Genômica comparativa e estudo do resistoma em Salmonella Gallinarum

Abstract

Com o intuito de controlar surtos de Salmonella Gallinarum em aves e demais sorovares de Salmonella enterica em toda sua cadeia produtiva, geralmente se faz uso de antimicrobianos e de sanitizantes químicos. No entanto, existem preocupações a respeito da seleção de bactérias resistentes. Esse fato limita as opções de tratamento em casos de salmoneloses, representando uma preocupação extra com relação à saúde pública. As tecnologias de Sequenciamento de Nova Geração (NGS) e o sequenciamento completo do genoma (WGS) abrangem uma ferramenta para melhor entendimento quanto a resistência a antimicrobianos, a predição da localização dos mecanismos de patogenicidade e fatores envolvidos em virulência, genes encontrados no cromossomo ou em plasmídeos. Em estudos epidemiológicos e comparativos (genótipo-fenótipo) o WGS é uma ferramenta útil para identificação e rastreamento de patógenos, estabelecendo rotas de transmissão e controle de surtos, permitindo uma maior inferência de dados e informações que podem balizar as tomadas de ações de vigilância sanitária. O objetivo desse estudo foi avaliar através do WGS e de ferramentas de bioinformática, o desempenho fenotípico-genotípico de duas cepas de Salmonella Gallinarum, resistoma, plasmidoma e os fatores de virulência dos genomas bacterianos. Assim, pretende-se contribuir na rastreabilidade dos genes de resistência aos antimicrobianos e fornecer uma base de evidências tanto para os protocolos de tratamento empíricos quanto para o monitoramento da disseminação e persistência de bactérias resistentes nos planteis de produção industrial. Nesse estudo foram utilizadas duas cepas (SG 15 e SG 34) de Salmonella Gallinarum isoladas previamente de amostras de aves de produção. Quanto ao resitoma, os isolados SG 15 e SG 34 apresentaram os genes aac(6')-Iaa e gyrA (p.S83F) os quais conferem resistência a aminoglicosídeos e a quinolonas, fato que já era esperado conforme análises fenotípicas realizadas previamente a esse estudo. SG 15 e SG 34 divergiram apenas em tipo e número de mutações cromossômicas pontuais. Além da mutação no gene gyrA, SG 34 também apresentou mutações nos genes parE, 16S_rrsD e acrB. SG 15 foram identificadas 9 SPI (CS54_island, SPI-1, SPI-2, SPI-3, SPI-6, SPI-9, SPI-10, SPI-12 e SPI-14). SG 34 foram identificadas 11 SPI (CS54_island, SPI-1, SPI-2, SPI-3, SPI-5, SPI-6, SPI-9, SPI-10, SPI-12, SPI-13 e SPI-14). Curiosamente, esse é o primeiro relato de SPI-9 em Salmonella Gallinarum. 115 genes codificadores de fatores de virulência (VF) foram encontrados em ambas as cepas. Quanto ao plasmidoma, aqui relatamos pela primeira vez a presença do replicon plasmideal IncFII(S) em cepas de Salmonella Gallinarum. O uso do WGS na abordagem de surtos de Salmonella Gallinarum nos plantéis avícolas é uma ferramenta importante de rastreio e diagnóstico desse patógeno.

In order to control Salmonella Gallinarum outbreaks in poultry and other Salmonella enterica serovars throughout their production chain, antimicrobials and chemical sanitizers are generally used. However, there are concerns regarding the selection of resistant bacteria. This fact limits the treatment options in cases of salmonellosis, representing an extra concern regarding public health. Next-Generation Sequencing (NGS) technologies and Whole Genome Sequencing (WGS) comprise a tool for a better understanding of antimicrobial resistance, prediction of the location of pathogenicity mechanisms and virulence factors, genes found on chromosomes or plasmids. In epidemiological and comparative studies (genotype-phenotype), the WGS is a useful tool for identifying and tracking pathogens, establishing transmission routes and controlling outbreaks, allowing greater data inference and information that can guide health surveillance actions. The aim of this study was to evaluate, through WGS and bioinformatics tools, the phenotypic-genotypic performance of two Salmonella Gallinarum strains, the resistome, the plasmidome and the virulence factors of the bacterial genomes. Thus, it is intended to contribute in tracking antimicrobial resistance genes and provide an evidence base both for empirical treatment protocols and for monitoring the dissemination and persistence of resistant bacteria in industrial production flocks. In this study, two strains (SG 15 and SG 34) of Salmonella Gallinarum previously isolated from samples of poultry were used. As for the resitome, isolates SG 15 and SG 34 presented the aac(6')-Iaa and gyrA (p.S83F) genes, which confer resistance to aminoglycosides and quinolones, a fact that was expected according to phenotypic analyzes carried out prior to this study. SG 15 and SG 34 differed only in type and number of point chromosomal mutations. In addition to the mutation in gyrA gene, SG 34 also presented mutations in parE, 16S_rrsD and acrB genes. SG 15, 9 SPI were identified (CS54_island, SPI-1, SPI-2, SPI-3, SPI-6, SPI-9, SPI-10, SPI-12 and SPI-14). SG 34 11 SPI were identified (CS54_island, SPI-1, SPI-2, SPI-3, SPI-5, SPI-6, SPI-9, SPI-10, SPI-12, SPI-13 and SPI-14). 115 genes encoding virulence factors (VF) were found in both strains. Interestingly, this is the first report of SPI-9 in Salmonella Gallinarum. As for the plasmidome, here we report for the first time the presence of the plasmid replicon IncFII(S) in strains of Salmonella Gallinarum. The use of WGS approach in Salmonella Gallinarum outbreaks in poultry flocks is an important screening and genome diagnostic tool of this pathogen.