Caracterização fenotípica e genotípica de amostras de Salmonella enterica sorovar Typhimurium isoladas de suínos no Rio Grande do Sul

A aplicação de métodos de tipificação baseados na caracterização fenotípica e genotípica em vários pontos da cadeia de produção de suínos pode ser uma importante ferramenta para identificar a principal fonte de contaminação por Salmonella sp. A partir disso, o trabalho propôs tipificar uma coleção de 97 amostras de Salmonella enterica subsp. enterica ser. Typhimurium (ST) isolada de suínos levados ao abate em três diferentes frigoríficos no Rio Grande do Sul, por meio de fagotipificação, hibridização com IS200, resistência a antimicrobianos, amplificação da região spvR, amplificação de sequências repetitivas (rep-PCR) e PFGE. Paralelamente, os isolados de ST foram avaliados frente a dois desinfetantes (amônia quaternária e iodofor) pela técnica da diluição em tubo. Os isolados foram classificados em 12 fagotipos distintos, sendo o DT177 o mais freqüentemente identificado. Houve o predomínio de um padrão único de hibridização com o IS200 e em apenas três isolados, a região spvR foi detectada. Um alto número de amostras resistentes à tetraciclina, sulfonamida e estreptomicina foi encontrado, sendo o perfil de resistência relacionado ao frigorífico de origem dos isolados. No rep-PCR, usando seqüências iniciadoras para REP e ERIC, um único padrão de bandas foi gerado entre os isolados de ST. A análise por PFGE mostrou doze diferentes padrões de bandas. Sessenta e quatro isolados apresentaram um padrão idêntico no PFGE. Todas amostras foram inibidas pelo composto quaternário de amônio, na concentração recomendada pelo fabricante e numa concentração inferior à indicada. Frente ao iodofor, quatro amostras mostraram-se resistentes na concentração indicada e 59 na sub-concentração. A combinação da fagotipificação e do perfil de PFGE permitiu alcançar uma melhor discriminação das amostras, sendo essas técnicas consideradas as mais adequadas. Por outro lado, a presença de linhagens clonais parecem estar presentes na região, indicando possíveis pontos comuns de infecção.

Avaliação da suscetibilidade antimicrobiana e do perfil de macrorrestrição do DNA de isolados humanos de Salmonella serovar Typhimurium fagotipo 193, no período de 1970 a 2008

Para analisar cepas de Salmonella ser. Typhimurium isoladas de processos entéricos e extraintestinais humanos ocorridos no período de 1970 a 2008 de diferentes regiões do país foram selecionadas, com base nos registros contidos no banco de dados do Laboratório de Enterobactérias do IOC/FIOCRUZ, RJ, amostras do fagotipo prevalente 193, visando precipuamente o reconhecimento de clones epidêmicos. Foram selecionadas 553 cepas de Salmonella ser. Typhimurium fagotipo 193 representadas por 91, 65, 70 e 327 amostras referentes as décadas de 70, 80, 90 e ao período de 2000 a 2008, respectivamente. Na análise global da sensibilidade destas cepas, 52% apresentaram um ou mais marcadores de resistência a antibióticos incluídos no perfil ACSSuT. Este perfil de resistência completo foi verificado em 20,9% dos isolados, sendo os 21,9% restantes, sensíveis a todas as drogas testadas, especialmente no período de 2000 a 2008, representadas por 121 amostras (37,0%) em relação as 327 culturas dessa época. O maior percentual de resistência foi observado nas amostras da década de 70 (99%) sendo o perfil ACSSuT detectado em 35,2% dos isolados, ressaltando-se que todas as amostras foram isoladas de processos gastroentéricos ocorridos na cidade de São Paulo. Ao longo das quatro décadas de estudo, descreve-se um ponto de ruptura entre a prevalência de resistência e a suscetibilidade na transição entre as décadas de 80 e 90. Embora o número de isolados de Salmonella ser. Typhimurium fagotipo 193 tenha aumentado no último período considerado, o percentual de mono e multirresistência aos antimicrobianos se situou em nível elevado (63,0%). A análise do polimorfismo obtido após macrorrestrição com a enzima XbaI revelou que cepas isoladas na década de 90 apresentaram elevado percentual de similaridade (≥85%) com cepas isoladas recentemente (período de 2000-2008), sendo agrupadas nos mesmos subclusters. Por outro lado, as cepas da década de 70 inserem-se em subclusters independentes, embora o percentual de similaridade entre tais subclusters e os demais seja ≥70%; o mesmo sendo observado para as cepas isoladas durante a década de 80. Em conclusão, este estudo mostrou que a prevalência de isolados humanos de Salmonella ser. Typhimurium fagotipo 193 no Brasil vem progredindo desde a década de 1990, enquanto a detecção do modelo R (ACSSuT) está diminuindo e a avaliação através da PFGE indicou a presença de multiplicidade de perfis de macrorrestrição no fagotipo 193, entretanto com elevados percentuais de similaridade entre si, sugerindo alguma clonalidade, tendo em vista o período entre o isolamento e a análise

Caracterización Molecular Y Epidemiológica de Cepas Monofásicas de Salmonella Enterica

225 p.

Salmonella enterica-ren andui monofasikoen karakterizazio molekularra eta epidemiologikoa

219 p.

Neutral Genomic Microevolution of a Recently Emerged Pathogen, Salmonella enterica Serovar Agona

Salmonella enterica serovar Agona has caused multiple food-borne outbreaks of gastroenteritis since it was first isolated in 1952. We analyzed the genomes of 73 isolates from global sources, comparing five distinct outbreaks with sporadic infections as well as food contamination and the environment. Agona consists of three lineages with minimal mutational diversity: only 846 single nucleotide polymorphisms (SNPs) have accumulated in the non-repetitive, core genome since Agona evolved in 1932 and subsequently underwent a major population expansion in the 1960s. Homologous recombination with other serovars of S. enterica imported 42 recombinational tracts (360 kb) in 5/143 nodes within the genealogy, which resulted in 3,164 additional SNPs. In contrast to this paucity of genetic diversity, Agona is highly diverse according to pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), which is used to assign isolates to outbreaks. PFGE diversity reflects a highly dynamic accessory genome associated with the gain or loss (indels) of 51 bacteriophages, 10 plasmids, and 6 integrative conjugational elements (ICE/IMEs), but did not correlate uniquely with outbreaks. Unlike the core genome, indels occurred repeatedly in independent nodes (homoplasies), resulting in inaccurate PFGE genealogies. The accessory genome contained only few cargo genes relevant to infection, other than antibiotic resistance. Thus, most of the genetic diversity within this recently emerged pathogen reflects changes in the accessory genome, or is due to recombination, but these changes seemed to reflect neutral processes rather than Darwinian selection. Each outbreak was caused by an independent clade, without universal, outbreak-associated genomic features, and none of the variable genes in the pan-genome seemed to be associated with an ability to cause outbreaks. © 2013 Achtman et al

Caractérisation phénotypique et génotypique d’isolats de Salmonella Typhimurium provenant de porcs sains ou septicémiques

Les infections à Salmonella Typhimurium constituent un problème de taille pour l’industrie porcine et la santé publique car cet animal est un réservoir pour les infections chez l’homme. De plus, on observe, chez des souches appartenant au lysotype (LT) 104, des résistances multiples aux antimicrobiens associées à des septicémies chez les porcs en engraissement, ce qui peut contribuer à la contamination des carcasses. Il faut donc contrôler l’infection au niveau du troupeau. Pour ce faire, il importe donc de mieux caractériser ces souches, comprendre la pathogénie de l’infection et identifier des facteurs de virulence. L’objectif principal de cette étude était de caractériser des isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques et de les comparer avec ceux de porcs sains. Une banque d’isolats provenant de porcs septicémiques (ASC) et de porcs sains à l’abattoir (SSC) était constituée. Le lysotype des isolats a été identifié et ceux-ci ont été caractérisés selon le profil de résistance aux antimicrobiens, le SDS-PAGE et l’immunobuvardage et le PFGE. Chez les isolats ASC, LT 104 représentait 36.4% des isolats et chez les isolats SSC la proportion était de 51.5%. Les isolats pouvaient être résistants jusqu’à douze antimicrobiens, peu importe leur origine. Il n’a toutefois pas été possible d’associer une protéine spécifique au groupe d’isolats ASC. Parmi les souches LT 104, plusieurs groupes génétiques ont été identifiés. Les différentes étapes de la pathogénie de Salmonella ont ensuite été évaluées, dont l’adhésion et l’invasion des isolats des deux banques sur des cellules intestinales humaines. Nos résultats ont démontré que les isolats ASC avaient un pouvoir accru d’invasion comparés aux isolats SSC (P=0.003). Pour un sous-groupe d’isolats sélectionnés selon leur taux d’invasion, des tests de phagocytose, d’apoptose et d’adhésion au mucus intestinal ont été effectués en utilisant la cytométrie en flux. La survie des bactéries après la phagocytose a aussi été évaluée et la méthode MATS a été utilisée pour évaluer l'adhésion aux solvants. Les pourcentages de phagocytose chez les isolats SSC par les monocytes porcins étaient plus élevés que chez les isolats ASC à 15 minutes (P=0.02). Nous n’avons trouvé aucune différence significative pour les autres méthodes utilisées. Nous avons ensuite comparé le génome d’un isolat ASC (#36) à celui d’un isolat SSC (#1) par le SSH pour identifier des facteurs de virulence potentiels. Des clones correspondant à des gènes retrouvés sur le chromosome ainsi que sur des plasmides ont été identifiés. Ces résultats nous ont dirigés vers l’analyse des profils plasmidiques de tous les isolats. Les différents profils étaient retrouvés autant chez les isolats ASC que chez les isolats SSC. Deux profils (PL14 et PL20) étaient observés plus fréquemment chez les isolats LT 104 que chez les isolats d’autres lysotypes (P=0.01 et P=0.01, respectivement). Le séquençage d’un des plasmides de l’isolat ASC, démontrait la présence d’informations génétiques codant pour la réplication et une bêta-galactosidase-α. Il serait intéressant de préciser le rôle exact de ces gènes dans l’infection. Nos travaux suggèrent que les isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques se distinguent par un pouvoir d’invasion accru ainsi que par des taux de phagocytose plus faibles dans les phases initiales de l’infection. Cette étude aura donc permis d’accroître les connaissances sur la pathogénie des infections à S. Typhimurium chez le porc.

Biochemical and molecular investigations on Salmonella serovars from seafood

The present investigation was envisaged to determine the prevalence and identify the different Salmonella serovar in seafood from Cochin area. Though, the distribution of Salmonella serovars in different seafood samples of Cochin has been well documented, the present attempt was made to identify the different Salmonella serovars and determine its prevalence in various seafoods. First pan of this investigation involved the isolation and identification of Salmonella strains with the help of different conventional culture methods. The identified isolates were used for the further investigation i.e. serotyping, this provides the information about the prevalent serovars in seafood. The prevalent Salmonella strains have been further characterized based on the utilization of different sugars and amino acids, to identify the different biovar of a serovar.A major research gap was observed in molecular characterization of Salmonella in seafood. Though, previous investigations reported the large number of Salmonella serovars from food sources in India, yet, very few work has been reported regarding genetic characterization of Salmonella serovars associated with food. Second part of this thesis deals with different molecular fingerprint profiles of the Salmonella serovars from seafood. Various molecular typing methods such as plasmid profiling, characterization of virulence genes, PFGE, PCR- ribotyping, and ERIC—PCR have been used for the genetic characterization of Salmonella serovars.The conventional culture methods are mainly used for the identification of Salmonella in seafood and most of the investigations from India and abroad showed the usage of culture method for detection of Salmonella in seafood. Hence, development of indigenous, rapid molecular method is most desirable for screening of Salmonella in large number of seafood samples at a shorter time period. Final part of this study attempted to develop alternative, rapid molecular detection method for the detection of Salmonella in seafood. Rapid eight—hour PCR assay has been developed for detection of Salmonella in seafood. The performance of three different methods viz., culture, ELISA and PCR assays were evaluated for detection of Salmonella in seafood and the results were statistically analyzed. Presence of Salmonella cells in food and enviromnental has been reported low in number, hence, more sensitive method for enumeration of Salmonella in food sample need to be developed. A quantitative realtime PCR has been developed for detection of Salmonella in seafood. This method would be useful for quantitative detection of Salmonella in seafood.

Epidemic multidrug-resistant (MDR-AmpC) Salmonella enterica serovar Newport strains contain three phage regions and a MDR resistance plasmid

Multidrug-resistant (MDR-AmpC) Salmonella enterica serovar Newport has caused serious disease in animals and humans in North America, whereas in the UK S. enterica serovar Newport is not associated with severe disease and usually sensitive to antibiotics; MDR S. Newport (not AmpC) strains have only been isolated from poultry. We found that UK poultry strains belonged to MLST type ST166 and were distinct from cattle isolates for being able to utilize D-tagotose and when compared by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), comparative genomic hybridization (CGH) and diversity arrays technology (DArT). Cattle strains belonged to the ST45 complex differing from ST166 at all seven loci. PFGE showed that 19 out of 27 cattle isolates were more than 85% similar to each other and some UK and US strains were indistinguishable. Both CGH and DArT identified genes (including phage-related ones) that were uniquely present in the US isolates and two such genes identified by DArT showed sequence similarities with the pertussis-like (artAB) toxin. This work demonstrates that MDR-AmpC S. Newport from the USA are genetically closely related to pan-susceptible strains from the UK, but contained three extra phage regions and a MDR plasmid.

Phenotype MicroArray (TM) in the metabolic characterisation of Salmonella serotypes Agona, Enteritidis, Give, Hvittingfoss, Infantis, Newport and Typhimurium

The Phenotype MicroArray (TM) (PM) technology was used to study the metabolic characteristics of 29 Salmonella strains belonging to seven serotypes of S. enterica spp. enterica. Strains of serotypes Typhimurium (six strains among definite phage types DTs 1, 40 and 104) and Agona (two strains) were tested for 949 substrates, Enteritidis (six strains of phage type PT1), Give, Hvittingfoss, Infantis and Newport strains (two of each) were tested for 190 substrates and seven other Agona strains for 95 substrates. The strains represented 18 genotypes in pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). Among 949 substrates, 18 were identified that could be used to differentiate between the strains of those seven serotypes or within a single serotype. Unique metabolic differences between the Finnish endemic Typhimurium DT1 and Agona strains were detected, for example, in the metabolism of d-tagatose, d-galactonic acid gamma-lactone and l-proline as a carbon source. Thus, the PM technique is a useful tool for identifying potential differential markers on a metabolic basis that could be used for epidemiological surveillance.

Molecular typing of Salmonella serotypes prevalent in animals in England: assessment of methodology

Salmonella enterica serotypes Derby, Mbandaka, Montevideo, Livingstone, and Senftenberg were among the 10 most prevalent serotypes isolated from farm animals in England and Wales in 1999. These serotypes are of potential zoonotic relevance; however, there is currently no "gold standard" fingerprinting method for them. A collection of isolates representing the former serotypes and serotype Gold Coast were analyzed using plasmid profiling, pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), and ribotyping. The success of the molecular methods in identifying DNA polymorphisms was different for each serotype. Plasmid profiling was particularly useful for serotype Derby isolates, and it also provided a good level of discrimination for serotype Senftenberg. For most serotypes, we observed a number of nontypeable plasmid-free strains, which represents a limitation of this technique. Fingerprinting of genomic DNA by ribotyping and PFGE produced a significant variation in results, depending on the serotype of the strain. Both PstI/SphI ribotyping and XbaI-PFGE provided a similar degree of strain differentiation for serotype Derby and serotype Senftenberg, only marginally lower than that achieved by plasmid profiling. Ribotyping was less sensitive than PFGE when applied to serotype Mbandaka or serotype Montevideo. Serotype Gold Coast isolates were found to be nontypeable by XbaI-PFGE, and a significant proportion of them were found to be plasmid free. A similar situation applies to a number of serotype Livingstone isolates which were nontypeable by plasmid profiling and/or PFGE. In summary, the serotype of the isolates has a considerable influence in deciding the best typing strategy; a single method cannot be relied upon for discriminating between strains, and a combination of typing methods allows further discrimination.

Variation in clonality and antibiotic-resistance genes among multiresistant Salmonella enterica serotype typhimurium phage-type U302 (MR U302) from humans, animals, and foods

Since 1990 multiresistant (MR) Salmonella enterica serotype Typhimurium definitive phage-type (DT) 104 (MR DT104) and closely related phage types have emerged as a worldwide health problem in humans and food animals. In this study the presence of the bla(CARB-2) (ampicillin), cmlA (chloramphenicol), aadA2 (streptomycin/spectinomycin), sul1 (sulphonamide), and tetG (tetracycline) resistance genes in isolates of one such phage type, U302, have been determined. In addition bla(TEM) I primers have been used for the detection of TEM-type beta-lactamases. Isolates have also been characterized by plasmid profile and pulsed field gel electrophoresis (PFGE). Thirty-three of 39 isolates were positive for blaCARB-2, cmlA, aadA2, sul1 and tetG, four for bla(TEM), aadA2 and sul1, one for aadA2 and sul1, and one for blaTEM only. bla(TEM)-mediated ampicillin resistance was transferred to Escherichia coli K12 from three isolates along with other resistance markers, including resistance to chloramphenicol, streptomycin, spectinomycin, sulphonamides, and tetracyclines. Strains carried up to 6 plasmids and 34 plasmid profiles were identified. Although the majority of strains (33/39) produced a PFGE profile identical to that predominant in MR DT104, six different patterns were generated demonstrating the presence of various clones within MR U302. The results show that the majority of the MR U302 strains studied possessed the same antibiotic resistance genes as MR DT104. However, isolates with distinctive PFGE patterns can have different mechanisms of resistance to ampicillin, chloramphenicol, streptomycin, sulphonamides, and tetracyclines. Such resistance genes may be borne on transmissible plasmids.

Sequence analysis of a CTX-M-1 IncI1 plasmid found in Salmonella enterica 4,5,12,i:-, Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae on a single UK pig farm

OBJECTIVES: In 2009, CTX-M Enterobacteriaceae and Salmonella isolates were recovered from a UK pig farm, prompting studies into the dissemination of the resistance and to establish any relationships between the isolates. METHODS: PFGE was used to elucidate clonal relationships between isolates whilst plasmid profiling, restriction analysis, sequencing and PCR were used to characterize the CTX-M-harbouring plasmids. RESULTS: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Salmonella 4,5,12:i:- and Bovismorbificans resistant to cefotaxime (n = 65) were recovered and 63 were shown by PCR to harbour a group 1 CTX-M gene. The harbouring hosts were diverse, but the group 1 CTX-M plasmids were common. Three sequenced CTX-M plasmids from E. coli, K. pneumoniae and Salmonella enterica serotype 4,5,12:i:- were identical except for seven mutations and highly similar to IncI1 plasmid ColIb-P9. Two antimicrobial resistance regions were identified: one inserted upstream of yacABC harbouring ISCR2 transposases, sul2 and floR; and the other inserted within shfB of the pilV shufflon harbouring the ISEcp1 transposase followed by blaCTX-M-1. CONCLUSIONS: These data suggest that an ST108 IncI1 plasmid encoding a blaCTX-M-1 gene had disseminated across multiple genera on this farm, an example of horizontal gene transfer of the blaCTX-M-1 gene.

Caracterização genética de Salmonella enterica sorovar Panama de origem ambiental, humana, animal e alimento, no Estado do Pará

Um total de 110 amostras de Salmonella Panama, incluindo 84 amostras ambientais, 16 amostras humanas, 5 amostras de alimentos e 5 amostras de animal silvestre provenientes de municípios no Estado do Pará, Brasil, foi submetido ao teste de sensibilidade a agentes antimicrobianos e à tipagem genotípica por PFGE. Todas as amostras analisadas apresentaram multirresistência a, pelo menos, 5 antibióticos. O modelo de resistência mais freqüente abrangeu 85 (77,3%) das amostras de S. Panama e foi representado pelos antibióticos cefalotina, cefazolina, cefuroxima, cefoxitina, gentamicina e tobramicina. A tipagem PFGE de 89 isolados de S. Panama resultou em 54 perfis genotípicos diferentes, dentre os quais foi observada a ocorrência de 16 clones. O dendograma revelou a existência de 2 grupos PFGE, designados grupo A e grupo B, definidos com uma similaridade genética de 83,34% e 83,87%, respectivamente. O maior clone e mais prevalente com 8 isolados de S. Panama foi oriundo de ambientes aquáticos dos municípios de Belém e Barcarena. Um segundo clone com 5 isolados foi proveniente de diferentes igarapés da Floresta Nacional de Caxiuanã. Ambos os clones demonstraram persistir no ambiente aquático por pelo menos 2 anos. Os 5 clones de Salmonella Panama encontrados em ambientes aquáticos da Floresta Nacional de Caxiuanã, que se caracteriza por apresentar ação antrópica mínina, não foram detectados em municípios mais impactados pela ação do homem como Belém e Barcarena, sugerindo adaptação dos mesmos em relação não só aos respectivos ambientes mas, principalmente, à reservatórios diferentes.

Caracterização molecular e fenotípica de Salmonella Typhi isolada de casos de febre tifóide no Estado do Pará, no período de 1970 a 2009

A Salmonella Typhi é o agente etiológico da febre tifóide, uma doença infecciosa, sistêmica, que constitui importante problema de saúde pública principalmente nos países em desenvolvimento da África, Ásia, América Central e do Sul. Amostras de Salmonella Typhi isoladas de casos clínicos no período de 1970 a 2009 no Estado do Pará foram caracterizadas por meio da técnica de Eletroforese em Gel de Campo Pulsado (PFGE). O perfil de suscetibilidade aos antimicrobianos foi realizado através dos métodos manual e automatizado. Foi empregada a técnica de Reação em Cadeia Mediada pela Polimerase (PCR) para a pesquisa das integrases de classe 1 e 2 e do fator de virulência Vi. Em 151 amostras pôde-se observar 68 diferentes pulsotipos, sendo 66 deles agrupados em 5 clusters. As amostras independente de sua procedência, fonte de isolamento ou ano, apresentaram elevada similaridade genética que variou de 80 a 100%. Verificou-se resistência (1,99%) e resistência intermediária (6,62%) somente à nitrofurontoína, em nenhuma amostra foi detectado integrase de classe 1 e 2, demonstrando, que, no Estado do Pará, as cepas circulantes não apresentam multi-resistência como observado em várias regiões do mundo. Foram encontradas 4 (2,65%) amostras Vi-negativo, que pode ser devido ao longo período de armazenamento, pois a ilha de patogenicidade SPI-7 é geneticamente instável e pode ser perdida após sucessivos repiques.

Variabilidade genética de amostras de Salmonella Typhi isoladas de surto e de casos esporádicos ocorridos em Belém, Brasil

INTRODUÇÃO: Salmonella Typhi é o agente da febre tifóide (doença caracterizada por febre, cefaléia, mialgia, artralgia, diarréia ou constipação), cujo quadro pode se complicar e levar o paciente a óbito. No Brasil, a febre tifóide é endêmica nas regiões Norte e Nordeste, com surtos ocorridos nos meses de intenso calor. OBJETIVO: Analisar e comparar a variabilidade genética de S. Typhi isoladas de surto e casos esporádicos de febre tifóide ocorridos em determinado período na cidade de Belém (PA). MATERIAL E MÉTODOS: Foram analisadas 20 amostras de S. Typhi: 10 isoladas de um surto ocorrido no bairro do Guamá, Belém, entre os meses de dezembro/2005 e março/2006, e 10 de casos esporádicos ocorridos em diferentes localidades da mesma cidade e no mesmo período do surto. A caracterização genética foi realizada pela análise do perfil de macrorrestrição obtido pela enzima XbaI e definido por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). RESULTADOS: A análise de XbaI-PFGE das amostras estudadas demonstrou uma similaridade genética de 83% a 100%. CONCLUSÃO: Este estudo pôde demonstrar a relação clonal das amostras S. Typhi causadoras de surto e de casos esporádicos de febre tifóide ocorridos na cidade de Belém no período de dezembro/2005 a março/2006.