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ANNA CATHARINA MAIA DEL GUERCIO VON SYDOW
Avaliação da ocorrência de fatores de virulência em
estirpes de Escherichia coli em fezes de cães errantes
São Paulo
2005
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ANNA CATHARINA MAIA DEL GUERCIO VON SYDOW
Avaliação da ocorrência de fatores de virulência em
estirpes de Escherichia coli em fezes de cães errantes
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
graduação em Epidemiologia Experimental e
Aplicada às Zoonoses da Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia da Universidade de São
Paulo para obtenção do título de Mestre em
Medicina Veterinária
Departamento:
Medicina Veterinária Preventiva e Saúde Animal
Área de concentração:
Epidemiologia Experimental e Aplicada às
Zoonoses
Orientador:
Prof. Dr. Nilson Roberti Benites
SÃO PAULO
2005
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FOLHA DE AVALIAÇÃO
VON SYDOW, A. C. M. D. G.: Avaliação da ocorrência de fatores de virulência em
estirpes de Escherichia coli em fezes de cães errantes
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
graduação em Epidemiologia Experimental e
Aplicada às Zoonoses da Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia da Universidade de São
Paulo para obtenção do título de Mestre em
Medicina Veterinária
Data: ___/___/___
Banca Examinadora
Prof. Dr. ___________________ Instituição: ______________________
Assinatura: _________________ Julgamento: _____________________
Prof. Dr. ___________________ Instituição: ______________________
Assinatura: _________________ Julgamento: _____________________
Prof. Dr. ___________________ Instituição: ______________________
Assinatura: _________________ Julgamento: _____________________
DEDICATÓRIA
Aos meus pais Dirce e Francisco (in memorian) que sempre me incentivaram a
trilhar o caminho do conhecimento e do respeito ao próximo.
Aos meus filhos Bruno e Mariana que compreenderam o quanto é importante a
dedicação ao estudo para que, com ele, possam construir um mundo mais justo.
Ao meu marido Max que me ofereceu sua ajuda, com carinho, em todos os
momentos, fossem eles bons ou ruins.
A minha irmã Anna Paula, ao meu cunhado Alfredo, à minha sogra Ingeborg que me
ajudaram, cada um com seu jeito e capacidade profissional, a realizar partes
importantes deste trabalho.
Aos meus amigos e parentes que me apoiaram e me incentivaram a ir em frente, nas
minhas horas de estudo.
Aos animais e à natureza, que com sua infinita beleza inspiram-me a lutar por sua
continuidade.
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Prof. Dr. Nilson Roberti Benites pelo apoio, por sua dedicação ao
ensino, pela sua sensatez e, principalmente pela sua amizade.
Aos meus amigos do Laboratório de Doenças Infecciosas e Fungos do VPS, Dra.
Priscilla, Jennifer, Mônica, Mirian, Luis Ivan, Clarisse, Sônia, Andrezza, Felício e
estagiários que tanto me ajudaram nos trabalhos práticos, no interesse em
dividirmos nossas dúvidas e aprendizagem.
Aos mestres Veterinários Daniel Aspis, Mirian Lippolis e Ana Marina Lino pela sua
imensa boa vontade e ajuda na coleta das amostras.
Aos amigos do Laboratório de Patologia Suína Profa. Dra. Andrea M. Moreno,
Renata, Daniela, estagiários, funcionários pela dedicação e paciência em nos ajudar
e ensinar as técnicas de PCR.
Aos Profs. Drs. Silvio e Fumio, professores do VPS, e todos àqueles que
acreditaram, apoiaram e incentivaram de uma maneira direta ou indireta para a
realização deste trabalho.
À Fapesp à Capes pelo auxílio financeiro à nossa pesquisa.
RESUMO
VON SYDOW, A. C. M. D. G.: Avaliação da ocorrência de fatores de virulência
em estirpes de Escherichia coli em fezes de cães errantes. [Evaluation of the
occurence of virulence factors in Escherichia coli in faeces of wandering
dogs]. 2005. 88 f. Dissertação (Mestrado em Medicina Veterinária) – Faculdade de
Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de Sâo Paulo, São Paulo, 2005.
O presente trabalho teve como objetivo isolar e identificar os microrganismos
aeróbicos e a frequência de isolamento de Escherichia coli patogênica ao homem
em fezes de cães sem sintomas de colibacilose e assim averiguar a participação do
cão como fonte de infeção de colibacilose humana. No período de setembro de 2002
a outubro de 2004, foram coletadas 220 amostras de fezes de animais capturados
pelos CCZ de Guarulhos, Cotia e Barueri, cidades do Estado de São Paulo. O
método de coleta foi através de swabs estéreis profundamente ao intestino dos
animais anestesiados, mantidos sob refrigeração e em caldo BHI. As bactérias foram
isoladas por semeadura em Mac Conkey, ágar sangue e Sabouraud. Houve
crescimento de microrganismos em 100% delas. Foram isolados os seguintes
microrganismos: 120 (54,54%) estirpes de E. coli em cultura pura e 76 (34,54%)
estirpes em associação com outros agentes, Proteus mirabilis (2,27%), Klebsiella
pneumoniae (2,27%), dentre outros microrganismos. Deve-se ressaltar ainda o
isolamento de leveduras (Candida albicans) em associação com outros agentes a
partir de 05 (2,27%) amostras de swabs retais. Uma vez isoladas, seus genes de
virulência foram detectados por PCR. De um total de 196 estirpes de E. coli isoladas,
123 (62,75%) apresentaram um ou mais dos fatores de virulência estudados. Dessas
196 estirpes, 16 (8,16%) foram positivas para afa, 54 (27,55%) foram positivas para
sfa, 38 (19,38%) foram positivas para pap, 66 (33,67%) foram positivas para aer, 31
(15,81%) foram positivas para cnf, 13 (6,63%) foram positivas para hly, 01 (0,51%)
foi positiva para VT2 e nenhuma das linhagens foi positiva para LT, STa e STb. Os
cães aparentemente sadios, sem sintomas de colibacilose, poderiam estar
participando da cadeia epidemiológica como reservatórios de E. coli uropatogênica
ao homem, pois os genes encontrados com maior número foram aer, sfa e pap
presentes em infecções extraintestinais, mais especificamente infecções urinárias.
Os cães podem participar como reservatório de estirpes de E. coli resistentes a
antimicrobianos. Das amostras de E. coli testadas, 85,64% apresentaram resistência
à Cefalotina e 0% de resistência à Norfloxacina. Há a necessidade de mais
pesquisas sobre o modo de transmissão das E. coli patogênicas entre o cão e o
homem e dos fatores de virulência uropatogênicos encontrados com maior
frequência tais como aer, sfa e pap.
Palvras-chave: Escherichia coli. Fezes. Cães. Antibióticos [resistência]. Fatores de
virulência.
ABSTRACT
VON SYDOW, A. C. M. D. G.: Evaluation of the occurence of virulence factors in
Escherichia coli in faeces of wandering dogs. [Avaliação da ocorrência de fatores
de virulência em estirpes de Escherichia coli em fezes de cães errantes]. 2005. 88 f.
(Mestrado em Medicina Veterinária) – Faculdade de Medicina Veterinária e
Zootecnia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.
The objective of the present study was to isolate and identify aerobic
microorganisms and the isolation frequency of E. coli pathogenic to man in faeces of
dogs without colibacillosis symptoms and thus to verify the participation of dog as a
source of human colibacillosis infection. In the period between September 2002 to
October 2004, 220 samples of faeces were collected from animals captured by the
CCZ of Guarulhos, Cotia and Barueri, cities in the São Paulo state. The collection
method used was barren swabs deeply to the intestine of anesthetized animals,
which were kept under refrigeration and in a BHI broth. The bacteria were isolated
through sowing in Mac Conkey, agar blood and Sabouraud. In 100% of them there
was microorganism growth. The following microorganisms were isolated: 120
(54.54%) E. coli lineages in pure culture and 76 (34.54% lineages in association with
other agents, Proteus mirabilis (2,27%), Klebsiella pneumoniae (2.27%,) amongst
other microorganisms. The isolation of yeasts (Candida Albicans) in association with
other agents from 05 (2.27%) rectal samples swabs must be emphasized. Once
isolated virulence genes were detected by PCR. Of a total of 196 isolated lineages
of E.coli, 123 (62.75%) presented one or more of the studied virulence factors. Of
these 196 lineages, 16 (8.16%) were positive for afa, 54 (27.55%) positive for sfa, 38
(19.38%) positive for pap, 66 (33.67%) positive for aer, 31 (15.81%) positive for caf,
13 (6.63%) positive for hly, 01 (0.51%) positive for VT2 and none of the lineages
were positive for LT, Sta and STb . Apparently healthy dogs, without colibacillosis
symptoms could be participating in the epidemiological chain as an E. coli reservoir
uropathogenic to man, as the genes found with high frequency were aer, sfa and pap
present in extraintestinal infections, more specifically urinary infections. The dogs can
participate as a reservior of E. coli lineages resistant to antimicrobials. Of the E. coli
samples tested, 85,64% presented resistance to Cefalotina and 0% resistance to
Norfloxacina. More research is needed on how the transmission of pathogenic E. coli
between the dog and man happens and also on the uropathogenic virulence factors
found more frequently, such as aer, sfa and pap.
Key words: Escherichia coli. Faeces. Dogs. Antibiotics [resistance]. Virulence
factors.
LISTA DE QUADROS
Pág.
Quadro 1 - “Primers” utilizados na PCR para amplificar fragmentos de
diferentes genes para enterotoxinas (LT, STa e STb) e vê-
rocitotoxinas (VT1, VT2 e VT2c) e de diferentes genes para
pap, sfa, afa, hly, era e cnf1.............................................................. 62
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Quantidade de isolados, por gênero ou espécie, de bactérias
e fungos obtidas a partir dos exames microbiológicos realiza-
dos com 220 swabs retais de cães.................................................. 67
Tabela 2 - Freqüência de resistência e sensibilidade de estirpes de E.
coli isoladas de fezes normais de cães aparentemente sa-
dios frente a diversos antimicrobianos.............................................. 71
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1- Distribuição de freqüência de fatores de virulência encontra-
dos nas linhagens de E. coli isoladas de amostras de fezes de
cães................................................................................................... 69
Gráfico 2 - Distribuição, em porcentagem, da sensibilidade e resistência
a antibióticos de estirpes de E. coli isoladas de fezes de cães
sem sinais de diarréia....................................................................... 72
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
NM Não móvel
Sfa Adesina fimbrial S
ExPEC E. coli extraintestinal
PCR Reação em cadeia pela polimerase
LPS Lipopolissacarídeo
CFA Fator de colonização antigênico
KDA Kilo Dalton
LA Lesão Localizada
DEPEC E. coli enteropatogênica do cão
FV Fator de virulência
mM Milimolar
µM Micromolar
U Unidade
µL Microlitro
bp Pares de bases
gr Grama
mL Mililitro
M Molar
pH Potencial de hidrogênio
rpm Rotações por minuto
EDTA Ácido dietilenodiaminotetracético
µg Micrograma
NCCLS “National Committee for Clinical Standart”
Obs: Algumas abreviaturas seguem as iniciais de sua grafia no idioma Inglês, visto o
uso consagrado na literatura técnica.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO............................................................................................. 17
2 OBJETIVOS................................................................................................. 20
3 REVISÃO DE LITERATURA........................................................................ 21
3.1 CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS DA E. coli................................ 21
3.2 MÉTODOS DE ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO..................................... 23
3.3 OCORRÊNCIA NATURAL E PATOGÊNICA NO HOMEM
E NOS ANIMAIS........................................................................................... 25
3.4 CLASSIFICAÇÃO SOROLÓGICA................................................................ 28
3.5 CLASSIFICAÇÃO DAS E.coli ...................................................................... 30
3.5.1 E. coli Enteroinvasora (EIEC).................................................................... 31
3.5.2 E. coli Enterotoxigênica (ETEC)................................................................ 33
3.5.3 E. coli Enteropatogênica (EPEC).............................................................. 39
3.5.4 E. coli Enterohemorrágica (EHEC)............................................................ 44
3.5.5 E. coli Uropatogênica (UPEC)................................................................... 48
3.5.6 E. coli Enteroagregativa (EaggEC)........................................................... 51
3.5.7 E. coli que Adere Difusamente (DAEC).................................................... 52
3.6 OUTROS FATORES DE VIRULÊNCIA........................................................ 53
3.6.1 Aerobactina................................................................................................. 53
3.6.2 Hemolisina................................................................................................... 55
3.6.3 Fator Necrotizante Citotóxico.................................................................... 55
3.6.4 Fator – R...................................................................................................... 57
4 MATERIAL E MÉTODOS............................................................................. 59
4.1 COLETA DE AMOSTRAS............................................................................ 59
4.2 EXAMES MICROBIOLÓGICOS DE AMOSTRAS DE FEZES
DE CÃES....................................................................................................... 61
4.3 ESTUDO DA PRESENÇA DE FATORES DE VIRULÊNCIA EM
LINHAGENS DE Escherichia coli ISOLADAS DE FEZES DE
CÃES SEM DIARRÉIA UTILIZANDO A REAÇÃO EM CADEIA
DA POLIMERASE........................................................................................ 61
4.3.1 Extração do DNA bacteriano..................................................................... 63
4.3.2 Reação em cadeia da polimerase (PCR) ................................................. 64
4.3.3 Detecção do produto amplificado............................................................. 64
4.4 TESTE DE SUSCEPTIBILIDADE AOS ANTIMICROBIANOS..................... 68
4.5 ESTATÍSITCA. ............................................................................................ 68
5 RESULTADOS.............................................................................................. 66
5.1 EXAMES MICROBIOLÓGICOS DE AMOSTRAS DE FEZES DE
CÃES ERRANTES....................................................................................... 66
5.2 ESTUDO DA PRESENÇA DE FATORES DE VIRULÊNCIA EM
LINHAGENS DE Escherichia coli ISOLADAS DE FEZES DE
CÃES SEM DIARRÉIA UTILIZANDO A REAÇÃO EM CADEIA
DA POLIMERASE........................................................................................ 68
5.3 ESTUDO DA PRESENÇA DE RESISTÊNCIA A AGENTES
ANTIMICROBIANOS EM ESTIRPES DE E. coli ISOLADAS
DE FEZES DE CÃES SEM SINAIS DEDIARRÉIA....................................... 70
6 DISCUSSÃO................................................................................................ 73
7 CONCLUSÕES............................................................................................ 81
REFERÊNCIAS............................................................................................ 82
17
1 INTRODUÇÃO
Escherichia coli é considerada habitante natural do trato intestinal dos animais
e do homem, mas também aparece como uma importante causa de diarréias,
infecções urinárias, mastites, septicemias, meningites, etc. Tem sido apontada como
responsável por causar diarréia seguida de morte em crianças de países em
desenvolvimento, assim como causa colite hemorrágica (HC), síndrome urêmica
hemorrágica (HUS) seguidas de falência renal, em crianças e adultos em países
desenvolvidos, sendo o sorotipo O157:H7 o mais comumente isolado de pacientes
com HUS. Este sorotipo não foi diagnosticado no Brasil. Veículos de infecção têm
sido alimentos de origem animal, água e alimentos mal lavados. No entanto, há
relato da ocorrência de E. coli entro hemorrágica (EHEC ou STEC) no Brasil, mas
com o sorotipo O111:NM, em crianças com diarréia aguda sanguinolenta e não
sanguinolenta atendidas em emergência em Hospital da cidade de São Paulo,
Brasil (CAMPOS; TRABULSI, 1999; GUTH, 2002; SUSSMAN, 1997; WANG, 2002;
YATSUYANAGI, 2002).
As diferentes formas de manifestação clínica das colibaciloses estão
associadas a diferentes propriedades de virulência do microrganismo. Os fatores de
virulência de Escherichia coli podem ser componentes da estrutura bacteriana,
produção de diferentes tipos de exotoxinas (enterotoxinas, verotoxinas, fator
necrotisante citotóxico, hemolisinas, entre outros), bem como capacidade de
resistência aos antimicrobianos. Com relação às infecções intestinais, pelo menos
seis categorias de Escherichia coli são conhecidas: Escherichia coli enteroinvasora
(EIEC), Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC), Escherichia coli enteropatogênica
18
(EPEC), Escherichia coli entero-hemorrágica (EHEC), Escherichia coli
enteroagregativa (EaggEC), Escherichia coli que adere difusamente (DAEC)
(CAMPOS; TRABULSI, 1999; RIBEIRO, 2001).
Além da ocorrência de colibaciloses em suínos, bovinos e aves, existem
relatos em cães e gatos, embora em número mais reduzido. Muitos pesquisadores
admitem a participação de cães filhotes ou adultos sem manifestação de sintomas
de colibacilose, na cadeia epidemiológica como reservatório de Escherichia coli
patogênica ao homem (DROLET et al., 1994).
E. coli enteropatogênicas foram isoladas de cães filhotes saudáveis em um
canil, nos Estados Unidos, onde houve um surto de diarréia sanguinolenta
(HOLLAND et al., 1999). Estudo feito por Nakazato et al. (2004) confirma a presença
de E.coli enteropatogênica em cães brasileiros com ou sem diarréia. Os fatores de
virulência achados nestas linhagens foram similares às EPEC em humanos, levando
a possibilidade de a EPEC poder se mover entre populações humanas e caninas.
O grupo das Escherichia coli uropatogênicas (UPEC) está associado a
doenças no trato urinário tanto em humanos como em animais. Grande parte das
infecções de trato urinário tem início com a colonização do colón por uma estirpe de
E.coli que tem a capacidade de causar infecções naquele sítio. As infecções de trato
urinário em humanos, geralmente são causadas por linhagens uropatogênicas de
E.coli, as quais possuem capacidade de adesão à mucosa da vesícula urinária,
sendo que as adesinas mais importantes nestas situações são os pili (os genes que
os codificam são designados pap - pili associado com pielonefrite). Além dos pili,
existem as fímbrias S (sfa), que também se constituem em importantes adesinas no
sítio mencionado (SAYLERS; WHITT, 1994). E.coli uropatogênicas podem
apresentar a habilidade de adquirir ferro, o que também constitui importante fator de
19
virulência, sendo que um dos mecanismos utilizados é o sideróforo, codificado pelo
gene aer (SAYLERS; WHITT, 1994).
Fatores de virulência uropatogênicos foram detectados em fezes de cães
saudáveis, sendo pap o gene encontrado com maior frequência (YURI et al., 1997,
1998). Escherichia coli de fezes de cão, comumente exibem características típicas
de ExPEC humana (E. coli extraintestinal). A maioria dos isolados de fezes de cão
são pap positivo e podem ser diretamente relacionados com isolados clínicos de
pacientes humanos com cistite, pielonefrite, bacteremia ou meningite. Quando E. coli
pap positiva estava presente, era predominante nas estirpes de E. coli fecal
(JOHNSON et al., 2000).
O cão errante poderia estar contaminando o meio ambiente e expondo o ser
humano a enterites por E. coli e até mesmo outras manifestações de colibacilose,
através do risco de contaminação de mananciais ou pelo contato direto que pessoas
poderiam vir a ter com estes animais os quais, desta forma, atuariam como fontes de
infecção na ocorrência de colibacilose humana (BLANCO et al., 1997; KRUTH, 1998;
MURRAY, 1999).
20
2 OBJETIVOS
O presente estudo teve como objetivos:
- Verificar a ocorrência de Escherichia coli patogênica ao homem nas fezes de
cães errantes, aparentemente sadios, isto é, com ausência de sintomas de
colibacilose.
- Verificar a frequência de microrganismos presentes na microbiota intestinal
dos cães errantes estudados.
- Pesquisar a presença de fatores de virulência em estirpes de Escherichia
coli isoladas das fezes dos cães de rua, utilizando a técnica de PCR (“Polimerase
Chain Reation” ou reação em cadeia da polimerase).
- Traçar um perfil de sensibilidade a agentes microbianos das estirpes de
Escherichia coli isoladas.
21
3 REVISÃO DE LITERATURA
Por mais de meio século, a E. coli foi considerada o principal comensal em
fezes. Essa visão mudou progressivamente ao longo dos anos com o acúmulo de
evidências indicando que E. coli é capaz de causar doenças no homem e nos
animais. Infecções devido a E. coli patogênica podem ser limitadas à colonização da
superfície da mucosa ou podem ser disseminadas pelo corpo e tem sido associada à
infecções do trato urinário, septicemia, meningites e infecçõe gastro intestinais
(CHEN; FRANKEL, 2005).
3.1 Características microbiológicas da Escherichia coli
Escherichia coli está compreendida dentro do Gênero Escherichia, Família
Enterobacteriaceae. Trata-se de um bastonete Gram negativo, que pode estar
isolado ou aos pares, medindo aproximadamente 1,5 x 4 micrômetros, representa
uma importante parte das bactérias anaeróbias facultativas (DROLET et al.,1994).
Em meio sólido, não são pigmentadas e podem ser lisas ou rugosas, geralmente as
colônias são circulares, com bordos bem definidos quando lisas. Algumas estirpes
produzem colônias mucóides. Cresce muito bem à temperatura de 37ºC
(SUSMANN, 1997).
Em ágar MacConkey, é ativa bioquimicamente; fermenta a glicose e outros
açúcares, freqüentemente produz gás; são catalase positiva e oxidase negativa;
reduz nitrato para nitrito (MURRAY, 1999).
22
Considerada habitante natural do segmento posterior do trato intestinal
(extremo de íleo, cólon) dos animais de sangue quente e do homem e representa
aproximadamente 1% da flora bacteriana do intestino (CAMPOS; TRABULSI, 1999;
NICOLET, 1985). É eliminada com as fezes e contamina o meio ambiente. A
presença desta espécie na água ou em alimentos é considerada ser indicador de
contaminação fecal e, provavelmente não ocorre em vida livre no meio ambiente
(MURRAY, 1999).
A função principal da E. coli reside na regularização dos processos intestinais
de decomposição e a produção de importantes vitaminas (tiamina, ácido fólico,
vitaminas C e K) (NICOLET, 1985).
A habilidade da E. coli de causar doença em humanos é devida à expansão
de vários fatores de virulência, e os genes responsáveis por sua codificação podem
estar localizados tanto no cromossomo como em plasmídios ou fagos. No
cromossomo, os determinantes de virulência estão organizados em grandes
fragmentos de DNA, denominados ilhas de patogenicidade (PAI) (DONNENBERG,
2001; KNÖBL, 2005). Sua patogenicidade vai ser caracterizada pela forma como a
bactéria se liga à célula do hospedeiro, à produção de toxinas e a sua invasão. Uma
bactéria patogênica é identificada através de seus fatores de virulência que vêm a
ser “estratégias”, que de alguma maneira, contribuem para sua instalação no tecido
humano ou animal de forma a vencer as barreiras de defesa do sistema imune.
Entre os fatores de virulência que provocam a destruição tecidual incluem-se as
exotoxinas, enzimas hidrolíticas, produtos bacterianos que induzem resposta auto-
imune e endotoxinas (MURRAY, 1999; SEARS; KAPER, 1996).
A maioria das linhagens é móvel por possuírem flagelos perítricos típicos das
Enterobacteriáceas. Também há as linhagens imóveis. Algumas formam cápsulas de
23
polissacarídeo. A estrutura celular de muitas se caracteriza pela posição das
fímbrias e dos pili sexuais, assim como de plasmídios em seu citoplasma dos quais
são responsáveis por muitas atividades biológicas como adesão, fermentação de
açúcares, produção de colina, hemolisina, enterotoxina, resistência aos antibióticos,
metais pesados e luz ultravioleta (NICOLET, 1985).
3.2 Métodos de Isolamento e Identificação
Tendo em vista que E. coli é componente normal da microbiota do intestino
delgado e intestino grosso, o seu simples isolamento nas fezes ou intestino de cães
e gatos não é significante. Para se estabelecer a enteropatogenicidade de isolado de
E. coli, devem ser realizados ensaios especializados tais como bioensaios, ensaios
em cultura tecidual, imunoensaios, testes genômicos para diferenciar isolados
invasivos ou enterogênicos de linhagens não patogênicas (ETTINGER, 1995).
Para o isolamento de E. coli pode-se utilizar ágar sangue e métodos seletivos
que, por exemplo, inibam o crescimento de bactérias Gram positivas (Ágar –lactose
azul de bromotimol, agar Endo, ágar MacConkey). O emprego de ágar- sangue
permite a observação de produção de hemolisina (NICOLET,1985). As amostras
fecais (fezes totais, “swabs” retais ou “swabs” preparados de fezes totais) devem ser
examinadas assim que forem recebidas no laboratório. Se as amostras não puderem
ser processadas imediatamente, devem ser refrigeradas a – 70ºC logo depois da
coleta. Se os “swabs” retais não puderem ser examinados dentro de 1 ou 2 horas,
precisam ser colocados em meio de transporte e refrigerados. Devem ser
24
completamente cobertos pelo meio de transporte e mantidos suficientemente úmidos
para seu ótimo restabelecimento (MURRAY, 1999).
Depois do advento da biologia molecular e a identificação de fatores de
vrirulência, a superfície bacteriana recoberta por antígenos passou a ser tida como a
impressão digital da bactéria, o que levou a uma classificação sorológica baseada
nos diferentes antígenos da superfície molecular bacteriana (SAYLERS; WHITT,
1994).
Atualmente, o diagnóstico pode ser feito através de ELISA, sondas genéticas
ou PCR que pesquisam os fatores de virulência da bactéria (CAMPOS; TRABULSI,
1999). Considerando a importância clínica das E. coli patogênicas métodos de
detecção rápida, sensível e específica são requeridos para identificar isolados
produtores de toxinas e substituir técnicas de cultura de tecidos que consomem
muito tempo e são muito caras como as relatadas para E. coli enterotoxigênicas
(POLLARD, 1990). Estudo feito por Yamamoto et al. (1995), revela a importância do
uso de PCR na detecção de fatores de virulência para E. coli uropatogênicas
(patogênicas para o sistema urinário). Tal detecção foi altamente específica, sensível
e rápida e teve completa concordância com resultados obtidos por teste de
hibridização com DNA. Segundo pesquisa de Woodward et al. (1992), PCR é um
teste poderoso não apenas para detecção de seqüências específicas, mas também
é importante na diferenciação entre seqüências similares.
25
3.3 Ocorrência natural e patogênica no homem e nos animais
A colonização do intestino tem lugar pouco depois do nascimento. A
microbiota normal do intestino delgado tem um importante papel na colonização
preventiva por bactérias patogênicas (GREENE, 1984; NICOLET, 1985).
Nos filhotes de cães, microrganismos que colonizam o trato intestinal são
derivados da exposição com as mães, entre os filhotes da ninhada, com o meio
ambiente; a primeira a colonizar é a Escherichia coli seguida de Clostridium
perfringens e streptococos e, finalmente por Lactobacillus e Candida. Escherichia
coli, como outras bactérias da microbiota intestinal, permanece relativamente estável
na composição por toda a vida do indivíduo (GREENE, 1984). Estudos mostraram
que bebês humanos tenderam a adquirir a microbiota fecal de suas mães,
geralmente através da rota oral. A microbiota fecal dos bebês mostrou-se não ser
tão diversa quanto à de suas mães e variação genética foi observada em linhagens
durante a transmissão (SUSSMAN, 1997).
A concentração de bactérias no conteúdo do intestino delgado proximal é
relativamente baixa, devido à influência do suco gástrico e da bile e, gradualmente
aumentando para o máximo de sua concentração na região ileocecal. O duodeno e
porção alta do jejuno abrigam a maioria das bactérias Gram positivas. Anaeróbios e
bactérias gram negativas predominam na porção distal do intestino delgado e cólon
(GREENE,1984).
Algumas linhagens são consideradas patogênicas para o homem e/ou
animais. Neste sentido, tem uma influência decisiva o estado de imunidade
(infecções freqüentes em indivíduos jovens) e as mudanças das condições
26
fisiológicas determinantes das modificações da microbiota intestinal (por exemplo,
depois do desmame ou perda de peso) (NICOLET, 1985).
Nos animais, a E. coli, tem aparecido como uma das causas mais importantes
de várias manifestações clínicas como diarréia, mastite, endometrite, cistite, nefrite,
artrite, aborto, osteomielite, endocardite, pneumonia, conjuntivite, septicemia, etc.
(KRUTH, 1998) (RADOSTITIS
1
et al., 2000 apud RIBEIRO, 2001, p.). Cães e gatos
pertencem àquelas espécies de animais que têm vivido muito próximas ao homem.
Como conseqüência, contatos entre humanos, cães e gatos são numerosos e a
possibilidade de transmissão de microrganismos entre estas espécies diferentes de
hospedeiros é extremamente alta. Algumas E. coli patogênicas são transmitidas
entre diferentes espécies de hospedeiros e pode causar doença em um e não em
outro (BEUTIN, 1999)
Certas estirpes de E. coli comportam-se como patógenos em cães e gatos
causando infecções gastrointestinais e doenças extraintestinais. Escherichia coli
pode causar infecções no trato genito urinário e doenças sistêmicas em cães e
gatos, tais como vaginites e piometra, prostatites, otite externa, bacteremia,
endotoxemia, infecções respiratórias, cistites, osteomielites e fístula perianal
(OLUOCH, 2004; BEUTIN, 1999). Linhagens de E. coli canina e felina pertencem a
um número limitado de sorotipos e grupos clonais e são freqüentemente
encontrados como parte da microbiota intestinal normal destes animais. Alguns dos
tipos freqüentemente isolados de E.coli patogênica extraintestinal de cães, gatos e
humanos parecem ter uma proximidade genética importante, mas apresentaram
diferenças nas suas adesinas P-fimbriais que determinam a especificidade do
1
RADOSTITIS, O. M.; GAY, C. C.; BLOOD, D. C.; HINCHCLIF, K. W. Diseases caused by Escherichia coli.
In: Veterinary Medicine. A textbook of the diseases of cattle, sheep, pigs, goatsand horses. 9 ed. London: W. B.
Saunders, 2000, p. 779-809.
27
hospedeiro (BEUTIN, 1999). Escherichia coli é comumente isolada em piometra
canina, mas pouco se conhece sobre os fatores de virulência que podem estar
envolvidos na precipitação desta doença (CHEN, 2003). Wadas et al. (1996)
trabalharam com cães saudáveis, com piometra e com infecções urinárias. Foram
coletadas amostras de fezes normais de cães saudáveis (“swab” retal), amostras
retais de pacientes com piometra (fezes normais), e urina de cães com infecção
urinária. Os resultados indicam que os isolados mostraram um alto grau de
similaridade entre as amostras. Estes achados sugerem que isolados de E. coli de
piometra originam dos intestinos do mesmo cão.
Low et al. 1988 estudaram E. coli isoladas do reto e do trato urinário de cães
com infecção urinária e concluíram que o isolado da urina poderia ser
predominantemente de estirpe intestinal. Em mulheres, a microbiota fecal é
reconhecida como reservatório de infecções bacterianas do trato urinário. A
colonização do trato urinário de mulheres é freqüentemente precedida pela
colonização do muco vaginal por bactérias da flora intestinal que ascendem pela
uretra para a bexiga urinária. Isso pode levar a acreditar que isolados de E. coli de
piometra canina podem, também ter origem fecal (WADAS, 1996).
No ser humano, o microrganismo tem sido associado a graves distúrbios
intestinais, além de infecções urinárias, colite hemorrágica, meningites do recém
nascido e septicemias. E. coli é responsável por aproximadamente 40 a 50% da
casuística de septicemias, causadas por microrganismos Gram negativos no homem
e 90% das infecções urinárias. (CAMPOS; TRABULSI, 1999).
28
3.4 Classificação sorológica
Certas estirpes de E. coli comportam-se como patógenos em cães e gatos
causando infecções gastrointestinais e doenças extraintestinais. Escherichia coli
pode causar infecções no trato genito urinário e doenças sistêmicas em cães e
gatos, tais como vaginites e piometra, prostatites, otite externa, bacteremia,
endotoxemia, infecções respiratórias, cistites, osteomielites e fístula perianal
(OLUOCH, 2004; BEUTIN, 1999). Linhagens de E. coli canina e felina pertencem a
um número limitado de sorotipos e grupos clonais e são freqüentemente
encontrados como parte da microbiota intestinal normal destes animais. Alguns dos
tipos freqüentemente isolados de E.coli patogênica extraintestinal de cães, gatos e
humanos parecem ter uma proximidade genética importante, mas apresentaram
diferenças nas suas adesinas P-fimbriais que determinam a especificidade do
hospedeiro (BEUTIN, 1999). Escherichia coli é comumente isolada em piometra
canina, mas pouco se conhece sobre os fatores de virulência que podem estar
envolvidos na precipitação desta doença (CHEN, 2003).
Segundo Nicolet (1985), a tipificação sorológica baseia-se no reconhecimento
dos antígenos:
a) Antígenos O somáticos ou da parede celular (polissacarídeos,
termoestáveis).
b) Antígenos K da cápsula (polissacarídeos).
c) Antígenos H dos flagelos (proteína termolábil).
29
Há também, os antígenos fimbriais, mas ainda não se tornou convencional
incluí-los na fórmula sorológica (SUSSMAN, 1997). Fímbria e outras adesinas de
superfície são fatores de virulência que têm sido usados com muito sucesso como
antígenos para a sorotipagem. Devido à múltipla expressão fimbrial de alguns clones
bacterianos são requeridos métodos mais sofisticados de identificação, os quais são
feitos em laboratórios mais especializados (ORSKOV; ORSKOV, 1992).
Os antígenos O (somáticos), correspondem à fração polissacarídica do
lipopolissacarídeo (LPS), componente comum da parede bacteriana das
enterobactérias em geral, denominadas endotoxinas. O antígeno O identifica o
sorogrupo da estirpe bacteriana (SAYLERS; WHITT, 1994). Nos processos
infecciosos por E. coli, pode ocorrer liberação da fração LPS ou com a morte do
organismo ou sua multiplicação. Há uma interação entre a fração LPS e as células
epiteliais, principalmente leucócitos, provocando liberação de mediadores de
inflamação. Tal processo pode determinar tanto a morte das bactérias quanto das
células do hospedeiro, provocando destruição tecidual e sintomas sistêmicos (febre,
distúrbios na circulação periférica e choque, como nas infecções mamárias)
(RIBEIRO, 2001).
Raramente os antígenos O não estão associados a doenças. Muitos
antígenos O, geralmente não associados com antígenos K, são aqueles encontrados
em sorotipos de linhagens de certas doenças diarreicas, como as EPEC (ORSKOV;
ORSKOV, 1992).
Os antígenos flagelares (H), de linhagens móveis, possuem função não
totalmente esclarecida na patogenicidade do agente (ACRES, 1983). Muitas
linhagens são vagarosamente móveis, isto é, é difícil sua produção em culturas para
o propósito de determinação do antígeno (ORSKOV; ORSKOV, 1992).
30
A presença de antígeno K (capsular), de constituição polissacarídica e
protéica que circunda a parede bacteriana, inibe a ativação do sistema complemento
e /ou opsonização, auxiliando na proteção do agente etiológico contra mecanismos
imunológicos entéricos de defesa. (RIBEIRO, 2001). Segundo Saylers e Whitt
(1994), o antígeno H seria o identificador dos sorotipos da E. coli.
Nem todas as amostras de Escherichia coli provenientes, seja do intestino
humano ou de qualquer outro local do organismo, apresentam os três tipos de
antígenos ao mesmo tempo (CAMPOS; TRABULSI, 1999).
3.5 Classificação das Escherichia coli
Com relação às infecções intestinais, pelo menos seis categorias de
Escherichia coli são conhecidas: Escherichia coli enteroinvasora (EIEC), Escherichia
coli enterotoxigênica (ETEC), Escherichia coli enteropatogênica (EPEC), Escherichia
coli entero-hemorrágica (EHEC), Escherichia coli enteroagregativa (EaggEC),
Escherichia coli que adere difusamente (DAEC).(CAMPOS; TRABULSI,1999;
SAYLERS; WHITT, 1994).
31
3.5.1 Escherichia coli enteroinvasora (EIEC)
São conhecidos 14 sorotipos (O28, O29, O112, O121, O124, O135, O143,
O144, O152, O164, O167 e O173). (CAMPOS; TRABULSI, 1999; LEVINE, 1987). A
maioria é imóvel e não possui o antígeno K e fermenta lactose em anaerobiose. Tais
sorotipos são raramente encontrados em intestino normal ou associados com outras
doenças por E. coli (ORSKOV; ORSKOV, 1992; SUSSMAN, 1997). A infecção
causada por EIEC, consiste em inflamação e necrose da mucosa do cólon.
Clinicamente, manifestam-se por diarréia sanguinolenta ou não, com presença de
leucócitos e muco, geralmente acompanhada por dores abdominais e febre
(CAMPOS e TRABULSI, 1999). A habilidade destas estirpes de invadir as células é
devida a genes de virulência presentes no plasmídio pInv.
Estudos demonstraram que filtrados de cultura de EIEC estimulam moderada
secreção sem danos histológicos em segmento ileal ligado de coelho. A atividade
secretória presente foi reportada ser, parcialmente termo lábil e ferro reguladora
(SEARS; KAPER, 1996). EIEC apresenta a capacidade de invadir e se espalhar
lateralmente para as células adjacentes da mucosa do cólon, onde proliferam,
levando à morte celular. A capacidade de proliferar no interior das células e de
provocar doença parece ser dependente de genes plasmidiais e cromossômicos.
(CAMPOS; TRABULSI, 1999).
As EIEC não produzem a toxina Shiga, mas produzem, em baixos níveis, uma
toxina semelhante (enterotoxina EIEC). As linhagens EIEC secretam uma pequena
citotoxina (maior que 30kDa) com baixo nível de toxicidade em células Vero. Esta
citotoxina é imunologicamente e geneticamente distinta das SLT I e SLT II e sua
32
atividade não é conhecida (SEARS; KAPER, 1996). Este fato explicaria a ausência
de Síndrome Urêmica Hemolítica como complicação de disenteria devida a EIEC
(SAYLERS; WHITT, 1994).
As infecções causadas por EIEC são mais freqüentes em crianças maiores de
dois anos de idade e no adulto. O diagnóstico é feito pela coprocultura, que consiste
no cultivo de EIEC em meios de MacConkey e SS (Salmonella e Shigella) e na
caracterização de biossorotipos (através de provas bioquímicas e sorológicas).
Alguns sorotipos apresentam antígenos O idênticos aos da Shigella. Atualmente a
identificação pode ser feita por meio de PCR (reação em cadeia da polimerase) ou
de sondas genéticas que detectam uma seqüência de plasmídio de invasão
(CAMPOS; TRABULSI, 1999). Sua patogenicidade também pode ser demonstrada
pelo teste de Serény, que consiste na instilação da bactéria no olho de cobaia
albino. A amostra sendo invasora prolifera abundantemente nos tecidos do olho do
animal, causando ceratoconjuntivite que cura espontaneamente em duas a três
semanas.
As infecções por EIEC geralmente curam espontaneamente. Tais linhagens
são sensíveis à maioria dos antibióticos. (CAMPOS; TRABULSI, 1999). No Brasil,
atribui-se às infecções humanas a ingestão de água, alimentos contaminados e o
contato pessoal. Não tem sido descrita em cães.
33
3.5.2 Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC)
ETEC é uma das mais importantes causas de diarréia em humanos e animais
domésticos. Infecções por ETEC comportam-se como um dos maiores problemas de
saúde em países em desenvolvimento computando mais de 200.000 casos de
diarréia e, aproximadamente 380.000 mortes anualmente entre crianças de menos
de 5 anos de idade. Também são causa comum de diarréia entre viajantes de países
industrializados menos do que em países em desenvolvimento (TAUSCHEK et al.,
2002). Existem as amostras que produzem toxinas termolábeis (LT) e outras
termoestáveis (ST). Algumas produzem as duas toxinas (CAMPOS; TRABULSI,
1999). As enterotoxinas produzidas pela ETEC foram primeiramente descritas em
suínos e mais tarde em bezerros e cordeiros. Poucos sorotipos foram envolvidos, e
em muitos destes foram encontrados grupos O como O138, O139 e O 141. Depois,
O147, O149 e O157. As estirpes de ETEC, principalmente aquelas associadas com
surtos, tendem a se agrupar em poucos sorotipos. (MURRAY, 1997; ORSKOV;
ORSKOV, 1992).
Uma pesquisa feita no Japão com um surto de intoxicação alimentar, mostrou
pessoas apresentando sintomas como diarréia, febre e dor abdominal. Foram
examinadas amostras de fezes por PCR e constatou-se a presença de STh (toxina
termo estável humana) (TSUJI et al., 2002). Linhagens de ETEC são importantes
patógenos em São Paulo, Brasil, e são responsáveis por 7 a 20% dos casos de
diarréia infantil. O reservatório da infecção por ETEC no homem é o próprio homem.
A infecção se transmite pela ingestão de água ou alimentos contaminados. Há
indícios da transmissão da bactéria por contato pessoal, em berçários e enfermarias
34
de pediatria (CAMPOS; TRABULSI, 1999). Os sintomas mais proeminentes da
doença provocada por ETEC são diarréia com cãibras abdominais acompanhada de
náuseas e dor de cabeça, geralmente com poucos vômitos e febre. Embora a ETEC
seja associada com suave diarréia aquosa, recentes surtos têm-se mostrado mais
prolongados (MURRAY,1999). As bactérias aderem superficialmente, não
penetrando no epitélio intestinal. Devido a isso, as fezes não apresentam leucócitos,
sangue ou muco (CAMPOS; TRABULSI, 1999).
ETEC coloniza o intestino delgado por meio de adesinas fimbriais e afimbriais,
geralmente chamadas fatores de colonização antigênicos (CFA). São estruturas
encontradas na superfície destas bactérias, geralmente de natureza fimbrial, que
mediam a colonização intestinal. São proteínas imunogênicas sendo descritos vários
tipos antigenicamente distintos (CFA/I, CFA/II, CFA/III, etc.). Mais recentemente foi
descrita uma fímbria semiflexível, formadora de feixes, denominada Longus, que é
codificada por plasmídio (lngA). Esta fímbria é homóloga à fímbria BFP de EPEC e
pilinas tipo I de Neisseria, Pseudomonas e Moraxella. (CAMPOS; TRABULSI, 1999;
PICHEL, 2002).
Diferentes estudos têm mostrado que os fatores de colonização (CFs)
ocorrem em 43% de 29% das estirpes isoladas, mas um considerável número de
linhagens de ETEC isoladas de pacientes com diarréia ainda não produzem CFs
conhecidos (NISHIMURA et al., 2002).
Os principais CFAs associados às amostras de ETEC humana são CFA I e
CFA II (SAYLERS e WHITT, 1994). Uma vez atada aos enterócitos, a bactéria
produz a toxina termolábil ou “heat-labile” (LT) ou toxina termoestável ou “heat-
stable” (ST), ou ambas causando a diarréia. Além disso, os fatores de virulência da
35
ETEC são freqüentemente associados com certos sorotipos O: H (PACHECO et al.,
1997).
Investigações epidemiológicas mostram que estirpes de ETEC são
geralmente restritas a um número limitado de sorotipos baseados na combinação de
lipopolissacarídeos (LPS) (antígeno O) e flagelos (antígeno H) (PACHECO et al.,
1997).
São conhecidas duas enterotoxinas LT (LT-I e LT-II); a LT-I é produzida por
amostras associadas ao homem, enquanto a LT-II tem sido encontrada em amostras
isoladas de alimentos e de certos animais, como os suínos (CAMPOS; TRABULSI,
1999).
A enterotoxina LT-I é uma proteína imunogênica de, aproximadamente 80
KDa (kilo - daltons ) cuja seqüência de amoniácidos compartilha um grau de
homologia com a toxina colérica (CT). Tais toxinas apresentam cinco subunidades B
e uma subunidade A. A subunidade B da LT - I interage com o receptor celular como
a toxina colérica (G M1) (CAMPOS; TRABULSI, 1999). Diferentemente da toxina
colérica, que é excretada no meio de cultura, a LTI é introduzida no meio
periplasmático pela bactéria (SAYLERS; WHITT, 1994). Durante a infecção intestinal
a toxina sai da célula bacteriana para a mucosa intestinal, devido à presença de sais
biliares e tripsina no suco entérico. Também pela baixa concentração de ferro
(CAMPOS; TRABULSI, 1999; SAYLERS; WHITT, 1994). A toxina fixa-se ao receptor
(G M1) através de sua subunidade B, ocorrendo a entrada da subunidade A na
célula. Esta é clivada em A1 e A2 A subunidade A1 reage com o NAD (nicotinamida
adenina dinucleotúdeo), ativando a adenilciclase que transforma ATP em AMP
cíclico. Com o aumento do AMP cíclico e sua constante produção, acontece uma
menor absorção de sódio pelas microvilosidades e maior excreção de cloro e
36
bicarbonato pelas criptas intestinais, com acúmulo de líquido na luz intestinal e
diarréia. A subunidade A2 tem seu mecanismo, ainda desconhecido. A toxina LT II
possui os mesmos mecanismos de ação e estrutura molecular que a LT I (CAMPOS
e TRABULSI, 1999). A LT-II tem sido encontrada, primeiramente, em amostras de
animais (suínos, bovinos e búfalos) e alimentos e não tem sido associada com
doenças em outros animais e no homem (SAYLERS; WHITT, 1994; SUSSMAN,
1997). A LT II subdivide-se em LT IIa e LT IIb. A patogênese de tais toxinas não tem
sido bem estabelecida. A LT IIa liga-se melhor ao receptor gangliosídeo GD1b e a
LT IIb, adere-se melhor ao GD1a (SEARS; KAPERS, 1996). LT é estruturalmente e
biologicamente relacionada à toxina colérica com 77% dos nucleotídeos e proteínas
homólogas. Ambas são codificadas por plasmídios (TAUSCHEK, 2002).
As STa e STb são toxinas que apresentam tamanho menor ( 2 K Da), o que
explica sua termoestabilidade ( CAMPOS; TRABULSI,1999). Ambas são excretadas
no meio de cultura, em uma série de etapas que vão modificando o tamanho da
molécula. Processo semelhante é observado na secreção de STb. (CAMPOS;
TRABULSI, 1999). A STa causa, com a fixação da bactéria na membrana celular,
um aumento do GMP cíclico (através da ativação da guanilato ciclase) no citoplasma
da célula do hospedeiro. Tal aumento determina alterações no metabolismo celular,
inclusive com relação à atividade das bombas iônicas. O aumento do GMP cíclico
leva às mesmas perdas de fluidos causadas pelo descontrole do AMP cíclico.
(CAMPOS; TRABULSI, 1999; SAYLERS; WHITT, 1994). STb parece atuar por um
mecanismo diferente de STa devido a uma seqüência diferente de aminoácidos. Tal
toxina tem sido achada apenas em estirpes de ETEC de suínos, sendo questionável
sua contribuição na doença intestinal humana. Em contraste, o papel da STa é bem
estabelecida em doença humana ( SAYLERS; WHITT, 1994).
37
Os genes das LT-I e STa são codificados em plasmídios denominados ent
(SAYLERS; WHITT, 1994). As enterotoxinas humanas produzidas por estirpes de
ETEC, são similares às amostras de animais, que também são determinadas por
plasmídios. Os fatores de colonização ou de adesão, os quais, no entanto, são
diferentes antigenicamente daquelas estirpes encontradas em porco e bezerro. A
maioria dos surtos ocorridos nos EUA tem sido causada por amostras que produzem
ST ou ST combinada com LT (MURRAY, 1999).
No Brasil, um estudo foi feito entre 1975 e 1989, mostrando a incidência de
enterite patogênica por ETEC em crianças com idade entre 1 mês e 5 anos, com
atendimento não hospitalizado, durante aproximadamente 12 meses. A proporção
da diarréia foi de 7 a 12% , acontecendo mais freqüentemente entre Dezembro e
Fevereiro (PACHECO et al., 1997).
A LT-I pode ser detectada em cultura de tecidos, aglutinação de hemácias,
precipitação em gel, ELISA. A STa pode ser pesquisada por inoculação de
camundongos recém nascidos com sobrenadantes das culturas (Teste de Dean).
Um diagnóstico mais atual, é a pesquisa dos genes que codificam as toxinas LT-I e
STa por meio de sondas genéticas ou de PCR.(CAMPOS e TRABULSI,1999).
ETEC podem apresentar resistência múltipla aos antimicrobianos com
freqüência (CAMPOS e TRABULSI, 1999).
O papel da ETEC em doenças diarreicas em cães é bem pouco definido. No
entanto, pesquisas têm documentado a ocorrência de ETEC em cães (HOLLAND,
1999). Geralmente, os surtos ocupam lugar durante a primavera e o verão e afeta
cães de todas as idades, mas a incidência é maior nos adultos (STAATS, 2003).
Holland et al. (1999), examinaram isolados de E. coli de uma população,
selecionada ao acaso, de cães que, ocasionalmente teriam desenvolvido diarréia
38
sanguinolenta anteriormente, sem diagnóstico preciso. De 52 cães estudados, 22
apresentaram-se positivos para o gene sta, que codifica a toxina STa, pela técnica
de PCR.
ETEC foram isoladas de cães com diarréia e caracterizadas por um número
de métodos incluindo bioensaios, como alça ligada de íleo ou ensaio em
camundongo recém nascido, por testes sorológicos, por métodos de detecção
baseados em ácido nucleico. As ETEC isoladas de cães foram diferentes daquelas
isoladas em humanos ou outros animais devido a alguns traços fenotípicos. Seus
sorotipos foram raramente encontrados ou não encontrados entre isolados de
humanos, suínos e bovinos. ETEC que produzem LT I não foram encontradas em
cães (BEUTIN, 1999).
Olson et al. (1985) testaram amostras fecais de cães com diarréia e cães
saudáveis para Escherichia coli e Klebsiella pneumonie para propriedades
enterotoxigênicas. Vários testes foram realizados como estudo epidemiológico,
ensaios com células CHO (célula de ovário de Hamster chinês), testes de
hemaglutinação, sorológicos, microscopia eletrônica, testes para hemolisina. Foram
encontradas toxinas LT produzidas por estirpes de E. coli em fezes de cães com
diarréia. As amostras fecais de cães saudáveis do grupo controle não continham
linhagens produtoras de toxina LT. Nenhuma das enterotoxinas foi neutralizada por
anticorpos humanos anti-LT.
A maioria das estirpes de ETEC canina expressa enterotoxina ST, sendo as
LT raramente encontradas. As E. coli enterotoxigênicas da cães freqüentemente
produzem alfa hemolisina, da qual é encontrada em suínos, mas não em linhagens
de ETEC humana. A verdadeira incidência deste patótipo em diarréia canina ainda é
pouco esclarecida, com prevalência entre cães diarreicos entre 0 % a 31%,
39
particularmente em cães jovens e não foram encontradas em animais saudáveis do
grupo controle (BEUTIN, 1999; MARKS, 2003).
3.5.3 Escherichia coli enteropatogênica (EPEC)
Os sorotipos EPEC da E. coli são conhecidos desde 1945. Desde então, a
Escherichia coli foi implicada na ocorrência de diarréias e capaz de causar diarréias
em crianças com menos de um ano de idade. Em São Paulo, Brasil, manifesta-se
em 30% dos bebês, que geralmente não se alimentam com o leite materno
(CAMPOS; TRABULSI, 1999).
A infecção localiza-se, preferencialmente, no intestino delgado. O
reservatório das EPEC parece ser o próprio homem. Crianças com diarréia
representam a principal fonte de infecção. (CAMPOS; TRABULSI, 1999). Tais
bactérias pertencem a um grupo relativamente pequeno de sorogrupos O. Os
primeiros identificados foram os sorogrupos O111:H2 (classificada como EPEC 1 é a
E. coli mais comumente encontrada em crianças com diarréia nos EUA e o clone
mais frequentemente encontrado associado com diarréia no Brasil), O55:H6 e
subseqüentemente foram adicionados muitos outros relacionados com surtos
diarreicos (ORSKOV; ORSKOV, 1992). São conhecidos outros sorotipos tais como
O18ab, O18ac, O44, O86:H34, O114:H2, O119:H6, O127:H6, O128:H2 e O142:H6
(CAMPOS; TRABULSI, 1999; DONNENBERG, 2001). Doenças diarreicas em
animais causadas por E. coli, com especial característica de virulência como na
EPEC humana, não têm sido descritas. Contudo a diarréia em coelhos causada por
40
E.coli, produz uma doença em coelhos que é similar a doença humana causada por
EPEC em muitos aspectos (ORSKOV; ORSKOV, 1992). São causa de gastro-
enterite em bovinos jovens e neonatos (BEUTIN, 1999) e também tem sido
associada com diarréia em uma larga fileira de espécies animais (MARKS, 2003).
A descrição de uma lesão localizada (LA), o plasmídio EAF responsável pela
formação da lesão LA, localizado em uma ilha de patogenicidade referida como LEE
(“locus of enterocyte effacement”) e o teste de fluorescência da actina, têm servido
de ferramentas para definir o grupo O da EPEC a que pertence às estirpes
estudadas. O LEE é considerado ser uma ilha de patogenicidade porque contém um
locus virulento, não encontrado em linhagens de E. coli não patogênicas, ele é
inserido no genoma da E. coli em locais específicos (genes RNAt), e finalmente
porque seu conteúdo distinto de G+C indica que é originária de outra espécie
(DONNENBERG, 2001). Estudo feito em Bangkok, Tailândia, em crianças com
diarréia mostra positividade em tais testes alegando que a EPEC clássica é um
importante agente etiológico de diarréia em países em desenvolvimento com poucas
condições de higiêne. Geralmente é endêmica em cada lugar que ocorre (MARKS,
2003; ORSKOV e ORSKOV, 1992).
Os sorotipos geralmente são demonstrados por um teste de fluorescência que
mostra uma lesão típica da EPEC in vivo (“attanching and effacing”). Devido à
carência de meios de diagnóstico, poucos laboratórios tentam identificar esses
microrganismos (MURRAY, 1999).
Os sintomas são severos, prolongados, com diarréia não hemorrágica,
vômitos e febre em crianças e jovens. A infecção tem sido associada à diarréia
crônica; seqüelas podem incluir má absorção, má nutrição, perda de peso e retardo
no crescimento (MURRAY,1999).
41
Os mecanismos de patogenicidade das EPEC demonstram uma aderência às
células HEp-2 formando alguns grupamentos tridimensionais ou microcolônias na
superfície da célula. Este tipo de adesão é denominado adesão localizada (AL),
sendo típico de EPEC aparecendo após três horas de incubação (CAMPOS;
TRABULSI, 1999; GOFFAUX, 2000). Esse padrão de aderência é tão característico
e específico das estirpes de EPEC que pode ser usado como base para diagnóstico.
A habilidade de exercer essa aderência localizada pode ser transferida para
linhagens de E. coli não patogênicas de laboratório através da transformação do
plasmídio EAF (DONNENBERG, 2001).
No primeiro estágio, há uma associação não íntima da bactéria com a célula
hospedeira, a qual é mediada por um pili (gene de virulência). Numa segunda fase,
as bactérias ficam intimamente aderidas, em formações salientes da célula
(pedestais), as quais não apresentam microvilosidades, devido a um rearranjamento
estrutural. A associação das bactérias com a célula hospedeira ativa a
tirosinaquinase que aumenta o nível intracelular de Cálcio. A alteração de
constituição da célula é devida à condensação de filamentos de actina no local da
adesão (RIBEIRO, 2001; DEVINNEY, 2001). Histologicamente, outros estágios são
vistos como a deformação de algumas microvilosidades e destruição de outras
(CAMPOS; TRABULSI, 1999; SAYLERS; WHITT, 1994). Este tipo de lesão
histológica foi vista pela primeira vez em suínos, recebendo a designação de
“Attachment/ Effacement” ou lesão A/E. Estes termos são usados devido à íntima
união (“Attachment”) que se faz entre a bactéria e a superfície da célula da mucosa
intestinal e o desaparecimento ou como se apagam (“Effacement”) as
microvilosidades das bordas das células, onde a bactéria se adere, induzindo a
formação de pedestais em forma de copo compostas de proteínas citoesqueléticas
42
sobre as quais a bactéria permanece. (CAMPOS; TRABULSI, 1999;
DONNENBERG, 2001; SUSSMAN, 1997). Outras bactérias têm capacidade de
provocar o mesmo tipo de lesão tais como Escherichia coli entero-hemorrágica
(EHEC), Citrobacter freundii e Hafnia alvei( CAMPOS; TRABULSI, 1999).
A formação das lesões A/E envolve genes plasmidiais, cromossomais e
grande variedade de resposta celular. Tal plasmídio é denominado EAF (EPEC
“adherence factor”), os genes de virulência mais conhecidos são bfpA e per. O bfpA
é responsável pela síntese de subunidades que compõem a fímbria BFP (“bundle
forming pilus”), um apêndice de superfície e o gene per (“plasmidic encoeded
regulator”), que regula a função dos genes cromossômicos, envolvidos na lesão A/L.
Também o plasmídio EAF, transporta outro gene, cuja função não é conhecida, mas
que tem importância, pois é a partir dele que se prepara a sonda EAF, utilizada na
identificação de EPEC (CAMPOS; TRABULSI, 1999; SAYLERS ; WHITT, 1994;
SUSSMAN, 1997).
Há uma proteína, intimina, cuja produção é regulada por gene cromossomal
(eae), que promove a adesão íntima da bactéria com a célula epitelial (CAMPOS;
TRABULSI, 1999; DONNENBERG, 2001; RIBEIRO, 2001).
O diagnóstico da infecção é feito pelo isolamento da EPEC das fezes em agar
MacConkey. Os fatores de virulência são pesquisados através de sondas genéticas
ou de PCR (MURRAY, 1997). Há também reações de aglutinação com anti-soros
para a detecção dos vários sorogrupos e sorotipos. (CAMPOS; TRABULSI, 1999;
RIBEIRO, 2001).
Quando a antibioticoterapia for necessária, deve-se fazer antibiograma, pois
os sorotipos, muitas vezes, apresentam resistência (CAMPOS; TRABULSI, 1999).
43
Alguns sorogrupos de EPEC humana (O26, O44, O55, O86, O111, O114,
O119, O125, O126, O127, O128, O142 e O158) são ocasionalmente isolados de
cães e gatos com diarréia, mas muito pouco se sabe sobre estas estirpes. Algumas
linhagens eae positivas de cães foram também positivas para o gene eae B
(denominado recentemente como esp B), de plasmídios que codoficam fator de
aderência EAF e o gene bfp A, parecidos com as estirpes de EPEC humana. Ainda
assim, proteína eae obtida de amostras de cão foi encontrada ser sorologicamente
relacionada com a eae de EPEC humana (BEUTIN, 1999). Segundo estudos de
Nakazato et al. (2004), houve o isolamento de EPEC em fezes de cães com diarréia
e cães sem diarréia, na cidade de Campinas, SP, Brasil. Dos cães com diarréia,
foram isolados genes eae, mas não foram isolados genes para enterotoxinas,
plasmídio EAF ou Shiga toxinas. Os genes eae positivos pertenciam a uma larga
diversidade de sorotipos, incluindo O111:H25, O119:H2 e O142:H6, os quais são
comuns entre as EPEC humanas.
Lesões AE foram detectadas em intestino de gatos com diarréia, porém o
agente causal da diarréia não foi isolado. Em contraste, diferentes sorotipos de
EPEC foram isolados de cães com diarréia. Ainda assim, a proteína eae obtida de
estirpes de cães foi achada ser sorologicamente relacionada à eae de EPEC
humana não de EPEC suína (BEUTIN, 1999). Segundo Nakazato et al., 2004, EPEC
têm sido isoladas de cães, suínos, caprinos, coelhos, bovinos e gatos. O plasmídio
EAF e o gene bfpA não têm sido detectados em EPEC de suínos, bovinos e coelhos,
mas alguns isolados de EPEC de cães (DEPEC – “dog enteropathogenic E. coli”) e
maioria típica de EPEC de origem humana albergam ambos, EAF e o gene bfpA.
44
3.5.4 Escherichia coli entero-hemorrágica (EHEC)
A Escherichia coli entero hemorrágica ou verocitotoxigênica foi descrita, pela
primeira vez, em 1977 por sua habilidade em causar danos em cultura de células
Vero (células de linhagens renais de macaco verde africano) (VTEC) (BEUTIN,
1999).
Produzem citotoxinas SLT-I ou VT-I ou STx I( “Shiga like toxin ou Verotoxin”)
e SLT-II ou VT-II ou STx II que são tipos antigenicamente distintos. EHEC também
são conhecidas como STEC por produzirem toxinas parecidas com Shigella
dysenteriae tipo I. Estas toxinas são semelhantes na estrutura e na atividade
biológica com a toxina produzida por Shigella dysenteriae tipo-1, vindo a
denominação de “Shiga like” toxina, recentemente STx1 e STx2. (RIBEIRO, 2001).
Estão associadas com diarréias esporádicas, em crianças em países
desenvolvidos não sendo uma doença fatal, e há casos de colite hemorrágica (HC),
síndrome urêmica hemorrágica (HUS) e púrpura trombocitopênica e falha renal
aguda em humanos (adultos e crianças), nas quais se torna mais grave. Em animais,
VTEC tem sido mostrada em casos de diarréia em bovinos (VT II) e doença do
edema em suínos (VTe) (HAMMERMUELLER, 1994; SAYLERS; WHITT, 1994;
WOODWARD, 1992;). Raramente causa doença em gado ou carneiro, os quais são
reservatórios de muitas amostras (OSRKOV; OSRKOV, 1992).
Ainda que este fator de virulência possa ser encontrado em muitos sorotipos
diferentes (atualmente mais de 50), apenas poucos são bem caracterizados
(CAMPOS; TRABULSI, 1999; ORSKOV; ORSKOV, 1992). O sorotipo mais comum e
melhor caracterizado é o O157:H7, além do O26:H11. São encontrados em quase
45
todo o mundo, mas principalmente são descritos nos Estados Unidos e Canadá.
Segundo Karch et al. (1997), na Alemanha, foi feito um estudo em um Hospital para
crianças, entre 1991 e 1995, sendo descritos casos de diarréia não hemorrágica e
HUS (Síndrome Hemolítica Urêmica), provocadas pela EHEC (SLT-I e SLT-II).
Em sua maioria, está associado com alimentos contaminados de origem
bovina como carne crua ou mal cozida (doença do hambúrguer) e produtos lácteos
não pasteurizados, que acontece nos países desenvolvidos (BEUTIN, 1996;
TREVENA, 1996). Bovinos constituem o mais importante reservatório de VTEC
O157:H7 os quais podem ser excretadas pelas fezes normais de animais sadios ou
de fezes diarreicas (BEUTIN, 1996). A transmissão pode ser feita de pessoa para
pessoa por via fecal – oral (CAMPOS; TRABULSI, 1999). Estas linhagens colonizam
o trato gastrointestinal de bovinos e podem contaminar a carne no processo de
trituração. Uma variedade de outros alimentos, tais como frutas, verduras e raízes
têm sido envolvidas em surtos (DONNENBERG, 2001). Beutin et al. (1993)
analisaram a prevalência de algumas propriedades de verotoxina (Shiga toxina)
produzida por diferentes espécies de animais domésticos sadios. O alimento dos
animais estava livre de antibióticos ou aditivos como promotores de crescimento em
agricultura. VTEC foi bem menos frequentemente isoladas de animais não
ruminantes (aves, suínos, cães e gatos).
STEC ou VTEC são ocasionalmente isoladas de fezes de cães saudáveis ou
com diarréia, mas seu papel na diarréia canina ainda não é bem conhecido
(BEUTIN, 1999). Dados de estudos feitos por Marks et al. (2003) indicaram que
estirpes de E. coli carregando genes para Shiga-toxinas não são associadas à
diarréia canina. Há pequena informação documentando o papel da O157:H7 em
46
cães especificamente, e apenas poucas pesquisas têm documentado o isolamento
deste sorotipo das fezes de cães.
No Brasil, foi descrita em amostras fecais de bovinos, no Rio (CERQUEIRA
1
,
1999 apud RIBEIRO, 2001, p. 21) proveniente de animais de exploração leiteira e
uma de animal de corte. Apesar desta identificação, permanece incerta a
participação da E. coli O157:H7 na ocorrência de doença humana e mesmo de
animais, no Brasil (RIBEIRO, 2001). Estudo feito por Giraldi et al. (1990) com o
objetivo de verificar a ocorrência de VT (SLT) produzida por estirpes de E. coli
isoladas de doenças diarreicas de crianças na cidade de São Paulo, verificou um
nível muito baixo de produção de citotoxina (1 em 466 estirpes de E. coli estudadas).
Tal citotoxina não pertencia a sorotipos EPEC, EIEC ou EHEC. Não há dados da
ocorrência de colite hemorrágica e síndrome urêmica hemolítica na nossa
comunidade.
As EHEC são diferenciadas de outras patogênicas pelos seus fatores de
virulência que incluem a produção de Shiga toxinas (STxs) codificadas por
bacteriófago , presença de ilha de patogenicidade (LEE) a qual carrega o gene eaeA
(o qual codifica a intimina, proteína essencial para a ligação celular) e a presença do
plasmídio pO157 que carrega o gene ehxA (EHEC hlyA) que codifica hemolisina e
enterohomolisina (DONNENBERG, 2001;FENG, 2000; GOFFAUX, 2000).
Cada toxina é composta de uma subunidade simples A (35 KDa) e cinco
sudbunidades B (7,5 KDa). A subunidade B liga-se, especificamente ao globotryacil
ceramide (Gb3), glicolipídeo das células hospedeiras. A subunidade A, para ser
enzimaticamente ativa, precisa liberar o fragmento tóxico de 27KDa, fragmento
1
CERQUEIRA, A. M. F.; GUTH, B. E. C.; JOAQUIM, R. M.; ANDRADE, J. R. C. High occurrence of Shiga toxin-producing
Escherichia coli (STEC) in healthy cattle in Rio de Janeiro State, Brazil. Veterinary Microbiology, v. 70, n. 1, p. 111121, 1999.
47
A1(componente responsável pela inibição de síntese protéica na célula hospedeira).
Este fragmento é carregado por endocitose e transportado para o retículo endotelial,
ou seja, endocitose mediada por receptor. Esse processo ocorre através das
chamadas “coated pits”, que são depressões da membrana citoplasmática,
revestidas por uma proteína fibrosa conhecida como clatrina. Complexos ligante-
receptor da membrana plasmática são seletivamente internalizados. As subunidades
B se ligam ao glicolipídio Gb3 da membrana celular e a molécula da toxina é
endocitada formando uma vesícula. A clatrina é despolarizada e a vesícula se funde
com os lisossomos (talvez o fragmento A1 esteja envolvido com a quebra proteolítica
e redução das pontes de bissulfeto da subunidade A). No citoplasma, o fragmento A1
interage com a subunidade 60 S ribossomo, impedindo a ligação do aminoacil-RNA
transportador a esta subunidade (CAMPOS; TRABULSI, 1999). Ocorre a interrupção
da síntese protéica das células infectadas e morte por apoptose.( SEARS; KAPER,
1996).
Receptores para VT são encontrados em células endoteliais. Tais células
endoteliais dos rins parecem ser sensíveis à toxina. Acredita-se que Stx entre na
circulação sistêmica depois da translocação no epitélio intestinal e dano das células
endoteliais, o qual induz a ativação da coagulação em cascata, formação de
microtrombos, hemólise intravascular e isquemia. (DONNENBERG, 2001).
As subunidades A e B das SLT I e SLT II são 55% e 57% idênticas,
respectivamente, na sua seqüência de aminoácidos. As SLT causam um acúmulo de
fluidos e dano histológico, e não inflamatório em alça intestinal ligada de coelho,
diminuindo da absorção de NaCl (DONNENBEG, 2001).
48
3.5.5 Escherichia coli Uropatogênica (UPEC)
A pielonefrite é uma das doenças febris bacterianas mais comuns em
crianças. Se não tratada apropriadamente, pode causar lesão renal irreversível
levando a uma insuficiência renal. E. coli é causa primária de infecções do trato
urinário. Fatores de virulência, tais como a fímbria P e o pili tipo 1 facilitam a adesão
da bactéria nas células uroepiteliais. (CHEN, 2003).
As Uropatogênicas (UPEC) possuem vários tipos de adesinas. As fímbrias
tipo 1, participam na colonização da bexiga e trato urinário inferior, contudo
aumentam a suscetibilidade da bactéria aos neutrófilos. Receptores da fímbria tipo 1
estão presentes no epitélio bucal, intestinal e vaginal. Os receptores do hospedeiro
são glicoproteínas uromucóides (Tamm – Horsfall). A adesina mais importante das
amostras que infectam os rins é a fímbria P, pois causam as formas mais severas de
infecções do trato urinário. Em alguns casos, a amostra fecal de fímbria P é a
mesma isolada no trato urinário, o que suporta a hipótese que as UTI
(“uropathogenic tract infection”) são ascendentes. A arquitetura do pili revela singular
fator ligado às bactérias Gram negativas. Apresenta uma forma de fibra helicoidal
com diâmetro de 5 nm ou flexível, fina com diâmetro de 2 a 5 nm. O gene pap
codifica o pili P. Este gene constitui-se em um “cluster” de 11 genes que, juntos,
regularizam e juntam as proteínas estruturais necessárias para compor a adesina de
superfície (SUSSMAN, 1997).
O pili tipo 1 promove a colonização do trato vaginal , aumentando a
oportunidade das linhagens de E. coli alcançarem a uretra e a bexiga femininas
49
(SAYLERS; WHITT, 1994). Sua prevalência pode ser mais de 71% nas pielonefrites
e cistites associadas apresentando febre.
Estas fímbrias aderem-se a um receptor de membrana da célula do
hospedeiro a-D-Gal (1-4) b-D-Gal (globobiose). A fímbria S é chamada assim por se
ligar a um oligossacarídeo (sialosyl oligossacarídeo) que se apresenta na matriz
extracelular. Ela se liga e estimula a produção de IL-6 pelas células do epitélio renal.
Causam meningite neonatal, na presença de UTI. Outras não afimbriais (AFAI,
AFAIII e Dr), podem ser transportadas pelas uropatogênicas. Também apresentam
hemolisinas (HlyA) (CAMPOS; TRABULSI, 1999) que apresenta uma família de
citotoxinas, provocando a formação de poros nas células do hospedeiro,
principalmente neutrófilos, mastócitos, basófilos, linfócitos e plaquetas. Nos animais,
são mais letais que as não hemolíticas (SUSSMAN, 1997). As aerobactinas são
plasmidiais (gene aer) e captam o ferro do hospedeiro por processo metabólico cujos
sideróforos estão envolvidos. Sua maior virulência é causar septicemia (SUSSMAN,
1997).
A aderência é mais freqüente no epitélio urogenital canino do que fazem as
linhagens isoladas de fezes de cães sadios (BEUTIN, 1999; WESTERLUND, 1987).
A habilidade de aderir ao uroepitélio também é um importante fator em pielonefrite
humana. A adesão é mediada por uma fímbria P, a qual liga-se a um grupo
sanguíneo específico em células humanas. . Ao lado da fímbria P, que é codificada
pelo gene pap (pilus associado a pielonefrite), linhagens de E. coli associadas com
infecções urinárias humanas, possuem outras adesinas, as quais a patogênese
permanece não clara. Outros fatores de virulência reconhecidos são a atividade
hemolítica e a captação de ferro livre a qual a aerobactina tem requerido mais
50
atenção. Tais fatores de virulência ocorrem na mesma linhagem, as quais,
provavelmente têm origem evolutiva em comum (WESTERLUND, 1987).
Infecção do trato urinário (UTI) é um problema significante de saúde para cães
assim como para os humanos. Se linhagens de Escherichia coli patogênica extra
intestinal (ExPEC) que causam UTI e outras infecções extra intestinais em cães são
também capazes de infectar humanos é uma importante questão não resolvida
(JOHNSON, 2000).
O suposto reservatório de linhagens de E. coli que causam UTI é o próprio
trato gastrointestinal. Cães têm sido propostos como um potencial reservatório de
linhagens de E. coli que causam UTI em humanos. Isolados de fezes e urina caninas
sobrepõem-se consideravelmente com isolados clínicos humanos com respeito ao
grupo filogenético, sorogrupo O, e certos fatores de virulência associados com E. coli
extraintestinal. Achados sugerem a possibilidade de uma troca zoonótica de E. coli
patogênica entre cães e humanos (SANNES, 2004).
Low et al. (1988) sugeriram que um fenótipo de aglutinação atípica da maioria
das linhagens de ExPEC canina pap positivas poderia ser devida à expressão da
fímbria P contendo uma molécula diferente, presente na fímbria P de estirpes de
ExPEC humana.
Sete fatores de virulência (FVs), incluindo pilus tipo 1 (pil), pilus associado
com pielonefrite (pap), fímbria S (sfa), adesina afimbrial I (afa I), hemolisina (hly),
aerobactina (aer) e fator citotóxico necrotizante 1 (cnf1) têm sido documentados
realizar um importante papel na causa de UTI humanas. Estirpes de E. coli isoladas
de cães e gatos com UTI têm alta prevalência de hly e grupamentos de 5 sorotipos
incluindo O2, O4, O6, O7 e O18. Estes sorotipos, exceto o O7 são partilhados com
estirpes de UPEC humana. Além disso, linhagens de E. coli isoladas de cães e gatos
51
com UTI eram similares às estirpes de E. coli isoladas de UTI humana. Pil foi o fator
de virulência mais comum encontrado entre as linhagens UPEC de cães e gatos
tanto quanto aquelas isoladas de pacientes humanos. Além disso, esta fímbria é
também freqüentemente observada em estirpes de E. coli isoladas de fezes de cães
e gatos sadios (KURAZONO, 2003; YURI, 1998).
3.5.6 Escherichia coli enteroagregativa (EaggEC)
As estirpes de Escherichia coli recebem esta denominação por formarem um
padrão agregativo de adesão, quando se associam com as células Hep-2 e HeLa,
como se fossem tijolos empilhados. É freqüente nas fezes de crianças sem sintomas
ou com diarréia aguda, sem diferenças significativas entre os dois grupos de
crianças. A diarréia é persistente, chegando a duração de 7 a 14 dias. EaggEC
assemelham-se às ETEC na ligação que elas apresentam com as células do
intestino delgado, não são invasivas e não causam mudanças histológicas nas
células intestinais onde aderem. Primeiramente, diferem das amostras de ETEC em
que não aderem uniformemente sobre a superfície da mucosa intestinal, mas
tendem a agrupar-se em massas, em grupamentos (BEUTIN, 1995; CAMPOS;
TRABULSI, 1999; SAYLERS; WHITT,1994;).
As lesões causadas por estirpes de EaggEC são caracterizadas por
hiperemia moderada do íleo e do ceco, edema das vilosidades do intestino delgado
e o empilhamento das bactérias sobre o epitélio do hospedeiro (ainda não foi
confirmado se é o que ocorre nas infecções humanas). Tais amostras produzem
52
uma fímbria cujo nome é AAF/I (“aggregative adherence fimbriae” ), codificada por
plasmídio (fator de colonização) ( CAMPOS; TRABULSI,1999). Nas suas amostras,
foram descritas duas toxinas: uma termoestável, EAST-II, semelhante a STa da
ETEC, provoca aumento do GMP cíclico intracelular. A segunda toxina,
antigenicamente relacionada com uma hemolisina da E.coli, induz aumento de cálcio
intracelular e a fosforilação de muitas proteínas da célula hospedeira (CAMPOS;
TRABULSI, 1999; SAYLERS; WHITT, 1994).
A identificação das amostras faz-se pelo reconhecimento do padrão de
adesão em cultura de células, sondas genéticas ou PCR. Mais recentemente, foi
desenvolvido um teste rápido de identificação em meio líquido. Faz-se o cultivo de
EaggEC em caldo Muller-Hinton, por agitação. As amostras formam grupos que são
vistos como uma película na superfície do caldo (CAMPOS; TRABULSI, 1999).
Assim como para as linhagens de EPEC e EIEC, não há esclarecimentos da
importância deste grupo de agentes nas infecções nos animais (RIBEIRO, 2001).
Não tem sido reportada em cães (CAMPOS; TRABULSI, 1999; SUSSMAN, 1997).
3.5.7 Escherichia coli que adere difusamente (DAEC)
Aderem difusamente à superfície das células He-La ou HE-p2. Alguns
estudos epidemiológicos não demonstraram associação destas bactérias com
diarréia, porém elas podem causar diarréia. Duas adesinas foram descritas. Uma de
natureza fimbrial (F1845), que é codificada por cromossomo, e uma segunda
53
adesina, não fimbrial (AIDA-I), que é codificada por plasmídio (CAMPOS;
TRABULSI,1999).
Segundo Ribeiro (2001), o mecanismo de patogenicidade e o envolvimento
deste grupo de agentes na ocorrência de diarréia no homem, bem como nos animais
é incerta. Estudos foram feitos no Brasil, na investigação de EaggEC e DAEC, com
crianças com diarréia e sem diarréia. Não foram observadas diferenças na
ocorrência destas classes de E. coli em tais crianças.
3.6 Outros Fatores de Virulência
Outros fatores de virulência da E.coli têm sido investigados em infecções no
homem e nos animais. O agente tem a capacidade de multiplicação em meio com
restrição a ferro, produção de hemolisinas (alfa e enterohemolisina), multi -
resistência aos antibióticos e fator necrotisante citotóxico (RIBEIRO, 2001).
3.6.1 Aerobactina
O íon ferro é usado para síntese de proteínas por microrganismos como a E.
coli. Nos animais e no homem, o ferro é encontrado nas células sob a forma de
ferritina e hemina, ou em fluidos extra-celulares complexado às proteínas, como
transferrina e lactoferrina.
54
Determinadas linhagens de E. coli têm a capacidade de competir e
disponibilizar o ferro no organismo animal ou mesmo adaptar-se à multiplicação em
baixas concentrações de ferro Algumas linhagens possuem diferentes mecanismos
de captação de ferro, como a formação de exoproteínas (sideróforos ou
hemolisinas). Tais exoproteínas são sintetizadas pelo microrganismo em baixas
concentrações de ferro ou mesmo sua ausência. O complexo exoproteína – ferro é
captado pela E.coli a partir de receptores específicos, localizados na parede
bacteriana. Há linhagens de E.coli que produzem dois tipos de proteínas quelantes
de ferro, as enterobactinas e aerobactinas. Sua biossíntese é determinada,
basicamente por genes cromossomais, mediada por complexos enzimáticos.
Tanto no homem como nos animais, não há um esclarecimento completo
quanto à captação do ferro exógeno nas infecções por E. coli, mas acredita-se que
seja um importante fator de virulência ligado a processos septicêmicos e extra-
intestinais (RIBEIRO, 2001). A Aerobactina, sideróforo bacteriano, tem sido
associada com estirpes de E. coli a qual causam pielonefrite e cistite em humanos
(JOHNSON, 1987).
A lactoferrina é uma glicoproteína produzida por células epiteliais e
fagocitárias da glândula mamária. Liga o ferro ao bicarbonato, restringindo a
disponibilidade do ferro na glândula (RIBEIRO, 2001).
55
3.6.2 Hemolisina
Outra exoproteína é a alfa-hemolisina, que em altas concentrações, determina
a formação de poros na membrana celular, especialmente das hemácias. A lise da
célula provoca a liberação de ferro para o meio extracelular. Em menores
concentrações, provoca a lise de neutrófilos, monócitos e linfócitos T periféricos,
além de células epiteliais. Alguns autores consideram o termo citolisina para tal
exoproteína, provocando infecções extra-intestinais. Estas linhagens alfa-
hemolíticas, correspondem a cerca de 60% de E. coli nas infecções do trato urinário,
peritonites, apendicites, meningites neonatais e septicemias, no homem.
Nos bovinos, causam sintomas entéricos, infecções urinárias e septicemias
(RIBEIRO, 2001).
A enterohemolisina é um outro tipo de hemolisina produzida na fase
estacionária de multiplicação da E. coli e é considerada instável no meio externo.
Investigações têm relacionado esta hemolisina às VTs ( humanas e de bovinos
saudáveis ou com diarréia neonatal) (RIBEIRO, 2001).
3.6.3 Fator Necrotizante Citotóxico
Fator Necrotisante Citotóxico (NTEC) tem sido associado com infecções
extraintestinais (septicemia e infecção do trato urinário) e enterites no homem e
56
animais. NTEC foi subdividido em CNF 1 e CNF 2. CNF 1 são mais comuns isolados
de fezes normais e diarreicas de animais e humanos. CNF 1 é codificada pelo gene
cnf 1 que é cromossomal, muito próximo do gene da hemolisina. O gene cnf 2
codifica CNF 2, que está localizada em um plasmídio. Com base na análise
genética, ambas as toxinas são homólogas à toxina da Pasteurella multocida,
importante na patogênese da rinite progressiva em suínos. Fatores característicos
são a capacidade de produzir dermonecrose em pele de coelho, multinucleação,
formação de células gigantes e morte celular (HeLa, Hep-2, Vero). A ocorrência de
CNF está relacionada com um tipo especial de fímbria à produção de hemolisina e
aos sorogrupos O2, O4, O6, O22, O32, O75, O78 e O88 (RIBEIRO, 2001; SEARS;
KAPER, 1996).
CNF 1 altera o arranjo das F- actina e a tubulina na célula, diminuindo o
número de microvilosidades no epitélio não intestinal e induz a célula epitelial a se
transformar em um fagócito, habilitando a bactéria que é não invasiva. A mudança no
citoesqueleto da célula leva-a ao desenvolvimento da multinucleação. Dados
avaliados sugerem que CNF 1 induz a polimerização da actina por ativação da Rho
GTPase e que a CNF 2 covalentemente modifica a Rho por mecanismo que não
envolve a fosforilação do ADP(CAPRIOLI, 1987; SEARS; KAPER, 1996).
57
3.6.4 Fator – R
Evidências têm apontado que linhagens de E.coli, de origem animal,
adquiridas por via oral, pelo homem, podem transferir o fator R às linhagens do
mesmo organismo de origem humana (RIBEIRO, 2001).
Estudos têm estabelecido que bezerros, porcos e aves domésticas carregam
linhagens de Escherichia coli resistentes a antibióticos no seu trato alimentar e
excretam grande número de estirpes resistentes em suas fezes e em suas carcaças
depois da matança. A ocorrência desta E. coli em alimentos de origem animal é
acreditada ser relacionada com o uso de agentes antimicrobianos em animais de
produção para promoção de crescimento ou para propósitos terapêuticos ou
profiláticos e constituem significante reservatório de infecção para o homem. É
importante salientar que tem sido expresso o potencial de transferência de estirpes
resistentes e de fatores R de reservatórios animais para a flora intestinal humana, e
que o consumo de carne crua de bovinos, suínos e frango tem se mostrado como
uma grande rota de transferência. Pouca consideração tem sido dada ao papel dos
animais domésticos, como os cães e gatos, na transferência de resistência dos
coliformes aos humanos. Estudo feito com cães rurais e de cidade apontou que das
E.coli isoladas de cães rurais, 52% foram resistentes a três ou mais antibióticos
comparados com 37% das isoladas de cães urbanos. Um total de 64% dos isolados
mostraram transferir seus determinantes de resistência por conjugação. (MINTON et
al, 1983; MONAGHAN, 1981).
No entanto, poucos são os estudos com pequenos animais (cães e gatos), na
transferência de estirpes de E. coli resistentes a antibióticos. Nas décadas de 70 e
58
80, estudos feitos em Dublin, Austrália e Califórnia, apontaram aumento da
prevalência de estirpes de E. coli multiresistentes em amostras fecais de cães.
(MONAGHAN, 1981).
Estirpes emergentes de Escherichia coli resistentes a antibiótico tornam o
tratamento mais difícil e aumentam as complicações causadas por infecções pelas
mesmas (SANNES, 2004).
59
4 MATERIAL E MÉTODO
A coleta do material foi feita nas dependências dos Centros de Controle de
Zoonoses (CCZ) de Guarulhos, Cotia e Barueri, Estado de São Paulo. Foram
colhidas amostras de fezes de 220 cães recolhidos pelos CCZ das cidades referidas.
A escolha dos cães foi feita independentemente de raça, porte, idade ou sexo,
levando-se em consideração o estado geral e a consistência das fezes que deveriam
indicar ausência de diarréia.
O sacrifício dos animais em câmara de gás, foi precedido de protocolo de
anestesia com uma combinação de Xilazina e Ketamina na proporção de 1:3, em
Guarulhos. Em Cotia e Barueri, os animais foram sacrificados com aplicação
intravenosa de T61. A coleta de amostras de fezes foi feita no momento em que os
animais apresentavam sinais clínicos de anestesia, antecedendo ao sacrifício dos
mesmos.
4.1 Coleta de amostras
A resenha foi feita durante a aplicação do anestésico. A coleta das fezes foi
realizada com o auxílio de “swab” estéril introduzido profundamente ao intestino,
após os animais estarem anestesiados.
60
4.2 Exames microbiológicos de amostras de fezes de cães
Os swabs encaminhados ao laboratório em condição de refrigeração onde
foram submetidas aos exames microbiológicos que consistiram inicialmente no
cultivo das mesmas em caldo BHI (Brain and Heart Infusion)
1
, ágar sangue de
carneiro (5%)
2
e ágar MacConkey
3
com incubação em aerobiose, a 37°C com
leituras a 24-96 horas. As amostras também foram cultivadas em ágar Sabouraud-
dextrose
4
com incubação em aerobiose, em temperatura ambiente e mantidas por
um período mínimo de 7 dias. As amostras incubadas em caldo BHI, foram
posteriormente semeadas em ágar sangue de carneiro (5%) e ágar MacConkey,
sendo a incubação destas similares à descrita anteriomente para o cultivo inicial.
Os microrganismos isolados foram identificados de acordo com Lennette
(1985) e classificados segundo Kreeger-van-rig (1984), Krieg e Holt (1994), Murray
et al. (1999)
1
Brain and heart infusion broth – Oxoid – Hampshire - UK
2
Blood Agar base - Oxoid - Hampshire - UK
3
MacConkey Agar – Oxoid – Hampshire - UK
4
Sabouraud dextrose agar – Oxoid – Hampshire - UK
61
4.3 Estudo da presença de fatores de virulência em linhagens de Escherichia
coli isoladas de fezes de cães sem diarréia utilizando a reação em cadeia da
polimerase
A pesquisa de fatores de virulência das linhagens de E.coli isoladas das fezes
de cães errantes foi realizada através de reação em cadeia da polimerase (PCR), no
Laboratório de Sanidade Suína do Departamento de Patologia da Faculdade de
Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade de São Paulo.
Foram utilizados os primers, comercialmente disponíveis, para detectar os
genes que codificam os pili associados com pielonefrite (pap), aerobactina (aer),
fator necrotizante citotóxico 1 (cnf1), fímbria S (sfa), adesina afimbrial I (afa), pili
associados com hemolisina (hly), enterotoxina termo-lábil (LT), enterotoxina termo-
estável (STa e STb) e verotoxinas (VT1 e VT2). O tamanho dos amplicons e
literatura relevantes são apresentadas no Quadro 1.
A extração do DNA foi realizada conforme descrito por Boom et al. (1990). A
solução de amplificação padrão de PCR consistiu de 10 mM Tris-HCl (pH 8,3), 50
mM KCl, 1,5 mM MgCl
2
, gelatina 0,001% (w/v), 200 µM de cada um dos
desoxinucleosídeos trifosfatos, seqüências de primers e 0,5 U de Taq³ DNA
polimerase, em um volume final de 25 µL. Os produtos amplificados foram
separados em gel de agarose a 1,5% e examinados eletroforeticamente após
coloração com brometo de etídio. Foi utilizado um marcador de tamanho molecular
de DNA de 100 bp.
62
Genes
codificadores
das toxinas
Nome
do
primer
Sequencia do oligonucleotídeo
(5´→3´)
Tamanho do
produto
amplificado
Referência
LT
LTA-1
LTA-2
GGCGACAGATTATACCGTGC
CCGAATTCTGTTATATATGTC
696 bp
Schultsz et al,
1994
STa
STI-1
STI-2
TTAATAGCACCCGGTACAAGCAGG
CTTGACTCTTCAAAAGAGAAAATTAC
147 bp Olsvik et al, 1993
STb
STb-1
STb-2
ATCGCATTTCTTCTTGCATC
GGGCGCCAAAGCATGCTCC
172 bp
Blanco et al,
1997
VT1
VT1-A
VT1-B
GAAGAGTCCGTGGGATTACG
AGCGATGCAGCTATTAATAA
130 bp
Pollard et al,
1990
VT2 hb
2
VT2-3
VT2-5
CCGTCAGGACTGTCTGAAAC
GAGTCTGACAGGCAACTGTC
726 bp
Woodward et al,
1992
Pap
pap-1
pap-2
GCAACAGCAACGCTGGTTGCATCAT
AGAGAGAGCCACTCTTATACGGACA
336 bp
Yamamoto et al.
(1995)
Hly
hly-1
hly-2
AACAAGGATAAGCACTGTTCTGGCT
ACCATATAAGCGGTCATTCCCGTCA
1177 bp
Yamamoto et al.
(1995)
Aer
aer-1
aer-2
TACCGGATTGTCATATGCAGACCGT
AATATCTTCCTCCAGTCCGGAGAAG
602 bp
Yamamoto et al.
(1995)
Cnf cnf1
AAGATGGAGTTTCCTATGCAGGAG 498 bp
Yamamoto et al.
(1995)
Sfa
sfa-1
sfa-2
CTCCGGAGAACTGGGTGCATCTTAC
CGGAGGAGTAATTACAAACCTGGCA
410 bp
Yamamoto et al.
(1995)
Afã
afa-1
afa-2
GCTGGGCAGCAAACTGATAACCTC
CATCAAGCTGTTTGTTCGTCCGCCG
750 bp
Yamamoto et al.
(1995)
Quadro 1 - “Primers” utilizados na PCR para amplificar fragmentos de diferentes
genes para enterotoxinas (LT, STa e STb) e ero citotoxinas (VT1,
VT2 e VT2e) e de diferentes genes para pap, sfa, afa, hly, aer e
cnf1.
4.3.1 Extração do DNA bacteriano
O protocolo para extração de DNA detalhado a seguir foi realizado segundo
descrito por Boom et al. (1990).
63
Foram adicionados 200µL da cultura à um microtubo contendo 1 mL do
tampão de lise (Tiocianato de Guanidina 120gr, Triton 100x 1 mL, Tris-HCl 0,1 M [pH
6,4] 111,2 mL, EDTA 0,5M 8,8 mL ) e 40 µL da suspensão carreadora (1gr Terra
diatomácea, HCl 50 µL e 5 mL água ultrapura). O microtubo foi agitado por 30
segundos e a zaragatoa foi retirada.
O microtubo contendo a suspensão do microrganismo foi agitado por 1 minuto
e deixado sobre a bancada por 10 minutos. Passado este período o microtubo foi
centrifugado por 90 segundos a 14.000 rpm. O sobrenadante obtido foi descartado e
ao pélete formado foi adicionado 1 mL do tampão de lavagem (Tiocianato de
Guanidina 120gr, Tris-HCl 0,1 M [pH 6,4] 100mL). O microtubo foi então agitado por
30 segundos e centrifugado por 90 segundos, o sobrenadante obtido foi descartado
e o pélete novamente submetido a este procedimento. O pélete obtido após esta
etapa foi submetido a duas lavagens com etanol (70%) e uma lavagem com acetona.
Os microtubos contendo o pélete tratado com acetona foram mantidos em estufa a
37
o
C por 20 minutos. Após a completa secagem do pélete foi adicionado 100µL de
tampão de eluição (10mM Tris-HCl, 1mM EDTA [pH 8,0]) ao microtubo, este foi
agitado por 1 minuto e mantido à 56
o
C por 10 minutos. Passado este tempo o
microtubo foi centrifugado por 5 minutos a 14.000 rpm, o sobrenadante contendo o
DNA foi armazenado em tubos limpos e numerados. As amostras de DNA foram
mantidas a –20
o
C até sua utilização na PCR. A cada extração realizada utilizou-se
como controle positivo uma amostra de E.coli sabidamente positiva.
64
4.3.2 Reação em cadeia da polimerase (PCR)
Os oligonucleotídeos iniciadores (“primers”) específicos para Escherichia coli
descritos por Stone et al. (1994) foram sintetizados pela Life Technologies (Miami).
Para a reação em cadeia da polimerase foi adicionado à um microtubo 40
pmoles de cada primer, 0,5 unidades de Taq polimerase (Life Technologies –Miami),
10 mM Tris-HCl (pH 8,3), 50 mM KCl, 1,5 mM MgCl
2
, 0.001% gelatina, 200 µM de
cada deoxiribonucleotídeo trifosfato, 5 µL da amostra de DNA e água ultrapura até o
volume final de 25 µL. Para amplificação do DNA de Escherichia coli o termociclador
foi programado para 1 ciclo a 95
o
C por 5minutos, 35 ciclos de 95
0
C por 1 minuto,
55
o
C por 1 minuto, 72
o
C por 1 minuto e um ciclo final de 72
o
por 5 minutos.
A cada amplificação realizada, foi adicionado um controle positivo (contendo o
DNA do agente) e um controle negativo.
4.3.3 Detecção do produto amplificado
Os produtos de PCR (10µL) foram separados por eletroforese em gel de
agarose 1,5%, corados com brometo de etídio (10µg/mL) e fotografados sob luz
ultravioleta. O marcador de pares de bases utilizado foi o 100 bp DNA ladder (Life
Technologies-Miami).
65
4.4 Teste de Susceptibilidade aos antimicrobianos
As colônias identificadas como E. coli, através de estudo microbiológico e
separadas em caldo BHI, individualmente, foram submetidas a um teste de
suscetibilidade a agentes antimicrobianos, pelo modo de difusão de disco. A solução
de BHI com a colônia foi diluída em caldo BHI estéril, até obter a diluição 0,1 da
escala de Mac Falland. Pipetou-se 0,1 mL da nova suspensão. Duas placas de Petri,
contendo ágar Müller Hinton, foram usadas para distribuir tal quantidade de
suspensão, em cada placa. O meio Müller Hinton foi esterelizado a 120ºC por 15
minutos, em autoclave, antes de ser semeado com a solução contendo E coli. Um
conjunto de discos de antibióticos (que variou entre 4 a 7 antibióticos em cada
conjunto) para bactérias Gram negativas foi colocado em cada placa contendo o
ágar. Os antibióticos usados para o antibiograma foram Amoxicilina, Aztreonam,
Amicacina, Ampicilina, Cefalotina, Cefoxitina, Cefotaxima, Cloranfenicol,
Gentamicina, Sulfazotrin, Tetraciclina, Tobramicina, Enrofloxacina, Norfloxacina e
Netilmicina (segundo método do” National Committee for Clinical Laboratory
Standards” - NCCLS).
4.5 Estatística
As análises estatísticas foram realizadas utilizando-se o teste de Fischer,
empregando-se o “software” GRAPHPAD INSTAT 1992-98.
66
5 RESULTADOS
Os resultados obtidos neste estudo confirmam a freqüência maior de E. coli
(89,09%) como bactéria comensal dentre outros microrganismos do trato intestinal.
Os fatores de virulência encontrados com significância estatística foram aer, sfa e
pap associados à Escherichia coli uropatogênica. As amostras foram coletadas nos
Centros de Controle de Zoonoses dos Municípios de Guarulhos, Cotia e Barueri, na
região da Grande São Paulo no período de setembro de 2002 a outubro de 2004.
5.1 Exames microbiológicos de amostras de fezes de cães
De um total de 220 amostras de fezes, houve crescimento de microrganismos
em 100% delas. Foram isolados os seguintes microrganismos: 54,54% (N=120)
estirpes de E. coli em cultura pura e 76 (34,54%) estirpes em associação com outros
agentes, Proteus mirabilis (2,27%), Klebsiella pneumoniae (2,27%), dentre outros
microrganismos (Tabela 1). Deve-se ressaltar ainda o isolamento de leveduras
(Candida albicans) em associação com outros agentes a partir de 05 (2,27%)
amostras de swabs retais.
A freqüência de isolamentos de E. coli (89,09% ou 196 amostras) -
considerando-se as amostras nas quais o agente foi isolado em cultura pura e
também em associação com outros microrganismos - foi maior estatisticamente
(P<0,05) do que as freqüências de isolamentos de todos os outros microrganismos.
67
Tabela 1 - Quantidade de isolados, por gênero ou espécie, de bactérias e
fungos obtidos a partir dos exames microbiológicos realizados
com 220 swabs retais de cães.
Microrganismos Isolados N %
E. coli
120 54,55*
E. coli / Proteus mirabilis
23 10,45
E. coli / Klebsiella pneumoniae
8 3,64
E. coli / Edwarsiela tarda
6 2,73
E. coli / Proteus mirabilis / Klebsiella pneumoniae
5 2,27
E. coli / Klebsiella pneumoniae / Staphylococcus sp. 4 1,82
E. coli / Proteus mirabilis / Staphylococcus sp. 4 1,82
E. coli / Staphylococcus sp. 4 1,82
E. coli / Klebsiella pneumoniae / Streptococcus sp. 2 0,91
E. coli / Proteus mirabilis / Candida albicans
2 0,91
E. coli / Proteus mirabilis / Edwarsiella tarda 2 0,91
E. coli / Pseudomonas sp. 2 0,91
E. coli / Candida albicans
1 0,45
E. coli / Candida albicans / Klebsiella oxytoca
1 0,45
E. coli / Klebsiella pneumoniae / Candida albicans
1 0,45
E. coli / Klebsiella pneumoniae / Staphylococcus sp. / Streptococcus sp. 1 0,45
E. coli / Proteus mirabilis / Klebsiella pneumoniae / Salmonella sp. 1 0,45
E. coli / Proteus mirabilis / Streptococcus sp. 1 0,45
E. coli / Proteus vulgaris / Citrobacter amanolaticus
1 0,45
E. coli / Providencia sp. 1 0,45
E. coli /Klebsiella oxytoca
1 0,45
E. coli / Proteus vulgaris
1 0,45
E. coli / Shigella sp. 1 0,45
E. coli / Staphylococcus sp. / Proteus vulgaris 1 0,45
E. coli / Streptococcus sp. 1 0,45
E. coli / Streptococcus sp. / Citrobacter amalonaticus 1 0,45
Klebsiella pneumoniae
5 2,27
Proteus mirabilis
5 2,27
Proteus mirabilis / Klebsiella pneumoniae
2 0,91
Salmonella sp. 2 0,91
Klebsiella pneumoniae / Providencia sp. 1 0,45
Proteus mirabilis / Edwarsiella tarda
1 0,45
Proteus mirabilis / Klebsiella pneumoniae / Staphylococcus sp. 1 0,45
Proteus mirabilis / Salmonella sp. / Streptococcus sp. 1 0,45
Proteus mirabilis / Shigella sp. 1 0,45
Proteus mirabilis / Staphylococcus sp. 1 0,45
Proteus vulgaris
1 0,45
Staphylococcus sp. 2 0,91
Staphylococcus sp. / Streptococcus sp. / Acinetobacter anitratus 1 0,45
Total Geral 220 100,00
* verificou-se diferença estatisticamente (P<0,05) significante entre a ocorrência
de Escherichia coli e os outros microrganismos isolados
68
5.2 Estudo da presença de fatores de virulência em linhagens de Escherichia
coli isoladas de fezes de cães sem diarréia utilizando a reação em cadeia
da polimerase
Um total de 196 linhagens de E.coli isoladas foram submetidas ao estudo da
presença dos fatores de virulência de pili associados com pielonefrite (pap),
aerobactina (aer), fator necrotizante citotóxico 1 (cnf1), fímbria S (sfa), adesina
afimbrial I (afa), hemolisina (hly), enterotoxina termo-lábil (LT), enterotoxina termo-
estável (STa e STb), verotoxinas (VT1 e VT2).
De um total de 196 estirpes de E. coli isoladas, em cultura pura ou em
associação com outros agentes, 123 (62,75%) apresentaram um ou mais dos fatores
de virulência estudados. Dessas 196 estirpes, 16 (8,16%) foram positivas para afa,
54 (27,55%) foram positivas para sfa, 38 (19,38%) foram positivas para pap, 66
(33,67%) foram positivas para aer, 31 (15,81%) foram positivas para cnf, 13 (6,63%)
foram positivas para hly, 01 (0,51%) foi positiva para VT2 e nenhuma das linhagens
foi positiva para LT, STa e STb (Gráfico 1).
Foi identificada a presença de fatores de virulência em 123 estirpes (62,75%
das 196 linhagens analisadas), sendo que 61 destas (49,59%) apresentaram mais
de um tipo de fator de virulência. Os fatores de virulência detectados com maior
freqüência foram aer (53,65%), sfa (43,9%) e pap (30,9%).
Os fatores de virulência aer e sfa apresentaram frequência de ocorrência
estatisticamente maior que afa, cnf, hly, LT, STa, STb e VT. Por sua vez, pap
apresentou freqüência estatisticamente maior que afa, hly, LT, STa, STb e VT.
69
Legenda: pili associados com pielonefrite (pap); aerobactina (aer); fator
necrotizante citotóxico 1 (cnf1); fímbria S (sfa); adesina afimbrial I
(afa); hemolisina (hly)
Gráfico 1 – Distribuição da freqüência de fatores de virulência encontrados
nas linhagens de E.coli isoladas de amostras de fezes de cães.
Distribuição dos fatores de virulência detectados
em estirpes de
Escherichia coli
isoladas de fezes
de cães
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Fatores de virulência
Porcentagem
afa
sfa
pap
aer
cn
f
hly
VT2
70
5.3 Estudo da presença de resistência a agentes antimicrobianos em
estirpes de E. coli isoladas de fezes de cães sem sinais de diarréia
De um total de 207 estirpes de E. coli testadas frente aos anticrobianos 118
linhagens foram submetidas à Amoxicilina (50,85% de resistência, ou seja, 60
linhagens); 193 às Aztreonam (12,44% de resistência – 24 linhagens), Amicacina
(17,62% - 34 linhagens) e Gentamicina (13,99% - 27 linhagens); 187 à Ampicilina
(77,01% - 144); 202 às Cefalotina (85,64% - 173), Cefoxitina (50,99% - 103),
Cefotaxima (10,89% - 22), Sulfazotrin (15,42% - 31) e Tobramicina (16,34% - 33);
195 ao Cloranfenicol (8,72% - 17); 200 à Tetraciclina (48,50% - 97); 39 à
Enrofloxacina (10,26% - 4); 41 à Norfloxacina (0,00% - 0) e 97 à Netilmicina 17,53%
- 17) (tabela 2).
A Norfloxacina foi o antimicrobiano frente o qual observou-se a menor
porcentagem de resistência (P<0,05) quando comparada com os outros
antimicrobianos, pois nenhuma estirpe de E. coli testada frente a este antimicrobiano
foi resistente ao mesmo. Por outro lado, das 202 linhagens testadas frente à
Cefalotina, 173 (85,64%) apresentaram-se resistentes. (Gráfico 2)
71
Tabela 2 - Freqüências de resistência e sensibilidade de estirpes de E. coli
isoladas de fezes normais de cães aparentemente sadios
frente a diversos antimicrobianos.
Nº
S I R
Antimicrobiano
(sigla)
Estirpes N % N % N %
Amoxicilina (AMO) 118 51 43,22% 7 5,93% 60 50,85%
Aztreonam (ATM) 193 113 58,55% 56 29,02% 24 12,44%
Amicacina (AMI) 193 121 62,69% 38 19,69% 34 17,62%
Ampicilina (AMP) 187 26 13,90% 17 9,09% 144 77,01%
Cefalotina (CFL) 202 11 5,45% 18 8,91% 173 85,64%
Cefoxitina (CFO) 202 78 38,61% 21 10,40% 103 50,99%
Cefotaxima (CTX) 202 87 43,07% 93 46,04% 22 10,89%
Cloranfenicol (CLO) 195 164 84,10% 14 7,18% 17 8,72%
Gentamicina (GEN) 193 142 73,58% 24 12,44% 27 13,99%
Sulfazotrin (SUT) 202 152 75,62% 18 8,96% 31 15,42%
Tetraciclina (TET) 200 55 27,50% 48 24,00% 97 48,50%
Tobramicina (TOB) 202 121 59,90% 48 23,76% 33 16,34%
Enrofloxacina (ENO) 39 34 87,18% 1 2,56% 4 10,26%
Norfloxacina (NOR) 41 41 100,00% 0 0,00% 0 0,00%
Netilmicina (NET) 97 67 69,07% 13 13,40% 17 17,53%
72
Legenda:
AMO (Amoxicilina); ATM (Aztreonam); AMI (Amicacina); AMP (Ampicilina);
CFL (Cefalotina); CFO (Cefoxitina); CTX (Cefotaxima); CLO (Cloranfenicol); GEN
(Gentamicina); SUT (Sulfazotirn); TET (Tetraciclina); TOB (Tobramicina); ENO
(Enrofloxacina); NOR (Norfloxacina); NET (Netilmicina).
Gráfico 2 - Distribuição, em porcentagem , da sensibilidade e resistência a
Antibióticos de estirpes de E. coli isoladas de fezes de cães
sem sinais de diarréia.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
AMO
AT
M
AMI
AMP
C
F
L
C
F
O
C
T
X
C
L
O
GEN
S
UT
T
ET
TOB
ENO
NOR
N
ET
S I R
73
6 DISCUSSÃO
O isolamento de 89,09% E.coli, em cultura pura ou associação com
outros microrganismos, demonstra que a freqüência de ocorrência deste agente em
fezes de cães hígidos é estatisticamente (P<0,05) maior do que dos outros agentes
isolados.
Trevena et al. (1996) descreve um caso de diarréia sanguinolenta em um
menino de um ano de idade que havia apresentado contato com animais de uma
fazenda. Amostras de fezes dos animais e do menino apresentaram-se positivas
para linhagens de E. coli O157, VT1 e VT2. Amostras das fezes de um pônei
também apresentaram O157, VT1 e VT2. As estirpes VTEC O157 da criança, de um
cão e de um pônei não apresentaram diferença por tipagem molecular. O autor
conclui que os animais podem servir como potenciais vetores de transmissão da
EHEC O157.
Staats et al. (2003) realizaram um estudo para determinar a possível
correlação entre doença e a presença de genes toxigênicos de Escherichia coli em
fezes diarreicas e não diarreicas de cães Greyhound. Detectaram o gene stx2 (VT2)
em ambos os grupos de cães.
Estudo feito por Nakazato et al. (2004) demonstrou que dos 146 cães
estudados com diarréia, 20 apresentaram EPEC canina (DEPEC – “Dog
Enterophatogenic Escherichia coli”); porém de 36 amostras de fezes de cães sem
diarréia, três foram positivas para EPEC canina. Nenhuma das E. coli isoladas deste
estudo apresentaram os genes que codificam LT I, STa, STb, Stx1 (VT1) e Stx2
(VT2).
74
No presente estudo, apenas uma amostra apresentou VT2 e não foram
detectadas LTI, STb, e VT1, demonstrando a baixa freqüência de E. coli produtora
destas toxinas em animais sadios.
As ETEC apresentaram freqüência de isolamento de 2,7 a 31,1% dos casos
de diarréia, particularmente em cães jovens e não foram isoladas de grupos de cães
saudáveis (BEUTIN, 1999), confirmando resultado do presente estudo, pois não
foram detectados fatores de virulência para LT, ST.
Holland et al. (1999) analisaram 52 amostras de fezes de cães, filhotes,
sadios (cinco meses de idade), e verificaram que 43 amostras apresentaram
Escherichia coli com presença de genes eae e/ou STa. No presente estudo, em que
não foi levada em consideração a idade dos animais, sendo que foi constituido
principalmente por animais adultos, em nenhuma estirpe de Escherichia coli foi
verificada a presença de STa. Entretanto, os achados de Holland. (1999)
demonstram que isolados fecais de E. coli de cães sadios tem a possibilidade de
possuir atributos de virulência que são considerados como marcadores de
enteropatogenicidade.
Deve-se ressaltar ainda que, não foram detectados os fatores LT, STa e STb,
tendo sido verificado VT2 somente em uma das estirpes analisadas, fatores de
virulência estes associados a quadros de diarréia. Estes resultados confirmam os
achados de Hammermueller et al. (1994) cujos estudos revelaram que genes para
toxinas VT2, STa e STb não foram detectados em fezes de cães saudáveis.
Segundo Beutin (1999) as STEC (Escherichia coli verotoxigênica ou
uropatogênica) foram ocasionalmente isoladas de fezes normais e diarréicas de
cães, mas sua participação na diarréia canina ainda não foi devidamente
esclarecida. Estirpes de E. coli uropatogênicas de cães foram similares às linhagens
75
uropatogênicas isoladas de fezes de humanos quanto aos seus atributos de
virulência. O papel da patogenicidade destas estirpes é bem conhecido em relação
aos fatores de virulência hemolisina (hly), aerobactina (aer), fímbria P (BEUTIN,
1999). Segundo este mesmo pesquisador, os cães devem apresentar um papel
importante como reservatórios para outros animais e para o homem, pois estudos
indicam a transmissão de linhagens uropatogênicas fecais entre humanos e cães.
Entretanto, pouco se conhece sobre o modo de transmissão das E. coli
uropatogênicas entre os diferentes hospedeiros mamíferos, levando-se à
necessidade de outros estudos sobre este aspecto.
O grupo das Escherichia coli uropatogênicas (UPEC) está associado a
doenças no trato urinário tanto em humanos como em animais. Grande parte das
infecções de trato urinário tem início com a colonização do colón por uma estirpe de
E. coli que tem a capacidade de causar infecções naquele sítio. As infecções de
trato urinário em humanos, geralmente são causadas por linhagens uropatogênicas
de E. coli, as quais possuem capacidade de adesão à mucosa da vesícula urinária,
sendo que as adesinas mais importantes nestas situações são os pili (os genes que
os codificam são designados pap - pili associado com pielonefrite). Além dos pili,
existem as fímbrias S (sfa), que também se constituem em importantes adesinas no
sítio mencionado (SAYLERS; WHITT, 1994). E. coli uropatogênicas podem
apresentar a habilidade de adquirir ferro, o que também constitui importante fator de
virulência, sendo que um dos mecanismos utilizados é o sideróforo, codificado pelo
gene aer (SAYLERS; WHITT, 1994).
No presente estudo foram identificados fatores de virulência em 62,75% das
linhagens avaliadas. Os fatores de virulência detectados com maior freqüência foram
76
os genes aer (33,67%), sfa (27,55%) e pap (19,38%), os quais estão freqüentemente
associados à casos de infecções urinárias e/ou genitais humanas.
Kurazono et al. (2003), apontaram a presença de genes pap, sfa, afa, hly, aer
e cnf em estirpes de Escherichia coli isoladas de fezes normais e urina de cães. Por
sua vez, Féria et al. (2000) detectaram múltiplos fatores de virulência em estirpes
isoladas de infecção do trato urinário de humanos, cães e gatos, sendo que
aerobactina (aer) apresentou a maior freqüência entre os gatos, hemolisina (hly)
entre os humanos e pili para pielonefrite (pap) entre os cães, sugerindo uma
adaptação da E. coli uropatogênica aos receptores celulares de cada hospedeiro.
No presente estudo por sua vez, os fatores de virulência encontrados com maior
freqüência foram aer, sfa e pap, embora também tenham sido verificados, em
freqüência inferior, a hemolisina (hly) e fator citotóxico necrotizante (cnf).
Pesquisa feita por Yuri et al. (1998) demonstra a presença de fatores de
virulência incluindo pili associados com pielonefrite (pap), fímbria S (sfa), adesina
afimbrial (afa I), alfa hemolisina (hly), fator citotóxico necrotizante 1 (cnf 1) e
aerobactina (aer) em estirpes isoladas de urina de cães e gatos com UTI e fezes de
animais saudáveis. Os métodos de diagnóstico usados foram PCR, sonda de DNA e
bioensaio para hemaglutinação de eritrócitos de rato branco na presença de
manose. Estes fatores de virulência são encontrados em estirpes humanas também.
As estirpes de humanos e cães com UTI possuem fatores de virulência com maior
freqüência do que aqueles encontrados em humanos e cães saudáveis, ao passo
que gatos saudáveis, ocasionalmente os possuem.
Como Escherichia coli é um dos maiores agentes causais de infecções do
trato urinário de humanos, tanto quanto de cães e gatos, é importante o seu
conhecimento, pois cães e gatos são animais de companhia que freqüentemente
77
dividem o lugar onde vivem com os humanos. No presente estudo, os fatores de
virulência mais encontrados foram uropatogênicos (aer, sfa e pap) indo de encontro
ao observado por YURI et al, 1998, embora os animais estudados não
apresentassem sinais clínicos de UTI.
Johnson et al. (2000) isolaram estirpes de E.coli a partir de amostras de fezes
de cães coletadas no meio ambiente, exibindo traços de virulência e características
filogenéticas típicas de E.coli patogênica extraintestinal humana (ExPEC). O gene
detectado com maior freqüência nestas estirpes foi pap que poderia ser diretamente
relacionado com isolados clínicos de pacientes humanos com cistite, pielonefrite,
bacteremias ou meningite neonatal. Neste estudo, o gene pap foi o terceiro fator de
virulência isolado com maior frequência.
Estudo feito por Johnson et al. (2001) aponta semelhanças entre amostras de
ExPEC ( Extraintestinal Pathogenic Escherichia coli) humana e canina com respeito
aos fatores de virulência, dentro de cada tipo eletroforético, baseado no polimorfismo
genético, mas não prova a transmissão cruzada entre as espécies ou exclui a
possibilidade que humanos e caninos adquiram o mesmo tipo de E. coli de origem
externa comum.
Vários estudos têm sido feitos em relação à resistência a agentes
antimicrobianos pela Escherichia coli, principalmente em se tratando de animias de
produção como bovinos, suínos e aves. Porém, pouca consideração tem sido dada
ao papel desempenhado pelos pequenos animais, tais como cães e gatos na
transferência de resistência de linhagens de origem animal para humanos
(MONAGHAN, 1981).
Os isolados de cães produziram uma evidência sugerindo que animais de
companhia podem ser um importante reservatório de estirpes de E. coli resistentes a
78
antibióticos, mostrando que mais estudos são requeridos para um maior
esclarecimento do impacto do uso de antimicrobianos em medicina veterinária
nestes animais na emergência de tais linhagens de E. coli (OLUOCH et al., 2001).
No presente estudo, não foi observada diferença estatística (P<0,05) em
relação à resistência aos diferentes antimicrobianos, das estirpes de E. coli quando
considerados Aztreonam (12,44%), Amicacina (17,62%), Cefotaxima (10,89%),
Cloranfenicol (8,72%), Gentamicina (13,99%), Sulfazotrin (15,42%), Tobramicina
(16,34%), Enrofloxacina (10,26%) e Netilmicina (17,53%). Quando estes
antimicrobianos são comparados com Amoxicilina (50,85%), Ampicilina (77,01%),
Cefalotina (85,64%), Cefoxitina (50,99%) e Tetraciclina (48,50%), a resistência
frentes a estes foi estatisticamente maior. Agrupando os antimicrobianos com as
porcentagens mais altas de resistência, Ampicilina e Cefalotina são os
antimicrobianos frentes os quais houve maior resistência em comparação com
Amoxicilina, Tetraciclina, Cefoxitina.
Segundo Oluoch et al. (2001), a maioria das infecções extraintestinais
causadas por E. coli, em cães envolve o trato urinário. Seus dados indicam que
gentamicina, amicacina, norfloxacina e enrofloxacina apresentaram uma excelente
eficácia contra E. coli (mais do que 85% dos isolados foram suscetíveis);
cloranfenicol, ormetoprim, sulfametoxazol-trimetoprim, orbifloxacin e ciprofloxacin
ainda são potentes drogas contra a E. coli (75% a 85% de suscetibilidade).
Penicilina e seus derivados como amoxicilina, carbenicilina e ampicilina, juntas com
tetraciclina e cefalotina, têm a mais pobre eficácia (menor que 64% susceptibilidade).
Tais dados são próximos com o estudo presente, pois dos antimicrobianos testados,
norfloxacina, enrofloxacina e cloranfenicol foram os mais eficazes (100%, 87,18% e
79
84,10% de susceptibilidade, respectivamente), além da baixa susceptibilidade da
ampicilina (13,9%) e, cefalotina cuja susceptibilidade ficou em 5,45%.
Schroeder et al. (2002) observaram que, a frequência de resistência foi menor
entre os isolados de animais que não são de produção de alimentos. Entre os
animais de companhia, os isolados apresentaram 82% de resistência a
Sulfametoxazol e 67% a Tetraciclina. No presente estudo a tetraciclina apresentou
48,5% de resistência, cujo dado é confirmado por Oluoch et al. (2001).
Sannes et al. (2004) fizeram estudo cujo objetivo foi comparar a prevalência e
padrões de resistência a agentes antimicrobianos de estirpes de E. coli isoladas de
cistite e pielonefrite em mulheres, fezes de humanos voluntários saudáveis e fezes
de cão saudáveis. No total da população e dentro de cada grupo clínico, a
resistência foi significantemente menos comum para isolados de pielonefrite humana
do que isolados de fezes caninas. Em contraste, diferenças não significantes foram
detectadas entre isolados de cistite e pielonefrite em relação aos antibióticos
testados e entre isolados de fezes humanas e caninas. Dados obtidos no presente
estudo, cuja origem é de fezes normais de cão, revelaram a susceptibilidade aos
antibióticos de eleição para tratamento de infecções urinárias, tanto para humanos
quanto para pequenos animais, tais como cães e gatos. No estudo de Sannes et al.
(2004), os isolados de fezes caninas tiveram a menor prevalência de resistência aos
antibióticos quando considerados todos os grupos estudados. Tais achados
poderiam sugerir que cães não podem representar um importante reservatório de
estirpes de E. coli resistentes a antimicrobianos e, assim, não exporem o ser
humano que convive com tais animais a estas linhagens. Entretanto, é possível que
cães possam adquirir estirpes de E. coli resistentes a antibióticos de humanos e
vice-versa. Porém, mais estudos devem ser feitos para confirmar tal hipótese.
80
A possibilidade de que certas linhagens de E. coli sejam patogênicas tanto
para humanos quanto para animais possui muitas implicações. Mais estudos devem
ser feitos para identificar o modo como a transmissão pode ser feita entre cães e
humanos e assim desenvolver mecanismos de prevenção da doença. Quando os
animais domésticos apresentam capacidade de transmitir E. coli aos seres humanos,
o uso de antimicrobianos na veterinária (sob a forma de clínica médica e/ou
produção de alimentos) pode ser uma importante via para a aquisição de bactéria
resistente aos antibióticos por humanos. Além disso, considerando-se a elevada
freqüência de ocorrência dos fatores de virulência identificados neste trabalho, como
aer, sfa e pap, dever-se-ia proceder a outros estudos que avaliem a importância dos
mesmos.
81
7 CONCLUSÕES
De acordo com os objetivos propostos neste estudo e os resultados obtidos,
chegou-se às seguintes conclusões:
- Os microrganismos isolados com maior frequência das fezes de cães
errantes pertencem à família Enterobacteriaceae, sendo a Escherichia coli a
mais frequente de todas.
- Os cães aparentemente sadios, sem sintomas de colibacilose, poderiam
estar participando da cadeia epidemiológica como reservatórios de E. coli
uropatogênica ao homem, pois os genes encontrados com maior número
foram aer, sfa e pap presentes em infecções extraintestinais, mais
especificamente infecções urinárias.
- Os cães podem participar como reservatório de estirpes de E. coli
resistentes a antimicrobianos.
- Dos antimicrobianos testados a Cefalotina foi o que apresentou a menor
eficácia (85,64% de resistência) e a Norfloxacina foi a mais eficaz (0%).
- Existe a necessidade de mais pesquisas sobre o modo de transmissão
das E. coli patogênicas entre o cão e o homem e dos fatores de virulência
uropatogênicos encontrados com maior frequência no presente trabalho,
tais como aer, sfa e pap.
82
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