Caracterização da resistência ao albendazol em uma cepa de Ancylostoma ceylanicum selecionada em modelo experimental: integração de abordagens fenotípicas e genotípicas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
Os geo-helmintos representam um grave problema para a saúde humana e animal em diferentes partes do mundo. O nematódeo zoonótico que infecta canídeos e felídeos, Ancylostoma ceylanicum, tem se apresentado altamente endêmico entre humanos, compreendendo a segunda espécie de ancilostomídeo mais comum em muitas partes do mundo. Uma das formas indicadas pela Organização Mundial de Saúde (OMS) como estratégia de controle das geo-helmintoses é o tratamento periódico em massa com compostos benzimidazólicos. Todavia, essa estratégia leva ao estabelecimento de cepas resistentes ao tratamento em várias espécies de nematódeos, por meio de seleção de genótipos com perfil para resistência a esse grupo de fármacos. Em nemódeos de ruminantes já é bem estabelecido a relação entre resistência aos benzimidazóis e polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) nos códons 167, 198 e 200 do gene da β-tubulina isotipo 1. Entretanto, não há confirmação desse mecanismo para nematódeos que infectam humanos e canídeos. O objetivo desse trabalho foi selecionar por pressão seletiva, usando o fármaco albendazol, uma cepa resistente de A. ceylanicum em modelo experimental e posterior caracterização fenotípica e genotípica, bem como avaliar a presença de resistência cruzada entre a cepa selecionada com medicamentos de outras classes. A cepa foi selecionada com sucesso por meio de passagens seriadas de infecção em hamsters, seguidas de tratamento com doses crescentes do fármaco. O sequenciamento para as regiões dos códons 167, 198 e 200 do gene da β-tubulina isotipo 1 demonstrou uma correlação altamente significativa entre a frequência do SNP no códon 198 e o aumento da concentração do fármaco. Também com o aumento da dose do fármaco foi detectado um novo SNP para o códon 200, já descrito para parasitos de ruminantes, mas nunca descrito para nematódeos infectando humanos. Testes foram realizados para verificação da resistência cruzada, utilizando os fármacos albendazol, mebendazol, ivermectina e nitazoxanida. Os resultados encontrados demonstraram somente a existência de resistência lateral entre os fármacos analisados. Na comparação das infecções entre as cepas selvagem e resistente ao albendazol não foi verificada diferença significativa nos aspectos patogênicos entre os dois grupos, mas o número de vermes recuperados foi maior na cepa selvagem, revelando sua melhor adaptação ao hospedeiro. O comprimento total dos vermes da cepa resistente foi maior em relação à cepa selvagem, resultado possivelmente devido a um maior número de vermes, sobreviventes nos animais infectados com a cepa selvagem (efeito “crowding”). Os resultados aqui encontrados sugerem fortemente a associação de alterações em códons do gene codificador da proteína β-tubulina com os mecanismos de resistência aos benzimidazois, em ancilostomídeos, a exemplo do que já foi demonstrado para parasitos de ruminantes.
Abstract
Geohelminths represent a serious problem for human and animal health in different parts of the
world. The zoonotic nematode that infects canids and felids, Ancylostoma ceylanicum, has been
highly endemic among humans, comprising the second most common hookworm species in
many parts of the world. One of the ways indicated by the World Health Organization (WHO)
as a strategy to control geohelminths is the periodic mass treatment with benzimidazole
compounds. However, this strategy leads to the establishment of treatment-resistant strains in
several nematodes, through the selection of genotypes with a profile for resistance to this line
of drugs. In ruminant nematodes, the relationship between resistance to benzimidazoles and
single nucleotide polymorphisms (SNPs) in codons 167, 198 and 200 of the β-tubulin isotype
1 gene is well established. However, there is no confirmation of this mechanism for nematodes
that infect humans. and canids. The objective of this work was to select by selective pressure,
using the drug albendazole, a resistant strain of A. ceylanicum in an experimental model and
subsequent phenotypic and genotypic characterization, as well as evaluating the presence of
cross-resistance between the selected strain and drugs from other classes. The strain was
successfully selected through serial passages of infection in hamsters, with increasing doses of
the drug, followed by treatment. Sequencing of the regions of codons 167, 198 and 200 of the
isotype 1 β-tubulin gene demonstrated a highly significant correlation between the frequency
of the SNP at codon 198 and the increase in drug concentration. Sequencing also revealed an
increase in the frequency of the mutated allele at codon 198 directly proportional to the number
of passages of the resistant strain, with increasing drug concentration. Also with this increase
in the drug dose, a new SNP was detected for codon 200, already described for ruminant
parasites, but never described for nematodes infecting humans. Tests were performed to verify
cross-resistance, using the drugs albendazole, mebendazole, ivermectin and nitazoxanide. The
results found only demonstrated the existence of lateral resistance among the analyzed drugs.
In the comparison of infections between the susceptible and resistant strains to albendazole, no
significant difference was observed in the pathogenic aspects between the two groups, but the
number of worms recovered was higher in the wild strain, revealing its better adaptation to the
host. The total length of the worms of the resistant strain was greater in relation to the wild
strain, a result probably due to the greater number of worms present in the host, over the wild
strain. The results found here strongly suggest the association of alterations in codons of the
gene encoding the Beta-tubulin protein with the mechanisms of resistance to benzimidazoles in
hookworms, as has already been demonstrated for ruminant parasites.
Assunto
Ancylostoma ceylanicum, Resistência, Benzimidazóis, Albendazol, β-tubulina
Palavras-chave
Ancylostoma ceylanicum, resistência