Epidemiologia molecular, susceptibilidade antimicrobiana e fatores de virulência em Staphylococcus capitis, Staphylococcus hominis e Staphylococcus lugdunensis isolados de hemocultura por mais de uma década
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Data
Autores
Orientador
Cunha, Maria de Lourdes Ribeiro de Souza da 
Coorientador
Pereira, Valéria Cataneli
Pós-graduação
Biologia Geral e Aplicada - IBB 33004064080P3
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Estafilococos coagulase-negativa (ECN) são micro-organismos oportunistas de patogenicidade múltipla, associados à uma ampla gama de infecções que, frequentemente, se manifestam em pacientes com imunossupressão ou com dispositivos médicos implantados, além de serem importantes agentes causais de sepse neonatal tardia em bebês prematuros. A produção de biofilme e a alta resistência a antimicrobianos compõem aspectos importantes da estratégia de persistênciadesses micro-organismos, além do notável potencial de atuarem como reservatórios de genes de resistência e virulência capazes de serem transferidos a outras espécies, como Staphylococcus (S.) aureus. No entanto, a caracterização minuciosa dos aspectos moleculares da epidemiologia e da
patogênese de espécies clínicas emergentes como S. hominis, S. capitis e S. lugdunensis não são bem esclarecidos, apesar da evidente evolução do perfil de resistência e virulência relatada em clones clinicamente relevantes, dessas espécies. Dado o exposto, este estudo teve como objetivo caracterizar o perfil genético de virulência, a produção de biofilme, a evolução de resistência antimicrobiana e a epidemiologia molecular em isolados de S. capitis, S. hominis e S. lugdunensis provindos de hemoculturas coletadas entre 2009 e 2019, e no ano de 2021, de um hospital no interior do estado de São Paulo, com alta abrangência populacional. Ao todo foram estudados 141 isolados de S. capitis, 177 isolados de S. hominis, dos quais 17 (9,6%) foram caracterizados como
S. hominis subsp. novobiosepticus, além de 13 isolados de S. lugdunensis, para a qual também foram inclusas amostras coletadas em 2022. Taxas elevadas de resistência à meticilina mediada pelo gene mecA foram encontradas em S. hominis e S. capitis, chegando a 76,8% e 70,2%, respectivamente. Em contrapartida, isolados de S. lugdunensis se mostraram altamente suscetíveis, no entanto, frequentemente carreadores de genes de virulência. A diversidade genética foi
acentuada em S. hominis, com SCCmec frequentemente não tipados, e genes ccr não caracterizados, além da prevalência de um novo elemento descrito recentemente, o SCCmec tipo XIV, majoritariamente detectado nos isolados de S. hominis subsp. novobiosepticus. Já amostras de S. capitis apresentaram perfil mais homogêneo, com predominância de SCCmec tipo III, tipo IV e tipo V, além de clones persistentes dispersos em diferentes unidades hospitalares e na UTI,
principalmente a neonatal. Os isolados de S. lugdunensis se mostraram geneticamente relacionados, indicando baixa variabilidade genética nessa espécie. A produção de biofilme foi pouco prevalente, e sem correlação com a presença de genes do operon icaADBC. Ademais, isolados de S. hominis subsp. novobiosepticus produziram biofilme com maior frequência e se mostraram mais resistentes à meticilina do que S. hominis subsp. hominis. Dentre as três espécies, a produção de biofilme foi mais correlacionada à S. capitis, que também formou biofilmes mais forte aderentes do que as demais espécies, frequentemente associado à co-ocorrência de SCCmec tipo III e IV. Além disso, isolados de S. capitis provenientes de UTIs tiveram a produção de biofilme favorecida em resposta ao estresse hiperosmótico, resultando em um aumento de 26,5% nessa taxa, semelhante ao já descrito para linhagens clonais de S. capitis isoladas de UTIs neonatais ao redor do mundo. A detecção de um ou mais genes associados a produção de enterotoxinas foi verificada em 68,6% das amostras, indicando o potencial enterotoxigênico dessas linhagens. Os resultados obtidos revelam resistência antimicrobiana elevada, produção de biofilme sem correlação com determinantes genéticos descritos, porém com expressão influenciável por condições ambientais, clones persistentes circulando no hospital e diversidade genética capaz de influenciar outras espécies estafilocócicas. Destacamos a diversidade e a complexidade que permeia a existência dessas espécies clinicamente relevantes, seja pela diversidade genética de S. hominis, pela clonalidade e persistência de S. capitis em UTIs, ou pela virulência atípica de S. lugdunensis. É de extrema importância investirmos no monitoramento desses e outros aspectos que impactam a ascensão dessas linhagens no cenário clínico atual.
Resumo (inglês)
Coagulase-negative staphylococci (CoNS) are opportunistic microorganisms characterized by variable pathogenicity. These microorganisms are associated with a wide range of infections that often manifest in immunosuppressed patients and patients with implanted medical devices. In addition, CoNS are important causative agents of late-onset sepsis in preterm infants. Biofilm production and high antimicrobial resistance are important aspects of the persistence strategy of these microorganisms. Furthermore, CoNS possess a remarkable potential of acting as reservoirs of resistance and virulence genes that can be transferred to other species, such as Staphylococcus aureus. However, the molecular aspects of the epidemiology and pathogenesis of emerging clinical species such as S. hominis, S. capitis and S. lugdunensis are not well understood despite the evident
evolution of the resistance and virulence profile reported for clinically relevant clones of these species. Given the above, this study aimed to characterize the genetic virulence profile, biofilm production, evolution of antimicrobial resistance, and molecular epidemiology of S. capitis, S. hominis and S. lugdunensis strains isolated from blood cultures collected between 2009 and 2019 and in 2021 at a hospital in the interior of the state of São Paulo. The hospital is characterized by high population coverage. A total of 141 S. capitis isolates, 177 S. hominis isolates, including 17 (9.6%) characterized as S. hominis subsp. novobiosepticus, and 13 S. lugdunensis isolates were studied. In the last case, samples collected in 2022 were also included. High rates of methicillin resistance mediated by the mecA gene were found in S. hominis and S. capitis, reaching 76.8% and 70.2%, respectively. In contrast, the S. lugdunensis isolates were highly susceptible but often carried virulence genes. Marked genetic diversity was observed in S. hominis, which frequently carried untypable SCCmec and uncharacterized ccr genes. In addition, a new recently described element, SCCmec type XIV, was mostly detected in S. hominissubsp. novobiosepticusisolates. On the other hand, the S. capitis isolates exhibited a more homogeneous profile, with a predominance of SCCmec type III, type IV, and type V. In addition, persistent clones were distributed across different hospital units and the ICU, especially the neonatal ICU. Biofilm production was less prevalent and with the presence of icaADBC operon genes. Furthermore, S. hominis subsp.
novobiosepticus isolates produced biofilm more frequently and were more resistant to methicillin than S. hominis subsp. hominis. Among the three species, biofilm production was more correlated with S. capitis, which also formed stronger adherent biofilms than the other species, often associated with the co-occurrence of SCCmec types III and IV. Furthermore, S. capitis isolates collected from ICUs favored biofilm production in response to hyperosmotic stress, resulting in a 26.5% increase in this rate, similar to what has been described for clonal strains of S. capitisisolated from neonatal ICUs around the world. One or more genes associated with the production of enterotoxins were detected in 68.6% of the isolates, indicating the enterotoxigenic potential of these strains. The results obtained reveal high antimicrobial resistance, biofilm production not correlated with described genetic determinants but whose expression is influenced by environmental conditions, persistent clones circulating in the hospital, and genetic diversity capable of influencing other staphylococcal species. We highlight the diversity and complexity of these clinically relevant species, whether due to the genetic diversity of S. hominis, the clonality and persistence of S. capitis in ICUs, or the atypical virulence of S. lugdunensis. It is extremely important that we invest in monitoring these and other characteristics that affect the rise of these strains in the current clinical scenario.
Descrição
Palavras-chave
Estafilococos coagulase-negativa, Biofilme, Relação clonal, Resistência a β-lactâmicos, Fator de virulência, PFGE, mecA, Memocultura, Coagulase-negative staphylococci, Biofilm, Clonal relationship, β-lactam resistance, Virulence factor, Blood culture
Idioma
Português
Citação
ROMERO, L. C. Epidemiologia molecular, susceptibilidade antimicrobiana e fatores de virulência em Staphylococcus capitis, Staphylococcus hominis e
Staphylococcus lugdunensis isolados de hemocultura por mais de uma década. Tese (Doutorado em Biologia Geral e Aplicada) – Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2023.
