Secondo un'indagine del Ministero dello sviluppo sociale, i batteri del genere Salmonella sono stati gli agenti eziologici nel 42,5% dei focolai di malattie di origine alimentare confermati in laboratorio segnalati in Brasile tra il 1999 e il 2009.
Il sequenziamento dell'intero genoma dei principali batteri che causano la diarrea acuta è al centro della ricerca di un gruppo dell'Università di San Paolo guidato da Juliana Pfrimer Falcão, un professore presso la Ribeirão Preto School of Pharmaceutical Sciences (FCFRP-USP) dell'università.
In un articolo pubblicato su PLOS UNO , scienziati biomedici Amanda Aparecida Seribelli e Fernanda Almeida, che appartengono al laboratorio di Falcão, descrivono come hanno sequenziato e studiato i genomi di 90 ceppi di uno specifico sierotipo di Salmonella enterica conosciuto come S. Typhimurium (un'abbreviazione di Salmonella enterica sottospecie sierotipo Typhimurium).
I 90 ceppi sono stati isolati tra il 1983 e il 2013 presso l'Istituto Adolfo Lutz di Ribeirão Preto (Stato di San Paolo, Brasile) e la Fondazione Oswaldo Cruz (Fiocruz) a Rio de Janeiro. Forniscono un ritratto dell'epidemiologia della salmonellosi in Brasile negli ultimi 30 anni, provenienti da tutte le regioni del paese e raccolti da pazienti con infezioni di origine alimentare o da alimenti contaminati come pollame, Maiale, o lattuga e altre verdure.
"Dall'uomo, abbiamo ricevuto campioni di sangue, ascessi cerebrali, e feci diarroiche, "Ha detto Seribelli.
Quando è stata testata l'azione degli antibiotici in ciascuno dei 90 ceppi, si è scoperto che la stragrande maggioranza era resistente a diverse classi di antibiotici che fanno parte dell'arsenale della medicina. Lo studio ha anche identificato 39 geni responsabili della resistenza agli antibiotici.
Ricercatori affiliati a Fiocruz, Allo studio hanno partecipato la Scuola di Scienze Agrarie e Veterinarie dell'Università Statale di San Paolo (FCAV-UNESP) e l'Istituto Adolfo Lutz. Le 90 varietà di S. Typhimurium sono stati sequenziati presso la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti durante il soggiorno di dottorato di Almeida.
L'analisi comparativa dei genomi, trascrittomi, e fenotipi di S. Typhimurium ceppi isolati dall'uomo e dal cibo in Brasile è stato sostenuto dalla São Paulo Research Foundation - FAPESP, la FDA, e l'Ufficio per lo sviluppo delle facoltà del Ministero della Pubblica Istruzione (CAPES).
Salmonella comprende due specie, S. bongori e S. enterica . Quest'ultima è la specie tipo, con un gran numero di sottospecie e sierotipi che causano più infezioni di origine alimentare rispetto a qualsiasi altra specie in Brasile e nel mondo. Il tratto intestinale umano e animale è il principale serbatoio naturale di questo patogeno, con pollame, carne di maiale e prodotti alimentari correlati che fungono da principali vettori di trasmissione.
Le sei sottospecie di S. enterica sono suddivisi in 2, 600 sierotipi. Un sierotipo (abbreviazione di variante sierologica) è una variazione distinta all'interno di una specie di batteri o virus caratterizzata dall'avere lo stesso numero di antigeni di superficie specifici.
La sottospecie più importante di S. enterica dal punto di vista epidemiologico è S. enterica sottospecie enterica, che causa l'infezione di origine alimentare nota come salmonellosi. I sintomi sono diarrea, febbre, crampi allo stomaco, e vomito.
S. enterica subsp. enterica è stata la causa principale del 31, 700 casi di salmonellosi segnalati in Brasile tra il 2000 e il 2015. I sierotipi più frequentemente isolati di questa sottospecie sono S. Typhimurium e S. Enteritidis .
S. Enteritidis è uno dei principali sierotipi che causano la salmonellosi. Si è diffuso per la prima volta in una pandemia iniziata in Europa negli anni '90. S. Typhimurium era il sierotipo più diffuso prima della pandemia e ha continuato a causare infezioni.
Secondo Almeida, tutti i 90 ceppi analizzati nello studio appartenevano a S. Typhimurium . Un altro ricercatore presso FCFRP-USP (che lavora anche presso l'Università Clinica, Laboratorio Analisi Tossicologiche e Bromatologiche) sta attualmente sequenziando e analizzando campioni contenenti il sierotipo S. Enteritidis .
Almeida ha preso i 90 ceppi di S. Typhimurium negli Stati Uniti nel 2015. "I loro genomi sono stati sequenziati presso il Centro per la sicurezza alimentare e la nutrizione applicata della FDA nel Maryland sotto la supervisione del ricercatore Marc W. Allard, " Egli ha detto.
S. Typhimurium Il genoma contiene 4,7 milioni di paia di basi. Una breve riflessione ci dice che lo studio ha generato una montagna di dati, più precisamente 423 milioni di basi corrispondenti alla somma di 90 genomi.
Dopo il suo ritorno a Ribeirão Preto, Almeida ha lavorato con Seribelli su un'analisi comparativa dei genomi dei vari ceppi per comprenderne la diversità e le relazioni evolutive tra di loro.
Secondo Almeida, la tecnica utilizzata era la genotipizzazione ad alto rendimento con SNP (pronunciato "snips" e abbreviazione di polimorfismi a singolo nucleotide), che ha permesso loro di identificare la composizione genetica (genotipo) di ciascun ceppo mediante il sequenziamento del DNA. Gli SNP sono i marker più comuni di variazione genetica. I risultati filogenetici hanno separato i 90 ceppi di S. Typhimurium in due gruppi, A e B.
"Il gruppo di campioni raccolti dal cibo differiva dal gruppo raccolto dagli esseri umani, " Ha spiegato Seribelli. "Gli isolati alimentari sono stati distribuiti tra i gruppi A e B in numeri relativamente simili, suggerendo che più di un sottotipo circola negli alimenti in Brasile. Gli isolati umani erano più prevalenti nel gruppo B, suggerendo che un sottotipo specifico si è probabilmente adattato agli umani".
In un'altra parte importante della loro ricerca finanziata da FAPESP, gli scienziati hanno misurato la resistenza agli antibiotici in ciascuno dei 90 ceppi. Secondo lo studio, 65 (72,2%) dei ceppi si sono dimostrati resistenti ai sulfonamidi, 44 (48,9%) alla streptomicina, 27 (30%) alla tetraciclina, 21 (23,3%) alla gentamicina e sette (7,8%) al ceftriaxone, un antibiotico cefalosporinico.
L'analisi degli SNP ha identificato 39 geni per la resistenza a diverse classi di antimicrobici o antibiotici, come l'aminoglicoside, tetraciclina, sulfonammide, trimetoprim, beta-lattamico, fluorochinolone, fenicolo e macrolide. Mutazioni puntiformi sono state trovate anche in alcuni geni, come gyrA, girB, parC e parE.
"È sorprendente che S. Typhimurium è resistente agli antibiotici che possono essere usati per curare la malattia, "Seribelli ha detto. "Questi farmaci sono a disposizione dei medici per l'uso nella lotta contro le infezioni che mostrano resistenza. Sono una seconda linea di difesa quando i microrganismi non vengono uccisi dal sistema immunitario del paziente poiché la salmonellosi è normalmente autolimitante e non richiede l'uso di antibiotici. Il problema principale è quando questo fallisce e i batteri diventano invasivi".
Un altro punto che ha attirato l'attenzione degli scienziati è stata la differenza tra la resistenza dei ceppi nel periodo di raccolta del campione di 30 anni. "I campioni di S. Typhimurium raccolti a metà degli anni '90 hanno mostrato una maggiore resistenza agli antibiotici rispetto ai campioni degli anni successivi. Ciò potrebbe essere spiegato dall'emergere nei primi anni '90 del sierotipo S. Enteritidis , che da allora è diventata una delle principali cause di infezione da salmonella, " ha detto Seribelli.
S. Enteritidis è noto fin dagli anni Cinquanta, ma per un po', ha causato meno casi di malattia. Questo è stato radicalmente cambiato dal S. Enteritidis pandemia, iniziata tra la fine degli anni '80 e l'inizio degli anni '90 in Europa e poi diffusa in tutto il mondo.
"Da allora, S. Enteritidis è stato uno dei sierotipi più diffusi in Brasile e nel mondo. Di conseguenza, è un sierotipo che può essere combattuto anche con antibiotici se necessario, " ha detto Seribelli.
Secondo Almeida, S. Typhimurium rimane uno dei principali sierotipi isolati dall'uomo, animali e cibo in Brasile e nel mondo.
A partire dal S. Enteritidis pandemia a metà degli anni '90, il numero di ceppi resistenti è apparentemente diminuito rispetto al numero prevalente prima degli anni '90, ma non è noto se la virulenza di questi ceppi sia aumentata per consentire loro di adattarsi a questa nuova nicchia.
"La scoperta chiave di questa ricerca è la scoperta di un gran numero di geni di resistenza nei campioni, considerando che erano isolati dall'uomo e dal cibo. Ciò indica il rischio molto significativo di contaminazione oggi in Brasile da alimenti contenenti ceppi di Salmonella resistenti agli antimicrobici, " ha detto Almeida.
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