Estrutura populacional e cenário evolutivo do patógeno multirresistente Enterococcus faecium em instituições hospitalares do Rio de Janeiro

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Souza, Stephanie da Silva Rodrigues de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro Biomédico::Faculdade de Ciências Médicas; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
• Palavras-chave em Português: Comparative genomic; Antimicrobial Resistance; Population structure; Bacterial evolution; Whole-genome sequencing; Enterococcus faecium; Genômica comparativa; Resistência aos antimicrobianos; Estrutura populacional; Evolução bacteriana; Sequenciamento do genoma completo; Enterococcus faecium – Genética; Farmacorresistência bacteriana; Epidemiologia molecular; Evolução molecular; CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA::MICROBIOLOGIA MEDICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16894

Enterococcus faecium se destaca como um patógeno oportunista frequentemente associado a infecções hospitalares em todo o mundo. O objetivo deste estudo foi determinar a estrutura populacional de amostras de E. faecium isoladas em instituições hospitalares do estado do Rio de Janeiro, durante um período consecutivo de oito anos (2009 a 2016), e avaliar os eventos genéticos relacionados à evolução de linhagens adaptadas ao ambiente hospitalar. As amostras bacterianas foram inicialmente caracterizadas quanto à suscetibilidade aos antimicrobianos, avaliada pelo método de disco-difusão, e à presença de determinantes genéticos associados à resistência a antimicrobianos e a virulência, investigada por técnicas de PCR. Com base nos resultados obtidos, 52 amostras foram selecionadas para realização de sequenciamento do genoma completo (WGS) com o auxílio da plataforma Illumina Hiseq. Além dessas, outras 22 amostras pertencentes à linhagem hospitalar ST78, anteriormente circulante no estado, foram incluídas para fins comparativos. Um extenso pipeline de ferramentas de bioinformática foi empregado para reconstruir as relações filogenéticas e investigar diferentes aspectos genéticos do processo evolutivo das 74 amostras analizadas. As análises filogenéticas indicaram a ocorrência de múltiplas alterações populacionais ao longo do tempo. A linhagem ST78 foi predominante no período de 2002 a 2008, sendo posteriormente substituída pela ST412. Essa linhagem predominou até 2012, quando então, duas novas surgiram: ST963 em 2013 e ST896 em 2015. As análises do genoma revelaram diferentes mecanismos genéticos associados à evolução dessas linhagens. A linhagem ST78 teve seu surgimento e expansão associados ao aumento do genoma acessório, com um elevado número de sequências de inserção (IS) e profagos. Além disso, a presença exclusiva de um sistema toxina-antitoxina, envolvido na estabilização de elementos genéticos móveis (EGM), corroborou os resultados encontrados. Por outro lado, o surgimento da linhagem ST412, observada em duas ocasiões distintas, foi associado a eventos de recombinação nos nodos ancestrais. Ademais, um número elevado de SNPs, possivelmente relacionado à formação de hipermutantes devido ao ganho de um códon de parada em um sistema de reparo de DNA, e o ganho exclusivo de genes de biossíntese da parede celular, também foram associados à expansão desta linhagem. Eventos de recombinação foram detectados nos nodos ancestrais das linhagens ST963 e ST896. O ST896 teve o menor número de genes acessórios, entretanto esteve fortemente associado a uma maior presença de genes de resistência aos antimicrobianos. A expansão da ST963 foi acompanhada, particularmente, do ganho exclusivo de genes relacionados ao metabolismo de aminoácidos e de metabólitos secundários. Um número elevado de unidades de novidade genética (GNU) foi observado nesse grupo. Algumas características, tais como a presença do gene dfrF (resistência ao trimetoprim), do determinante de virulência hyl, da ISLgar5 e o alelo 44 do gene purK, também foram associadas às populações que substituíram a ST78. No geral, nossos resultados indicam que a população de E. faecium investigada sofreu sucessivas substituições de STs, associadas a um processo evolutivo dinâmico. Os dados evidenciam os diferentes eventos genéticos que podem ter desempenhado papel importante na emergência de subpopulações especializadas, e reafirmam a necessidade de constante monitoramento das infecções causadas por esse microrganismo.