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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2019.tde-23122021-130018
Documento
Autor
Nome completo
Ralf Bruno Moura Lopes
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Huenuman, Nilton Erbet Lincopan (Presidente)
Dropa, Milena
Ferreira, Rita de Cassia Cafe
Garcia, Doroti de Oliveira
Título em português
Enterobacteriaceae endofíticas produtoras de β-lactamases de espectro estendido em hortaliças comerciais.
Palavras-chave em português
Enterobacteriaceae
CTX-M
ESBL
hortaliças
segurança alimentar
WGS
Resumo em português
A disseminação de bactérias produtoras de β-lactamases de espectro estendido (ESBL) é um desafio que não está mais restrito aos ambientes hospitalares, mas também representa um problema crescente que envolve segurança alimentar e integridade ambiental. Neste estudo, foi realizada a investigação de bactérias endofíticas produtoras de ESBL isoladas de hortaliças comercializadas no Brasil e em Portugal. A caracterização genômica dos isolados foi realizada por WGS e o estilo de vida endofítico foi avaliado utilizando o feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris) como modelo para o estudo. Linhagens endofíticas de Escherichia coli (ST38, ST648, ST4012), Klebsiella pneumoniae (ST198, ST2739) e Enterobacter cloacae (ST927) produtoras de CTX-M-15 foram isoladas de espinafre, repolho, rúcula e alface do Brasil. E. coli (ST10 e ST novo) produtoras de CTX-M-14 foram isoladas de alface e agrião de Portugal. As linhagens avaliadas colonizaram eficientemente o interior da raiz e da parte aérea das plantas do feijoeiro, confirmando a capacidade de estilo de vida endofítico. A análise dos genomas revelou genes de resistência aos beta-lactâmicos (blaCTX-M-14, blaCTX-M-15, blaTEM-1B, blaSHV-11, blaSHV-28, blaOXA-1, blaACT), aminoglicosídeos (strA, strB, aac(3)II, aac(6)Ibcr, aadA1, aadA2, aadA5, aadA12, aph(3'')-Ib, aph(6)-Id), (fluoro)quinolonas (aac(6)Ibcr, qnrB, oqxA, oqxB), fenicóis (catA1, catB3, cmlA1, floR), tetraciclinas (tetA, tetB, tetX), macrolídeos (ermB, mphA, mdfA), trimetoprima (dfrA14, dfrA15, dfrA17), sulfonamidas (sul1, sul2) e fosfomicina (fosA), bem como mutações em regiões determinantes de resistência às (fluoro)quinolonas. Múltiplos genes associados à virulência para animais e seres humanos foram encontrados, sendo E. coli ST38, ST648 e ST novo pertencentes ao altamente virulento filogrupo D, enquanto E. coli ST10 e ST4012 foram atribuídas ao filogrupo A de baixa virulência. Genes que favorecem a associação bacteriana com plantas também foram identificados nas linhagens endofíticas. Para todas as linhagens isoladas de amostras brasileiras, plasmídeos carreadores de blaCTX-M-15 pertenceram ao IncF ou IncHI2A e foram transferíveis horizontalmente. Para as linhagens de E. coli isoladas de amostras portuguesas, plasmídeos carreadores de blaCTX-M-14 pertenceram ao IncI1 e foram transferíveis em duas das três linhagens. Em K. pneumoniae ST198, o plasmídeo IncF, denominado pKP301cro (147,4 kb), também carreou os clusters gênicos cusSRCFBA, copABCDRSE e arsRDABC codificadores de resistência à prata/cobre, cobre e arsênio, respectivamente. Finalmente, além do contexto genético internacional ISEcp1-blaCTX-M-15-orf477, dois novos contextos de blaCTX-M-15 foram encontrados em E. coli ST38 e ST4012. Em conclusão, hortaliças podem representar uma possível rota para a disseminação de bactérias, incluindo clones internacionais, carreadoras de genes de resistência clinicamente significantes para seres humanos e animais, representando uma séria ameaça à saúde pública.
Título em inglês
Extended-spectrum β-lactamase-producing endophytic Enterobacteriaceae in commercial vegetables.
Palavras-chave em inglês
Enterobacteriaceae
CTX-M
ESBL
food safety
vegetables
WGS
Resumo em inglês
The dissemination of extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing bacteria is a challenge that is no longer restricted to hospital settings but also represents a growing problem involving environmental and food safety. In this study, the investigation of ESBL-producing endophytic bacteria isolated from vegetables marketed in Brazil and Portugal was carried out. Genomic characterization of the isolates was performed by WGS and the endophytic lifestyle was evaluated using common bean (Phaseolus vulgaris) as the model for the study. Escherichia coli (ST38, ST648, ST4012), Klebsiella pneumoniae (ST198, ST2739), and Enterobacter cloacae (ST927) endophytic strains producing CTX-M-15 were isolated from spinach, cabbage, arugula, and lettuce from Brazil. CTX-M-14-producing E. coli (ST10 and new ST) strains were isolated from lettuce and watercress from Portugal. Evaluated strains efficiently colonised the interior of the common bean roots and shoots, confirming their endophytic lifestyle. Genome analysis revealed resistance genes to beta-lactams (blaCTX-M-14, blaCTX-M-15, blaTEM-1B, blaSHV-11, blaSHV-28, blaOXA-1, blaACT), aminoglycosides (strA, strB, aac(3)II, aac(6)Ibcr, aadA1, aadA2, aadA5, aadA12, aph(3'')-Ib, aph(6)-Id), (fluoro)quinolones (aac(6)Ibcr, qnrB, oqxA, oqxB), phenicols (catA1, catB3, cmlA1, floR), tetracyclines (tetA, tetB, tetX), macrolides (ermB, mphA, mdfA), trimethoprim (dfrA14, dfrA15, dfrA17), sulfonamides (sul1, sul2), and fosfomycin (fosA), as well as mutations in quinolone resistance-determining regions. Multiple virulence-associated genes for animals and humans were found, with E. coli ST38, ST648 and new ST belonging to the highly virulent phylogroup D, while E. coli ST10 and ST4012 were attributed to low virulence phylogroup A. Genes that favor bacterial association with plants were also identified in endophytic strains. For all strains isolated from Brazilian samples, plasmids carrying blaCTX-M-15 belonged to IncF or IncHI2A and were horizontally transferable. For E. coli strains isolated from Portuguese samples, plasmids carrying blaCTX-M-14 belonged to IncI1 and were transferable from two of three strains. In K. pneumoniae ST198, IncF plasmid, designated pKP301cro (147.4 kb), also harbored cusSRCFBA, copABCDRSE, and arsRDABC gene clusters encoding resistance to silver/copper, copper, and arsenic, respectively. Finally, in addition to the international ISEcp1-blaCTX-M-15-orf477 genetic context, two novel contexts of blaCTX-M-15 were identified in endophytic E. coli ST38 and ST4012 strains. In conclusion, vegetables can represent a possible route for the dissemination of bacteria, including international clones, carrying clinically significant resistance genes for humans and animals, posing a serious threat to public health.
 
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Data de Publicação
2022-01-07
 
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