Análises dos genomas, transcriptomas e caracterização fenotípica de linhagens de Salmonella Typhimurium isoladas de humanos, alimentos e suínos no Brasil

Autor(es)

Amanda Aparecida Seribelli

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Ribeirão Preto.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (PCARP/BC)
• Data de defesa: 2021-04-05

Membros da banca

Juliana Pfrimer Falcão; Elaine Cristina Pereira de Martinis; Mara Correa Lelles Nogueira; Paulo da Silva

• Orientador: Juliana Pfrimer Falcão

Resumo

Salmonella enterica subsp. enterica sorovariedade Typhimurium (S. Typhimurium) é uma das principais causas de gastroenterite em vários países ao redor do mundo. Ademais, S. Typhimurium sequence type (ST) 313 é emergente e tem causado doença invasiva principalmente na África Subsaariana e sua presença foi recentemente descrita no Brasil. Entretanto, no país há poucos estudos que elucidaram possíveis diferenças na diversidade genotípica, expressão gênica e virulência de linhagens de S. Typhimurium isoladas de diferentes fontes e pertencentes a importantes STs. Na presente tese, seis importantes questões foram abordadas: (1) Qual é a diversidade de single nucleotide polymorphism (SNP) e de genes de resistência entre linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos e alimentos? (2) As linhagens de S. Typhimurium ST313 isoladas de humanos e alimentos são geneticamente distintas entre si e em comparação a outros STs? (3) Como linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos e alimentos se comportam diante de testes fenotípicos relacionados à virulência? (4) Qual é a diversidade genética de linhagens de S. Typhimurium isoladas de suínos? (5) Quais são as diferenças genômicas das linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos, alimentos e suínos? (6) Como a linhagem de S. Typhimurium ST313 se comporta em um modelo animal clássico e quais são as suas diferenças de expressão gênica em comparação a linhagens do ST19? Foi evidenciado que o resultado filogenético baseado em SNP agrupou as linhagens de S. Typhimurium em dois grandes grupos, sugerindo a existência de um subtipo prevalente, provavelmente mais adaptado para as linhagens isoladas de humanos e com alguma diversidade de subtipos para as linhagens de alimentos. A variedade e prevalência de genes de resistência encontrados nessas linhagens de S. Typhimurium reforçaram o potencial perigo destas para humanos sob tratamento e o risco da sua presença em alimentos no Brasil. Os genomas de linhagens de S. Typhimurium ST313 do Brasil mostraram grande semelhança entre si, cujas informações podem eventualmente ajudar no desenvolvimento de vacinas e antimicrobianos. A análise do pangenoma mostrou que os genomas de S. Typhimurium estudados apresentavam um pangenoma aberto, mas especificamente tendendo a se tornar fechado para as linhagens de S. Typhimurium ST313. A capacidade das S. Typhimurium estudadas invadirem as células epiteliais Caco-2 foi variável e não está relacionada com a fonte ou o ano de isolamento. Contudo, linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos mostraram maiores taxas de sobrevivência em macrófagos humanos U937 e apresentaram maior proporção de isolados com perfil virulento em larvas de G. mellonella quando comparadas com as linhagens isoladas de alimentos, sugerindo que essa diferença pode estar relacionada à maior frequência de isolados humanos que continham genes plasmidiais, tais como operon spvABCDR, operon pefABCD, rck e mig-5. O cgMLST e BLAST Atlas foram mais eficientes na discriminação das linhagens isoladas de suínos estudadas em comparação com o wgMLST. O potencial patogênico dessas linhagens de suínos foi corroborado pela presença de importantes Salmonella pathogenicity islands (SPIs) relacionadas à patogênese de S. Typhimurium. As análises filogenéticas agruparam a maioria dos isolados de S. Typhimurium de origens diversas em um único grupo, sugerindo a presença de um subtipo prevalente que contaminou com sucesso fontes humanas, alimentares e animais há 30 anos no Brasil. A análise de agrupamentos de proteínas ortólogas revelou genes únicos nas linhagens de S. Typhimurium estudadas, principalmente relacionados ao metabolismo bacteriano e que podem ser importantes em sua patogenicidade. Isolados de S. Typhimurium de suínos apresentaram maior diversidade de STs e profagos em comparação com as linhagens de S. Typhimurium isoladas de humanos e alimentos. O potencial patogênico das linhagens de S. Typhimurium foi corroborado pela presença de profagos exclusivos dessa sorovariedade envolvidos em sua virulência. O elevado número de genes de resistência relacionados às bombas de efluxo é preocupante e pode levar a falhas terapêuticas quando houver necessidade de tratamento. S. Typhimurium STm30 (ST313) isolada de fezes de humano no Brasil demonstrou maior expressão de genes relacionados à patogênese a 37°C, além de melhor colonização e invasão no cólon murino, devido aos maiores níveis de expressão de genes de virulência e as citocinas pró-inflamatórias também foram mais expressas nesse órgão, sugerindo maior dano tecidual em comparação com as linhagens de S. Typhimurium SL1344 (ST19) e S. Typhimurium STm11 (ST19) isoladas de fezes humanas no Brasil. Finalmente, os resultados obtidos contribuíram para uma melhor caracterização da virulência e da diversidade genotípica desse importante enteropatógeno mundial. (AU)

• Processo FAPESP: 17/06633-6 - Análise comparativa do genoma, transcriptoma e caracterização fenotípica de linhagens de Salmonella typhimurium isoladas de humanos e alimentos no Brasil
• Beneficiário: Amanda Aparecida Seribelli
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado