Isolamento, caracterização e uso de bacteriófagos no biocontrole de Salmonella Typhimurium

Abstract

O Brasil é o quarto maior produtor e quinto maior consumidor mundial de carne suína. Sua cadeia produtiva está em constante evolução a fim de fornecer produtos de qualidade tanto para o mercado interno quanto externo. Entretanto a presença de Salmonella em praticamente todas as etapas de produção constitui um problema de saúde pública e de grande prejuízo econômico para o setor. O uso indiscriminado de antimicrobianos promoveu diversos mecanismos de resistência à Salmonella, dificultando o controle e a eliminação deste patógeno. Desta forma, há uma necessidade de desenvolvimento de práticas terapêuticas e os bacteriófagos ressurgem como uma alternativa de controle. O objetivo deste trabalho foi isolar, caracterizar e testar bacteriófagos no biocontrole de Salmonella Typhimurium em suínos. Foram isolados e selecionados seis bacteriófagos em oito propriedades das regiões de Viçosa, Teixeiras e Coimbra no Estado de Minas Gerais. Os bacteriófagos selecionados foram avaliados quanto à especificidade em relação a várias estirpes de micro-organismos, quanto à morfologia e quanto a atividade sobre Salmonella Typhimurium foram utilizados em forma de pool in vitro . Foi possível o isolamento de bacteriófagos em 75 % das propriedades e após propagação eles alcançaram contagem entre 1010 e 1011 PFU/mL. Os bacteriófagos apresentaram atividade sobre diferentes estirpes de Salmonella. Em relação à morfologia, todos apresentaram cabeça icosaédrica e pequenas caudas o que indica serem da ordem Caudovirales e da família Podoviridae. O efeito dos bacteriófagos sobre a contagem de Salmonella em meio de cultura foi dependente da concentração de bacteriófago utilizada. As maiores reduções de células viáveis de Salmonella foram de, aproximadamente, 2,5 log UFC/ mL obtidas nos cultivos de bacteriófagos com MOI: 10000. Embora não tenha sido totalmente eliminado, o resultado demonstrou uma considerável redução da contagem de Salmonella Typhimurium, sugerindo o potencial que os bacteriófagos possuem para o biocontrole deste patógeno. Um pool com os seis bacteriófagos isolados foi testado em suínos experimentalmente infectados com Salmonella Typhimurium e avaliar sua eficiência na forma de biocontrole. Trinta animais foram infectados experimentalmente com 105 UFC/ mL de Salmonella Typhimurium e posteriormente tratados com diferentes MOIs: 0,01, 1, 100 e 10000. Estes animais foram abatidos e foram realizadas coletas do material fecal do íleo, ceco e das excretas para quantificar a contagem de Salmonella, utilizando os meios de cultura Rambach e XLT4. O baço, rim, fígado e linfonodo mesentérico dos amimais do tratamento de MOI: 10000 foram removidos para avaliar a translocação de bacteriófagos. A administração de Salmonella Typhimurium gerou quadro de salmonelose em nove animais (30 %). O meio de cultura Rambach foi mais especifico e o XLT4 mais sensível. Houve redução na contagem de Salmonella do íleo e ceco em MOIs: 100 e 10000, mas não houve redução nas fezes em nenhum dos tratamentos. O quadro clínico de salmonelose não permitiu a translocação do bacteriófago, sugerindo que o tratamento com bacteriófagos deve ser na forma preventiva e não corretiva da infecção por Salmonella. Conclui-se que a metodologia aplicada neste trabalho mostrou-se eficaz na redução da contagem de Salmonella, em suínos experimentalmente infectados, entretanto deve-se considerar a necessidade de proteger os bacteriófagos contra os efeitos de pH e sais biliares e outros, durante sua passagem pelo sistema digestivo do animal, para aumentar sua viabilidade e eficiência no biocontrole de Salmonella Typhimurium.

Brazil is the fourth producer and fifth consumer of pork meet. Your chain production is evolving to provide quality products to domestic and foreign markets. However, the presence of Salmonella in practically all stages of production constitutes a public health problem of great economic loss to the industry sector. The indiscriminate use of antibiotics has promoted several mechanisms of resistance to Salmonella, making the control and eradication of this pathogen hard. Thus, there is a need to development of therapeutic practices and bacteriophages reemerge as an alternative control. The objective of this study was isolate, characterize and test phage control of Salmonella Typhimurium in pigs. Were isolated and selected bacteriophages of six properties in eight regions of Viçosa, Teixeira and Coimbra in Minas Gerais state. The selected phages were evaluated for specificity against several strains of micro-organisms, the morphology and the activity against were used in the form of pool Salmonella Typhimurium in vitro . It was possible to isolate bacteriophages in 75% of the properties and spread after they reached score between 1010 and 1011 PFU / mL. Bacteriophages showed activity against different strains of Salmonella. Regarding morphology, all had icosahedral heads and small tails indicating that they are of the order Caudovirales and family Podoviridae. The effect of bacteriophages on the count of Salmonella in the culture medium was concentration-dependent bacteriophage used. The largest reductions of viable cells of Salmonella were approximately 2.5 log CFU / mL obtained in the cultures of bacteriophages with MOI: 10000. Although not totally eliminated, the result showed a significant reduction in counts of Salmonella Typhimurium, suggesting that bacteriophages have potential for biocontrol of the pathogen. A pool with six phage isolates was tested in pigs experimentally infected with Salmonella Typhimurium and evaluate their effectiveness in the form of biocontrol. Thirty animals were experimentally infected with 105 CFU / mL of Salmonella Typhimurium and subsequently treated with different MOIS: 0.01, 1, 100 and 10000. These animals were slaughtered and samples were collected from the fecal material of the ileum, cecum and feces to quantify the count of Salmonella using the culture medium and Rambach XLT4. The spleen, kidney, liver and mesenteric lymph node of the treatment of animals it MOI: 10000 were removed to assess the translocation of bacteriophage. Administration of Salmonella Typhimurium generated picture of salmonellosis in nine animals (30%). Rambach culture medium was more specific and XLT4 more sensitive. There was a reduction in Salmonella counts of the ileum and cecum in MOIS: 100 and 10000 but no reduction in the feces in any of the treatments. The clinical salmonellosis did not allow the translocation of bacteriophage, suggesting that treatment with bacteriophages should be in the form of preventive rather than corrective Salmonella infection. It is concluded that the methodology applied in this study proved effective in reducing Salmonella counts in experimentally infected pigs, however one must consider the need to protect against the effects of bacteriophages pH and bile salts and others, during its passage the animal's digestive system to increase its viability and efficiency in the biocontrol of Salmonella Typhimurium.