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Title: Estudo molecular dos genótipos de Yersinia enterocolitica circulantes no Brasil
Advisor: Asensi, Marise Dutra
Vallim, Deyse Christina
Members of the board: Hofer, Ernesto
Gomes, Harrison Magdinier
Lemos, Elba Regina Sampaio de
Pereira, Daniela de Pita
Lobo, Leandro Araujo
Authors: Rusak, Leonardo Alves
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Yersinia enterocolitica é um patógeno de natureza zoonótica com crescente relevância em saúde pública em nível global. A infecção no humano registra uma variedade de sinais e sintomas que abrange desde uma gastroenterite autolimitada até uma septicemia fatal. No Brasil, o biossorotipo 4/O:3 é descrito como o mais comum, sendo transmitido ao homem através da ingestão de alimentos como carne de frango e suína, apresentando com mais frequência um quadro clínico de diarreia. Neste estudo, 72 amostras de origens animal e humana apresentaram uma prevalência dos genes de virulência de 80% para o inv, 76% para o ail, 76% para o ystA e 36% para o virF. A presença desses fatores em 40% das amostras de humanos e de animais de Y. enterocolitica O:3/4 sugere que o suíno constitui uma importante fonte de infecção e de propagação para o hospedeiro humano de cepas carreadoras de genes de virulência. Entre as amostras do biotipo 1A, a presença do gene inv em 60% delas pode ser indicativo de que estas cepas sejam capazes de desencadear infecções. A Duplex-PCR desenvolvida, baseada nos genes tufA e rfbC, e aplicada no DNA extraído de amostras de fezes, obteve uma detecção rápida do gênero Yersinia e do biossorotipo 4/O:3 de Y. enterocolitica respectivamente, quando comparada com a detecção por cultivo. No caso, fezes de pacientes grávidas portadoras (IPPMG-UFRJ) ou não (Petrópolis) de HIV foram analisadas, demonstrando uma prevalência de 18% de Yersinia spp. nas fezes de cada grupo Este resultado revelou a não associação entre o HIV e a probabilidade de ser portador de Yersinia. A ausência de isolamento de Yersinia do grupo das grávidas HIV+ e a taxa de prevalência igual nos dois grupos sugerem que a melhora imunológica gerada pelo coquetel anti-HIV possa ser a responsável por estes resultados. A aplicação do MLST revelou os STs (sequence types) 3, 4, 14, 18, 170 e um novo ST, sendo o ST 18 encontrado em todas as amostras de Y. enterocolitica O:3/4, não importando fonte de isolamento, data ou região da coleta. A difusão do ST 18 tanto em amostras de origem suína quanto humana reforça a hipótese de ser o suíno um elo importante na cadeia de transmissão deste sorotipo ao homem no Brasil. O Next-Generation Sequencing demonstrou todo o potencial de virulência das amostras dos sorotipos O:3 e O:5, evidenciando a existência de genes relacionados à motilidade, sistemas de secreção, toxinas, antígeno O (lipopolissacarídeo \2013 LPS), captação de ferro, invasão e aderência. A presença do plasmídio pSTU288-2 na amostra YE 54, resistente à estreptomicina e tetraciclina, sugeriu que a Y. enterocolitica é suscetível à aquisição deste tipo de plasmídio. Já a proteômica demonstrou a expressão de proteínas ligadas à aquisição de metais, resposta a estresses, virulência e resistência. As Omps (Outer membrane proteins) A, C e F possuem características imunogênicas sendo candidatas a marcadores moleculares para ensaios ou vacina. Todos estes resultados demonstram que Y. enterocolitica biossorotipo 4/O:3 apresenta um vasto arsenal adaptativo, justificando a ampla disseminação tanto no Brasil quanto no mundo
Abstract: Yersinia enterocolitica is a zoonotic agent with increasing global public health relevance. Regarding clinical aspects, it may cause a wide range of clinical manifestations such as gastrointestinal diseases and extraintestinal disorders. In Brazil, the main bioserotype 4/O:3 is typically transmitted via the fecal-oral (chicken and swine meat) route to humans and animals, and Diarrhea is the most frequent clinical manifestation in humans. In a total of 72 strains of human and animal origins, 80% presented inv gene, 76% presented ail gene, 76% presented ystA gene and 36% presented virF gene. The presence of all virulence genes in 40% of Y. enterocolitica 4/O:3 strains from human and animal origins, suggest that the swine could be an important reservoir and possible source of strains carrying virulence genes to human. Among biotype 1A strains, the presence of the inv gene in 60% can indicate the pathogenic potential of the representatives of this biotype. The developed Duplex-PCR was based on the tufA and rfbC genes, and obtained a faster detection of the Yersinia genus and Y. enterocolitica bioserotype 4/O:3 representatives than cultivation when applied to extracted DNA from faeces. To evaluate the developed technique, we analyzed faeces from pregnant patients with HIV (IPPMG-UFRJ) and without HIV (Petrópolis), which revealed an incidence rate of 18% of Yersinia spp. in the faeces of both groups. This result showed the non-association between HIV and the probability of being a carrier of Yersinia Furthermore, the absence of Yersinia isolation from the HIV + pregnant group and the equal incidence rate in the two groups suggest that the immune enhancement generated by anti-retroviral therapy may be responsible for these results. STs 3, 4, 14, 18, 170 and new ST were found through the MLST. All samples of Y. enterocolitica O:3/4, regardless of isolation source, period or collection region belonged to ST 18. Still, the ST 18 diffusion in both, swine and human samples, reinforces the hypothesis that the swine is an important link in the transmission chain of this serotype to man in Brazil. NGS revealed the virulence potential of the O:3 and O:5 serotypes samples, demonstrating the existence of genes related to motility, the secretion system, toxins, the O antigen (lipopolysaccharide - LPS), hemin uptake, invasion, and adherence. Moreover, it showed the presence of the pSTU288-2 plasmid in the YE 54 sample, conferring resistance to streptomycin and tetracycline, suggesting that Y. enterocolitica is susceptible to the acquisition of this type of plasmid. Proteomics demonstrated the expression of proteins linked to metal acquisition, stress response, virulence and antibiotic resistance. Omp A, C and F have immunogenic characteristics and they could be candidates as diagnostic markers for pathogenicYersinia enterocolitica, or could be used as vaccine targets. In conclusion, These results suggest that Y. enterocolitica bioserotype 4/O:3 harbors a set of virulence determinants that may play role in host pathoadaptation, thus it justifies the successful dissemination in Brazil and worldwide
keywords: Yersinia enterocolitica
Virulência
Reação em Cadeia da Polimerase
Proteômica
DeCS: Yersinia enterocolitica
Virulência
Reação em Cadeia da Polimerase
Proteômica
Issue Date: 2017
Citation: RUSAK, Leonardo Alves. Estudo molecular dos genótipos de Yersinia enterocolitica circulantes no Brasil. 2017. 153 f. Tese (Doutorado em Medicina Tropical)-Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2017.
Date of defense: 2017
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação em Medicina Tropical
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical
Copyright: restricted access
Appears in Collections:IOC - PGMT - Teses de Doutorado

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