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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.6.2014.tde-11102014-091855
Document
Author
Full name
Livia Carminato Balsalobre
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Matte, Maria Helena (President)
Gales, Ana Cristina
Huenuman, Nilton Erbet Lincopan
Razzolini, Maria Tereza Pepe
Sato, Maria Inês Zanoli
Title in Portuguese
Resistência a tetraciclinas em isolados clínicos e ambientais de Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae e Aeromonas spp.: identificação e mapeamento do ambiente genético de genes tet
Keywords in Portuguese
Integrons
Plasmídios
Resistência Antimicrobiana
Saúde Pública
Tetraciclinas
Transferência Genética Horizontal
Transposons
Abstract in Portuguese
Introdução. A resistência bacteriana a antibióticos é aceita como um dos maiores problemas de saúde pública. As tetraciclinas são antibióticos de amplo espectro, e após seu uso indiscriminado observou-se o surgimento de bactérias resistentes, levando médicos e veterinários a diminuírem seu uso. Objetivos. Verificar o perfil de sensibilidade a tetraciclinas em isolados clínicos e ambientais de Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae e Aeromonas spp., bem como pesquisar os principais genes tet associados à resistência a esta classe de antibióticos e determinar a potencial forma de disseminação destes genes através da caracterização de seu ambiente genético. Material e Métodos. Os perfis de sensibilidade à tetraciclina (TET), doxiciclina (DOX), minociclina (MIN) e tigeciclina (TGC) de 572 isolados foram obtidos através das técnicas de Disco-Difusão e Concentração Inibitória Mínima. Os isolados não-sensíveis à tetraciclina foram submetidos a reações de PCR para pesquisa de grupos Inc, genes tet e para a caracterização de seu ambiente genético pela pesquisa das integrases de classes 1, 2, 3 e 4, e dos elementos genéticos móveis Tn1721, IS26, Tn10 e ISAS5. Perfis de similaridade genética dos isolados foram obtidos através das técnicas de ERIC-PCR e PFGE. Após análise destes resultados 33 cepas foram selecionadas para as técnicas de S1-PFGE e transformação. Resultados. A partir dos 572 isolados 18,5 por cento foram resistentes à TET, 13,5 por cento à DOX, 8 por cento à MIN e nenhum à TGC. Vinte e dois por cento dos isolados clínicos e 16,3 por cento ambientais foram resistentes à TET. Os genes codificadores de bomba de efluxo tet(A), tet(B), tet(C), tet(D) e tet(E), foram observados em 25,5 por cento , 33 por cento , 6,5 por cento , 18,9 por cento e 23,5 por cento dos isolados, respectivamente. Noventa e cinco por cento, 100 por cento , 100 por cento e 4,5 por cento das cepas carreando o gene tet(A), tet(B), tet(D) e tet(E), foram não-sensíveis à DOX, nesta ordem. Resistência à MIN foi observada em 4,2 por cento , 78,8 por cento e 100 por cento dos isolados carreando tet(A), tet(B) e tet(D), respectivamente. O gene tet(A) estava associado a Tn1721, tet(B) à Tn10 e tet(C) e tet(D) à IS26. Nenhuma das integrases pesquisadas estavam associadas aos genes tet detectados. Os grupos IncF, IncFIB e IncA/C foram observados em 54,8 por cento , 41,1 por cento e 28,7 por cento dos isolados, respectivamente. Uma cepa de Aeromonas spp. carreava um plasmídio do grupo IncP. Através dos perfis de similaridade genética foi observado que dentre os isolados hospitalares de K. pneumoniae houve a ocorrência de perfis genéticos idênticos, no entanto nos demais isolados do estudo os perfis genéticos observados eram distintos. Das 33 cepas selecionadas para os experimentos de linearização plasmidial e de transformação, 8 foram transformadas com sucesso, nas quais foi observada a presença dos genes tet em plasmídios. Conclusões. Uma baixa porcentagem de resistência à TET foi detectada. Verificou-se que a TGC foi a tetraciclina mais ativa, seguida da MIN. Os genes tet(A) e tet(B) foram os mais prevalentes. Todas as cepas carreando tet(B) e tet(D) foram não-sensíveis a DOX e MIN. Plasmídios dos grupos IncF, FIB e A/C foram os mais detectados neste estudo. Os resultados sugerem que os genes tet(A), (B), (C) e (D) são disseminados por meio de plasmídios e estão associados aos transposons Tn1721, IS10 e IS26. Estudos adicionais com isolados mais recentes e outros gêneros bacterianos são necessários, para contribuir com informações da resistência bacteriana a tetraciclinas.
Title in English
Tetracycline resistance in clinical and environmental isolates of Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Aeromonas spp.: identification and mapping of tet genes genetic context
Keywords in English
Antimicrobial Resistance
Horizontal Gene Transfer
Integrons
Plasmids
Public Health
Tetracyclines
Transposons
Abstract in English
Introduction. The antibiotic resistance is accepted as one of the major problems for public health. Tetracyclines are broad spectrum antibiotics, and its indiscriminate use promoted the emergence of resistant bacteria, leading physicians and veterinarians to decrease its use. Objectives. Verify the susceptibility of clinical and environmental isolates of Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Aeromonas spp. to tetracyclines, and also search for the main tet genes associated with resistance to these antibiotics and determine the potential mechanism of tet genes dissemination by characterizing their genetic context. Material and Methods. Disk-Diffusion and Minimum Inhibitory Concentration tests were carried out in 572 isolates using tetracycline (TET), doxycycline (DOX), minocycline (MIN) and tigecycline (TGC). PCR was carried out in TET non-susceptible isolates for the detection of Inc groups, tet genes and its genetic context determination through the search of classes 1, 2, 3, and 4 integrases, and Tn1721, Tn10, IS26 and ISAS5 mobile genetic elements. Genetic similarities patterns were determined by ERIC-PCR and PFGE techniques. After analyzing the results 33 strains were selected for the S1-PFGE and transformation experiments. Results. From 572 isolates, 18.5 per cent were TET-resistant, 13.5 per cent DOX-resistant, 8 per cent MIN-resistant and none resistant to TGC. Twenty-two per cent and 16.3 per cent of clinical and environmental isolates were TET-resistant, in that order. Genes tet(A), tet(B), tet(C), tet(D) and tet(E), coding for efflux pump mechanism, were found in 25.5 per cent , 33 per cent , 6.5 per cent , 18.9 per cent and 23.5 per cent of the isolates, respectively. Ninety-five per cent, 100 per cent , 100 per cent and 4.5 per cent of the isolates carrying tet(A), tet(B), tet(D) and tet(E) were non-susceptible to DOX, respectively. Resistance to MIN was observed in 4.2 per cent , 78.8 per cent and 100 per cent of isolates carrying tet(A), tet(B) and tet(D), in that order. The gene tet(A) was associated with Tn1721, tet(B) with Tn10, and tet(C) and (D) with IS26. None of the searched integrases were associated with the tet genes detected. Groups IncF, IncFIB and IncA/C were respectively observed in 54.8 per cent , 41.1 per cent and 28.7 per cent of the isolates. One Aeromonas spp. was carrying an IncP plasmid. The genetic similarities patterns demonstrated that there were identical genetic patterns among the hospital K. pneumoniae isolates, however all the remaining isolates possessed distinct genetic patterns. Of the 33 strains selected for plasmid linearization and transformation experiments, 8 were successfully transformed, in which the presence of tet genes in plasmids were observed. Conclusions. A low level of tetracycline resistance was detected. TGC was the most active tested antibiotic, followed by MIN. Genes tet(A) and tet(B) were the most prevalent among the isolates. All strains carrying tet(B) and tet(D) were non-susceptible to DOX and MIN. Groups IncF, IncFIB and IncA/C were the most detected in this study. The results suggest that tet(A), (B), (C) and (D) are disseminated by plasmids and are associated with Tn1721, Tn10 and IS26. Additional studies assembling recent isolates and other genera are necessary in order to contribute with information about the bacteria resistance to tetracyclines.
 
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Publishing Date
2014-11-07
 
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