Campylobacter jejuni é a espécie bacteriana mais comumente relacionada como causa de gastroenterite em humanos em vários países. Porém, o isolamento e o estudo de C. jejuni não são muito frequentes no Brasil, o que dificulta avaliar a dimensão dessa bactéria como causadora de doença em humanos e animais, bem como, determinar o impacto de sua presença em alimentos e no meio-ambiente. O objetivo desse trabalho foi avaliar a diversidade genética por cinco diferentes técnicas de tipagem molecular, o potencial patogênico pela pesquisa de 16 genes de virulência por PCR e o perfil de resistência pela concentração inibitória mínima por Etest® frente a quatro antimicrobianos e pela análise in silico de genes de resistência e pontos de mutação de linhagens de C. jejuni isoladas no Brasil. Foram estudadas 121 linhagens de C. jejuni isoladas de humanos (51), animais (35), alimentos (33) e ambiente (02) nos estados de Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul, no período de 1996 a 2016. Todas as linhagens apresentaram os genes flaA, flhA, iamA, docA, ciaB, cdtA, cdtB, cdtC, racR, dnaJ, pldA, cadF, sodB e csrA. O gene wlaN foi detectado em 15 linhagens, e uma linhagem apresentou o gene virB11. Dentre as 121 linhagens estudadas, 68 linhagens foram resistentes a pelo menos um dos antimicrobianos testados. A resistência à ciprofloxacina, doxiciclina, tetraciclina e eritromicina foi observada em 43,8%, 34,7%, 34,7% e 4,9% das linhagens, respectivamente. O dendrograma de similaridade genética de Pulsed field gel electrophoresis (PFGE) agrupou as 121 linhagens estudadas em três grupos com similaridade genômica de 46,9% entre eles. Apesar da alta diversidade genômica entre as linhagens estudadas, algumas linhagens isoladas de diferentes fontes, locais e anos, apresentaram uma similaridade genotípica acima de 80% entre elas e, foram agrupadas em 21 subgrupos. Pelas sequências da SVR do gene flaA as linhagens estudadas foram agrupadas em dois grupos com linhagens isoladas de fontes clínicas e não clínicas e de humanos e animais com similaridade acima de 80,9 % entre elas e tipadas em 40 SVR-flaA alelos, sendo os alelos 57, 49 e 45 os mais frequentemente detectados. A análise do locus CRISPR por HRMA tipou as linhagens de C. jejuni em 23 diferentes variantes sendo que algumas variantes continham linhagens de origem clínica e não clínica e de humanos e animais. A árvore de SNPs gerada a partir dos dados do sequenciamento do genoma completo alocou as 116 linhagens sequenciadas em dois principais grupos. O grupo SNP-A agrupou 97 linhagens e o grupo SNP-B agrupou 19 linhagens, com linhagens de fontes clínicas e não clínicas e de humanos e animais, respectivamente. A técnica de Multilocus sequence typing (MLST) tipou as 116 linhagens de C. jejuni em 46 STs, e não foi observada a predominância de um ST. O índice de discriminação das metodologias de análise de SNPs no genoma completo, PFGE, MLST, sequenciamento das SVR do gene flaA e análise do locus CRISPR por HRMA foi 1,0, 0,982, 0,941, 0,939 e 0,874, respectivamente. Na análise in silico de genes de resistência e pontos de mutação, 95 linhagens apresentaram ao menos um gene de resistência ou ponto de mutação conhecido, sendo que a porcentagem de correlação entre os resultados de resistência fenotípicos e genotípicos foi maior que 66,7%; 94,6% e 96,8% para eritromicina, tetraciclina e ciprofloxacina, respectivamente. Conclui-se que a alta frequência da maioria dos genes de virulência pesquisados evidenciou o potencial patogênico das linhagens de C. jejuni estudadas. A resistência a antimicrobianos de primeira escolha utilizados para o tratamento da campylobacteriose encontrada nas linhagens estudadas é preocupante, podendo levar à falha terapêutica quando o tratamento é necessário. Os resultados obtidos pelas metodologias de tipagem molecular realizadas sugerem que uma possível contaminação possa ter ocorrido entre fontes clínicas e não clínicas e entre humanos e animais, ao longo de 20 anos no Brasil. Pelo índice de discriminação, foi observado que as metodologias de análise de SNPs no genoma completo e PFGE, em comparação com as outras técnicas de tipagem, foram as mais eficientes em discriminar as linhagens de C. jejuni do presente estudo. / Campylobacter jejuni is the most commonly bacterial species related as a cause of gastroenteritis in humans in several countries. However, the isolation and the study of C. jejuni have not been very frequently in Brazil, which makes it difficult to evaluate the involvement of this bacterium as a cause of diseases in humans and animals, as well as to determine the impact of its presence in food and the environment. The aim of this study was to evaluate the genetic diversity by five different molecular typing techniques, the pathogenic potential by searching for the presence of 16 virulence genes by PCR and the resistance profile by the minimum inhibitory concentration by Etest® against four antibiotics and by the in silico analyses of resistance genes and mutation points of C. jejuni strains isolated in Brazil. A total of 121 C. jejuni strains isolated from humans (51), animals (35), food (33) and the environment (02) in the States of Minas Gerais, Sao Paulo, Rio de Janeiro and Rio Grande do Sul, between 1996 to 2016 were studied. All strains presented the genes flaA, flhA, iamA, docA, ciaB, cdtA, cdtB, cdtC, racR, dnaJ, pldA, cadF, sodB and csrA. The wlaN gene was detected in 15 strains, and one strain presented the virB11 gene. Among the 121 strains studied, 68 strains were resistant to at least one of the antibiotics tested. Resistance to ciprofloxacin, doxycycline, tetracycline and erythromycin was observed in 43.8%, 34.7%, 34.7% and 4.9% of the strains, respectively. The Pulsed field gel electrophoresis (PFGE) dendrogram of genetic similarity clustered the 121 strains studied in three groups with a genomic similarity of 46.9% among them. Despite the high genomic diversity among the strains studied, some strains isolated from different sources, places and years, presented a genotypic similarity above 80% among them and were grouped into 21 subgroups. By flaA-SVR sequencing the strains studied were clustered into two groups with strains isolated from clinical and non-clinical sources and from humans and animals with a similarity above 80.9% among them and typed in 40 flaA-SVR alleles, being the alleles 57, 49 and 45 the most frequently detected. The analysis of the CRISPR locus by HRMA typed the C. jejuni strains in 23 different variants, with some variants containing strains from clinical and non-clinical origin and from humans and animals. The SNP tree generated from the whole genome sequencing data grouped the 116 strains sequenced into two major groups. SNP-A grouped 97 strains and SNP-B grouped 19 strains, with strains from clinical and non-clinical sources and from humans and animals, respectively. Multilocus sequence typing (MLST) technique typed the 116 C. jejuni strains in 46 STs, and it was not observed a predominant ST. The discrimination index of the analysis of SNPs in the whole genome, PFGE, MLST, flaA-SVR sequencing and analysis of the CRISPR locus by HRMA was 1.0, 0.982, 0.941, 0.939 and 0.874, respectively. In the in silico analyses of resistance genes and mutation points, 95 strains showed at least one resistance gene or known mutation point, and the percentage of correlation between phenotypic and genotypic resistance results was greater than 66.7%; 94.6% and 96.8% for erythromycin, tetracycline and ciprofloxacin, respectively. In conclusion, the high frequency of the majority of the virulence genes studied highlighted the pathogenic potential of the C. jejuni strains studied. Resistance to antimicrobials of first choice used for the treatment of campylobacteriosis found in the strains studied is worrying and may lead to therapeutic failure when treatment is required. The results obtained by the molecular typing methodologies performed suggest that a possible contamination may have occurred between clinical and non-clinical sources and between humans and animals over 20 years in Brazil. By the discrimination index, it was observed that the methodologies of analysis of SNPs in the whole genome and PFGE, in comparison to the other typing techniques, were the most efficients in discriminating the C. jejuni strains of the present study.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-23052018-105031 |
| Date | 23 April 2018 |
| Creators | Frazão, Miliane Rodrigues |
| Contributors | Falcão, Juliana Pfrimer |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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