Participação de genes associados ao processo de respiração anaeróbica na infecção de aves por Salmonella Typhimurium

Abstract

Patogenos intestinais são expostos a várias condições de estresse durante o ciclo de infecção. Anaerobiose é uma condição hostil oferecida pelo hospedeiro no intestino e lúmen intestinal, onde a sobrevivência, multiplicação e entrada nas células epiteliais é prioridade para a invasão do agente patogênico. A fumarato reductase (frdABCD), dimetil sulfóxido (DMSO)- Nóxido de trimetilamina (TMAO) reductase (dmsABC), e nitrato reductase (narGHIJ), são genes de Salmonella Typhimurium que codificam enzimas envolvidas na respiração anaeróbica de fumarato, DMSO ou TMAO, e nitrato, respectivamente. Eles são regulados em resposta à disponibilidade de nitrato, oxigênio e a taxa de crescimento celular. A vitamina B12 (cobalamina) é sintetizada por Salmonella Typhimurium em condições anaeróbicas, sendo usado como cofator em quatro reações conhecidas. A deleção dos genes cobS e cbiA inibem a produção de cobalamina. No presente estudo, foi avaliada a infecção de aves por mutantes de STM, com o sistema respiratório comprometido por alterações nos genes narG, napA, cobS, cbiA, frdA, dmsA e torC. Aves de um dia de idade, foram inoculadas com 0.1 mL de cultura de Salmonella Typhimurium contendo 108 UFC/mL, diluída a 10-2 e 10-3. Sinais clínicos e mortalidade foram avaliados durante 21 dias. Em geral, os sintomas das aves infectadas com as cepas mutantes foram semelhantes aos apresentados pelas aves do grupo controle. Com exceção de STM cbiA, os demais mutantes reduziram a capacidade de causar mortalidade em comparação com a cepa original. A mortalidade do grupo de aves infectadas com STM ΔnarG, STM ΔfrdA, STM ΔdmsA e STM ΔcobSΔcbiA, apresentaram diminuição significativa da mortalidade em comparação ao grupo controle (p<0.05)

Intestinal pathogens are exposed to various stress conditions during their infectious cycle. Anaerobiosis, one of such hostile condition, is offered by the host within gut and intestinal lumen, where survival, multiplication and entry into intestinal epithelial cells are priority for the invasion of the pathogen. The fumarate reductase (frdABCD), dimethyl sulfoxide (DMSO)- trimethylamine N-oxide (TMAO) reductase (dmsABC), and nitrate reductase (narGHIJ) operons in Salmonella Typhimurium (STM) encode enzymes involved in anaerobic respiration to the electron acceptors fumarate, DMSO, TMAO, and nitrate, respectively. They are regulated in response to nitrate and oxygen availability and changes in cell growth rate. Vitamin B12 (cobalamin) is synthesized by Salmonella Typhimurium only under anaerobic growth conditions used as a cofactor in four known reactions. The deletion of cobS and cbiA genes prevent any form of cobalamin production. In the present study we evaluate the infection of birds by mutants of STM, with the anaerobic respiratory system committed by mutations in the genes: narG, napA, cobS, cbiA, frdA, dmsA, and torC. Virulence was assessed by oral inoculation of groups of one-day-old broilers with 0.1 mL of culture contained 108 CFU/mL or diluted at 10-3 and 10-2 of strains mutants of Salmonella Typhimurium. Clinical signs and mortality were recorded over a period of 21 days. In general, the symptoms of chickens infected with the mutant strains were similar to those presenting by control birds. Except for STM ΔcbiA, all showed reduced capacity to cause mortality in comparison with the original strain. The mortality of group of chickens infected with STM ΔnarG, STM ΔfrdA, STM ΔdmsA and STM ΔcobSΔcbiA showed significant decrease in mortality compared to control group (p<0.05)