Caracterização genética e avaliação da patogenicidade de Salmonella Minnesota em Gallus gallus domesticus

Abstract

Salmonella spp. é um problema de saúde pública global, sendo os alimentos de origem avícola os principais veiculadores dessas bactérias para os humanos. Embora os sorotipos Enteritidis e Typhimurium sejam frequentemente relacionados a infecções em animais e humanos, outros sorotipos como Salmonella Minnesota (SM), tem sido isolados a partir de aves de produção e produtos de avícolas do Brasil, atraindo a atenção para a vigilância em saúde. Diante do exposto, elaborou-se o presente estudo, dividido em capítulos: O primeiro capítulo aborda os conceitos gerais das salmoneloses aviárias com foco na Salmonella Minnesota e seus determinantes genéticos responsáveis por fatores de virulência e mecanismos de patogenicidade. O capítulo dois, com objetivo de avaliar e comparar o genoma completo de cinco estirpes de SM isoladas de fezes de frangos de corte de granjas da região sudeste do Brasil, com outras sequências do sorovar Minnesota pertencentes ao ST-548 e disponíveis no banco de dados Enterobase. Os genes de resistência mais frequentes foram aos aminoglicosídeos (aac(6′)-Iaa, aph(3′)-Ia e aadA1), quinolona (qnrB19), tetraciclina (tetA), sulfonamidas (sul2) e beta-lactâmicos (blaCMY-2, blaCTX-M-8, blaCTX-M-55 e blaTEM-126). Diversos genes relacionados a fatores de virulência, como adesão (faeC, faeE e fimB), adesão não fimbrial (pegA, staA, fimA, csgD), absorção de ferro (mgtB e mig-14) e T3SS (ssaM, sseE, sseJ e cdtB), foram identificados entre os genomas estudados. Vinte e cinco replicons plasmidiais e 55 diferentes profagos foram identificados nas sequências analisadas. Além disso, a árvore filogenética demonstrou uma estreita relação de S. Minnesota isolados de aves do sudeste do Brasil com aqueles isolados de humanos em países com relatos de surtos desse sorovar em humanos. No Capítulo três, objetivou avaliar a patogenicidade de SM em duas diferentes linhagens de aves comerciais desafiadas experimentalmente. No experimento com galinhas poedeiras, a avaliação da excreção fecal, as linhagens SM574 e SM573 foram significativamente maiores (p<0,0001), além de apresentaram infecção sistêmica em ambas as linhagens desafiadas. Já a linhagem SM574 apresentou colonização cecal significativamente maior (p<0,0001) do que as linhagens SM556 e SM573 até o quinto dpi, demonstrando um atraso nessas linhagens durante o início da infecção nas aves desafiadas. No experimento com frangos de corte, houve mortalidade de 15 aves durante o estudo, além disso, as aves desafiadas com SM556 apresentaram excreção significativamente maior (p=0,048). No último capítulo, concluímos a importancia do este estudo e chama a atenção para um sorovar com potenciais problemas de saúde pública devido ao seu arsenal de genes de virulência e resistência e ao fato de causar infecção sistêmica, além de propor novas pesquisas para melhor compreensão desse sorovar de Salmonella spp.

Abstract Salmonella spp. is a global public health problem, with poultry products being the main vectors of these bacteria to humans. Although the Enteritidis and Typhimurium serotypes are frequently associated with infections in animals and humans, other serotypes such as Salmonella Minnesota (SM) have been isolated from poultry and poultry products in Brazil, drawing attention to health surveillance. Given this context, the present study was developed, divided into chapters: The first chapter addresses the general concepts of avian salmonellosis, focusing on Salmonella Minnesota and its genetic determinants responsible for virulence factors and pathogenicity mechanisms. The second chapter aims to evaluate and compare the complete genome of five SM strains isolated from broiler chicken feces from farms in southeastern Brazil with other sequences of the Minnesota serovar belonging to ST-548 and available in the Enterobase database. The most frequent resistance genes were to aminoglycosides (aac(6′)-Iaa, aph(3′)-Ia, and aadA1), quinolone (qnrB19), tetracycline (tetA), sulfonamides (sul2), and beta-lactams (blaCMY-2, blaCTX-M-8, blaCTX-M-55, and blaTEM-126). Several genes related to virulence factors, such as adhesion (faeC, faeE, and fimB), non-fimbrial adhesion (pegA, staA, fimA, csgD), iron absorption (mgtB and mig-14), and T3SS (ssaM, sseE, sseJ, and cdtB), were identified among the studied genomes. Twenty-five plasmid replicons and 55 different prophages were identified in the analyzed sequences. Furthermore, the phylogenetic tree demonstrated a close relationship between S. Minnesota isolates from birds in southeastern Brazil and those isolated from humans in countries with reported outbreaks of this serovar in humans. Chapter three aimed to evaluate the pathogenicity of SM in two different experimentally challenged commercial poultry. In the experiment with laying hens, the fecal excretion assessment showed that strains SM574 and SM573 had significantly higher levels (p<0.0001), and both strains presented systemic infection. Strain SM574 showed significantly higher cecal colonization (p<0.0001) than strains SM556 and SM573 up to the fifth day post-infection (dpi), demonstrating a delay in the onset of infection in challenged birds. In the broiler experiment, 15 birds died during the study; furthermore, birds challenged with SM556 showed significantly higher excretion (p=0.048). In the final chapter, we conclude the importance of this study and draw attention to a serovar with potential public health problems due to its arsenal of virulence and resistance genes and the fact that it causes systemic infection. We also propose further research to better understand this Salmonella spp. serovar.