidos los humanos (^{Brites et al., 2018}). Por lo tanto, el rango real de los hospederos de M. orygis aún no está definido. De manera similar, para muchas de las especies adaptadas a los animales del CMTB, solo unas pocas representantes han sido aisladas hasta ahora (por ejemplo, sólo una en el caso del bacilo del chimpancé), lo que limita las inferencias con respecto al rango de los hospederos de estas micobacterias (Tabla I).

El desarrollo de diversos métodos basados en el genotipo, como el análisis de polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (^{Otal, Martín, Vincent-Lévy-Frebault, Thierry & Gicquel, 1991}), la espoligotipificación (^{Kamerbeek et al., 1997}), el número variable de repeticiones en tándem de las unidades repetitivas interespaciadas en las micobacterias (MIRU-VNTR) (^{Supply et al., 2006}), la secuenciación multilocus (^{Baker, Brown, Maiden & Drobniewski, 2004}), la secuenciación del genoma completo (^{Cole et al., 1998}) y el análisis del genoma comparativo (^{Gagneux, 2018}).

Varios estudios que han analizado la diversidad genética de las cepas clínicas aisladas de todo el mundo, indican que M. tb es la especie con mayor distribución global. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), en el 2022, M. tb infectó alrededor de 10.6 millones de personas, y se le atribuye, sólo por debajo del COVID-19, el mayor número de muertes por un solo patógeno, con una estimación de 1.6 millones de defunciones en ese año (^{WHO, 2022}). M. africanum es la otra especie que más infecta a los humanos, seguida por M. canetti y M. bovis (^{Gagneux, 2018}).

Con lo expuesto, la pregunta es si existen varias especies dentro del CMTB, ¿por qué solamente una de ellas tiene mayor éxito adaptativo? Para responder esta pregunta, es necesario conocer la historia evolutiva del CMTB. La opinión actual es que el CMTB surgió como un patógeno profesional, una especie de “Mycobacterium adaptada al ambiente”, y que posteriormente, se adaptó gradualmente a un medio intracelular (^{VanderVen, Huang, Rohde & Rusell, 2016}). M. tb ha desarrollado varios mecanismos para evadir la respuesta inmune y replicarse en los macrófagos. Un ejemplo de esta evasión es la inhibición de la formación de los fagolisosomas por medio de la producción y activación de las proteínas tirosina fosfatasas (PtpA y PtpB, protein tyrosine phosphatases A and B, por sus siglas en inglés), que son un grupo de enzimas que eliminan a los grupos fosfato de los residuos de la tirosina fosforilados con una función reguladora de las proteínas de los macrófagos del hospedero (^{Bach, Papavinasasundaram, Wong, Hmama & Av-Gay, 2008}). PtpA desfosforila VPS33B (host vacuolar protein sorting 33B, por sus siglas en inglés) y, dado que es una proteína del hospedero involucrada en el tráfico de vesículas, actúa como un regulador clave de la fusión de las membranas en la vía endocítica, lo que conduce a la inhibición de la fusión fagosoma-lisosoma (^{Bach et al., 2008}). Además, PtpA se une a la subunidad H de la V-ATPasa de los macrófagos para bloquear el tráfico de la V-ATPasa y la acidificación de los fagosomas (^{Wong, Bach, Sun, Hmama & Av-Gay, 2011}).

M. tb sintetiza una familia de lípidos, los dimicocerosatos de tiocerol, que forman parte de su compleja pared celular, e intervienen en la modulación del sistema inmunológico del hospedero durante la patogénesis, que incluye la invasión de macrófagos, el enmascaramiento de patrones moleculares asociados a los patógenos, la resistencia a la muerte por óxido nítrico y la prevención del reclutamiento de macrófagos activados en el sitio de la infección (^{Quigley et al., 2017}). Así mismo, el operón mce4 de M. tb, codifica una subfamilia de transportadores dependientes de la ATP o transportadores ABC (del inglés ATP-binding cassette) (^{Casali & Riley, 2007}), permitiéndole al patógeno la importación de colesterol para derivar en carbono y en energía a partir de la membrana del hospedero (^{Pandey & Sassetti, 2008}) y, por otro lado, el producto del gen hsaC, que codifica para una hidrolasa que degrada con eficiencia al grupo catecol del colesterol e indican que el colesterol adquirido del hospedero es importante para la supervivencia del bacilo en los macrófagos (^{Yam et al., 2009}). Estas y otras características fisiológicas de M. tb representan su patogenicidad intracelular altamente especializada.

Previo a la disponibilidad de herramientas de secuenciación masiva y de los análisis de genómica comparativa, se propuso que el origen evolutivo del CMTB procedía de M. bovis. Esta hipótesis, basada solamente en el fenotipo, planteaba que los humanos adquirimos el bacilo de la TB durante el periodo Neolítico (aproximadamente hace 10,000-15,000 años) a partir de la domesticación de los animales, por lo que se formuló que M. tb descendía de M. bovis (^{Brosch et al., 2002}). Sin embargo, el análisis del genoma de M. bovis demuestra que esta especie ha perdido varios genes que aún están presentes en el genoma de M. tb (^{Garnier et al., 2003}).

Un estudio en el que se analizó la secuencia de varios genes (katG, gyrB, gyrA, rpoB, hsp65, sodA, y 16S rRNA) de 37 cepas de M. tb aisladas de varios países de África y Europa, propuso una nueva hipótesis: la aparición de un ancestro común para las especies que integran el CMTB, denominado M. prototuberculosis (^{Gutierrez et al., 2005}). Este estudio también formuló que M. tb posiblemente tuvo su origen hace tres millones de años y que pudo haber infectado a los primeros homínidos presentes en África.

Recientemente se ha determinado el posible origen de M. bovis a través de la reconstrucción filogenómica de 3,364 cepas aisladas en 35 países (^{Loiseau et al., 2020}). Los autores del estudio proponen que M. bovis tuvo su origen geográfico en el África Oriental y que posiblemente el ancestro común de este bacilo evolucionó en el periodo del siglo III al siglo XII d.C. Dos hipótesis se han formulado sobre el origen de M. bovis. La primera sugiere que M. bovis surgió después de la introducción del ganado, beneficiándose del desarrollo del pastoreo africano, hasta expandirse dentro del continente. De manera alternativa, M. bovis apareció en el Oriente y fue introducida en África junto con el ganado (^{Loiseau et al., 2020}).

Varios estudios también han sugerido un origen monofilético (grupo de especies que descienden de un mismo antepasado común y que incluye todos los descendientes de esta especie troncal) del CMTB (^{Bottai, Stinear, Supply & Brosch, 2014}; ^{Brosch et al., 2002}; ^{Comas et al., 2013}; ^{Gutierrez et al., 2005}; ^{Hershberg et al., 2008}) han determinado que: (i) M. canettii es una especie basal, es decir que se separó tempranamente del resto del CMTB, seguido de M. africanum; (ii) la TB humana es causada principalmente por M. tb y M. africanum; (iii) tras el establecimiento del ancestro del CMTB como patógeno “profesional”, el complejo evolucionó en nueve linajes, unos se adaptaron a los humanos y otros a varios mamíferos silvestres y domésticos (Tabla II).

Con el desarrollo de técnicas a partir del genotipo, y más reciente la secuenciación completa del genoma, ha sido posible construir la historia evolutiva, estructura genética poblacional y la filogeografía del CMTB (^{Bottai et al., 2014}; ^{Brites et al., 2018}; ^{Brosch et al., 2002}; ^{Gupta et al., 2018}). Las inserciones y deleciones genéticas dentro del genoma, conocidas como polimorfismos de secuencia larga (PSL), fueron usadas inicialmente para caracterizar la evolución y filogeografía del CTMB (^{Brosch et al., 2002}). A partir de 100 cepas analizadas, se realizaron las primeras reconstrucciones evolutivas de la estructura genética poblacional del CMTB, y se determinó que albergaban la ausencia (deleción) o presencia de 21 regiones variables en su genoma: 14 fueron denominadas regiones de diferencia genética (RDG1-14), 6 regiones fueron llamadas RvD1-5 (tomando como referencia la cepa H37Rv) y una región TbD1 (^{Brosch et al., 2002}). Este análisis permitió determinar que 46 cepas de M. tb aisladas de 30 países diferentes (incluidas las cepas Haarlem, Beijing y aislados de África) conservaban todas las RDG (^{Brosch et al., 2002}). Así mismo, se determinó que 40 cepas de M. tb tenían una deleción específica denominada TbD1, lo que sugiere que estas cepas tienen un ancestro común (^{Brosch et al., 2002}). Sin embargo, la presencia o ausencia de las regiones RvD fue muy variable en las cepas analizadas.

Por otro lado, cinco cepas de M. canettii analizadas tenían las regiones RDG, RvD y TbD1 conservadas, sin embargo, se observó una deleción específica (RD^can) (^{Brosch et al., 2002}). La presencia de las regiones RDG, RvD y TbD1 en el genoma de M. canettii, así como de sus características fenotípicas (morfología de la colonia y contenido de su pared celular) sugiere que divergió de un ancestro común a M. tb (^{Brosch et al., 2002}). M. bovis fue la especie que más variación presentó en RDG, con cinco grupos distintos, pero la región RvD se conservó en todas las cepas analizadas. Once cepas de M. africanum aisladas del África Occidental carecían de la región RD9, pero tenían las regiones RvD y TbD1 (^{Brosch et al., 2002}).

De esta manera, usando PSL en combinación con los estudios de la genómica comparativa se definió que las especies del CMTB se clasifican en nueve linajes (Tabla II). En sentido estricto, los linajes L1, L2, L3, L4 y L7 pertenecen a M. tb, a diferencia de L5 y L6 que se conocen tradicionalmente como M. africanum del África Occidental 1 (aislados en los países del Golfo de Guinea Ecuatorial: en Burkina Faso, en Camerún, en República del Congo, en Nigeria, en Ghana y en el Congo) y 2 (aislados principalmente de Uganda), respectivamente (^{Yeboah-Manu, de Jong & Gehre, 2017}). Las cepas adaptadas a los humanos exhiben una estructura de la población filogeográfica que corresponden a una íntima correlación evolutiva, con algunos linajes que ocurren a nivel mundial y otros que muestran restricción geográfica (^{Gagneux, 2018}). Los linajes L2 y L4 son los más extendidos a nivel mundial, sin embargo, el linaje L2 domina principalmente en el este de Asia. Las cepas de los linajes L1 y L3 se han aislado principalmente en regiones alrededor del Océano Índico. Los linajes L5 y L6 están altamente restringidos al África occidental, y L7 se encuentra casi exclusivamente en Etiopía (^{Firdessa et al., 2013}; ^{Gagneux, 2018}; ^{Yimer et al., 2015}). Se ha descrito un octavo linaje a partir de la reconstrucción y comparación filogenómica de dos cepas aisladas en pacientes de Ruanda y Uganda (^{Ngabonziza et al., 2020}). La comparación con otros genomas del CMTB indica que la divergencia del linaje 8 precedió a partir de la pérdida de la región del genoma cobF, involucrada en la síntesis de cobalamina/vitamina B12, y la deleción de genes (que comprende aproximadamente 30 mil pares de bases) en un ancestro común posterior compartido por todos los otros linajes del CMTB conocidos (^{Ngabonziza et al., 2020}). Este descubrimiento apoya aún más un origen de África Oriental para el CMTB y proporciona pistas moleculares adicionales sobre la reducción del genoma ancestral asociada con la adaptación a un estilo de vida del patógeno (^{Ngabonziza et al., 2020}). El linaje 9 comprende solo cinco cepas aisladas en Somalia, en la República de Djibout y en una cepa aislada en Europa (^{Coscolla et al., 2021}).

Según la presencia o ausencia de la región de deleción específica 1 (TbD1), una región genómica que consiste en 2,153 pb, el CMTB se puede dividir en cepas “ancestrales” y “modernas” (^{Bottai et al., 2020}). La región TbD1 contiene los genes mmpS6 y mmpL6 (mycobacterial membrane protein large proteins) (^{Bottai et al., 2020}). Los genes de este operón codifican para una familia de proteínas denominada resistencia a la división por nodulación (resistance-nodulation-cell division, RND por sus siglas en inglés) las cuales están asociadas al transporte de lípidos, de glicolípidos, de transporte de hierro y la eliminación de compuestos tóxicos para M. tb (^{Ma et al., 2022}). Los linajes que no contienen esta región son menos susceptibles al estrés oxidativo y a condiciones de hipoxia que, en última instancia, les ha conferido ventajas adaptativas para sobrevivir en el hospedero (^{Bottai et al., 2020}; ^{Ma et al., 2022}).

Por otro lado, las cepas que no tienen la región TbD1 se han denominado evolutivamente “modernas”, en comparación con las cepas que sí tienen la región, que colectivamente se han denominado cepas “ancestrales o antiguas”. Esta subdivisión ha sido confirmada por otros estudios (^{Gagneux, 2012}; ^{Galagan, 2014}; ^{Coscolla, 2017}; ^{Gagneux, 2018}; ^{Drain et al., 2018}). Los linajes 1, 5, 6 y 7, “linajes animales” (M. bovis, M. microti y M. pinnipedi) y M. canettii se incluyen en el grupo ancestral CMTB (con la región TbD1), en cuanto a los linajes 2, 3 y 4 constituyen el grupo moderno (sin la región TbD1). Así mismo, se ha demostrado que, contrariamente a la hipótesis establecida, los linajes animales (M. bovis y M. microti) y M. africanum se han separado del progenitor de los linajes ancestrales de M. tb (^{Gagneux, 2018}). El hallazgo de que M. canettii y los linajes ancestrales de M. tb no muestran ninguna de las deleciones observadas en los linajes animales, sugiere que el bacilo de la TB era originalmente un patógeno humano (^{Coscolla, 2017}; ^{Gagneux, 2018}).

Se ha planteado que el origen geográfico y evolutivo del CMTB es el continente africano por lo siguiente: (i) M. canettii y M. africanum, especies basales, se han aislado principalmente en este continente (^{Comas et al., 2013}; ^{Hershberg et al., 2008}); (ii) África alberga la mayor diversidad genética del CMTB adaptados a los humanos en el mundo (^{Gagneux, 2018}); y (iii) se ha determinado que los Homo sapiens de África son “filogenéticamente ancestrales” y albergan la mayor parte de la diversidad genética humana conocida (^{Stringer, 2016}). Con base en estas observaciones, se propuso que el CMTB se originó en África y acompañó a las migraciones de los seres humanos hace aproximadamente 70,000 años (^{Comas et al., 2013}).

Implicaciones clínicas y epidemiológicas de la diversidad genética del CMTB

¿Cómo la diversidad genética del CMTB se traduce en diversidad fenotípica?, o, de otra manera ¿cuál es el impacto clínico y epidemiológico de la diversidad genética del CMTB? Desde la perspectiva de salud pública, conocer y comprender las relaciones entre el genotipo y el fenotipo de las especies del CMTB, tiene el potencial de influir en las estrategias de prevención y control de la TB en el futuro.

Implicaciones clínicas

Un distintivo de la TB es su variabilidad en las consecuencias clínicas y epidemiológicas de la infección por M. tb. Solo alrededor del 5% de los individuos infectados (en ausencia de condiciones predisponentes como VIH-SIDA, desnutrición, diabetes y otras enfermedades que comprometen el sistema inmunológico) desarrollarán la forma activa, o TB activa (^{Cadena, Fortune & Flynn, 2017}). De igual forma, la gravedad de la TB activa puede ser muy variada y mostrar diferentes patrones de afectación pulmonar y extrapulmonar (^{Cadena et al., 2017}). La patología de la TB también difiere de acuerdo con la edad y el sexo de la persona infectada.

La diversidad genética de M. tb influye en las interacciones con el sistema inmunológico del hospedero con consecuencias en la patogénesis de la enfermedad. Las cepas de M. tb muestran una variación sustancial en su virulencia e inmunogenicidad, lo que en última instancia afecta su capacidad de inducir o acelerar la forma activa de la enfermedad (^{Coscolla & Gagneux, 2010}; ^{Gagneux et al., 2006}; ^{López et al., 2003}; ^{Tientcheu et al., 2017}).

Diferentes cepas de M. tb inducen a respuestas inmunes innatas y adaptativas diferenciales a través de múltiples efectores (^{Tientcheu et al., 2017}). Se ha demostrado que las cepas modernas de M. tb (linajes 2, 3, 4) inducen la expresión de las citocinas pro-inflamatorias en células mononucleares de sangre periférica humana, su producción es a bajos niveles y su expresión es retardada; además, se replican más rápidamente en ratones infectados con aerosol, y son más virulentas en los ratones en comparación con las cepas de M. tb más antiguas (^{Tientcheu et al., 2017}). Un ejemplo característico es la cepa HN878 de la familia Beijing del linaje 2, que se ha asociado a múltiples brotes de TB humana, y es altamente virulenta en modelos de ratones y conejos (^{Merker et al., 2015}). La cepa HN878 produce un glicolípido fenólico específico en su pared celular e induce a respuestas inmunes innatas y adaptativas diferentes a otras cepas (^{Merker et al., 2015}). En contraste, en un estudio donde se comparó la progresión de la enfermedad con tres cepas representativas de los linajes 2, 4 y 6, las infecciones con cepas antiguas del linaje 6 tuvieron la característica de tener poblaciones bacterianas muy bajas en un modelo primate no humano, Callithrix jacchus; en este modelo animal se contabilizó un menor número de unidades formadoras de colonias (^{Via et al., 2013}). Así mismo, estas cepas producen respuestas diferenciales de células T en humanos, en comparación con las cepas de un linaje moderno, y se han asociado con una virulencia y una progresión reducida a la enfermedad (^{de Jong et al., 2008}; ^{Tientcheu et al., 2014}; ^{Via et al., 2013}). Como resultado de estas observaciones, se ha propuesto que, a medida que las poblaciones humanas se expandieron rápidamente, la M. tb pudo haber desarrollado mecanismos de progresión y transmisión más rápida de la enfermedad (^{Brites et al., 2018}; ^{Coscolla & Gagneux, 2010}; ^{Gagneux, 2018}). De esta manera, la diversidad genética de M. tb influye en la respuesta inmune del hospedero y, en consecuencia, en la progresión de la forma latente a la forma activa de la enfermedad.

En un individuo, la infección por M. tb puede existir en diversos microambientes dentro del pulmón, lo que induce a una heterogeneidad fenotípica de los bacilos. Se ha descrito que M. tb puede infectar diversos tipos de células del hospedero (^{Tientcheu et al., 2017}). Esta heterogeneidad celular influye en la respuesta inmune y en el desarrollo de la infección: del estado latente pasa por un espectro clínico, incipiente y subclínico, hasta desarrollarse la forma activa de la enfermedad, ya sea pulmonar o extrapulmonar (^{Drain et al., 2018}). Por otro lado, existen casos, principalmente de personas infectadas con VIH-SIDA, en los que la TB se comporta clínicamente de manera diferente, exhibiendo sintomatología poco habitual, a pesar de la presencia del bacilo y su proliferación en diferentes tejidos, incluso de diseminación de manera sistémica, y que solo han sido posible detectarlas con técnicas muy sensibles, como la tomografía de emisión de positrones combinada con tomografía axial computarizada y usando el compuesto fluorescente radioactivo 18F-fluoro-2-desoxi-glucosa (FDG) (^{Drain et al., 2018}). Varios estudios han reportado que pacientes co-infectados con VIH-SIDA y M. tb son asintomáticos, es decir no presentan tos o fiebre, tienen rayos X normales, baciloscopías negativas, diferentes niveles de inmunosupresión (determinado por la menor o mayor concentración de CD4, en un rango de 200 células por mililitro), y con una induración (respuesta de hipersensibilidad retardada mediada por células, principalmente linfocitos T, y que se manifiesta como una reacción local en la piel) de ≥5 mm después de aplicar la prueba de tuberculina (^{Mtei et al., 2005}; ^{Naidoo et al., 2022}; ^{Oni et al., 2011}; ^{Swaminathan, Paramasivan, Kumar, Mohan & Venkatesan, 2004}). Lo antes descrito, define la existencia de un espectro de resultados clínicos en el hospedero, que se manifiesta con diversos síntomas, así como distintas respuestas inmunes, patológicas y microbiológicas. Este espectro se ha observado a nivel individual y poblacional (^{Cadena et al., 2017}).

En el último reporte de la OMS, se estima que en el 2021 se presentaron 450,000 casos de tuberculosis-multi-drogo resistente (MDR-TB), también llamadas cepas resistentes a rifampicina, RR-TB, cepas que, como su nombre lo indica, son resistentes a los medicamentos de primera línea (hasta el momento) más importantes contra la TB: la rifampicina y la isoniazida, y de las cuales se considera que, aproximadamente 190,000 muertes fueron por estas cepas (^{WHO, 2022}). La mayoría de las cepas asociadas a una fármaco-resistencia han sido descritas y estudiadas y provienen a su vez de los estudios en los linajes 2 y 4.

En el linaje 2 se encuentran agrupadas las cepas del sublinaje Beijing, de distribución global y asociadas a MDR-TB (^{Merker et al., 2015}). Se ha propuesto que las cepas de este sublinaje poseen ventajas selectivas en comparación con las cepas de otros linajes del CMTB, y estas características comprenden una mayor capacidad para adquirir resistencia a los medicamentos, hipermutabilidad, mayor transmisibilidad, hipervirulencia y/o progresión más rápida a la enfermedad después de la infección (^{Glynn et al., 2002}; ^{Merker et al., 2015}; ^{Parwati, van Crevel & van Soolingen, 2010}). Las cepas de este sublinaje están asociadas a mutaciones en los siguientes genes: rpoB, en el codon S531L, y katG, en el codon 315 (^{Parwati et al., 2010}). Por otro lado, en las cepas Beijing también se han identificado mutaciones en otros genes asociados a fármaco resistencia y a la virulencia, y que se encuentran bajo selección positiva, característica que ha favorecido a la expansión de estas cepas. Su análisis genómico ha permitido determinar las siguientes familias de genes: mce (mammalian cell entry, por sus siglas en inglés), vapBC (virulence-associated protein, por sus siglas en inglés), genes que están asociados a la virulencia y modulación de la respuesta inmune y control del crecimiento, respectivamente. Adicionalmente, se ha determinado que la mutación en el operón kdpDE, contiene un grupo de genes que codifica a las proteínas de traducción de señales, fue identificado en un sub-grupo de las cepas Beijing causante de un brote epidemiológico en Rusia (^{Merker et al., 2015}). Otro gen de interés es el muT2 (Rv1160), que está involucrado en la reparación del DNA, pero algunas mutaciones en este gen se han asociado con la elevación de tasas de mutación (^{Ebrahimi-Rad et al., 2003}; ^{Merker et al., 2015}). Por otro lado, las cepas Beijing también poseen una característica específica en su pared celular: in vitro estas cepas producen un glicolípido fenólico específico e inducen a respuestas inmunes innatas y adaptativas diferentes a otras cepas (^{Parwati et al., 2010}).

A diferencia de los otros linajes del CMTB adaptados a los humanos, los miembros del linaje 4 se encuentran en altas frecuencias en todos los continentes (^{Brynildsrud et al., 2018}; ^{Stucki et al., 2016}). El linaje 4 comprende al menos diez sublinajes, que difieren en su distribución geográfica. De especial interés dentro de este linaje son las cepas del sublinaje KZN, nombre asignado debido a su origen geográfico KwaZulu-Natal, Sudáfrica, originalmente conocidas como F15/LAM4/KZN. Este sublinaje llamó la atención debido a que un grupo de personas se infectaron con esta cepa en el período 2002-2006 (^{Gandhi et al., 2010}; ^{Shah et al., 2017}). En todos estos pacientes, las cepas eran resistentes a isoniazida, rifampicina, kanamicina y fluoroquinolonas. Estas cepas ahora se conocen como cepas extremadamente resistentes a los medicamentos (XDR-TB) (Gandhi et al., 2010), que se caracterizan por mutaciones en los genes katG (S315T), rpoB (L452P), gyrA (A90V), rrs (a1401g) y dos mutaciones adicionales en rpoB (D435G, I1106T) (^{Brown et al., 2019}). Análisis genómicos comparativos determinaron las mutaciones secuenciales desde la cepa ancestral hasta la cepa XDR-TB. El primer paso hacia la resistencia a los medicamentos fue: en la isoniazida y la estreptomicina, seguida del etambutol y la etionamida, la rifampicina y la pirazinamida y, por último a la kanamicina y la ofloxacina (^{Cohen et al., 2015}; ^{Ioerger et al., 2009}).

Implicaciones epidemiológicas

Se conoce que las diversas variantes del CMTB adaptadas a los humanos difieren en virulencia, en progresión de la enfermedad y en su potencial de transmisión. Por lo tanto, se supone que estas diferencias fenotípicas reflejan las distintas historias demográficas de sus respectivas poblaciones de hospederos humanos (^{Gagneux, 2018}). En los párrafos anteriores mencionamos que las cepas de los linajes 2 y 4 son responsables de la mayoría de los casos de TB en el mundo. El linaje 2, que incluye a la familia de las cepas Beijing, probablemente tuvo su origen en el este de Asia, y se le ha asociado en repetidas ocasiones con la resistencia a los medicamentos anti-tuberculosis de primera línea (^{Merker et al., 2015}). En comparación con la cepa de M. tb H37Rv, las cepas del linaje 2 inducen a una respuesta inmunopatológica distinta en los modelos murinos, con áreas más grandes de neumonía y relativamente menos tejido pulmonar granulomatoso (^{Merker et al., 2015}). Estas discrepancias en la inmunopatología se han relacionado, al menos parcialmente, con las diferencias en la producción de distintos glicolípidos de la pared celular (glicolípido fenólico) que dan como resultado la activación diferencial de los receptores tipo Toll y las respuestas inflamatorias (^{Merker et al., 2015}). En lo que se refiere a las cepas del linaje 4 se encuentran distribuidas en todos los continentes con alta incidencia de TB (^{Stucki et al., 2016}). Este linaje tiene una frecuencia alta de distribución respecto a los otros y varía de acuerdo con las distintas regiones geográficas en donde tiene presencia: (i) en Norteamérica y el Caribe tiene una frecuencia del 20% respecto al linaje 6 (< 6%); (ii) en el Sur de América representa una frecuencia del 49.3% respecto al linaje 2 (26.7%); (iii) en Europa del este tiene una frecuencia del 24%; y (iv) en África tiene un porcentaje de distribución del 36% respecto al linaje 2 (21.5%) (^{Demay et al., 2012}). Por lo tanto, es el linaje más extendido geográficamente y el que más causa TB humana, demostrando el éxito de transmisión de sus cepas (^{Stucki et al., 2016}).

En un análisis más detallado de las diferencias genéticas dentro del linaje 4, basado en la secuenciación genómica y la comparación de polimorfismos de un solo nucleótido, se encontró que existen diez sublinajes: tres se presentan en los cinco continentes, otros cuatro están restringidos geográficamente en las regiones de África y Asia y, los tres restantes tienen una distribución geográfica más amplia (^{Stucki et al., 2016}). En este sentido, la restricción geográfica de los genotipos específicos de M. tb podría reflejar la adaptación local de estas variantes a las poblaciones de hospederos humanos correspondientes. Esta asociación simpátrica de hospedero-patógeno en la TB humana es compatible con los sublinajes “locales” y respalda la hipótesis de que estos sublinajes representan “especialistas ecológicos” (^{Brites et al., 2018}; ^{Coscolla et al., 2021}; ^{Gagneux, 2018}). Por el contrario, los tres sublinajes “globales” podrían representar especies generalistas capaces de infectar y causar la enfermedad en poblaciones humanas diferentes (^{Brites et al., 2018}; ^{Coscolla et al., 2021}; ^{Gagneux, 2018}). A su vez, la distinta distribución geográfica de los sublinajes generales y especialistas se deben a factores biológicos intrínsecos (por ejemplo, diversidad de los epítopos de M. tb), a factores extrínsecos (como la migración humana europea y a la colonización), o a ambos (Tabla II).

Conclusiones

Las características moleculares, evolutivas, clínicas y epidemiológicas del CMTB descritas en este artículo destacan por su éxito evolutivo. Diversos métodos genotípicos y los estudios de genómica comparativa han permitido definir la historia evolutiva, filogeografía y la genética estructural del CMTB en nueve linajes. Cada linaje ejerce diferentes presiones en las poblaciones humanas en cuanto a la parte inmunológica, a los estados clínicos de la enfermedad, a la capacidad de transmisión y al desarrollo de la fármaco-resistencia. En general, la diversidad genética y fenotípica del CMTB tiene impacto directo en la prevención y control de la TB por estar implicadas en: (i) los principales brotes de TB; (ii) la aparición de cepas resistentes a los medicamentos; y, (iii) al nivel de virulencia y progresión hacia una enfermedad activa (las más virulentas muestran una progresión más rápida hacia este tipo de enfermedad en los humanos y en los modelos animales).