universidade federal de goiás

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE VETERINÁRIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA ANIMAL
Disciplina: SEMINÁRIOS APLICADOS
FATORES DE VIRULÊNCIA DE Escherichia coli PATOGÊNICA
PARA AVES
Tatiane Martins Rocha
Orientadora: Prof. Dra. Maria Auxiliadora Andrade
GOIÂNIA
2010
TATIANE MARTINS ROCHA
FATORES DE VIRULÊNCIA DE Escherichia coli PATOGÊNICA
PARA AVES
Seminário apresentado junto
à
Disciplina
Seminários
Aplicados do Programa de
Pós-Graduação em Ciência
Animal
da
Escola
de
Veterinária da Universidade
Federal de Goiás.
Nível: Doutorado
Área de Concentração
Sanidade Animal, Higiene e Tecnologia de Alimentos
Linha de Pesquisa
Etiopatogenia, Epidemiologia, Diagnóstico e Controle das doenças infecciosas
dos animais
Orientadora
Prof. Dra. Maria Auxiliadora Andrade -UFG
Comitê de orientação
Prof. Dra Cíntia Silva Minafra e Rezende - UFG
Prof. Dr. José Henrique Stringhini - UFG
GOIÂNIA
2010
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO---------------------------------------------------------------------------
1
2. REVISÃO DE LITERATURA--------------------------------------------------------
3
2.1 IMPORTÂNCIA DA APEC EM SAÚDE PÚBLICA------------------------
5
2.2 SOROGRUPOS DE E. coli----------------------------------------------------
6
2.3 Fatores de Virulência-------------------------------------------------------------
9
2.4 Resistência a antimicrobianos de amostras APEC-----------------------
16
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS---------------------------------------------------------
20
REFERÊNCIAS----------------------------------------------------------------------------
21
1. INTRODUÇÃO
E. coli é um bastonete Gram negativo, não esporulado, oxidase
negativa, móvel por flagelos peritríquios ou imóvel (MOREIRA, 2007). Estas
bactérias estão presentes no trato gastrintestinal dos animais, constituindo parte
da microbiota normal do trato intestinal de humanos e de uma de variedade de
animais (KASNOWSKI, 2004). Porém cepas de E. coli patogênica para aves
(APEC) são responsáveis por vários processos patológicos nas aves (MELLATA
et al., 2003).
Infecções causadas por estas bactérias, denominadas de colibacilose
avícola, transformaram-se em ameaça econômica à produção de aves no mundo
(ANTÃO et al., 2008), pelo fato de desencadearem níveis significativos de
mortalidade e morbilidade na indústria avícola (SKYBERG et al., 2003). Na
espécie avícola, as amostras de APEC, são responsáveis por uma doença
sistemática que começa com infecção do trato respiratório e evolui para
septicemia, com colonização de órgãos internos, como coração, fígado, baço
(MOULIN-SCHOULEUR et al., 2007).
Um fator contribuinte para desenvolvimento da doença é que a
produção intensiva no setor avícola possibilita a ocorrência e a disseminação de
agentes infecciosos no trato respiratório (MINHARRO et al., 2001). A indústria
avícola é viável apenas por meio da criação em alta densidade. Como
consequência, a qualidade do ar respirado piora causando lesão do trato
respiratório que propiciam condições ideais para a instalação e a multiplicação de
agentes infecciosos (GAMA, 2004).
Desta forma, é necessário considerar que fatores ambientais como
altas concentrações de amônia no galpão, deficiência na ventilação de ambientes
avícolas, variações climáticas, umidade da cama, criações com alta densidade e
deficiência no processo de desinfecção são fatores de risco para disseminação
deste patógeno e devem ser avaliados para promoção de medidas de controle
eficazes (ANDREATTI FILHO, 2006).
Apesar da importância conferida a enfermidade, pouco se conhece
sobre os mecanismos de virulência das cepas APEC. Fatores de virulência têm
sido associados à patogenicidade de Escherichia coli em aves, mas nenhum gene
específico da virulência foi identificado como sendo inteiramente responsável pela
sua patogenicidade (SKYBERG et al., 2003; ANTÃO et al., 2008). Cepas
patogênicas desta bactéria são responsáveis promovem doenças nos seres
humanos e animais, incluindo infecções de aparelho urinário, a meningite
neonatal, septicemia e pneumonia, constituindo-se desta forma questão de saúde
pública (RUSSO E JOHNSON, 2003).
Este fato é agravado pela circunstância de que a E. coli poder tornar-se
resistente a antimicrobianos utilizados na terapêutica de algumas doenças. Esta
resistência
pode
ser
transferida
para
outros
membros
da
família
Enterobacteriaceae dificultando o tratamento das enfermidades causadas por
estas bactérias, tanto no homem como nos animais (SHERLEY et al., 2004;
COSTA, 2007).
Diante do exposto, o presente trabalho visa abordar os principais
fatores de virulência, o efeito do uso indiscriminado de antimicrobianos, em
isolados de APEC, além de destacar a importância desta bactéria em saúde
pública.
2. REVISÃO DE LITERATURA
Escherichia
coli
é
uma
bactéria
pertencente
à
família
das
Enterobateriacea, considerada um dos integrantes da microbiota intestinal de
animais e humanos (PIATTI & BALDASSI, 2007). Este microrganismo geralmente
é eliminada nas fezes das aves e a colonização do trato intestinal ocorre logo
após o nascimento, permanecendo como componente importante da microbiota
normal do intestino por toda a vida do seu hospedeiro (MOREIRA, 2007).
Porém, além das cepas comensais, existem cepas de E. coli
patogênica para aves (APEC) que são responsáveis por vários processos
patológicos extra-intestinais e que podem atuar como agente primário ou
secundário (PIATTI & BALDASSI, 2007).
Por essa característica de causar infecções extra-intestinais e
respiratórias, é considerado um patógeno relevante, pois contribui para o
agravamento de doenças (TIVENDALE et al., 2004). Sendo então apontado como
um dos principais agentes bacterianos da aerossaculite e de quadros
septicêmicos (MINHARRO et al., 2001).
Ressalta-se que na maior parte dos casos, os problemas respiratórios
diagnosticados em frangos de corte não envolvem apenas um agente. Diversos
patógenos podem estar implicados com as enfermidades respiratórias em
frangos, porém a E. coli participa com freqüência de tais enfermidades. Os vírus
respiratórios, os imunossupressores, os fungos e as bactérias se relacionam de
modo complexo o que facilita a invasão no trato respiratório pela E. coli
(NASCIMENTO, 2000).
Como a colibacilose é iniciada no trato respiratório pela colonização da
traquéia, sacos aéreos e pulmão, consequentemente os mecanismos de defesa
preliminares do hospedeiro, incluem a filtragem aerodinâmica, defesa mucociliar e
fagocitose. O Trato Respiratório superior é o principal alvo para doenças virais ou
bacterianas das aves domésticas. O tecido linfóide brônquio-associado (BALT) no
pulmão
está
ausente
em
aves
recém-eclodidas,
porém
amadurecem
gradualmente de 5 a 8 semanas de idade. São organizados em áreas de células
B e de célula T e são responsáveis por grande parte da imunidade das aves
(REESE et al., 2006).
Embora o exato mecanismo que conduz à entrada das bactérias na
circulação sanguínea não seja conhecido precisamente (CHOUIKHA et al., 2008),
estudos histopatológicos demonstram que o principal local de entrada é o pulmão
de
aves,
onde
numerosos
capilares
sanguíneos
são
encontrados
(POURBAKHSH et al., 1997a). E após a colonização do trato respiratório, as
bactérias entram na circulação sanguínea e invadem órgãos tais como o fígado e
baço. A septicemia frequentemente gera a morte do animal.
No caso de graves infecções causadas por esta bactéria, como
meningite e septicemia, a entrada na circulação sanguínea, sobrevivência e
multiplicação
no
sangue
e
em
órgãos
são
etapas
essenciais
para
desenvolvimento da doença em aves. Em aves, esta bactéria após invadir a
circulação, determina uma síndrome complexa, denominada colibacilose,
caracterizada por lesões em múltiplos órgãos com quadros de septicemia,
aerossaculite, perihepatite, pericardite, salpingite, onfalite, celulite, síndrome da
cabeça inchada, panoftalmite, artrite, problemas respiratórios severos e até morte
(LAMARCHE et al., 2005).
Achados patológicos oriundos destas lesões, representam perdas
consideráveis em abatedouros, principalmente quando a lesão é extensa, já que
ocorre a condenação de vísceras e carcaças (BRASIL, 1998b).
Aliado a isso, aves com colibacilose podem apresentar menor
conformação de carcaça, ocasionar uma série de falhas tecnológicas durante o
abate, como cortes no trato digestivo, pois os equipamentos na linha de abate não
se ajustam ao menor tamanho das carcaças. Este erro tecnológico leva a um
aumento no percentual de contaminação fecal das carcaças e, portanto maior
risco de contaminação das mesmas por bactérias patogênicas. Vários estudos
têm demonstrado a associação entre a presença de aerossaculite e o aumento da
microbiota bacteriana patogênica em lotes de frangos (RUSSEL, 2003).
2.1 E. coli PATOGÊNICA PARA AVES E SAÚDE PÚBLICA
Além da circunstância de cepas APEC gerarem doenças nas aves,
outro fator de grande relevância se relaciona ao papel desempenhado por esta
bactéria na saúde pública. A maior parte dos sorotipos de E. coli isolados de
galinhas são patogênicos somente para aves, não causando infecção no homem,
nem em outros mamíferos (MENÃO et al., 2002).
Porém, alguns isolados de lesões de aves têm uma semelhança
genética com aqueles que causam enfermidades em humanos. Esta estreita
relação é motivo de investigação sobre a doença, pois pode constituir risco a
saúde do consumidor (ANDRADE, 2005). São vários estudos que sugerem a
possibilidade de APEC estar relacionada a infecções extraintestinais em seres
humanos (JOHNSON et al., 2007; EWERS et al., 2007).
As amostras avícolas mostram muitas similaridades com as humanas,
sendo que a maioria dos genes de virulência possui similaridade àquelas
identificadas em doenças causadas por extra-intestinais em humanos. Dentre
estas, destacam-se as infecções do trato urinário, tecidos moles, meningite em
recém-nascido e pneumonia. A importância desta bactéria em humanos é
relatada pelo fato de que quase 80% das infecções do trato urinário são causados
por cepas extra-intestinais e que a mesma é normalmente isolada de forma
relevante em amostras de sangue (RUSSO & JOHNSON, 2003).
Salienta-se ainda, que as APEC partilham não somente idênticos
fatores de virulência com as E. coli patogênicas para humanos, mas também
sorotipos específicos, portanto seu potencial zoonótico deve ser considerado
(EWERS et al., 2003).
Além disso, estudos demonstram que amostras de APEC podem
pertencer ao mesmo clone que amostras de E. coli humana (MOULINSCHOULEUR et al., 2007; JOHNSON et al., 2007). A entrada de APEC em
células epiteliais do pulmão de aves foi detectado por autores que usam técnicas
da microscopia eletrônica (POURBAKHSH et al., 1997b) e assemelha-se ao que é
observado em células microendoteliais de cérebro humano nos casos de
meningite causadas por Escherichia coli (KIM et al., 2001).
CHANTELOUP et al. (2010) encontraram que uma amostra de E. coli
extra-intestinal de origem avícola com capacidade de aderir e invadir pneumócitos
humanos e hepatócitos aviários. A bactéria invadiu hepatócitos com maior
eficiência do que pneumócitos. Esta diferença observada com relação à invasão
de células específica pode estar relacionada ao tipo celular e/ou à origem da
espécie das amostras. O importante é que este trabalho reforça os estudos
precedentes e demonstram a proximidade filogenética amostra de APEC de
origem avícola e humana e que indicam que esta cepa poderia representar um
risco zoonótico (MOULIN-SCHOULEUR et al., 2007).
2.2 SOROGRUPOS DE E. coli
As cepas de E. coli são divididas em patótipos com base nas diferentes
síndromes e características da enfermidade causada por este patógeno. Esses
sorovares são classificados nos patótipos (QUADRO 1): Enteropatogênicos
(EPEC), enterotoxigênicos (ETEC), enteroinvasivos (EIEC), enterohemorrágicos
(EHEC), difusamente aderente (DAEC), neonatal (NMEC) e uropatogênicos
(UPEC) (GERMANO & GERMANO, 2008).
A estrutura da E. coli patogênica para aves (APEC) é composta de
segmentos antigênicos que contribuem para a diferenciação sorológica dos
sorotipos de E. coli, baseada na identificação dos antígenos flagelares (H),
capsulares (K), somáticos (O) e fimbrias (F) (FERREIRA & KNÖBL, 2009).
Os antígenos flagelares embora sejam auxiliares na locomoção
bacteriana, não são utilizados com freqüência na identificação antigênica das
amostras de E. coli, e a presença de flagelo não tem sido correlacionada com
patogenicidade (FERREIRA & KNÖBL, 2009). Os antígenos capsulares K, por
sua vez, possuem polissacarídeos capsulares que protegem a membrana externa
da parede do ataque do sistema complemento e impedem a fagocitose
(MOREIRA, 2007). Estudos sugerem que cápsulas K1, estão associadas com a
resistência sérica ao sistema complemento e colonização de órgãos internos
(MELLATA et al., 2003).
Já o antígeno somático “O” é constituído de uma cadeia de
polissacarídeo que se projeta para o espaço extracelular e cuja composição é
extremamente variável entre as bactérias da mesma espécie. Sendo que esta
estrutura determina a existência de vários sorogrupos (FERREIRA & KNOBL,
2009).
QUADRO 1 – Características de virulência dos principais patotipos de Escherichia coli.
Patótipo
Patologia
EPEC
Diarréia em humanos Presença do gene eae que determina um padrão
de aderência por attaching and effacing.
e animais
Sorogrupos específicos: 055; 086; 0111; 0114;
0119; 0125; 0126; 0127; 0128; 0142.
enteropatogênica
ETEC
enterotoxigênica
EIEC
enteroinvasora
EHEC
enterohemorrágica
EaggEC
enteroagregativa
UPEC
uropatogênica
NMEC-meningite
neonatal
APEC
Características De Virulência
Diarréia em humanos Produção de toxinas ST (termo estável) e LT
(termo lábil). Sorogrupos específicos: 06, 08,
e animais
015, 025; 027; 078; 0128.
Diarréia em humanos Plasmídio de virulência
Invasão e proliferação em células epitelial
e animais
Sorotipos específicos: 028ac; 0112; 0136; 0143;
0144; 0173.
Disenteria
em Produção de Verocitotoxina (toxina Shiga-like)
humanos e animais. Presença de gene eae (attaching and effacing)
Doença edema em Produção de enterohemolisina Plasmídio
suínos
Sorotipos específicos: 0157; H7; 0111; 05; 026;
055 e outros
Diarréia em humanos Padrão de aderência e em agregados
e animais
EAST – toxina estável enteroagregativa.
Doença do edema dos suínos: 0138; K81; 0139;
K82; 0141; K85.
Infecções
urinárias Presença de antígeno capsular (K)
em
humanos
e Produção de hemolísina
animais
(cistite
e Presença de fímbria P
pielonefrite)
Sorogrupos específicos: 01; 02; 04; 06; 07; 08;
025; 062; 075.
Meningite
em Presença de cápsula K 1 e Fímbrias S.
crianças
recém
nascidas
Doenças
extra- Quadro 2
intestinais nas aves
FONTE: FERREIRA & KNOBL,(2009).
Existem cerca de 170 sorotipos de E. coli. O1, O2, O5 e O78 são
considerados sorotipos patogênicos, entre outros (BOPP et al., 2005). Dentre
estes, para aves o mais frequente é o O78:K80, que além de infectar as aves,
podem determinar doença em outras espécies animais como humanos (GOPHNA
et al.,2001).
Também PIATTI & BALDASSI (2007), com objetivo de detectar
sorogrupos de E. coli isolada de frangos com doença respiratória crônica de
amostras isoladas em granjas de produção comercial de frangos, verificaram uma
prevalência total de 7,79% de E. coli O78:K80 dentre os isolados e de
aproximadamente, 1% em órgãos, da região oeste do Estado de São Paulo.
O objetivo de trabalho desenvolvido por PEIGHAMBARI et al.(1995) foi
caracterizar cepas de Escherichia coli isoladas de celulite avícola e pesquisar a
ocorrência de potenciais fatores da virulência. Em abatedouro, cinco frangos com
celulite foram selecionados, de 20 granjas no total, sendo que 100 cepas de
Escherichia
coli
foram
caracterizadas.
As
mesmas
propriedades
foram
determinadas em 25 cepas de E. coli isoladas de fezes de frangos. Concluiu-se
que
os
estoques
de
Escherichia
coli
isolados
da
celulite
foram
predominantemente dos mesmos grupos (O78, O2), similar a cepas associadas
com as doenças septicêmicas e respiratórias em aves (PEIGHAMBARI et al.,
1995).
Em estudo conduzido por MENÃO et al. (2002), com objetivo de
detectar sorogrupos de E. coli isolada de frangos com doença respiratória crônica
de amostras isoladas em granjas de frangos no Estado de São Paulo, foram
isoladas 88 espécimes desta bactéria. Destas, verificou-se os sorogrupos O2,
O21, O36, O45, O50, O78, O88, O119, sendo que 21 amostras (23,86%)
pertenciam ao sorogrupo O78 e 13 delas (14,77%) pertenciam ao sorogrupo O2.
E KNOBL et al. (2008), com objetivo de detectar sorogrupos de E. coli
isolada de aves identificaram seis sorogrupos distintos: O23; O54; O64; O76;
O128 e O152. Enquanto, SCREMMER et al. (1999), identificaram em aves os
sorogrupos O110, O63, O131 e O15.
Embora a distribuição e a frequência dos sorogrupos possam variar
devido a fatores geográficos e temporais (YANG et al., 2004), deve-se ressaltar
que cepas de E. coli O78 patogênicas e O157: H7 de origem animal representam
alto risco de infecções para humanos (ADIRI et al., 2003).
O sorogrupo O157: H7, é enquadrado no patótipo EHEC e sua
importância se deve principalmente ao fato que durante o abate, ocorre a
contaminação de carcaças em plantas com condições higiênico-sanitárias
precárias, e esta é apontada como uma das principais fontes de contaminação
por E. coli O157:H7 em carnes (GERMANO & GERMANO, 2008).
Este sorogrupo tem emergido como causa de graves manifestações
clínicas de colite hemorrágica, trombocitopenia e distúrbios renais no homem,
freqüentemente fatais em crianças. Estudos epidemiológicos relacionam os casos
de doença humana pelo sorotipo O157: H7, com o consumo de produtos de
origem animal. Alguns pacientes podem apresentar grave acometimento renal
denominado síndrome urêmica hemolítica, provocado por lesões no endotélio
vascular renal, atribuídas à ação de verotoxinas absorvidas no epitélio intestinal
(RIBEIRO ET AL., 2006).
A verotoxina é uma proteína codificada por um gene cromossômico
facilmente transferido por bacteriófagos para cepas de E. coli (ROBINS-BROWNE
& HARTLAND, 2002). É mediadora das complicações sistêmicas das infecções
causadas por EHEC e também induz lesões no epitélio intestinal, ao qual a
bactéria adere intimamente à superfície apical dos enterócitos através da
formação de pedestais e destruição das microvilosidades (NATARO & KAPER,
1998).
Por isso, é necessário o rígido controle durante o processamento de
alimentos, visto que os de origem avícola estão envolvidos também na veiculação
deste patótipo (NASCIMENTO &STAMFORD, 2000).
2.3 Fatores de virulência
Amostras patogênicas de E. coli, muitas vezes auxiliadas por
condições ambientais ou outros agentes infecciosos, atuando como fatores
predisponentes, acabam determinando a invasão do sistema respiratório pela
bactéria (ANDREATTI FILHO, 2006). A severidade do quadro anatomopatológico
depende do potencial de virulência do agente que é determinado pelo conjunto de
genes localizado nas ilhas de patogenicidade (PAIs) (KARIYAWASAM et al.,
2006). Essas estruturas são constituídas de segmentos de DNA inseridos no
cromossomo bacteriano que possuem mecanismos de virulência determinados
pelos genes que o microrganismo em questão possui (VIEIRA, 2009).
O mecanismo de virulência das amostras de Escherichia coli
potencialmente patogênicas para aves (APEC) têm sido continuamente estudado
e acredita-se ser multifatorial. Certas propriedades associadas a amostras
virulentas vêm sendo identificadas em amostras de E. coli isoladas de aves
(ROCHA et al., 2008; KNÖBL et al., 2008). Em exame de microscopia eletrônica,
bactérias dos isolados mais patogênicos, foram observadas frequentemente
associadas com ou dentro dos macrófagos, nos sacos aéreos e nos pulmões
(POURBAKHSH et al., 1997a).
A adaptação ao hospedeiro e a virulência de alguns patótipos de E. coli
são atribuídos à aquisição horizontal de genes específicos por cepas não
patogênicas que, então, tornam-se patogênicas (DOZOIS et al., 2003). GINNS et
al. (2000) isolaram a cepa de E. coli em surto de doença respiratória em frangos
de corte. Ao inocularem suspensões desta bactéria por via respiratória, as aves
desenvolveram uma doença semelhante a que ocorreu em campo, se tornando
patogênicas.
ANTÃO et al. (2008), conduziram experimento com aves SPF
inoculadas via traquéia com amostra de APEC (O2: K1: H5) com diferentes
doses. Dois modelos representaram as etapas cruciais na patogênese de
infecções por APEC, incluindo a colonização do epitélio do pulmão e a
propagação das bactérias pela circulação sanguínea. Os dados obtidos
demonstraram a ocorrência de lesão nos órgãos 24 horas após a inoculação da
cepa patogênica, significativamente mais elevada em comparação àqueles vistos
nas aves contaminadas com cepas não patogênicas, demonstrando desta forma,
a importância dos fatores de virulência para ocorrência de colibacilose.
O fato é que a E. coli está presente na microbiota de aves sadias, por
isso, faz-se necessário a diferenciação de amostras patogênicas de não
patogênicas. A identificação dos fatores de virulência das APEC colabora para o
conhecimento dos seus mecanismos de patogenicidade (GONÇALVES, 2005).
Estudos envolvendo cepas de APEC (QUADRO 2) apontam os fenômenos de
endotoxinas, aderência bacteriana, crescimento em restrição do íon ferro, e a
resistência sérica como principais responsáveis pela patogenia da doença
(KNÖBL et al., 2008; FERREIRA & KNÖBL, 2009).
QUADRO 2 – Fatores de virulência associados a amostras de E. coli isoladas de aves
(APEC).
Fator de virulência
Referência Bibliográfica
Sorogrupos 01, 02, 021, 036, 045, 078
Blanco et al., 1998
Presença de cápsula K1, K80
Pourbakhsh et al., 1997; Jann & Jann,
1997
Dho-Moulin & Fairbrother, 1999
Produção de Sideróforos (Aerobactina)
Presença de fímbrias (fímbria P, S, Vidotto et al., 1997; Knobl, 1999
Tipo1)
Endotoxina (LPS)
Hewtt & Roth, 1993
Resistência sérica
Dho-Moulin & Fairbrother, 1999.
FONTE: FERREIRA & KNÖBL, (2009).
2.3.1 Endotoxinas e aderência bacteriana
As endotoxinas da APEC são importantes na patogenia da colibacilose
sendo importantes em doenças respiratórias e síndrome da cabeça inchada das
aves (CARDOSO ET AL., 2002). O fato desta bactéria ser Gram negativa, faz
com que ocorra liberação de complexos lipopolissacarídeos de suas paredes
celulares durante a lise. Estas endotoxinas podem causar febre e morte caso a E.
coli migre do intestino para a corrente sanguínea (MOREIRA, 2007).
Outro importante fator envolvido na colonização é a aderência
bacteriana, geralmente mediada por adesinas fimbriais manosesensíveis (pili tipo
I) e manoseresistentes (fímbrias P e S) (KNÖBL et al., 2006). Os antígenos
fimbriais (F) são denominados pelos termos adesinas, pili ou fímbrias, e
correspondem a moléculas de natureza protéica, que recobrem a superfície
bacteriana, capazes de reconhecer receptores específicos na superfície de
células eucarióticas (FERREIRA &KNÖBL, 2009).
A colonização se inicia por essas adesinas fimbriais. Dois grupos
principais de fímbrias, F1 (tipo 1) e P, são associados com APEC. As fímbrias F1,
codificadas por genes pil são encontrados geralmente em isolados comensais e
patogênicos de Escherichia coli não estando relacionada à invasão das células
CHANTELOUP et al. (2010). As Fímbrias P são codificadas pelo pap, prs, ou por
gene relacionado ao conjunto (DOZOIS et al., 1995). Uma variação sorológica de
fímbrias P foi expressa por amostras de Escherichia coli isoladas de aves com
septicemia. As adesinas provavelmente mediam o reconhecimento inicial das
células da traquéia pela bactéria (VIDOTTO et al., 1997).
Estudo abordando a expressão de genes da virulência de APEC,
verificaram que a fímbria tipo 1
tem sido relacionada a colonização do trato
respiratório superior, enquanto a expressão da fímbria P está associada a etapas
posteriores da infecção, incluindo colonização dos órgãos internos (DOZOIS et
al., 1994).
Esta
afirmativa
foi
encontrada
em
trabalho
conduzido
por
POURBAKHSH et al. (1997). Com intuito de investigar mecanismos da virulência
de APEC, efetuou a inoculação em aves via saco aéreo torácico caudal esquerdo
com cepas patogênicas e menos patogênicas de Escherichia coli. Seis horas
após a inoculação, todos os isolados haviam colonizado o trato respiratório
(traqueia, pulmões, e sacos aéreos) e órgãos internos (fígado, baço, e rins),
sendo que as bactérias foram recuperadas do líquido pericardial e do sangue
somente de aves inoculadas com isolados mais patogênicas. As fímbrias F1
foram expressas em elevada proporção em bactérias que colonizaram a traquéia.
As fímbrias P foram identificadas em bactérias presentes nos sacos aéreos, em
pulmões, nos rins, sangue, e coração de aves inoculadas com o isolado mais
virulento.
Também VIDOTTO et al. (1997), com o objetivo de verificar a função
destes dois tipos fimbriais, investigou a aderência de cepas de APEC isoladas em
Londrina (Brasil), às células traqueais de aves. 50 cepas de E. coli isoladas foram
examinadas para verificar a aderência a células traqueais de aves. 22 amostras
destes foram hemaglutinantes sensíveis à manose (MSHA) de eritrócitos de
cobaias, indicando que possuíram somente o pili tipo 1. Sete amostras foram
pap+ (Fimbria P, demonstrando uma maior freqüência das fímbrias tipo 1 que tipo
P em etapas iniciais de colonização.
Abordando
a
freqüência
de
genes
relacionados
as
fímbrias
VANDEMAELE et al. (2003) ao pesquisar fatores de virulência, encontraram que
29% das análises foram papG+ (sempre em associação com papC) com
associação entre papG e sorotipos O1 e O115, sendo este gene considerado
importante nas etapas de colonização.
Também dados do estudo de KNÖBL et al., (2008),
mostraram a
presença do gene pap em três de oito (37,5%) amostras estudadas. Estes
resultados são semelhantes aos descritos por JANBEN et al. (2001) que
identificaram 30% de amostras pap+ em isolados de E. coli de aves comerciais.
Destaca-se que a fímbria P é uma adesina manose-resistente
frequentemente observada no patótipo UPEC presente em isolados de infecções
do trato urinário (cistite e pielonefrite) em humanos. A expressão da fímbria P em
E. coli de aves parece estar relacionada à colonização de órgãos internos (fígado
e coração) nos estágios mais avançados da colibacilose (POURBAKHSH et al.,
1997b).
Investigações confirmam que as fímbrias tipo 1 são as principais
adesinas, mas sugerem que outros componentes menores estejam envolvidos
igualmente na adesão e na invasão. Estes componentes não foram identificados
até agora, porém indicaram que os genes pap que codificam fímbrias P estão
envolvidos na adesão e/ou na invasão de células (ANTAO et al., 2009;
CHANTELOUP et al., 2010).
2.3.2 Invasão de células e crescimento em restrição do íon ferro
A capacidade de crescimento em meios sem ferro resulta da produção
de substâncias quelantes, denominadas sideróforos. Amostras de E. coli avícolas
usualmente seqüestram o ferro através da produção de aerobactina (MONROY et
al., 2005). O sistema aerobactina é sistema de aquisição de ferro e é necessário
para o crescimento bacteriano em hospedeiros. Genes iutA estão envolvidos na
aquisição de ferro e é conhecido por sua expressão ser induzida durante a
infecção das aves, mas a extensão da indução permanece desconhecida
(CHOUIKHA et al., 2008).
O gene iutA, codifica uma proteína de membrana externa envolvidas na
alta afinidade ligação de Fe3þ-aerobactina. A expressão deste gene depende da
disponibilidade de ferro no meio ambiente e é induzida quando há depleção de
ferro (ESCOLAR et al., 2000).
Em estudo conduzido por CHOUIKHA et al. (2008) foram utilizadas
aves livres de patógenos (SPF), inoculadas via saco aéreo torácico, com intuito
de coletar dados para o estudo da expressão de iutA em estirpes de APEC.
Durante a infecção, a expressão dos genes iutA aumentou pelo menos 50 vezes
nos sacos aéreos e pulmão três,seis, e 24 horas pós-infecção (P.I.) em
comparação com as bactérias cultivadas in vitro.
2.3.3 Resistência sérica ao sistema complemento
A patogenicidade das cepas de Escherichia coli está relacionada à
expressão de fatores de virulência encontrados em elementos genéticos
denominados plasmídios de virulência. O patótipo APEC, responsável por
diferentes tipos de doenças em aves, pode apresentar o gene iss que aumenta a
resistência das cepas de E. coli aos efeitos líticos do soro, além da resistência a
diversos antimicrobianos (EWERS et al. 2007; ABREU et al., 2010).
A habilidade em resistir aos fatores séricos inibitórios permite que a
bactéria escape da ação do sistema complemento e da fagocitose nos processos
de infecção sistêmica. A resistência sérica das bactérias tem sido codificada pelo
gene iss (MONROY et al., 2005). Este apresenta-se como um relevante
mecanismo, apesar de não ser o único mecanismo utilizado por essas bactérias
para alcançar os órgãos internos das aves e causar uma infecção (MELLATA et
al., 2003). TIVENDALE et al. (2004) ao estudarem cepas de APEC observaram
que o gene iss estava associado com altos níveis de virulência.
O gene iss está localizado em um plasmídio conjugativo R,
denominado de ColV, com um tamanho aproximado de 100 kilobases, juntamente
com outros genes de virulência e de resistência a antimicrobianos. Este plasmídio
pode ser transferido, por conjugação, para outras bactérias avirulentas, inclusive
outras E. coli (JOHNSON et al.,2006). Através da conjugação, bactérias
comensais, inclusive de espécies diferentes, podem se tornar mais patogênicas e
resistentes (SKYBERG et al. 2003).
Esse gene codifica a proteína Iss, uma lipoproteína de 10-11 kDa da
membrana externa bacteriana, resistente à hidrólise ácida e que contém 102
aminoácidos. (FOLEY et al., 2000). JEFFREY et al. (2002), em seus estudos,
sugeriram que cepas de E. coli, associadas com casos de celulite em aves,
possuem mecanismos de virulência semelhantes aos observados em cepas
associadas a colisepticemia, pois o gene iss foi encontrado por eles em isolados
bacterianos de aves com colibacilose e com celulite.
Embora FANTINATTI et al. (1994) tenham demonstrado que a
presença do plasmídio, contendo o gene iss, não seja suficiente para determinar a
capacidade patogênica de uma cepa de E. coli, este gene pode ser considerado
como marcador de virulência, pois, comparado a outros fatores de virulência, o
gene iss é citado como o mais prevalente em cepas patogênicas (OZAWA et al
2008). Comparando a presença do gene iss entre aves com manifestações
relacionadas à colibacilose e aves saudáveis, o gene iss é mais prevalente nas
aves doentes (MCPEAKE et al. 2005). Além disso, esse gene pode ser
encontrado com freqüência em cepas extraintestinais isoladas de fontes humanas
(EWERS et al. 2007; ABREU, 2010).
SKYBERG et al., (2003), desenvolveram um protocolo para detecção
de quatro genes, iss. Utilizou-se 10 cepas de E. coli isoladas de aves que tinham
colibacilose e dez de aves aparentemente saudáveis. Nove das aves saudáveis
mostraram apenas um dos genes descritos. Oito cepas isoladas de aves doentes
tinham três ou mais dos genes estudados.
O objetivo do estudo de GONÇALVES (2005) foi relacionar problemas
respiratórios com a presença de Escherichia coli, em frangos de corte bem como
verificar a virulência dos isolados de E. coli, pela detecção do gene iss. Foram
utilizados 120 frangos de corte. A interferência de E. coli no peso, nas
manifestações respiratórias e nas lesões (aerossaculite, pericardite, traqueíte)
encontradas foi significativa. A detecção do gene iss ocorreu em 10,2% (12/118)
das aves positivas para E. coli. Os isolados de E. coli iss positivos exibiram
resistência a pelo menos 10 dos 20 antimicrobianos testados.
Em trabalho desenvolvido por KNOBL et al., (2008), o gene iss foi
detectados em amostras de E. coli (3/8) isoladas de animais com colibacilose. Em
estudo conduzido por ABREU et al. (2010) com intuito de detectar E. coli em
traquéias de aves destinadas ao abate e avaliar a presença do gene iss nos
isolados desta bactéria, verificaram a detecção do gene iss em 55% (11/20) dos
isolados.
2.4 Resistência a antimicrobianos de amostras APEC
Um dos grandes interesses na área de saúde pública é a existência de
bactérias que colonizam os animais domésticos e que são resistentes a
antimicrobianos. A utilização incorreta de antibióticos na medicina humana, o seu
uso na alimentação animal com objetivos terapêuticos, profiláticos e de promoção
de crescimento são apontados como responsáveis pela presença da resistência
aos antibióticos em bactérias patogênicas para o homem (BARTON, 2000).
Sabe-se que a bactéria pode apresentar resistência a uma ou mais
classes de agentes antimicrobianos ou pode adquirir resistência, por mutação ou
aquisição de genes de resistência de outros microrganismos. Esta aquisição de
material genético novo pode ocorrer por conjugação, que facilitam a incorporação
de genes de múltipla resistência no genoma do hospedeiro ou plasmídio
(McMANUS, 1997).
Outro fator relacionado ao uso de antimicrobianos é que cepas
resistentes do trato intestinal podem contaminar as carcaças e desta forma,
disseminar genes de resistência para a microbiota humana (VAN DEN BOGAARD
et al., 2001). Tem-se ainda o fato de que como sorogrupos de E. coli que causam
infecções em aves estão envolvidos com infecções em humanos e sua presença
em carcaças de aves pode constituir risco à saúde do consumidor (ANDRADE,
2005).
A legislação brasileira preconiza algumas medidas em relação ao uso
dos antimicrobianos que são consideradas todas as substâncias utilizadas para
combater os microrganismos. O período de carência deve ser em conformidade
com a forma, a fórmula e a via de administração do produto (BRASIL, 1997). A
Portaria n° 193 de 1998 considera a importância do uso adequado dos agentes
antimicrobianos em medicina veterinária, no tratamento e na prevenção de
doenças, visando à segurança para a saúde pública. Os antimicrobianos
utilizados em terapêutica devem ser evitados na indicação de aditivos
alimentares, promotores de crescimento ou como conservantes de alimentos para
animais (BRASIL, 1998a).
Os antimicrobianos utilizados têm alta ação destrutiva nas células
bacterianas, mas mesmo com este potencial, as cepas de E. coli estão se
tornando resistentes à ação antimicrobiana (CARDOSO et al., 2002). Estes
autores desenvolveram um experimento com objetivo de avaliar a resistência de
cepas de E. coli isoladas de frangos de corte e de matrizes aos antimicrobianos.
Foi possível verificar que as amostras de E. coli, coletadas de aves jovens e
matrizes com aerossaculite, apresentaram alta resistência aos antimicrobianos
testados.
Também LAMBIE et al. (2000), verificaram uma forte tendência de
resistência a amoxicilina, novas quinolonas e sulfazotrim e uma taxa significante à
norfloxacina em cepas isoladas de frangos de corte. A resistência adquirida pela
E. coli se deve a utilização inadequada de antimicrobianos e administração em
doses sub-terapêuticas, pois selecionam os agentes bacterianos mais resistentes,
e não debelam a infecção (FERREIRA & KNÖBL, 2000). YANG et al. (2004)
encontraram, em seus estudos, isolados de E. coli avícola resistentes a vários
antimicrobianos. Estes autores recomendam o uso controlado de antimicrobianos,
precedido de teste de susceptibilidade, para evitar-se a resistência cruzada com
patógenos entéricos de seres humanos.
Da mesma forma, em experimento desenvolvido por ZANATTA et al.,
(2004), com objetivo de verificar a suscetibilidade de cepas de Escherichia coli de
120 amostras de aves com quadro clínico suspeito de colibacilose, a dez drogas
antimicrobianas. A tetraciclina apresentou resistência de 76% e 93 amostras
demonstraram-se resistentes a várias drogas.
GONÇALVES
(2005),
com
objetivo
de diagnosticar problemas
respiratórios com a presença de Escherichia coli, coletou em 120 frangos de corte
amostras de suabes, fragmentos de sacos aéreos e traquéias para o isolamento e
identificação de E. coli.
As cepas de E. coli avícolas patogênicas foram
identificadas e submetidas ao teste do antibiograma, sendo todos resistentes a
ampicilina, clindamicina, eritromicina, penicilina, tetraciclina e vancomicina.
Uma
forma
de
minimizar
o
desenvolvimento
da
resistência
antimicrobiana é a implantação de programas de monitoramento bacteriológico.
Boas práticas de higiene e de manejo na cadeia produtiva (MC-EWIN &
FEDORKA-CRAY, 2002). JOHNSON et al (2005), da mesma maneira, salientam
a importância da compreensão das origens e trajetórias de transmissão de
resistência antimicrobiana por E. coli. Sendo verificado que criações onde não são
usados medicamentos, baixa positividade para E. coli e baixos percentuais de
resistência a antimicrobianos. Isso sugere que a seleção de resistência ocorra
inicialmente no criatório.
A resistência por E. coli a pelo menos, duas classes de agentes
antimicrobianos é um achado comum, tanto na medicina humana quanto na
veterinária, o que tem causado um crescente impacto no que seriam opções
terapêuticas viáveis (BAUM, 2005). Este fato foi observado por ARTÊNCIO
(2007), quando desenvolveu um experimento com finalidade de determinar a
resistência frente a antimicrobianos por E. coli. O autor analisou 115 amostras
isoladas de aves de produção, provenientes de três diferentes origens: cama de
aviários, lesões de celulite e lesões de aves com sintomatologia respiratória.
Sendo verificada múltipla resistência para dois ou mais agentes antimicrobianos,
em porcentagem de 35,2%, 31,2% e 66,6%, para cama avícola, celulite e para
amostras de sintomatologia respiratória, respectivamente.
Também em estudo desenvolvido por ABREU (2010), confirmou-se a
situação da crescendo resistência de cepas de E. coli a antimicrobianos. Foram
coletadas 180 traquéias de aves para detecção de E. coli e determinação do perfil
de resistência a antimicrobianos. Dentre as amostras analisadas, a maioria dos
isolados foi resistente à Tetraciclina (16/20), seguida pela Ceftazidima (13/20) e
Ácido Nalidíxico (12/20), sendo apenas um resistente à Amoxicilina. Afirmando
que resistência a múltiplos antimicrobianos pode indicar um possível potencial
patogênico das cepas de E. coli para todos os tipos de ave, animais e mesmo
para o homem.
3.CONSIDERAÇÕES FINAIS
Cepas de E. coli normalmente compõem a microbiota normal do
intestino de aves e mamíferos. No entanto, existem cepas patogênicas para aves
(APEC) que determinam processos patológicos extra-intestinais em aves. O
diferencial destas cepas reside na presença de fatores de virulência, conferida
principalmente pelos sorogrupos envolvidos, resistência a antimicrobianos e
genes de virulência adquiridos.
Neste sentido, muito se sabe acerca da virulência das APEC, porém
dados a respeito deste patógeno são necessários e a determinação da expressão
de gene de virulência de cepas extra-intestinais durante a infecção são dados
primordiais, dado a estreita relação entre as amostras de origem humana e
avícola, em particular, amostras de Escherichia coli isoladas de meningite
neonatal, pneumonia e septicemias.
Desta maneira, entende-se que estudos epidemiológicos sobre a
resistência a antimicrobianos e sorogrupos envolvidos nos casos de colibacilose
em aves, bem como conhecimento dos fatores de virulência de amostras, são
essenciais para adoção de medidas de controle eficazes, evitando-se a exposição
humana a cepas patogênicas.
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