Caracterização genotípica de
Staphylococcus aureus
resistentes à meticilina isolados de
tetos e leite
bovino
Laura Francielle Ferreira Borges
1
*; Cintya Neves de Souza
2
; Ester Dias Xavier
3
; Edmara Andrade Macedo
Cruz
4
; Alessandra
Rejane Ericsson de Oliveira Xavier
5
; Demerson Arruda Sanglard
6
; Geziella Aurea Aparecida
Damasceno Souza7; Carolina
Magalhães Caires Carvalho8
DOI: https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.25185
Resumo:
O presente estudo teve como objetivo verificar a presença dos genes mecA, mecA LGA251, blaZ em isolados de S. aureus
resistente a antibióticos beta-lactâmicos, provenientes de amostras de vacas diagnosticadas com mastite subclínica de
rebanhos
do norte de Minas Gerais. Isolados previamente identificados através da detecção do gene femA e MALDI-TOF
MS e resistentes a
antibióticos do grupo beta-lactâmicos foram utilizados. Os isolados foram submetidos à extração de DNA e para o rastreamento
dos genes de resistência utilizou se a técnica de PCR. Embora fenotipicamente resistente a oxacilina e cefoxitina nenhuma das
linhagens apresentou resultado positivo para os genes mecA e mecALGA251 nos ensaios efetuados, a ausência destes não
descarta a possibilidade da presença de outros genes de resistências nas propriedades rurais em estudo. Porém, a presença do
gene blaZ foi verificada em 4 (12,90%) dos isolados em estudo. Os resultados destacam a necessidade do monitoramento e
adoção de medidas de controle que evitem à disseminação desses genes que representam grande risco a saúde pública.
Palavras chaves:
Genes bacterianos. Mastite bovina. Saúde pública.
Genotypic characterization of methicillin-resistant
Staphylococcus aureus
isolated from
teats and bovine
milk
Abstract:
The present study aimed to verify the presence of the mecA and mecA
LGA251
genes and blaZ in isolates of S.
aureus
previously identified and resistant to beta-lactams antibiotics, from samples of cows diagnosed with subcli- nical mastitis on
the surface of bovine ceilings herds in north of Minas Gerais. Isolates previously identified through the detection of the femA
gene and MALDI-TOF MS and resistant to antibiotics of the beta-lactams group were used. The isolates were subjected to
DNA extraction and the screening of resistance genes was performed using the PCR technique. Although phenotypically
resistant to oxacillin and cefoxitin, none of the strains showed positive results for
1Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-1854-7077
2Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-3640-8636
3Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-8289-3540
4Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-2493-978X
5Universidade Estadual de Montes Claros. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-8558-4196
6Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-6759-9730
7Universidade Estadual de Montes Claros. Montes Claros, MG. Brasil
https://orcid.org/0000-0002-7130-3776
8Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Ciências Agrárias. Montes Claros, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-3145-0253
*Autor para correspondência: lauraborges4@outlook.com
Recebido para publicação em 05 de setembro de 2020. Aceito para publicação em 23 de novembro de 2020.
e-ISSN: 2447-6218 /
ISSN: 2447-6218. Atribuição CC BY.
2
Borges, L. F. F. et al.
the mecA and mecALGA251 genes in the tests performed, their absence does not rule out the possibility of the presence of other
resistance genes in the rural properties under study. However, the presence of the blaZ gene was verified in 4 (12.90%) of the
isolates under study. The results highlight the need for monitoring and adoption of control measures that prevent the spread of
these genes that represent a great risk to public health.
Keywords:
Bacterial genes. Bovine mastitis. Public health.
Introdução
A mastite bovina é uma patologia predominante
na
pecuária leiteira, caracterizada pela inflamação das
glândulas mamárias, responsável por grandes perdas
econômicas, pela redução da qualidade e produção do leite.
(Silva et al., 2013). Um método eficaz e de baixo custo para
o controle e prevenção da mastite é o uso de boas práticas
durante a ordenha, entretanto, na conduta
terapêutica é
importante a identificação do patógeno e o
monitoramento da
resistência aos antimicrobianos nos casos de mastite
subclínica (Moritz; Moritz 2016).
a meticilina pode ser detectada através da técnica de Reação
em Cadeira de Polimerase (PCR) por meio da amplificação
dos genes mecA e mecC (Silva et al., 2018), recentemente foi
detectado um homólogo do mecA, o mecALGA251 (García-
Álvarez et al., 2011).
A resistência estafilocócica aos antibióticos be- ta-
lactâmicos é resultante de dois mecanismos distintos:
produção da enzima extracelular beta-lactamase, codifi-
cada
pelo gene blaZ ou pela produção de PBP2a ou PBP2,
uma
proteína ligante de penicilina de baixa afinidade, codificada
pelo gene mecA e seu homólogomecALGA251 (García-Álvarez
et al., 2011; Mendonça, et al., 2012).
O uso inadequado e indiscriminado de antimicro-
bianos tem promovido a ocorrência de cepas resistentes,
prejudicando a eficiência do tratamento, tornando-se um
problema de saúde humana e animal (Mendonça et al.,
2012); Moritz; Moritz (2016). Diversos microrganismos
patogênicos podem causar inflamação no teto do animal,
entretanto Staphylococcus aureus (S. aureus) é um dos
principais agentes etiológicos causadores da mastite bo- vina
(Silva et al., 2013; Song et al., 2016; Sheet et al., 2019).
O aumento nas taxas de ocorrências, as mu-
danças no padrão epidemiológico das cepas MRSA e as
dificuldades no tratamento das infecções ocasionadas por
essa bactéria têm colocado a mesma em destaque dentre os
microrganismos de notoriedade médica e de desafio á saúde
pública mundial (Sales; Mendes, 2012).
Visto que linhagens
de MRSA produzem diversas toxinas associadas à intoxicação
alimentar em humanos (Siquei-
ra et al., 2017), assim é
indispensável à realização de novos estudos para
compreender a transmissão entre as espécies e o perigo que
cada uma impõem em relação à saúde pública,
principalmente estudos de distribuição molecular dos
isolados (Pantosti, 2012).
A meticilina é um antimicrobiano do grupo be- ta-
lactâmico que normalmente não é utilizado no trata- mento
da mastite, porém, cepas de S. aureus meticilina resistentes
(MRSA) têm sido identificadas em fazendas
leiteiras
(Paterson et al. 2014), tornando-se preocupante
em termos de
saúde pública, que são frequentemente
identificadas como
causadoras de infecções hospitalares,
até mesmo nas unidades
de terapia intensiva (Rabelo et al., 2014; Cerqueira;
Almeida, 2013).
Considerando este cenário, o presente estudo teve
como objetivo detectar a presença dos genes mecA,
mecALGA251 e blaZ por meio da reação em cadeia da po-
limerase (PCR), a partir de DNA genômico extraído de
cepas de Staphylococcus aureus provenientes de amostras
de
leite mastítico de diferentes propriedades do norte de Minas
Gerais.
Estudos relatam o isolamento de estafilococos
multirresistentes à meticilina em animais, humanos (Si-
queira et al., 2017) e em alimentos de origem animal, como
carne bovina e suína, frango, leite e outros deriva- dos
(Cerqueira; Almeida, 2013). Além disso, o consumo de leite
e derivados contaminados pode desencadear a transferência
de MRSA para seres humanos (Silva et al., 2018).
Materiais e métodos
Aprovação ética
Este trabalho foi realizado dentro dos princípios
éticos aprovados pela Comissão de Ética e Experimen-
tação Animal da Universidade Federal de Minas Gerais
(UFMG) sob o protocolo número 145 de 2013.
O isolamento de MRSA em amostras de leite é
realizado através de provas fenotípicas pelo plaquea- mento
em meios de cultura seletivos como ágar base acrescido de
sangue ovino, ágar MRSA e pelo ágar sal
manitol (Silva et
al., 2018). A identificação fenotípica de
resistência a
meticilina pode ser realizada por meio de testes de
suscetibilidade aos antimicrobianos oxacilina e cefoxitina
(CLSI, 2018). A nível molecular a resistência
Isolados bacterianos e perfil de sensibilidade a anti-
microbianos beta-lactâmicos
Cad. Ciênc. Agrá., v. 12, p. 0107, https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.25185
3
Caracterização genotípica de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina isolados de tetos e leite bovino
Trinta e um isolados de S. aureus da bacterioteca
do
laboratório de Sanidade Animal do Instituto de Ciên- cias
Agrárias da Universidade Federal de Minas Gerais,
registrados no Sistema Nacional de Gestão do Patrimônio
Genético e do Conhecimento Associado (SisGen), cadastro
AD13F8D, foram utilizados neste estudo. As amostras de
S. aureus foram isoladas em nove propriedades rurais do
norte de Minas Gerais, sendo estes isolados 27 do leite de
vacas diagnosticadas com mastite subclínica e 4 da
superfície de teto bovino. A coleta do leite nessas
propriedades foi realizada em julho de 2018, e janeiro a
abril de 2016 e julho de 2019.
DG74 5’AGGAGGTGATCCAACCGCA3’ e RW01
5’AAC-
TGGAGGAAGGTGGGGAT3’, segundo metodologia des-
crita por Xavier et al. (2017b). As reações foram efe- tuadas
em um mix contendo 2X GoTaq® Green Master
Mix(Promega Corporation, EUA), MgCl2 (2,5 mm), 10 µM
de cada primer e 50 ng de DNA bacteriano, totali- zando
um volume final de reação de 50µL. As condições de
amplificação foram as seguintes: um ciclo inicial de
desnaturação a 94°C por 5 minutos, seguido de 35 ciclos
de
desnaturação a 95°C por 30 s, recozimento a 57°C por
30s,
extensão a 72°C por 45 se uma extensão final de 10 min.Os
amplicons foram visualizados em gel de agarose a 1,5%
corados com gel red e fotodocumentados.
Os isolados foram previamente identificados por
meio da detecção do gene femA, marcador especifico de
espécie para S. aureus meticilina resistente, conforme
descrito por (Xavier et al., 2017a) e MALDI-TOF MS
(Assis et al., 2017) e testados quanto ao perfil de sen-
sibilidade a antibióticos do grupo beta-lactâmicos pelo
método disco de difusão conforme protocolo do Clinical and
Laboratory Standards Institute (CLSI, 2018). Foram
testados os antimicrobianos oxacilina (1µg), cefoxitina
(30µg), penicilina (10 µg), amoxicilina (10µg), cefoxitina
(30µg) e ampicilina (10µg) da Laborclin. Como controle
positivo foi utilizado uma cepa padrão de S. aureus ATCC
25923.
Os primers utilizados neste estudo foram sinte-
tizados pela Integrad DNA Technology, EUA.
Análise PCR para a detecção dos genes
mec
A,
mecA
LGA251
e
bla
Z
A técnica de PCR também foi utilizada para de-
terminação da presença dos genes mecA, mecALGA251A e
blaZ.
Trinta e um isolados foram utilizados no rastrea-
mento dos genes mecA e mecALGA251 e blaZ. Os iniciadores,
programas de amplificação e os tamanhos dos fragmentos
esperados na amplificação pela reação estão descritos na
Tabela 1. As reações foram realizadas em um mix contendo
1x Tampão da Taq do kit Kappa PCR, 3,5 µL de
MgCl
2
(2,5mm), 2,5 µL de Tris, deoxinucleotídeos (1µM),
0,1 µl de
Taq Polimerase (Kappa0,5U), 1,0 µL de cada primer e 3 µL
(50ng/µL) de DNA bacteriano, com um volume final de
reação de 25 µL.As reações foram reali-
zadas em Thermal
Cycler T100 (Bio RadLaboratories,
Alemanha). As
condições para realização da PCR foram descritas de acordo
com os autores citados na Tabela 1. Os amplicons foram
visualizados em gel de agarose a 1,5% corados com Gel
Red e fotodocumentados. Como controle positivo, utilizou-
se a cepa padrão S. aureus ATCC 43300.
Extração DNA e PCR do gene 16S rDNA
Os isolados criopreservados foram reativados em
caldo BHI (Kasvi) e incubados a 37°C por 24 horas. O
DNA genômico foi extraído pelo método de digestão por
proteinase K, seguidas por fenol-clorofórmio de acordo com
metodologia descrita por Gu et al. (2005). A inte- gridade
do DNA foi verificada por eletroforese em gel de agarose
1,2%. O material obtido foi empregue nas reações de PCR
neste estudo.
A amplificação do gene 16S rDNA universal
bacteriano foi verificado por PCR, utilizando os primers
Tabela 1 Primers e condições de amplificação para a detecção dos genes mecA, mecALGA251, blaZ em isolados de S. aureus
de amostras de leite bovino diagnosticados com mastite subclínica.
Primer
Sequência
Gene
Amplicon
Referência
MECA
1
MECA
2
AGTTCTGCAGTACCGGATTT
GC
AAATCGATGGTAAAGGTTG
GC
mecA
533 pb
Dias et al.,(2011).
MECAL
1
MECAL
2
TCACCAGGTTCAAC[Y]CAAAA
CCTGAATC[W]GCTAATAATATT
TC
García-Álvarez et
al., (2011).
mecA
344 pb
LGA251
Bagcigil et al.,
(2012),
Olsen et al.,
(2006);
BLAZ
1
BLAZ
2
TTAAAGTCTTACCGAAAGC
AG
TAAGAGATTTGCCTATGCT
T
377 pb
blaZ
Cad. Ciênc. Agrá., v. 12, p. 0107, https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.25185
4
Borges, L. F. F. et al.
Resultados e Discussão
Embora fenotipicamente tenha sido observado que
as cepas utilizadas foram resistentes a oxacilina e
cefoxitina, a presença dos genes mecA (Figura 1) com
fragmento de 533 pb e mecALGA251 344 pb não foram
verificados nas análises efetuadas. A cepa ATCC 43300 de
S. aureus utilizada como controle positivo amplificou para
ambos os genes nos ensaios realizados.
A partir da PCR da região 16S rDNA ribossomal
de
bactérias, observou-se a amplificação de um fragmento
de
aproximadamente 370pb, compatível com a região
analisada, em todos os isolados utilizados no estudo.
Figura 1 Detecção do gene mecA por PCR em S. aureus isolados de leite mastítico e da superfície do teto de vacas em
propriedades rurais no norte de Minas Gerais
M: Marcador de massa molecular DNA de 100 pares de base (Cellco); Linhas 1 a 10: Isolados leite de vacas diagnosticadas com mastite subclínica. Linhas 11 a
14: Isolados da pele de vacas leiteiras. Linhas 15 a 19:Isolados leite de vacas com mastite subclínica. A linha 20 representa o controle positivo: cepa S. aureus
ATCC 43300.Gel de agarose a 1,5%.
avaliaram 200 amostras de leite obtidas de tanques de
refrigeração em propriedades rurais da microrregião de Sete
Lagoas em Minas Gerais, observando que 11% das amostras
apresentavam o gene mecA.
Este estudo não identificou a presença dos ge- nes
mecA e mecALGA251, estes resultados são compatíveis com os
descritos por Mendonça et al. (2012), que não observaram a
presença do gene mecA em 250 cepas de
Staphylococcussp
isolados de tetos com mastite subclínica
no Brasil , resistentes
a meticilina. Os autores relatam que não tem sido observada
correlação entre os perfis fenotípicos de resistência e a
detecção gênica, sendo ne-
cessário investigar os processos de
regulagem e transcrição
gênica do mecA, bem como do
produto dessa expressão, PBP2a e PBP2b proteínas ligantes
de penicilina de baixa afinidade, responsáveis pela
resistência antimicrobiana.
Os resultados obtidos para o gene mecALGA251 são
semelhantes ao resultado de Souza et al. (2019), que
avaliaram a resistência fenotípica e genotípica em
S. aureus isolados de leite de bovino em fazendas na região
norte de Minas Gerais, os autores relatam que os
isolados
apresentarem resistência fenotípica a pelo menos
três
antibióticos beta-lactâmicos, mas não identificaram resultado
positivo para mecALGA251. No Brasil, nenhum estudo
detectou a presença do gene mecALGA251, corro- borando
com os resultados obtidos. Diaz et al. (2016) publicaram
estudo de metanálise indicando uma baixa prevalência
(0,009%) deste gene entre os MRSA, des- tacando a
importância de monitorar a epidemiologia dessa forma
variante emergente.O uso generalizado de antibióticos em
medicina humana, veterinária e agri- cultura tem
desempenhado papel significativo no surgi- mento de clones
resistentes de MRSA devido à pressão de seleção
(Mehndiratta; Bhalla, 2014), agravando este sério problema
de saúde pública mundial. O Grupo de
Trabalho
Internacional sobre Classificação de Elementos
Cromossômicos de Cassetes Estafilocócicos (IWG-SCC)
(2009) relatam que determinar o mecanismo SCC não é
indicado como o único foco na detecção da resistência á
meticilina, uma vez que foram descritos outros elementos
que
não apresentam o gene mecA, mas contêm outros genes que
codificam fatores de virulência ou resistência a outros
antimicrobiano.
Sheet et al. (2019), também não observaram a
presença do gene mecA em isolados do leite de vacas
diagnosticas com mastite na Alemanha,estes isolados
foram
classificados como S. aureus suscetível à meticilina
(MSSA).
Melo et al., 2014, relatam S. aureus isolados de leite e
Staphylococcus coagulase negativo das mãos de
ordenhadores fenotipicamente resistentes a oxacilina e
negativos para o gene mecA no Rio de Janeiro .Resultados
divergentes observados em leite de tetos com masite são
descritos na literatura, Diniz et al.(2010), encontraram o
gene
mecA em 33,78% dos isolados resistentes a oxaci- lina,
sendo mais frequentemente isolado em S. aureus e
Staphylococcus coagulase negativa, com índices de 48%
e
32% respectivamente, em isolados de mastite recorren-
te em
propriedades rurais da região de Uberlândia em Minas
Gerais. Qu et al. (2019) verificaram presença de mecA 16%
e gene blaZ em 95% de isolados de S. aureus proveniente de
vacas com mastite clínica em fazendas
leiteiras em diferentes
regiões da China. Dias et al. (2011),
Cad. Ciênc. Agrá., v. 12, p. 0107, https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.25185
5
Caracterização genotípica de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina isolados de tetos e leite bovino
O gene blaZ foi observado em 4 (12,90%) dos
isolados resistentes a beta-lactâmicos avaliados e na
cepa
padrão de S. aureus ATCC 43300, apresentando um
produto de amplificação com tamanho correspondente a 377
pb conforme demonstrado na figura 2.
Figura 2 PCR para identificação do gene blaZ sobre as amostras de Staphylococcus aureus isoladas de leite mastítico em
propriedades no norte de Minas Gerais.
M: Marcador de massa molecular DNA de 100 pares de base (Cellco). A linha 1representa o controle positivo S. aureus ATCC 43300. Linhas 2 a 14:
S. aureus provenientes do leitede vacas diagnosticadas com mastite subclínica Gel de agarose a 1,5%.
A baixa porcentagem de S. aureus positivos para o
gene blaZ neste estudo indica que pode haver a presença
de
outros genes responsáveis pela resistência bacteriana aos
antibióticos beta-lactâmicos. Rahi et al. (2020) ava-
liaram 28
isolados provenientes de amostras de leite cru,
incluindo
bovinos, ovinos, caprinos, búfalos e camelos de diferentes
centros comerciais, os autores encontram uma maior
ocorrência do gene blaZ, onde 100% dos isolados
apresentavam o gene. Para Silva et al. (2018), a
transmissão de
S. aureus meticilina resistente (MRSA) por
meio do contato de
humano com animais ou vice-versa, possibilita a transmissão
desse patógeno entre espécies, contribuindo com a variação
nas taxas de infecções.
tetM). Os autores relatam que a presença de genes de
resistência não foi proporcional a ocorrência de resis- tência
fenotípica, sugerindo uma seleção mais ampla de genes
deve ser testada e que mais pesquisas devem ser realizadas
para validar os pontos de interrupção da resistência.
Vários genes estão associados á resistência aos
beta-lactâmicos que exige uma investigação minuciosa que
inclua a detecção de diferentes marcadores genéticos de
resistência, tal como o estudo da regulação da expressão
gênica do sistema mec, para investigar a compreensão do
real
valor de sua detecção na predição da resistência aos
antimicrobianos beta-lactâmicos, conforme preconizado
pelo
CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute)
(Mendonça et al.,2012). Souza et al. (2019), pressupõe
que a
epidemiologia molecular, conhecimento aprimora-
do ligado a
base genética da resistência aos antibióticos beta-lactâmicos
podem contribuir para afirmação de di-
retrizes para aprimorar
práticas de manejo no tratamento
da mastite subclínica e no
mapeamento da origem de patógenos resistentes.
Os resultados obtidos são semelhantes ao de
Bissong e Ateba (2020), que identificaram o gene blaZ
em
37,7% dos isolados de amostras de leite pasteurizado
e não
pasteurizado no noroeste da província da África do Sul. De
acordo com Schnitt e Tenhagen (2019), o risco de infecção
por MRSA através do consumo de leite aparenta ser baixo,
pois geralmente o leite é submetido
a tratamento térmico para
a comercialização e consumo, porém a prevalência do mesmo
deve ser monitorada com
cautela, pois estudos sugerem níveis
crescentes de resis- tência. Por outro lado, trabalho
desenvolvido por Agnol et al. (2013), foi encontrado
percentualde 58,33% para a presença do gene blaZ em
Staphylococcus spp. isolados de rebanho ovino
diagnosticado com mastite. O estudo de Olsen et al. (2006),
afirmam que as espécies de Sta- phylococcus presentes no
mesmo microambiente podem
passar o gene blaZ uma a
outra, se os fatores bacterianos
forem atendidos.
Conclusão
Com este estudo detectou-se a presença do gene
blaZ
em 12,90% das cepas de S. aureus resistentes a beta-
lactâmicos, os gene mecA e mecALGA251 não foram
identificados nos isolados em estudo. Entretanto, a au-
sências destes não descarta a possibilidade da presença de
outros genes de resistência nas propriedades em es- tudo.
bem como a possibilidade de veiculação de clones resistentes
para humanos. Os resultados salientam a necessidade do
monitoramento, adoção de medidas de controle que
dificultem a disseminação desses genes e o aumento de
pesquisas no rastreamento dos possíveis genes que possam
estar relacionados ao mecanismo de
Ruegg et al. (2015), determinaram a susceptibi-
lidade antimicrobiana de S. aureus e Streptococcus spp. de
isolados de casos de mastite clinica e a presença de genes
de resistência antimicrobiano (blaZ, ermC, tetK e
Cad. Ciênc. Agrá., v. 12, p. 0107, https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.25185
6
Borges, L. F. F. et al.
resistência antimicrobiana, uma vez que esses podem ser
transferidos através de recombinação genética a outras cepas
e espécies.
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