Caracterização genômica de Salmonella Heidelberg isoladas da cadeia de produção de frango

Abstract

A rápida expansão da produção de frangos de corte no Brasil tem apresentado significativos desafios sanitários dentro da indústria avícola. Entre esses desafios, a bactéria Salmonella enterica subsp. enterica sorotipo Heidelberg (Salmonella Heidelberg) destaca-se em surtos globais de salmonelose. Este estudo analisou 13 genomas de Salmonella Heidelberg isolados da cadeia de produção pré-abate de frangos de corte no Brasil. Ao conduzir análises in silico desses genomas, o estudo investigou potenciais surtos com base em polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs; do inglês: single nucleotide polymorphisms) e identificou genes que codificam resistência a antimicrobianos, sanitizantes e fatores de virulência. Além disso, elementos genéticos móveis (MGE; do inglês: mobile genetic elements) foram identificados para avaliar seu papel potencial na propagação de genes de resistência por meio de transferência horizontal de genes. Uma classificação de risco também foi aplicada com base nos resistomas. Os genomas revelaram uma alta prevalência de genes que conferem resistência a aminoglicosídeos, fosfomicina, sulfonamidas, tetraciclina e genes relacionados à resistência a compostos de amônia quaternária. O estudo também identificou seis ilhas de patogenicidade da Salmonella (SPI; do inglês Salmonella pathogenicity island) e mais de 100 genes que codificam fatores de virulência. A associação de MGE com genes codificantes de resistência a antimicrobianos sul2 e blaCMY-2 levantou preocupações sobre a transferência potencial para outras bactérias, representando um risco substancial para a disseminação de mecanismos de resistência, de acordo com o protocolo de risco utilizado. Além disso, a análise de SNPs indicou relações filogenéticas próximas entre alguns isolados, sugerindo surtos em potencial. Este estudo aprimora nossa compreensão de isolados de Salmonella Heidelberg, lançando luz sobre cenários de potenciais surtos e identificando fatores de risco críticos para a transmissão, abrindo caminho para a implementação de estratégias eficazes de controle, monitoramento e tratamento na indústria avícola.

Abstract: The rapid expansion of broiler chicken production in Brazil has presented significant health challenges within the poultry industry. Among these challenges is the bacteria Salmonella enterica subsp. enterica serotype Heidelberg (Salmonella Heidelberg) stands out in global outbreaks of salmonellosis. This study analyzed 13 Salmonella Heidelberg genomes isolated from Brazil's pre-slaughter production chain of broiler chickens. In silico analyses of these genomes investigated potential outbreaks based on single nucleotide polymorphisms (SNPs) and identified genes that encode resistance to antimicrobials, sanitizers, and virulence factors. Furthermore, mobile genetic elements (MGE) were identified to evaluate their potential role in the propagation of resistance genes through horizontal transfer. A risk classification was also applied based on the resistomes. The genomes revealed a high prevalence of genes that confer resistance to aminoglycosides, phosphomycin, sulfonamides, tetracycline, and genes related to resistance to quaternary ammonium compounds (sanitizers used in the production chain). The study also identified six Salmonella pathogenicity islands (SPI) and more than 100 genes that encode virulence factors. The association of MGE with antibiotic resistance-encoding genes sul2 and blaCMY-2 raised concerns about a potential transfer to other bacteria, posing a substantial risk for spreading resistance mechanisms under the risk protocol used. Furthermore, SNP analysis indicated close phylogenetic relationships between some isolates, suggesting potential outbreaks. This study enhances our understanding of Salmonella Heidelberg isolates, shedding light on potential outbreak scenarios and identifying critical risk factors for transmission, paving the way for implementing effective control, monitoring, and treatment strategies in the poultry industry.