Espectroscopia de absorção molecular no infravermelho com transformada de Fourier na identificação de espécies de Sporothrix spp

Abstract

Introdução: A esporotricose é um grave problema de saúde pública, por ser uma micose subcutânea causada pela implantação traumática do fungo dimórfico Sporothrix spp na pele, possuindo maior incidência na América Latina, tornando-se um problema grave de saúde pública. Seu diagnóstico é realizado através de exame direto e cultural à nível de gênero, e molecular para a identificação a nível de espécie, sendo uma técnica de alto custo. Deste modo, procuram-se novas ferramentas de identificação de micro-organismos, de fácil acesso e de baixo custo. Uma tecnologia inovadora para identificação é a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) associada à quimiometria. Objetivo: Identificar e diferenciar espécies de Sporothrix spp., utilizando FTIR e análises quimiométricas. Métodos: Foram estudados 54 isolados genotipados de Sporothrix. Os isolados foram cultivados em placas com ágar Sabouraud, então preparados para a análise de Reflexão Total Atenuada (FTIR-ATR) no espectrômetro Spectrum 400 FT-IR/FT-NIR (Perkin Elmer). Cinco espectros foram adquiridos na faixa de 4000 a 650 cm-1 para cada isolado. As análises quimiométricas foram realizadas no software Pirouette 4.5 (Infometrix), incluindo análise exploratória por meio de análise de componentes principais (PCA) e análise discriminante de mínimos quadrados ortogonais parciais (OPLS-DA). Resultados: Os espectros foram semelhantes, com as bandas principais até aproximadamente 1700 cm-1 e 1495 cm-1 (bandas amida I e amida II). Esta mesma região foi responsável pela separação das amostras em PCA. O modelo OPLS-DA foi capaz de classificar corretamente todas as amostras com apenas uma variável latente, apresentando 100% de especificidade, sensibilidade e acurácia para S. schenkii e S. brasiliensis em relação ás demais amostras. Conclusão: A FTIR pode ser uma alternativa rápida e barata para identificação de espécies de fungo do gênero Sporothrix, principalmente quando associado à modelagem OPLS-DA.

Background: Sporotrichosis is a subcutaneous mycosis caused by the traumatic implantation of the dimorphic fungus Sporothrix spp in the skin, having its highest incidence in Latin America, becoming a serious public health problem. Its diagnosis is carried out through direct and cultural examination at the gender level, and molecular for species-level identification, being a high cost technique. Therefore, new tools are being searched for the identification of microorganisms, easy to access and low cost. An innovative technology for identification is Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) associated with chemometrics. Objective: Identify and differentiate species of Sporothrix spp. using FTIR and chemometric analyses. Methods: A total of 54 genotyped Sporothrix isolates were studied. The isolates were cultivated on plates with Sabouraud agar, then prepared for a Attenuated Total Reflectance Analysis (FTIR-ATR) using a Spectrum 400 FT-IR/FT-NIR spectrometer (Perkin Elmer). Five spectrums were obtained in the range 4000 to 650 cm-1 for each isolate. The chemometrics analyses were performed in Pirouette 4.5 software (Infometrix), including exploratory analysis using Principal Component Analysis (PCA) and Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis (OPLS-DA). Results: The spectrums were similar, with the main bands up to approximately 1700 cm-1 and 1495 cm-1 (amide I and amide II bands). This same region was responsible for the separation of the samples in PCA. The OPLS-DA model was able to correctly classify all samples with only one latent variable, showing 100% specificity, sensitivity and accuracy for S. schenkii and S. brasileiensis in relation to the other samples. Conclusion: FTIR can be a fast and low-cost alternative for identification of species of fungus of the Sporothrix gender, especially when associated with OPLS-DA modeling.