Avaliação de genes de virulência e resistência a antimicrobianos em Escherichia coli e Klebsiella pneumoniae produtoras de beta-lactamase de espectro estendido na cadeia produtiva avícola e em fezes humanas no Brasil
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2023v44n5p1745Palavras-chave:
Escherichia coli patogênica para aves, Doenças transmitidas por alimentos, Klebsiella pneumoniae, Saúde Pública, Genes de VirulênciaResumo
O Brasil é um dos maiores exportadores de produtos derivados de frango para o mundo e a preocupação de consumidores em relação à contaminação de alimentos com bactérias multiresistentes e capazes de causar doenças vêm aumentanto com os anos, sendo um alerta à saúde púbica. O estudo teve como objetivo caracterizar cepas de Escherichia coli e Klebsiella pneumoniae resistentes a Beta Lactâmicos isoladas da cadeia produtiva de frango e amostras clínicas humanas (cloaca, carne de frango e fezes humanas). Foram utilizados 36 isolados, sendo 28 Escherichia coli e 8 Klebsiella pneumoniae portadores do gene blaCTX-M-15, obtidos de amostras de fezes e carne de aves de corte, provenientes de criadouros e abatedouros avícolas, respectivamente, e amostras de fezes humanas de laboratório de análises clínicas humano. Todos os estabelecimentos eram localizados no Estado de São Paulo, Brasil. A caracterização de genes de virulência foi realizada por meio de PCR (Reação em Cadeia da Polimerase), a resistência a antimicrobianos pelo método de difusão em disco, sorotipagem por teste de aglutinação e patogenicidade por meio de teste de mortalidade in vivo em pintainhos de um dia de vida. Os isolados demonstraram uma alta frequência de genes de virulência relacionados à Escherichia coli, como iutA, iss, hlyF, ompT e iroN. O gene mrkD também foi encontrado em grande parte dos isolados. Todos os isolados foram resistentes a pelo menos três diferentes classes de antimicrobianos e 21.4% (6) das cepas de Escherichia coli demonstraram alta patogenicidade no teste in vivo. Esses resultados evidenciaram o potencial aumento do gene blaCTX-M-15 associado a genes de virulência e multiresistência em Escherichia coli e Klebsiella pneumoniae, ambas enterobactérias podem ser encontradas em fezes de aves e possivelmente contaminar produtos como a carne, aumentando o risco de infecção em humanos. Isso destaca a necessidade de cuidados sanitários rigorosos na produção de animais e alimentos no Brasil.
Downloads
Referências
Abreu, R., Semedo-Lemsaddek, T., Cunha, E., Tavares, L., & Oliveira, M. (2023). Antimicrobial drug resistance in poultry production: Current status and innovative strategies for bacterial control. Microorganisms, 11(4), 953. doi: 10.3390/microorganisms11040953 DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms11040953
Antunes, P., Novais, C., & Peixe, L. (2019). Food-to-humans bacterial transmission. Microbial Transmission, 8(1), 161-193. doi: 10.1128/9781555819743.ch9 DOI: https://doi.org/10.1128/9781555819743.ch9
Bakhtiari, R., Javadi, A., Aminzadeh, M., Molaee-Aghaee, E., & Shaffaghat, Z. (2021). Association between presence of rmpa, mrka and mrkd genes and antibiotic resistance in clinical Klebsiella pneumoniae isolates from hospitals in tehran, iran. Iranian Journal of Public Health, 50(5), 1009-1016. doi: 10.18502/ ijph.v50i5.6118 DOI: https://doi.org/10.18502/ijph.v50i5.6118
Balière, C., Rincé, A., Delannoy, S., Fach, P., & Gourmelon, M. (2016). Molecular profiling of Shiga toxin-producing Escherichia coli and enteropathogenic E. coli strains isolated from French coastal environments. Applied and Environmental Microbiology, 82(13), 3913-3927. doi: 10.1128/AEM.00271-16 DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.00271-16
Barbieri, N. L., Oliveira, A. L. de, Tejkowski, T. M., Pavanelo, D. B., Rocha, D. A., Matter, L. B., Callegari-Jacques, S. M., Brito, B. G. de, & Horn, F. (2013). Genotypes and pathogenicity of cellulitis isolates reveal traits that modulate APEC virulence. PLoS ONE, 8(8), 1-9. doi: 10.1371/journal. pone.0072322 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0072322
Borzi, M. M., Cardozo, M. V., Oliveira, E. S. de, Pollo, A. de S., Guastalli, E. A. L., Santos, L. F. dos, & Ávila, F. A. de. (2018). Characterization of avian pathogenic Escherichia coli isolated from free-range helmeted guineafowl. Brazilian Journal of Microbiology, 49(1), 107-112. doi: 10.1016/j.bjm.2018.04.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.bjm.2018.04.011
Botelho, L. A. B., Kraychete, G. B., Rocha, P. B., Silva, A. P. S. da, Picão, R. C., Moreira, B. M., & Bonelli, R. R. (2020). CTX-M- and pAmpC-Encoding gene are associated with similar mobile genetic elements in Escherichia coli isolated from different brands of Brazilian chicken meat. Microbial Drug Resistance, 26(1), 14-20. doi: 10.1089/mdr.2019.0043 DOI: https://doi.org/10.1089/mdr.2019.0043
Botelho, L. A. B., Kraychete, G. B., Silva, J. L. C. e, Regis, D. V. V., Picão, R. C., Moreira, B. M., & Bonelli, R. R. (2015). Widespread distribution of CTX-M and plasmid-mediated AmpC β-lactamases in Escherichia coli from Brazilian chicken meat. Memorias do Instituto Oswaldo Cruz, 110(2), 249-254. doi: 10.1590/0074-02760140389 DOI: https://doi.org/10.1590/0074-02760140389
Brisse, S., Fevre, C., Passet, V., IssenhuthJeanjean, S., Tournebize, R., Diancourt, L., & Grimont, P. (2009). Virulent clones of Klebsiella pneumoniae: Identification and evolutionary scenario based on genomic and phenotypic characterization. PLoS ONE, 4(3), 1-13. doi: 10.1371/journal. pone.0004982 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004982
Candan, E. D., & Aksöz, N. (2015). Klebsiella pneumoniae : characteristics of carbapenem resistance and virulence factors. Acta Biochimica Polonica, 62(4), 3-10. doi: 10.18388/abp.2015_1148 DOI: https://doi.org/10.18388/abp.2015_1148
Cardozo, M. V., Liakopoulos, A., Brouwer, M., Kant, A., Pizauro, L. J. L., Borzi, M. M., Mevius, D., & Ávila, F. A. (2021). Occurrence and molecular characteristics of extended-spectrum beta-lactamaseproducing Enterobacteriales recovered from chicken, chicken meat, and human infections in São Paulo State, Brazil. Frontiers in Microbiology, 22(12), 628- 738. doi: 10.3389/fmicb.2021.628738 DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.628738
Casella, T., Nogueira, M. C. L., Saras, E., Haenni, M., & Madec, J. Y. (2017). High prevalence of ESBLs in retail chicken meat despite reduced use of antimicrobials in chicken production, France. International Journal of Food Microbiology, 257(2017), 271-275. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2017.07.005 CLSI. M100 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2017.07.005
Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. 33rd Edition (2023). http:// em100.edaptivedocs.net/GetDoc. aspx?doc=CLSI%20M100%20 ED33:2023&scope=user
Cummins, M. L., Reid, C. J., Chowdhury, P. R., Bushell, R. N., Esbert, N., Tivendale, K. A., Noormohammadi, A. H., Islam, S., Marenda, M. S., Browning, G. F., Markham, P. F., & Djordjevic, S. P. (2019). Whole genome sequence analysis of Australian avian pathogenic Escherichia coli that carry the class 1 integrase gene. Microbial Genomics, 5(2), 1-13. doi: 10.1099/mgen.0.000250 DOI: https://doi.org/10.1099/mgen.0.000250
Dierikx, C., van der Goot, J., Fabri, T., van Essen-Zandbergen, A., Smith, H., & Mevius, D. (2013). Extended-spectrumβ-lactamase- and AmpC-β-lactamaseproducing Escherichia coli in dutch broilers and broiler farmers. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 68(1), 60- 67. doi: 10.1093/jac/dks349 DOI: https://doi.org/10.1093/jac/dks349
Dziva, F., & Stevens, M. P. (2008). Colibacillosis in poultry: unravelling the molecular basis of virulence of avian pathogenic Escherichia coli in their natural hosts. Avian Pathology, 37(4), 355-366. doi: 10.1080/03079450802216652 DOI: https://doi.org/10.1080/03079450802216652
Ewers, C., Janßen, T., Kießling, S., Philipp, H. C., & Wieler, L. H. (2004). Molecular epidemiology of avian pathogenic Escherichia coli (APEC) isolated from colisepticemia in poultry. Veterinary Microbiology, 104(1-2), 91-101. doi: 10.1016/j.vetmic.2004.09.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2004.09.008
Ewers, C., Janßen, T., Kießling, S., Philipp, H.- C., & Wieler, L. H. (2005). Rapid detection of virulence-associated genes in avian pathogenic Escherichia coli by multiplex polymerase chain reaction. Avian Diseases, 49(2), 269-273. doi: 10.1637/7293-102604R DOI: https://doi.org/10.1637/7293-102604R
Ferreira, J. C., Penha, R. A. C., Fº., Andrade, L. N., Berchieri, A., Jr., & Darini, A. L. C. (2016). Evaluation and characterization of plasmids carrying CTX-M genes in a nonclonal population of multidrug-resistant Enterobacteriaceae isolated from poultry in Brazil. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 85(4), 444-448. doi: 10.1016/j.diagmicrobio.2016.05.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2016.05.011
Gharrah, M. M., Mostafa El-Mahdy, A., & Barwa, R. F. (2017). Association between virulence factors and extended spectrum Beta-Lactamase producing Klebsiella pneumoniae compared to non-producing isolates. Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases, 2017(2017), 7279830. doi: 10.1155/2017/7279830 DOI: https://doi.org/10.1155/2017/7279830
Hejair, H. M. A., Ma, J., Zhu, Y., Sun, M., Dong, W., Zhang, Y., Pan, Z., Zhang, W., & Yao, H. (2017). Role of outer membrane protein T in pathogenicity of avian pathogenic Escherichia coli. Research in Veterinary Science, 115(2017), 109-116. doi: 10. 1016/j.rvsc.2017.01.026 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2017.01.026
Johnson, J. R., & Stell, A. L. (2000). Extended virulence genotypes of Escherichia coli strains from patients with urosepsis in relation to phylogeny and host compromise. The Journal of Infectious Diseases, 181(1), 261-272. doi: 10.10 86/315217 DOI: https://doi.org/10.1086/315217
Johnson, T. J., Wannemuehler, Y., Doetkott, C., Johnson, S. J., Rosenberger, S. C., & Nolan, L. K. (2008). Identification of minimal predictors of avian pathogenic Escherichia coli virulence for use as a rapid diagnostic tool. Journal of Clinical Microbiology, 46(12), 3987-3996. doi: 10.1128/JCM.00816-08 DOI: https://doi.org/10.1128/JCM.00816-08
Jørgensen, S. L., Kudirkiene, E., Li, L., Christensen, J. P., Olsen, J. E., Nolan, L., & Olsen, R. H. (2017). Chromosomal features of Escherichia coli serotype O2: K2, an avian pathogenic E. coli.Standards in Genomic Sciences, 12(1), 1-9. doi: 10.1186/s40793-017-0245-3 DOI: https://doi.org/10.1186/s40793-017-0245-3
Manges, A. R. (2016). Escherichia coli and urinary tract infections: the role of poultry-meat. Clinical Microbiology and Infection, 22(2), 122-129. doi: 10.1016/j. cmi.2015.11.010 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmi.2015.11.010
Maurer, J. J., Brown, T. P., Steffens, W. L., & Thayer, S. G. (1998). The occurrence of ambient temperature-regulated adhesins, curli, and the temperaturesensitive hemagglutinin tsh among avian Escherichia coli. Avian Diseases, 42(1), 106-118. doi: 10.2307/1592582 DOI: https://doi.org/10.2307/1592582
Monroy, M. A. R., Knöbl, T., Bottino, J. A., Astolfi Ferreira, C. S., & Ferreira, A. J. P. (2005). Virulence characteristics of Escherichia coli isolates obtained from broiler breeders with salpingitis. Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases, 28(1), 1-15. doi: 10.1016/j.cimid.2004.03.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cimid.2004.03.001
Murase, K., Martin, P., Porcheron, G., Houle, S., Helloin, E., Pénary, M., Nougayrède, J. P., Dozois, C. M., Hayashi, T., & Oswald, E. (2015). HlyF produced by extraintestinal pathogenic Escherichia coli is a virulence factor that regulates outer membrane vesicle biogenesis. Journal of Infectious Diseases, 212(11), 856-865. doi: 10.10 93/infdis/jiv506 DOI: https://doi.org/10.1093/infdis/jiv506
Murphy, C. N., & Clegg, S. (2012). Klebsiella pneumoniae and type 3 fimbriae: nosocomial infection, regulation, and biofilm formation. Future Microbiology, 7(8), 991-1002. doi: 10.2217/fmb.12.74 DOI: https://doi.org/10.2217/fmb.12.74
Orskov, F., & Orskov, I. (1992). Escherichia coli serotyping and disease in man and animal. Canadian Journal of Microbiology, 38(7), 699-704. DOI: https://doi.org/10.1139/m92-115
Paixão, A. C., Ferreira, A. C., Fontes, M., Themudo, P., Albuquerque, T., Soares, M. C., Fevereiro, M., Martins, L., & Côrrea de Sá, M. I. (2015). Detection of virulenceassociated genes in pathogenic and commensal avian Escherichia coli isolates. Poultry Science, 95(7), 1646- 1652. doi: 10.3382/ps/pew087 DOI: https://doi.org/10.3382/ps/pew087
Piazza, R. M. F., Delannoy, S., Fach, P., Saridakis, H. O., Pedroso, M. Z., Rocha, L. B., Gomes, T. A. T., Vieira, M. A. M., Beutin, L., & Guth, B. E. C. (2013). Molecular and phenotypic characterization of Escherichia coli O26: H8 among diarrheagenic E. coli O26 strains isolated in Brazil. Applied and Environmental Microbiology, 79(22), 6847-6854. doi: 10.1128/AEM.01693-13 DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.01693-13
Projahn, M., von Tippelskirch, P., Semmler, T., Guenther, S., Alter, T., & Roesler, U. (2019). Contamination of chicken meat with extended-spectrum beta-lactamase producing- Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli during scalding and defeathering of broiler carcasses. Food Microbiology, 77(2018), 185-191. doi: 10.1016/j.fm.2018.09.010 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fm.2018.09.010
Rodriguez-Siek, K. E., Giddings, C. W., Doetkott, C., Johnson, T. J., & Nolan, L. K. (2005). Characterizing the APEC pathotype. Veterinary Research, 36(2), 241-256. doi: 10.1051/vetres:2004057 DOI: https://doi.org/10.1051/vetres:2004057
Schouler, C., Schaeffer, B., Brée, A., Mora, A., Dahbi, G., Biet, F., Oswald, E., & Mainil, J. (2012). Diagnostic strategy for identifying avian pathogenic Escherichia coli based on four patterns of virulence genes. Journal of Clinical Microbiology, 50(5), 1673-1678. doi: 10.1128/JCM.05057-11 DOI: https://doi.org/10.1128/JCM.05057-11
Shah, R. K., Ni, Z. H., Sun, X. Y., Wang, G. Q., & Li, F. (2017). The determination and correlation of various virulence genes, ESBL, serum bactericidal effect and biofilm formation of clinical isolated classical Klebsiella pneumoniae and hypervirulent Klebsiella pneumoniae from respiratory tract infected patients. Polish Journal of Microbiology, 66(4), 501- 508. doi: 10.5604/01.3001.0010.7042 DOI: https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.7042
Siqueira, A. K., Ribeiro, M. G., Leite, D. da S., Tiba, M. R., Moura, C. de, Lopes, M. D., Prestes, N. C., Salerno, T., & Silva, A. V. da. (2009). Virulence factors in Escherichia coli strains isolated from urinary tract infection and pyometra cases and from feces of healthy dogs. Research in Veterinary Science, 86(2), 206-210. doi: 10.1016/j.rvsc.2008.07.018 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2008.07.018
Stahlhut, S. G., Chattopadhyay, S., Kisiela, D. I., Hvidtfeldt, K., Clegg, S., & Struve, C. (2013). Structural and population characterization of MrkD , the adhesive subunit of type 3 fimbriae. Journal of Bacteriology, 195(24), 5602-5613. doi: 10.1128/JB.00753-13 DOI: https://doi.org/10.1128/JB.00753-13
Tamhankar, A. J., & Lundborg, C. S. (2019). Antimicrobials and antimicrobial resistance in the environment and its remediation: a global one health perspective. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(23), 1-7. doi: 10.3390/ ijerph16234614 DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph16234614
Wang, L. Y. R., Jokinen, C. C., Laing, C. R., Johnson, R. P., Ziebell, K., & Gannon, V. P. J. (2018). Multi-year persistence of Verotoxigenic Escherichia coli (VTEC) in a closed Canadian beef herd: a cohort study. Frontiers in Microbiology, 9(2040), 1-24. doi: 10.3389/fmicb.2018.02040 DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02040
Zhao, S., Wang, C.-L., Chang, S.-K., Tsai, Y.-L., & Chou, C.-H. (2019). Characterization of Escherichia coli isolated from day-old chicken fluff in taiwanese hatcheries. Avian Diseases, 63(1), 1-9. doi: 10.16 37/11935-072318-reg.1 DOI: https://doi.org/10.1637/11935-072318-Reg.1
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2023 Semina: Ciências Agrárias
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Semina: Ciências Agrárias adota para suas publicações a licença CC-BY-NC, sendo os direitos autorais do autor, em casos de republicação recomendamos aos autores a indicação de primeira publicação nesta revista.
Esta licença permite copiar e redistribuir o material em qualquer meio ou formato, remixar, transformar e desenvolver o material, desde que não seja para fins comerciais. E deve-se atribuir o devido crédito ao criador.
As opiniões emitidas pelos autores dos artigos são de sua exclusiva responsabilidade.
A revista se reserva o direito de efetuar, nos originais, alterações de ordem normativa, ortográfica e gramatical, com vistas a manter o padrão culto da língua e a credibilidade do veículo. Respeitará, no entanto, o estilo de escrever dos autores. Alterações, correções ou sugestões de ordem conceitual serão encaminhadas aos autores, quando necessário.