A Contribuição de Bombas de Efluxo para a Resistência em Arcobacter butzleri

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Main Author: Silva, Ana Luísa Cota Mateiro da
Publication Date: 2017
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: http://hdl.handle.net/10400.6/6631
Summary: O género Arcobacter é constituído por 26 espécies reconhecidas até ao momento, de entre as quais Arcobacter butzleri, A. cryaerophilus e A. skirrowii são consideradas agentes patogénicos emergentes associados a enterites e bacteremias em humanos. A. butzleri é a espécie mais frequentemente encontrada em amostras humanas, ambientais e alimentares, pertencendo à lista de microrganismos considerados como perigosos para a saúde humana pela Comissão Internacional de Especificações Microbiológicas para Alimentos. Em paralelo, as elevadas taxas de resistência em A. butzleri têm vindo a aumentar, o que pode colocar em causa o tratamento de infeções graves ou mesmo levar a disseminação de resistência. Assim, considerando que a investigação em torno dos mecanismos de resistência desta bactéria é escassa, mas relevante, o objetivo deste trabalho passou pela avaliação do papel de bombas de efluxo na resistência a antimicrobianos por A. butzleri e estudo da relevância de um sistema de efluxo putativo da superfamília Resistance-Nodulation-cell-Division (RND). De forma a avaliar o papel do efluxo na resistência em A. butzleri, neste trabalho começou por se determinar o efeito de inibidores de bombas de efluxo (EPI) na resistência a antimicrobianos, através da determinação da concentração mínima inibitória (CMI) de antibióticos, sais biliares e um desinfetante na ausência e presença de EPIs em cinco estirpes de A. butzleri. Seguidamente, através de análise in silico caracterizou-se a bomba de efluxo putativa do tipo CmeABC pertencente à superfamília RND. Por forma a compreender qual o seu papel na resistência de A. butzleri construiu-se um mutante por inativação do gene tipo cmeB da bomba de efluxo tipo CmeABC. Para a construção do mutante utilizou-se o método de transformação natural por mutagénese insercional, através de aplicação de DNA transformante contendo uma cassete de resistência à canamicina flanqueada por regiões integrantes do gene tipo cmeB da estirpe parental. Após a confirmação da mutação, comparou-se a influência da inativação do gene nas CMI a antimicrobianos das estirpes parentais e respetivas mutantes, bem como as alterações sofridas a nível de acumulação de brometo de etídio (EtBr). Com base nos resultados deste trabalho, pôde verificar-se que algumas das estirpes estudadas apresentaram um perfil de multirresistência, sendo que todas elas apresentavam resistência à cefotaxima. Por outro lado, nenhuma estirpe demonstrou resistência à gentamicina. A utilização de EPIs demonstra ter efeito, baixando os valores da CMI a alguns compostos. O PAßN, que é um inibidor de sistemas de efluxo do tipo RND, mostrou ser o inibidor globalmente mais eficaz. Estes resultados, sugerem que as bombas de efluxo RND terão um papel relevante na resistência de A. butzleri a antimicrobianos como a eritromicina, o Irgasan e em alguns casos a sais biliares. A análise in silico realçou a existência de uma bomba de efluxo putativa do tipo CmeABC em A. butzleri que apresenta uma identidade elevada com outros sistemas RND. Através da comparação entre a CMI das estirpes parentais e respetivas mutantes, verificou-se que efetivamente a bomba de efluxo tipo CmeABC tem um papel na resistência de A. butzleri à ciprofloxacina, ß-lactâmicos e eritromicina. Por sua vez, os ensaios de acumulação de EtBr confirmaram uma correlação entre a inativação do gene cmeB e o aumento da acumulação de EtBr, verificando-se que o gene cmeB, e por consequência a bomba de efluxo do tipo CmeABC, tem um papel no efluxo de compostos. Em suma, este trabalho demonstra o papel global das bombas de efluxo na resistência a antibióticos, sais biliares e desinfetante e a existência de uma bomba de efluxo tipo CmeABC funcional com papel na resistência de A. butzleri a alguns antimicrobianos.
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Assim, considerando que a investigação em torno dos mecanismos de resistência desta bactéria é escassa, mas relevante, o objetivo deste trabalho passou pela avaliação do papel de bombas de efluxo na resistência a antimicrobianos por A. butzleri e estudo da relevância de um sistema de efluxo putativo da superfamília Resistance-Nodulation-cell-Division (RND). De forma a avaliar o papel do efluxo na resistência em A. butzleri, neste trabalho começou por se determinar o efeito de inibidores de bombas de efluxo (EPI) na resistência a antimicrobianos, através da determinação da concentração mínima inibitória (CMI) de antibióticos, sais biliares e um desinfetante na ausência e presença de EPIs em cinco estirpes de A. butzleri. Seguidamente, através de análise in silico caracterizou-se a bomba de efluxo putativa do tipo CmeABC pertencente à superfamília RND. Por forma a compreender qual o seu papel na resistência de A. butzleri construiu-se um mutante por inativação do gene tipo cmeB da bomba de efluxo tipo CmeABC. Para a construção do mutante utilizou-se o método de transformação natural por mutagénese insercional, através de aplicação de DNA transformante contendo uma cassete de resistência à canamicina flanqueada por regiões integrantes do gene tipo cmeB da estirpe parental. Após a confirmação da mutação, comparou-se a influência da inativação do gene nas CMI a antimicrobianos das estirpes parentais e respetivas mutantes, bem como as alterações sofridas a nível de acumulação de brometo de etídio (EtBr). Com base nos resultados deste trabalho, pôde verificar-se que algumas das estirpes estudadas apresentaram um perfil de multirresistência, sendo que todas elas apresentavam resistência à cefotaxima. Por outro lado, nenhuma estirpe demonstrou resistência à gentamicina. A utilização de EPIs demonstra ter efeito, baixando os valores da CMI a alguns compostos. O PAßN, que é um inibidor de sistemas de efluxo do tipo RND, mostrou ser o inibidor globalmente mais eficaz. Estes resultados, sugerem que as bombas de efluxo RND terão um papel relevante na resistência de A. butzleri a antimicrobianos como a eritromicina, o Irgasan e em alguns casos a sais biliares. A análise in silico realçou a existência de uma bomba de efluxo putativa do tipo CmeABC em A. butzleri que apresenta uma identidade elevada com outros sistemas RND. Através da comparação entre a CMI das estirpes parentais e respetivas mutantes, verificou-se que efetivamente a bomba de efluxo tipo CmeABC tem um papel na resistência de A. butzleri à ciprofloxacina, ß-lactâmicos e eritromicina. Por sua vez, os ensaios de acumulação de EtBr confirmaram uma correlação entre a inativação do gene cmeB e o aumento da acumulação de EtBr, verificando-se que o gene cmeB, e por consequência a bomba de efluxo do tipo CmeABC, tem um papel no efluxo de compostos. Em suma, este trabalho demonstra o papel global das bombas de efluxo na resistência a antibióticos, sais biliares e desinfetante e a existência de uma bomba de efluxo tipo CmeABC funcional com papel na resistência de A. butzleri a alguns antimicrobianos.The genus Arcobacter consists of 26 species recognized so far, among them Arcobacter butzleri, A. cryaerophilus and A. skirrowii are considered as emergent pathogens associated with human enteritis and bacteremia. A. butzleri is the most frequently found on human, environmental and food samples, and it pertains to the list of microorganisms considered to be a serious hazard to human health by the International Commission on Microbiological Specifications for Foods (ICMSF). Simultaneously, the high resistance rates in A. butzleri have been increasing, which may jeopardize the treatment of serious infections or even lead to the spread of resistance. Regarding this, and considering that the research on the resistance mechanisms of this bacterium is scarce but relevant, the focus of this investigation was to evaluate the efflux pumps role on the resistance mechanisms of A. butzleri against antimicrobials, and study the relevance of a putative efflux system of the RND superfamily. To evaluate the efflux pump role on the resistance mechanism of A. butzleri, it was first assessed the effect of the efflux pump inhibitors on antimicrobial resistance, through determination of the minimum inhibitory concentration of antibiotics, bile salts and a disinfectant in the presence and absence of EPIs in five strains of A. butzleri. Subsequently, in silico analysis was used to characterize the putative efflux pump CmeABC, belonging to the superfamily RND. Aiming to understand its role on the resistance mechanism of A. butzleri, a mutant strain was created containing an inactivated cmeB gene from the efflux pump CmeABC. The mutant was constructed by natural transformation through insertional mutagenesis, inserting transforming DNA containing a kanamycin resistance cassette flanked by upstream and downstream regions of cmeB gene from the native strain. After confirmation of the mutation, the minimum inhibitory concentration of antimicrobials of the native and respective mutant strains were compared, as well as changes on the accumulation of EtBr. Considering the obtained results, it was observed a multidrug resistance profile of some strains, with all strains being resistant to cefotaxime. On the other hand, none of the strains were resistant to gentamicin. The use of EPIs is effective, lowering the minimum inhibitory concentration values to some compounds. The PAßN, which is an inhibitor of RND efflux systems, demonstrated to be the most effective inhibitor. These results suggest that the RND efflux pumps could play an important role on the resistance of A. butzleri against antimicrobials such as erythromycin, Irgasan, and in some cases bile salts. The in silico analysis shows the existence of a putative efflux pump CmeABC in A. butzleri, which presents a high identity with other RND systems. By comparing the minimum inhibitory concentration of the parent strains to their respective mutant strains, it was possible to confirm that the efflux pump CmeABC has a role on the A. butzleri resistance against ciprofloxacin, ß-lactams and erythromycin. Indeed, EtBr accumulation assays confirmed a correlation between the inactivation of the cmeB gene and increase in EtBr accumulation, showing that the cmeB gene, and consequently the efflux pump CmeABC, has a role on the efflux of compounds. In sum, this work demonstrates that the efflux pumps play a global role on the resistance against antibiotics, bile salts and disinfectant, and demonstrates the existence of an efflux pump CmeABC with a functional role on the resistance mechanisms of A. butzleri against some antimicrobials.Ferreira, Susana Margarida ParaísoOleastro, Mónica Alexandra de SousauBibliorumSilva, Ana Luísa Cota Mateiro da2018-12-14T11:43:34Z2017-6-272017-07-182017-07-18T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/6631urn:tid:202028453porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-11T16:06:57Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/6631Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T01:31:33.598509Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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