Caracterização genômica dos determinantes de resistência, plasmidiais e perfil de virulência de cepas de Salmonella spp. produtoras de beta-lactamases de espectro estendido (ESBL) e do tipo AmpC
Genomic characterization of resistance determinants, plasmids and virulence profile of Salmonella spp. producers of extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) and the AmpC type
Ano de publicação: 2024
Teses e dissertações em Português apresentado à Coordenadoria de Controle de Doenças. Programa de Pós-Graduação em Ciências para obtenção do título de Doutor. Orientador: Monique Ribeiro Tiba Casas
Salmonella spp. produtoras de beta-lactamases geralmente carreiam genes de resistência a outras classes de antimicrobianos, bem como diversos genes de virulência. Os genes bla na maioria das vezes, são mobilizados por elementos móveis (EGM), identificados em cepas clínicas, ambientais e na cadeia produtiva, reduzindo as opções de tratamento e caracterizando um problema de saúde pública e no setor do agronegócio. O objetivo deste trabalho foi identificar os determinantes genéticos de resistência, plasmidiais, virulência e contexto genético em 36 cepas de Salmonella spp. produtoras de beta-lactamases de espectro estendido (ESBL) e do tipo AmpC isoladas de humanos, aves, alimentos e ambiente por meio do sequenciamento de genoma completo (WGS). Foi caracterizado o resistoma, viroloma e plasmidoma das cepas, bem como o contexto genético dos genes blaCTX e blaCMY. A análise comparativa dos plasmídeos foi realizada com sequências plasmidiais homólogas depositadas no GenBank utilizando dados do sequenciamento long-reads. A filogenia dos sorovares representativos foi realizada pelas técnicas de análise de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e core genome MLST (cgMLST). Foram identificados genes de resistência aos aminoglicosídeos, fluoroquinolonas (gene plasmidial e mutação), sulfonamidas, tetraciclinas, fosfomicina, cloranfenicol, macrolídeos, trimetoprima e aos compostos de amônio quaternário. A tipagem in silico identificou diversos grupos plasmidiais (Inc), com destaque o IncHI2/HI2A (CTX-M-2), IncI1 (CTX-M-8), IncFIB (CTX-M-65), IncFII e IncI1 (CTX-M-55) e IncI1, IncC, ColpVC e IncX (CMY-2). Em relação ao viruloma, foram identificados nas cepas de todas as variantes: agf, lpf¸ misL, shdA-simH, mgtB/C, mig-14, phoP/Q, invA, sifA, sopB, sopE2, sipA, ssaR, sopD, sipD, flgK, flgB e flgL, e as SPI’s (1,2,3,4,5 e 9). De acordo com sequenciamento long-reads de cepas representativas, o plasmídeo carreador de CTX-M-2 é o IncHI2/NT, CTX-M-8 (IncI1/ST113), CTX-M-65 (IncFIB/NT), CTX-M-55 (IncFII/F33:A-:B-) e CMY-2 (IncI1/ST12, S. Heidelberg; IncC/ST2, S. Minnesota). Os plasmídeos apresentaram uma identidade nucleotídica que variou de 66% a 100% com outros plasmídeos distribuídos mundialmente. A análise de SNPs demonstrou alta similaridade das cepas entre si nos sorovares Heidelberg, Muenchen e Minnesota. No geral, a análise do cgMLST demonstrou similaridade com cepas do Reino Unido e Estados Unidos. Os resultados demonstram a necessidade de intensificar a vigilância de cepas carreadoras de blaESBL e blaAmpC multirresistentes e com perfil de virulência amplo, uma vez que estes genes são mobilizados e disseminados por EGMs e estão cada vez mais presentes na clínica, cadeia produtiva e reservatórios ambientais, impactando no tratamento e no setor do agronegócio.
Salmonella spp. beta-lactamases producers generally carry resistance genes to other classes of antimicrobials, as well as several virulence genes. Bla genes are most often mobilized by mobile elements (EMG), identified in clinical and environmental strains and in the production chain, reducing treatment options and characterizing a public health problem and in the agribusiness sector. The aim of this work was to identify the genetic determinants of resistance, plasmids, virulence and genetic context in 36 strains of Salmonella spp. producing extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) and AmpC-type isolated from humans, poultry, food and the environment through whole genome sequencing (WGS). The resistome, virolome and plasmidome of the strains were characterized, as well as the genetic context of the blaCTX and blaCMY genes. Comparative analysis of plasmids was performed with homologous plasmid sequences deposited in GenBank using long read sequencing data. The phylogeny of representative serovars was carried out using single nucleotide polymorphisms (SNPs) and core genome MLST (cgMLST) analysis techniques. Resistance genes to aminoglycosides, fluoroquinolones (plasmid gene and mutation), sulfonamides, tetracyclines, fosfomycin, chloramphenicol, macrolides, trimethoprim and quaternary ammonium compounds were identified. In silico typing identified several plasmid groups (Inc), with emphasis on IncHI2/HI2A (CTX-M-2), IncI1 (CTX-M-8), IncFIB (CTX-M-65), IncFII and IncI1 (CTX-M-55) and IncI1, IncC, ColpVC and IncX (CMY-2). Regarding the virulome, all variants were identified in the strains: agf, lpf¸ misL, shdA-simH, mgtB/C, mig-14, phoP/Q, invA, sifA, sopB, sopE2, sipA, ssaR, sopD, sipD, flgK, flgB and flgL, and the SPI's (1,2,3,4,5 and 9). According to long read sequencing of representative isolates, the plasmid carrying CTX-M-2 is IncHI2/NT, CTX-M-8 (IncI1/ST113), CTX-M-65 (IncFIB/NT), CTX-M -55 (IncFII/F33:A-:B-) and CMY-2 (IncI1/ST12, S. Heidelberg; IncC/ST2, S. Minnesota). The plasmids showed nucleotide identity that varied from 66% to 100% with other plasmids distributed worldwide. SNP analysis demonstrated high similarity between the strains in the serovars Heidelberg, Muenchen and Minnesota. Overall, cgMLST analysis demonstrated similarity with strains from the United Kingdom and United States. The results demonstrate the need to intensify the surveillance of strains producing multi-resistant blaESBL and blaAmpC with a broad virulence profile, since these genes are mobilized and disseminated by EMGs and are increasingly present in the clinic, production chain and environmental reservoirs, impacting treatment and the agribusiness sector.