Trimethoprim-sulfamethoxazole resistance in Staphylococcus Aureus in Africa: distribution of resistance genes and evaluation of the success of major MRSA clones
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| Data de Publicação: | 2016 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/27322 |
Resumo: | Tese de mestrado, Microbiologia Aplicada, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016 |
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Trimethoprim-sulfamethoxazole resistance in Staphylococcus Aureus in Africa: distribution of resistance genes and evaluation of the success of major MRSA clonesStaphylococcus aureusMRSAResistência aos antibióticosSulfametoxazolTrimetoprimTimetoprim-sulfametoxazolÁfricaTeses de mestrado - 2016Departamento de Biologia VegetalTese de mestrado, Microbiologia Aplicada, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016Staphylococcus aureus is a major pathogen worldwide due to its remarkable ability to develop resistance to antibiotics coupled with the emergence of highly virulent strains. Trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT) is a fixed-dose combination of the antifolate compounds trimethoprim and sulfamethoxazole, which act synergistically by inhibiting distinct steps in the synthesis of bacterial folic acid. SXT is recommended as a first-line treatment of uncomplicated urinary tract infections and skin and soft tissue infections. It is also prescribed for respiratory infections and is widely used in resource-constrained areas as a prophylaxy among HIV-infected or HIV-exposed children. Very high SXT resistance rates have been reported among S. aureus isolates from the African continent, namely among major methicillin-resistant S. aureus (MRSA) clonal types circulating in Portuguese-speaking African countries, such as Angola, São Tomé and Príncipe and Cape Verde. The aim of the present study was to provide new insights on the high rates of SXT-resistant S. aureus isolates in the African continent. Furthermore, we also evaluated the success of three major MRSA clones in Portuguese-speaking African countries by comparing with the Brazilian MRSA-ST239-III (or variant ST241-III), also resistant to SXT, which is widely spread all over the word but not detected so far in Portuguese-speaking African countries. Our results demonstrated for the first time an SXT-hetero-resistance phenotype, highly frequent in S. aureus isolates from Africa. We also evidenced a wide prevalence of dfrG gene in Portuguese-speaking African countries, reinforcing its potential origin in the African continent. Since these countries present important demographic and economic exchanges with Portugal, future spread of dfrG within MRSA in populations where antifolate resistance is currently considered to be low should be monitored. Moreover, we showed that the epidemiological success of the major MRSA clones in Portuguese-speaking African countries may be due to their capacity to survive under different stress situations including a better adaptation to alkaline conditions, and to their potential to outgrow other epidemic SXT-resistant MRSA lineages such as the Brazilian clone.Staphylococcus aureus é uma bactéria gram-positiva, imóvel, anaeróbia facultativa, pertencente à família Micrococcaceae. É um agente patogénico de maior relevância e mundialmente disseminado devido à sua notável capacidade em desenvolver resistência aos antibióticos, juntamente com a emergência de estirpes altamente virulentas. A bactéria tem adquirido sucessivamente resistência aos antimicrobianos introduzidos na prática clínica, nomeadamente aos β-lactâmicos, levando à emergência de isolados resistentes à meticilina (MRSA – do inglês, “methicillin-resistant Staphylococcus aureus”). Além da resistência a este β-lactâmico, os isolados de S. aureus podem igualmente adquirir resistência a múltiplas outras classes de antibióticos, reduzindo as opções de tratamento no caso de infeções causadas por esta bactéria. A bactéria é responsável por uma grande variedade de infeções de gravidade variável, desde infeções de pele menos graves a infeções sistémicas e fatais. A propagação mundial de isolados MRSA deve-se sobretudo à disseminação de determinadas linhagens clonais epidémicas. Os clones MRSA são geralmente definidos pela combinação do perfil de MLST (do inglês “multilocus sequence type”) e da cassete SCCmec (do inglês, “staphylococcal chromossome cassette mec”) (i.e. ST239-III). Os principais clones MRSA associados ao ambiente hospitalar (HA-MRSA – do inglês “hospital-associated MRSA), incluem o clone Brasileiro (ST239-III), Nova Iorque/Japão (ST5-II), Pediátrico (ST5-VI e ST5-IVa), EMRSA-15 (ST22-IVh) e EMRSA-16 (ST36-II). Em relação às principais linhagens clonais MRSA associadas à comunidade (CA-MRSA – do inglês, “community-associated MRSA”), destacam-se os clones USA300 (ST8-IVa), Europeu (ST80-IVNT e ST80-IVc), Sudoeste/Pacífico (ST30-IV), Queensland (ST93-IV) e ST59-IV. No continente Africano verifica-se uma predominância de isolados MRSA associados ao complexo clonal (CC) 5, tais como o clone Pediátrico (ST5-IVa), nomeadamente nos Países Africanos de Língua Oficial Portuguesa (PALOP). Além disso, vários clones CA-MRSA, incluindo o clone “West Australia MRSA-2” (ST88-IVa) e o clone ST8-IVa, são também muito frequentes, tanto no ambiente hospitalar como na comunidade. Os factores que contribuem para o sucesso destes tipos clonais MRSA no continente Africano são ainda desconhecidos. O trimetoprim-sulfametoxazol (SXT) é uma combinação, de dose fixa, dos compostos antifolatos trimetoprim e sulfametoxazol, que atuam sinergicamente ao inibir várias etapas da síntese do ácido fólico bacteriano. O SXT está recomendado como primeira linha de tratamento de infeções não complicadas do trato urinário, e infeções da pele e tecidos moles. Este composto de amplo espectro é igualmente utilizado para o tratamento de infeções respiratórias, bem como para a profilaxia de pacientes infetados ou expostos ao Vírus da Imunodeficiência Humana (VIH). Tendo em conta a sua ampla utilização, e uma vez que o SXT é um antimicrobiano de baixo custo, bem tolerado, e com boa absorção pelos tecidos celulares, tem-se verificado um aumento significativo da prescrição médica deste antibiótico nos últimos anos, nomeadamente nos países em desenvolvimento. A resistência ao sulfametoxazol em isolados de S. aureus é geralmente mediada por mutações não-sinónimas no gene folP, que codifica a proteína dihidropteroato sintetase (DHPS). Em relação ao trimetoprim, são conhecidos dois mecanismos de resistência: (i) a aquisição de genes de resistência (dfrA, dfrG and dfrK) transportados em plasmídeos, que codificam variantes da proteína DHFR e conferem uma resistência elevada ao antibiótico (CMI ≥ 512 μg/mL); e (ii) mutações não sinónimas no gene cromossómico dfrB que codifica a proteína intrínseca S. aureus DHFR (SaDHFR), conferindo uma resistência intermédia ao trimetoprim (CMI ≤ 256 μg/mL). Estudos quanto à contribuição relativa dos diferentes marcadores de resistência ao trimetoprim em isolados clínicos de S. aureus são escassos, e representam implicações de maior importância para o desenvolvimento de novos antimicrobianos antifolatos. As taxas de resistência ao SXT variam consideravelmente consoante a zona geográfica e o período de isolamento dos isolados S. aureus. Embora a resistência a este antimicrobiano em isolados clínicos de S. aureus não seja muito comum na Europa, elevadas taxas de resistência têm sido descritas nos PALOP, nomeadamente em Angola, São Tomé e Príncipe e Cabo Verde, provavelmente devido ao uso frequente do antibiótico. Por outro lado, o clone Brasileiro (MRSA-ST239-III) ou variante (ST241-III), especialmente disseminado hoje em dia na Ásia e América do Sul mas nunca detetado nos PALOP, tem sido normalmente associado à resistência ao SXT. O presente estudo teve como principal objetivo fornecer informação quanto às elevadas taxas de resistência ao SXT em isolados de S. aureus do continente Africano, (i) determinando pela primeira vez a prevalência dos diferentes marcadores de resistência ao trimetoprim em isolados recolhidos nos PALOP, nomeadamente em São Tomé e Príncipe, Angola e Cabo Verde e (ii) avaliando o “fitness” e a resistência a diferentes condições de “stress” químico em representativos dos três principais clones MRSA nos PALOP – ST5-IVa, ST88-IVa e ST8-IVa – todos resistentes ao SXT. Por outro lado, pretendemos perceber quais os fatores que contribuem para o sucesso dos principais clones MRSA disseminados nos PALOP e comparar com o clone MRSA Brasileiro (ST239-III) ou variante (ST241-III), igualmente resistentes ao SXT. Os nossos resultados demonstraram pela primeira vez um fenótipo de hetero-resistência para o SXT em isolados de S. aureus, fenómeno este muito frequente em isolados de S. aureus recolhidos nos países Africanos e que por conseguinte necessita de estudos adicionais. Foi evidenciada uma elevada prevalência (81,1%) do gene dfrG nos PALOP, reforçando a sua possível origem no continente Africano. Cerca de 20% dos isolados apresentaram o gene dfrA, maioritariamente associado a isolados MRSA pertencentes ao clone ST88-IVa. No entanto o gene dfrK não foi detetado em nenhum isolado. Uma vez que o gene dfrG é facilmente transferido através de elementos genéticos móveis e que Portugal detém importantes trocas demográficas e económicas com os PALOP, a eventual propagação do gene dfrG em isolados MRSA em populações onde a resistência aos antifolatos é atualmente considerada ainda baixa deve ser monitorizado. Sequenciámos ainda o gene dfrB em 10 dos 15 isolados resistentes ao trimetoprim pertencentes ao clone Brasileiro e que não apresentaram dfrG, dfrA nem dfrK, verificando-se três mutações sinónimas e duas não sinónimas (F99Y e R150H) em todos os isolados. Os restantes cinco isolados, do Brasil (n = 2), Argentina (n = 1), Taiwan (n = 1) e Portugal (n = 1), não amplificaram nenhum dos determinantes de resistência ao trimetoprim descritos até à data. Por outro lado, demonstrámos que o sucesso epidemiológico dos principais clones MRSA que circulam atualmente nos PALOP poderá ser devido à sua capacidade de sobreviver em diferentes situações de stress, incluindo uma melhor adaptação a ambientes alcalinos e a uma elevada resistência à salinidade e à dissecação. Verificámos igualmente que os principais tipos clonais MRSA do continente Africano superaram outros clones MRSA epidémicos resistentes ao SXT, tais como o clone Brasileiro, tanto no crescimento independente como em condições de competição explicando provavelmente a ausência deste clone pandémico em África. Embora não tenhamos esgotados todas as condições de crescimento encontradas nos hospitais e em instituições de saúde, o facto dos isolados MRSA recolhidos no continente Africano serem dominantes na grande maioria dos ensaios, incluindo em condições sub-óptimas de crescimento, sugere que poderá ser uma vantagem significativa de “fitness” e explica o sucesso destes clones nos PALOP.Sousa, Marta Aires deDionísio, Francisco, 1971-Repositório da Universidade de LisboaCoelho, Céline Catherine Bottineau2017-03-29T13:54:59Z201620162016-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/27322TID:201623668enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:18:08Zoai:repositorio.ul.pt:10451/27322Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:43:46.433899Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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