Monitoramento genômico de Listeria monocytogenes ao longo da cadeia dos alimentos: da indústria ao ambiente doméstico

Abstract

Listeria monocytogenes representa um risco microbiológico à segurança dos alimentos, estudos reportam sua presença na cadeia de produção, indicando uma ameaça a saúde pública. Nesse contexto, o presente estudo teve por objetivo realizar as caracterizações genômicas e análises filogenéticas de isolados de L. monocytogenes e Listeria spp. obtidas de múltiplas fontes como instalações de abatedouro de aves, de suínos, lacticínio, superfícies domésticas, pontos de varejo de carne e unidades de alimentação hospitalar. A abordagem visou compreender os fatores de virulência, os determinantes de resistência e as relações genéticas à complexidade desses microrganismos. Após o isolamento de 14 isolados de L. monocytogenes e 31 isolados de Listeria spp., foram realizadas as extrações do material genético e preparo de biblioteca utilizando o kit COVIDSeq (Illumina), com adaptações, seguidos do sequenciamento na plataforma Illumina. Os dados gerados foram analisados utilizando o pipeline Bactopia v3.0.1, que possibilitou a identificação de determinantes genéticos associados à virulência e patogenicidade do patógeno. Os resultados indicaram uma diversidade de sorovares e tipo de sequência (ST) dos isolados oriundos das diferentes fontes, porém apresentando ST1 predominante em unidade de alimentação hospitalar, enquanto o ST2 e ST121 foram presentes em mais de um ambiente, apesar da ausência de evidências de relação clonal entre esses isolados. O gene de resistência intrínseca a fosfomicina (fosX) estava presente em todos os isolados avaliados, enquanto genes de resistência a lincosamida variaram, sendo o gene vga(g) predominante em isolados oriundos de abatedouros e laticínios, com prevalência de 92,9%, e o gene lin em ambientes domésticos e hospitalares, com frequência de 57,14%. Genes de virulência, como internalinas e determinantes presentes na Ilha de Patogenicidade Listeria 1 (LIPI-1), foram detectados em todos os isolados estudados. O plasmídeo Inc18(rep25), foi identificado em isolados obtidos de domicílios e varejo, enquanto Inc18(rep26) esteve presente em isolados de ambientes de indústria, laticínio e em varejo. Genes de tolerância ao estresse e metais pesados foram distribuídos em múltiplos ambientes. Isolados atípicos de Listeria spp. exibiram determinantes de espécies patogênicas, possivelmente por herança vertical. Os achados demonstram a capacidade de disseminação e o risco potencial de L. monocytogenes e outras espécies do gênero em diferentes ambientes relacionados à manipulação de alimentos, reforçando a importância de vigilância genômica contínua e de estratégias de saúde pública nos diferentes setores da cadeia de produção de alimentos.

Listeriosis poses a microbiological risk to food safety, and studies have reported its presence throughout the food production chain, indicating a threat to public health. In this context, the present study aimed to perform genomic characterization and phylogenetic analyses of isolates of Listeria monocytogenes and Listeria spp. obtained from multiple sources, including poultry and swine slaughterhouse facilities, dairy plants, domestic surfaces, retail meat outlets, and hospital food service units. This approach sought to improve the understanding of virulence factors, resistance determinants, and genetic relationships associated with the complexity of these microorganisms. Following the isolation of 14 L. monocytogenes strains and 31 Listeria spp. isolates, genomic DNA extraction and library preparation were performed using the COVIDSeq kit (Illumina), with adaptations, followed by sequencing on the Illumina platform. The generated data were analyzed using the Bactopia v3.0.1 pipeline, which enabled the identification of genetic determinants associated with virulence and pathogenicity. The results revealed a diversity of serovars and sequence types (STs) among isolates from different sources, with ST1 predominating in hospital food service units, whereas ST2 and ST121 were identified in more than one environment, despite the absence of evidence for clonal relatedness among these isolates. The intrinsic fosfomycin resistance gene fosX was detected in all isolates evaluated, while lincosamide resistance genes varied according to the source: the vga(G) gene predominated in isolates from slaughterhouses and dairy facilities, with a prevalence of 92.9%, whereas the lin gene was more frequently identified in domestic and hospital environments, with a frequency of 57.14%. Virulence-associated genes, including internalins and determinants located within Listeria Pathogenicity Island 1 (LIPI-1), were detected in all isolates analyzed. The plasmid Inc18(rep25) was identified in isolates obtained from domestic and retail environments, whereas Inc18(rep26) was detected in isolates from industrial settings, dairy facilities, and retail sources. Genes associated with stress tolerance and heavy metal resistance were distributed across multiple environments. Atypical Listeria spp. isolates exhibited determinants commonly associated with pathogenic species, possibly as a result of vertical inheritance. These findings demonstrate the dissemination potential and the associated risk posed by L. monocytogenes and other Listeria species across diverse foodrelated environments, reinforcing the importance of continuous genomic surveillance and the implementation of public health strategies throughout the food production chain.