Estabelecimento de um novo índice de patogenicidade para amostras de E. coli e o uso de redes neurais artificiais

Abstract

A colibacilose é a denominação comum a diferentes lesões locais ou sistêmicas causadas pela bactéria E.coli com propriedades patogênicas . Essas lesões são conhecidas como a principal causa infecciosa de condenação de carcaças. No Brasil, entre 2001 e 2005, essa condenação gerou um prejuízo estimado em US 58 milhões à avicultura . Deste total, 19 milhões podem ser creditados à presença de lesões cutâneas de celulite e 39 milhões a lesões sistêmicas. A E.coli é o principal habitante do trato gastrintestinal de mamíferos e de aves. Nos aviários, é possível encontrar 106 UFC/grama de fezes, tornando praticamente impossível a eliminação deste agente no ambiente. A dificuldade que envolve a E.coli está na classificação desta como patogênica, haja vista que a diferenciação entre cepas virulentas e avirulentas continua sendo um problema após o diagnóstico bacteriológico. A biologia molecular vem auxiliando no maior entendimento dos mecanismos de patogenicidade das E. coli e cada vez mais, é demonstrada a grande importância da interação dos diversos fatores de virulência na determinação da patogenicidade. Este trabalho tem como objetivo gerar novos elementos para o maior entendimento da patogenicidade da E.coli, traçando uma nova metodologia de classificação, através de um índice no qual, além do número de animais mortos, também se consideraram o tempo de morte e a capacidade da cepa causar lesão compatível à colibacilose em pintos de 1 dia. Observou-se diferença significativa entre amostras oriundas de celulite e quadro respiratório em relação a amostras oriundas de cama no método proposto, além do fato de também existir a mesma relação entre o tipo e a quantidade de lesões formadas, conforme a origem do isolado. Obteve-se, ainda, um banco de dados gerado a partir desse primeiro experimento, que permitiu o uso de Redes Neurais Artificiais na construção de modelos que simulavam esse mesmo teste de patogenicidade, sem o uso de animais, adotando como informações de entrada alguns dos principais fatores de virulência associados a amostras patogênicas, origem das amostras e o índice de patogenicidade obtidos. Os resultados quanto às predições corretas foram em torno de 80,00%, permitindo concluir que as redes podem ser uma alternativa para substituir testes de patogenicidade in vivo na classificação de amostras de E.coli de origem aviária.

The colibacillosis is the common denomination for different local or systemic lesions caused by E. coli bacteria with pathogenic properties. These lesions are known as the leading infectious cause of condemnation of carcasses. In Brazil, between 2001 and 2005, that disease led to a loss estimated at 58 million for poultry. Of this total, 19 million can be credited to the presence of cutaneous lesions of cellulitis and 39 million to other organs. E. coli is the main habitant of the gastrointestinal tract of mammals and birds. In the aviaries, you can find 106 CFU / gram of feces, making it virtually impossible to eliminate this agent in the environment. The difficulty surrounding the E. coli in this classification as pathogenic, given that the differentiation between virulent and avirulent strains remains a problem after the bacteriological diagnosis. Molecular biology has helped in better understanding the mechanisms of pathogenicity of E. coli and, increasingly, it demonstrated the great importance of the interaction of different virulence factors in determining the pathogenicity. This work aims to generate new elements for better understanding the pathogenicity of E. coli, marking a new classification methodology, through an index in which, besides the number of dead animals are often considered the time of death and the capacity of strains cause lesions compatible with colibacillosis in chicks of 1 day old. There was significant difference between samples from cellulitis and respiratory symptoms compared to samples from litter in the proposed method, besides the fact that there is also the same relationship between the type and number of lesions formed depending on the origin of the isolate. We obtained also a database generated from this first experiment, which allowed the use of Artificial Neural Networks in the construction of models that simulated the same pathogenicity test, without the use of animals, taking as input information some main virulence factors associated with pathogenic samples, origin of samples and pathogenicity index obtained. The results regarding the predictions have been around 80.00%. These results show that neural networks can be an alternative to replace pathogenicity tests in vivo in the classification of samples of E. coli of avian origin.