Transferência gênica entre Salmonella e Escherichia coli em condições de beneficiamento de produtos de origem animal: influência de um complexo de cobre

Dissertação de Mestrado
por Lucas Pereira
Publicado: 18/01/2023 - 10:47
Última modificação: 24/03/2023 - 10:24

 

Resumo: A alta prevalência de infecções causadas pela ingestão de alimentos contaminados é um desafio para a saúde pública mundial, que se amplifica pela crescente resistência aos antimicrobianos (RAM). Como a recombinação gênica é uma importante ferramenta disseminadora da RAM, os fatores que a favorecem devem ser continuamente investigados. Subprodutos presentes em indústrias de beneficiamento de produtos de origem animal como o chicken juice, já demonstraram capacidade de interferir em mecanismos de virulência das bactérias, o que instiga a pesquisar o seu efeito e o do soro de leite na transferência de genes de resistência. A dissertação foi dividida em dois capítulos, o primeiro consta de revisão bibliográfica sobre o tema, e o segundo, de um artigo científico que objetivou avaliar a frequência de transferência do gene blaTEM entre Salmonella Heidelberg (SH) e Escherichia coli (EC) em diferentes condições que mimetizam o ambiente de estabelecimento de beneficiamento de produtos de origem animal e a influência do complexo de cobre Lu54 como nova alternativa para mitigar o risco dessa transferência. Para isso, foi utilizada como doadora, SH positiva para o gene blaTEM (resistência a ampicilina) e como receptora, EC J53 AzR, resistente a azida sódico e sensível a ampicilina. Os métodos de conjugação utilizados foram: 1) meio líquido/três horas de incubação, sob agitação; 2) meio sólido/overnight e; 3) meio líquido/overnight. Todos os ensaios foram realizados na presença e ausência de soro de leite (SL) e chicken juice (CJ). As taxas de recombinação foram confirmadas por método fenotípico (recuperação em ágar seletivo) e genotípico (confirmação do gene blaTEM por PCR) e calculadas pela frequência de conjugação da receptora (FCR). A concentração 125μg/mL de Lu54 foi estabelecida em teste de microdiluição na determinação da concentração alvo nos ensaios de inibição da conjugação. A conjugação 1 apresentou aumento de FCR superior a 2,5 ordens de magnitude tanto na presença de SL quanto CJ quando comparado aos testes com ausência dos suplementos (tradicional). Na conjugação 2, as FCR’s foram menores, inferiores a 1%, enquanto a conjugação em meio líquido/overnight apresentou FCR superior ao primeiro método apenas em SL. A presença do SL acidificou o meio, o que refletiu em maiores FCR. O complexo Lu54 foi testado na conjugação 1 e se mostrou eficaz no controle da transferência de blaTEM, pois reduziu a FCR de 2,2 para 0,3% no teste tradicional, de 8,2 para 1,7% em SL e 6,2 para 0,9% com CJ, equivalentes a uma redução de 7,3, 4,8 e 6,9 vezes, respectivamente. As colônias de transconjugantes testadas apresentaram o gene blaTEM, confirmando a efetividade do processo. Os resultados demonstraram que a presença de SL ou CJ é capaz de aumentar a transferência gênica quando presentes em meio líquido e o complexo de cobre Lu54 é eficaz na redução da conjugação, sendo uma alternativa promissora para o controle de trocas gênicas e mitigação da resistência antimicrobiana, especialmente em indústrias de beneficiamento de leite e carne.

 

Abstract: The high prevalence of infection caused by eating contaminated food is a challenge for global public health, which is intensified by the increasing resistance to antimicrobials (RAM). As gene recombination is an important tool for disseminating bacterial resistance, the factors that promote it must be continuously investigated. Byproducts originating from the processing of products of animal origin such as chicken juice have already shown the ability to interfere in the mechanism of virulence of bacteria, which encourages research about their effect and of whey cheese on the transfer of resistance genes. The dissertation was divided into two chapters, the first with the bibliographic review about the subject, and the second with a scientific article whose objective was to evaluate the frequency of blaTEM gene transfer between Salmonella Heidelberg (SH) and Escherichia coli (EC) in different conditions that simulate the environment found in an industry that processes products of animal origin, and the influence of the Lu54 copper complex as a new alternative to mitigate RAM. For this, SH positive for blaTEM gene (resistant to ampicillin) was used as donor and, as a recipient, EC J53 AzR, resistant to sodic azide and sensible to ampicillin. The conjugation methods used were: 1) liquid medium/three hours of incubation, shaking; 2) solid medium/overnight and; 3) liquid medium/overnight. All the essays were carried out in the presence and absence of whey cheese (SL) and chicken juice (CJ). Recombination rates were confirmed by the phenotypic method (recovery in selective agar) and genotypic method (confirmation of the blaTEM gene by PCR) and calculated by the frequency of conjugation using the recipient (FCR). The concentration of 125μg/mL of Lu54 was established by the minimum inhibitory concentration in a microdilution test. Conjugation 1 was chosen for treatment with Lu54, as it showed an increase in FCR greater than 2.5 orders of magnitude in the presence of SL and CJ when compared to the absence of supplement (traditional). In conjugation 2, the FCR's were lower, less than 1%, while the conjugation in liquid medium/overnight showed a higher FCR than the first method only in SL. The presence of SL acidified the medium, which resulted in higher FCR. The Lu54 complex was tested in conjugation 1 and proved to be effective in controlling the transfer of blaTEM, as it reduced the FCR from 2.2 to 0.3% in the traditional test, from 8.2 to 1.7% in SL and 6.2 to 0.9% with CJ, that is equivalent to a reduction of 7.3, 4.8 and 6.9 times, respectively. The colonies of transconjugants tested had the blaTEM gene, confirming the effectiveness of the process. The results demonstrate that the presence of SL or CJ is able to increase gene transfer when present in liquid medium and the Lu54 copper complex is effective in reducing conjugation, being a promising alternative for controlling gene exchange and mitigating antimicrobial resistance, especially in dairy and meat processing industries.

 

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Banca Examinadora: 
Data e Horário: 
03/02/2023 - 09:30
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