Caracterização genômica do perfil de resistência de enterobactérias do complexo Enterobacter cloacae isoladas de aves
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Genomic characterization of the resistance profile of Enterobacter cloacae complex enterobacteria isolated from birds
Primeiro orientador
Membros da banca
Oliveiro Caetano de Freitas Neto
Belchiolina Beatriz Fonseca
Belchiolina Beatriz Fonseca
Resumo
A resistência aos antimicrobianos é uma crescente preocupação global, exigindo atenção nas áreas humana, animal, agrícola e ambiental. O uso inadequado de antibióticos tem favorecido o surgimento de bactérias multirresistentes. O grupo ESKAPE está entre os principais patógenos prioritários pela OMS devido sua associação com infecções hospitalares, alta resistência, elevada mortalidade e disseminação por elementos genéticos móveis. O complexo Enterobacter cloacae, que inclui Enterobacter hormaechei, destaca-se como causa relevante de infecções nosocomiais resistentes a antimicrobianos de última linha, sendo encontrado em aves que podem atuar como reservatórios, tornando essencial o monitoramento genômico de sua microbiota. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o perfil de resistência a antibióticos presente no genoma de dois isolados aviários do complexo E. cloacae. Os isolados foram obtidos no Laboratório de Doenças das Aves da UFMG: a cepa 646F, coletada em 2010 do fígado de um filhote de Rhea americana, e a cepa 2567F, obtida em 2021 de amostra fecal de dois Spinus cucullatus. O sequenciamento genômico foi realizado na plataforma HiSeq 2500 (Illumina), com avaliação da qualidade e remoção de sequências de baixa qualidade. Em seguida realizou-se a montagem de novo bem como análise da qualidade da montagem e de completude, além de análise taxonômica. Para comparação, foram incorporados 325 genomas do NCBI, que foram submetidos a anotação. A análise filogenética foi usada para identificação de genes ortólogos, seguida da identificação de genes de resistência e virulência. Complementando as análises genômicas, foi aplicado teste de sensibilidade antimicrobiana conforme diretrizes do Clinical Laboratory Standard Institute. A análise do resistoma revelou 25 genes compartilhados entre todos os genomas de E. hormaechei, sendo os 22 principais relacionados a bombas de efluxo de antibióticos. As classes farmacológicas mais recorrentes no genoma central incluem fluoroquinolonas, antibióticos peptídicos, aminocumarinas, penicilinas e aminoglicosídeos. Os genes acessórios estão majoritariamente ligados à resistência a beta-lactâmicos. Entre os dois isolados, apenas três genes diferiram. No conjunto genômico total, a média foi de 51 genes de virulência por genoma, variando entre 34 e 61. A maioria dos mecanismos de virulência está relacionada a fatores metabólicos, predominando no genoma acessório. No antibiograma, ambos os isolados mostraram resistência à amicacina, cefalexina, vancomicina e rifampicina. O isolado 2567F apresentou resistência a oito dos 11 antimicrobianos testados. As cepas analisadas mostraram maior similaridade filogenética com cepas humanas do que com cepas animais, indicando possível conexão epidemiológica entre ambientes clínicos e aviários.
Abstract
Antimicrobial resistance is an increasing global concern, requiring attention in human, animal, agricultural, and environmental fields. The inappropriate use of antibiotics has favored the emergence of multidrug-resistant bacteria. The ESKAPE group is among the main pathogens prioritized by the WHO due to its association with hospital infections, high resistance, elevated mortality, and dissemination through mobile genetic elements. The Enterobacter cloacae complex, which includes Enterobacter hormaechei, stands out as a relevant cause of nosocomial infections resistant to last-line antimicrobials, being found in birds that may act as reservoirs, making genomic monitoring of their microbiota essential. In this context, the aim of this study was to characterize the antibiotic resistance profile present in the genome of two avian isolates of the E. cloacae complex. The isolates were obtained at the Avian Diseases Laboratory of UFMG: strain 646F, collected in 2010 from the liver of a juvenile Rhea americana, and strain 2567F, obtained in 2021 from a fecal sample of two Spinus cucullatus. Complete genomic sequencing was performed on the HiSeq 2500 platform (Illumina), with quality assessment and removal of low-quality sequences. Subsequently, de novo assembly was carried out, as well as assembly quality and completeness analysis, in addition to taxonomic analysis. For comparison, 325 genomes from NCBI were incorporated and annotated. Phylogenetic analysis was used for the identification of orthologous genes, followed by the identification of resistance and virulence genes. Complementing the genomic analyses, antimicrobial susceptibility testing was performed according to the guidelines of the Clinical Laboratory Standard Institute. Resistome analysis revealed 25 genes shared among all E. hormaechei genomes, with 22 mainly related to antibiotic efflux pumps. The most recurrent pharmacological classes in the core genome include fluoroquinolones, peptide antibiotics, aminocoumarins, penicillins, and aminoglycosides. Accessory genes are mostly linked to β-lactam resistance. Between the two isolates, only three genes differed. In the total genomic set, the average was 51 virulence genes per genome, ranging from 34 to 61. Most virulence mechanisms are related to metabolic factors, predominating in the accessory genome. In the antibiogram, both isolates showed resistance to amikacin, cephalexin, vancomycin, and rifampicin. Isolate 2567F exhibited resistance to eight of the 11 antimicrobials tested. The analyzed strains showed greater phylogenetic similarity with human strains than with animal strains, indicating a possible epidemiological connection between clinical and avian environments.
Assunto
Ave, Microbiologia, Ciência animal
Palavras-chave
Eskape. Vigilância genômica. Resistoma. Viruloma. Genômica comparativa.