Caracterização genômica ampla de sorotipos de Salmonella enterica em circulação na cadeia produtiva de alimentos de origem animal do Brasil

Autor(es)

Daniel Farias Marinho do Monte

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2019-08-15

Membros da banca

Mariza Landgraf; Paula Jean Fedorka cray; Bernadette Dora Gombossy de Melo Franco; Andrea Micke Moreno

• Orientador: Mariza Landgraf; Nilton Erbet Lincopan Huenuman

Resumo

Salmonella enterica continua sendo um dos mais importantes agentes patogênicos de origem alimentar sendo identificada em alimentos, animais de produção, fontes ambientais e seres humanos. Recentemente, um aumento na S. enterica resistente a antibióticos causou preocupação global, uma vez que as opções de tratamento se tornaram limitadas. Como resultado, a Organização Mundial de Saúde considerou a S. enterica resistente a antibióticos uma bactéria de alta prioridade. Assim, existe a necessidade de monitorar a ascensão e a ocorrência de sorotipos de S. enterica e fortalecer a vigilância de todos os sorotipos que são uma ameaça patogênica e que podem abrigar genes de resistência antimicrobiana e virulência relevantes. Além disso, a alta diversidade do genoma de S. enterica dificulta o desenvolvimento de estratégias de mitigação para auxiliar na redução desse patógeno. Considerando esses aspectos, o objetivo deste estudo de doutorado foi investigar a distribuição de sorovares de S. enterica isolados de diferentes fontes no período de 16 anos. Além disso, examinar o atual resistoma e viruloma dessas linhagens, uma vez que esses aspectos mudam constantemente e se adaptam a novos ambientes. Finalmente, investigar a relação entre essas linhagens através de filogenômica e a implicação de linhagens persistentes e seus impactos em One health. Em Monte I, abordamos os principais insights sobre S. enterica em alimentos destacando os aspectos mais importantes sobre S. enterica resistente a antibióticos em uma revisão. Em Monte II, foram investigados duzentos e sessenta e quatro isolados de S. enterica recuperados em um período de 16 anos das cadeias produtivas de aves e suínos, no Brasil, por sequenciamento do genoma completo. A maioria das linhagens internacionais pertenceram a 29 sorovares, incluindo S. enterica sorovares S. Schwarzengrund ST96, S. Typhimurium ST19, S. Minnesota ST548, S. Infantis ST32, S. Heidelberg ST15, S. Newport ST45, S. Brandenburg ST65 e S. Kentucky ST198 foram multirresistentes de origens genéticas virulentas. A este respeito, a análise do resistoma revelou a presença dos genes qnrE1, qnrB19, qnrS1, blaCTX-M-8, blaCTX-M-2 e blaCMY-2, bem como mutações gyrA; enquanto os plasmídeos ColpVC, IncHI2A, IncHI2, IncFIA, Incl, IncA / C2, IncR, IncX1 e po111 foram detectados. Além disso, a análise filogenética revelou múltiplas linhagens independentes, como sorovares S. Infantis, S. Schwarzengrund, S. Minnesota, S. Kentucky e S. Brandenburg. Em suma, a ocorrência e persistência de linhagens internacionais de sorovares de S. enterica na cadeia produtiva de alimentos é apoiada por genomas conservados com amplo viruloma e resistoma. Em Monte III, subsequentemente fizemos uma importante observação sob o ponto de vista epidemiológico do surgimento precoce do gene qnrE1 em S. Typhimurium. Nós fornecemos neste estudo, novos insights sobre o ambiente genético do qnrE1 e sugerimos que o surgimento desse gene pode ter sido muito mais cedo do que se pensava anteriormente. É provável que, a menos que a vigilância contínua seja estabelecida, continuaremos a subestimar a prevalência desses e de outros genes de resistência na interface ambiental-animal-humano. Em Monte IV, abordamos uma investigação utilizando sequenciamento do genoma completo (WGS) e genotipagem por repetições palindrômicas curtas regularmente intercaladas em cluster (CRISPR) que revelou sorovares raros resistentes a antibióticos isolados da cadeia produtiva. Tecnologicamente, os nossos resultados ilustram como esta abordagem combinada WGS-CRISPR constitui um meio útil para decifrar as relações filogenéticas e fornecer genotipagem de alta resolução de cepas de Salmonella. Esses resultados também confirmam o potencial de 12 abordagens baseadas em CRISPR para genotipagem de cepas de Salmonella, incluindo sorotipos pouco frequentes. Finalmente, em Monte V, nosso objetivo foi estudar o crescente sorotipo S. Heidelberg, um sorotipo multirresistente emergente na cadeia produtiva de frangos. Um total de 81 (100%) isolados de S. Heidelberg foram feno-genotipicamente resistentes, enquanto 91,3% foram resistentes a múltiplas drogas. Presença de genes de resistência antimicrobiana e plasmídeos demonstraram pouca variação entre as cepas. A ampla distribuição e abundância de S. Heidelberg nas fazendas, frigoríficos, transportes e comércio sugere alta adaptabilidade deste sorovar na cadeia de produção avícola no Brasil. Em resumo, nossos resultados ressaltam o papel potencial de S. Heidelberg como principal patógeno na cadeia de produção avícola brasileira. De maneira geral, nossos resultados demonstraram o surgimento de novos mecanismos de resistência e alta distribuição de sorovares de S. enterica multirresistentes isolados em diferentes anos de diferentes hospedeiros e regiões do Brasil, o que provavelmente contribui para a disseminação de patógenos resistentes de alimentos para o homem na cadeia alimentar. Estes resultados destacam a importância de animais de produção que potencialmente atuam como importantes reservatórios de genes, que conferem resistência aos antibióticos mais importantes para a medicina humana e veterinária. A resistência múltipla e, em particular, a resistência às drogas de última alternativa são motivo de preocupação para a saúde pública. No Brasil, temos relatado uma ampla gama de patógenos de grande importância para o agronegócio brasileiro, em particular, já que o Brasil é o segundo maior produtor mundial de carne de frango e o maior exportador deste produto com alto consumo doméstico. Além disso, esses resultados sugerem a ampla disseminação de isolados/sorovares multirresistentes, mostrando alta identidade genômica regionalmente, o que sugere que a promiscuidade do plasmídeo contribui para a disseminação endêmica. Portanto, a vigilância contínua de S. enterica na cadeia alimentar precisa ser estabelecida como uma prioridade no país, com a caracterização concomitante ao nível do genoma, se o Brasil desejar evitar a disseminação e emergência de novos sorotipos ou atributos de resistência. (AU)

• Processo FAPESP: 16/03044-7 - Diversidade genética, genes de virulência e resistência antimicrobiana de isolados de Salmonella spp. provenientes de abatedouros de frango
• Beneficiário: Daniel Farias Marinho Do Monte
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado