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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
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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
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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
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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).
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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.
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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
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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).
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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
(MOULIN-
SCHOULEUR 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).
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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 Características De Virulência
EPEC
enteropatogênica
Diarréia em humanos
e animais
Presença do gene eae que determina um padrão de aderência por
attaching and effacing. Sorogrupos específicos: 055; 086; 0111;
0114; 0119; 0125; 0126; 0127; 0128; 0142.
ETEC
enterotoxigênica
Diarréia em humanos
e animais
Produção de toxinas ST (termo estável) e LT (termo lábil).
Sorogrupos específicos: 06, 08, 015, 025; 027; 078; 0128.
EIEC
enteroinvasora
Diarréia em humanos
e animais
Plasmídio de virulência Invasão e proliferação em células
epitelial Sorotipos específicos: 028ac; 0112; 0136; 0143; 0144;
0173.
EHEC
enterohemorrági-
ca
Disenteria em humanos e animais. Doença edema em suínos
Produção de Verocitotoxina (toxina Shiga-like) Presença de gene
eae (attaching and effacing) Produção de enterohemolisina Plasmídio
Sorotipos específicos: 0157; H7; 0111; 05; 026; 055 e outros
EaggEC
enteroagregativa
Diarréia em humanos e animais
Padrão de aderência e em agregados EAST – toxina estável
enteroagregativa. Doença do edema dos suínos: 0138; K81; 0139; K82;
0141; K85.
UPEC
uropatogênica
Infecções urinárias em humanos e animais (cistite e
pielonefrite)
Presença de antígeno capsular (K) Produção de hemolísina
Presença de fímbria P Sorogrupos específicos: 01; 02; 04; 06; 07;
08; 025; 062; 075.
NMEC-meningite
neonatal
Meningite em crianças recém nascidas
Presença de cápsula K 1 e Fímbrias S.
APEC Doenças extra-intestinais nas aves
Quadro 2
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
Produção de Sideróforos (Aerobactina) Dho-Moulin &
Fairbrother, 1999
Presença de fímbrias (fímbria P, S,
Tipo1)
Vidotto et al., 1997; Knobl, 1999
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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