New insights on the epidemiology, virulence and genetics of Edwardsiella spp. infecting Nile tilapia

Abstract

A diversidade e plasticidade genômicas de Edwardsiella spp. contribuem para sua adaptação a um amplo espectro de hospedeiros em diferentes ambientes, incluindo diversas espécies de peixes. Neste trabalho, a estrutura genômica, dinâmica da infecção em tilápia e as características de espécies de Edwardsiella patogênicas para peixes (Edw) circulando em fazendas de tilápia do Nilo no Brasil foram avaliadas por meio de análise de 40 isolados de Edw recuperados de surtos em fazendas no país. Foram conduzidas análises genômicas, desafios in vitro e in vivo. Três espécies de Edw foram identificadas, das quais E. tarda e E. anguillarum foram mais frequentes e E. piscicida apresentou menor frequência de detecção. Segundo a análise de multi-locus sequence typing (MLST), 23 novos STs foram descritos, E. anguillarum ST-new-1, ST-new-2 e ST-new-3, E. piscicida ST-new-23 e 19 STs para E. tarda, estes últimos reunidos em três grupos genômicos pelas análises de whole genome-MLST: grupos 1, 2 e 3. Enquanto E. anguillarum apresentou maior similaridade genética e foi mais detectada na região Sudeste do país, E. tarda foi mais heterogênea e mais disseminada pelo país. Genes que codificam T1SS, T3SS e T6SS foram identificados em E. anguillarum e E. piscicida, enquanto T4SS foi detectado em um isolado de E. tarda. Genes de resistência para diferentes classes antimicrobianas e genes de resistência a múltiplas drogas (MDR) também foram detectados em Edw. Entre E. anguillarum, ST-new-2 e ST-new-1 exibiram maior citotoxicidade para células de cérebro de tilápia de Moçambique. Em relação a E. tarda, o grupo genômico 2 foi o mais citotóxico. Edwardsiella anguillarum causou as maiores taxas de mortalidade em tilápias experimentalmente infectadas, e o ST-new-3 foi o mais virulento para os peixes. Já E. tarda e E. piscicida foram menos patogênicas. Sinais clínicos de infecção sistêmica foram observados em todos os grupos de animais desafiados, que foi confirmada pela quantificação da carga bacteriana em diferentes tecidos. Além disso, achados histopatológicos incluíram granulomas e infiltrados inflamatórios principalmente no baço, fígado e rim. Concentrações inibitórias mínimas elevadas para múltiplos agentes antimicrobianos foram observadas. Em conclusão, E. anguillarum e E. tarda foram mais frequentemente detectadas em fazendas de tilápia do Nilo no Brasil e diversos grupos genômicos foram identificados no país. O aumento de sua detecção aponta para a importância de Edw como patógenos para a aquicultura brasileira. Além disso, Edw foram capazes de causar infecção sistêmica em tilápia do Nilo, e E. anguillarum foi mais patogênica para tilápia. Características genotípicas e fenotípicas com potencial de induzir MDR também foram descritas para Edw circulando na aquicultura brasileira.