ABSTRACT The objective of this study was to compare the antimicrobial activity of macrophages and serum in laying hen (MM, CC, and CCc) and broiler chicken lineages (TT and LL). Macrophages were evaluated for phagocytic and antimicrobial activity. Microbicidal serum activity was evaluated by the resistance test for serum and the agar test. The results showed that phagocytic activity was higher in males of the MM strain, with 13% of macrophages presenting phagocytosis, while the other lineages studied, and even female MM, presented a rate of 6% of phagocytic cells. However, antimicrobial activity in macrophages from males of CCc lineage and females of TT lineage were higher, eliminating more than 30% of the Salmonella enterica inoculum, while in the other strains, the results were similar, with inoculum reduction below 30%. In the serum resistance assay, female laying lines presented higher antibacterial activity than female broiler lines. In the trials to evaluate the microbicide activity of the serum, females of both broiler and laying lineages presented higher performance when compared with males of the same lineage. Females of laying hen lines (MM and CC) present a greater antibacterium activity than males. These results can contribute to a better understanding of the immune response in broiler chicken and laying hen lineages, to aid development of lineages of birds more resistant to pathogens.

RESUMO: O uso de antimicrobianos na piscicultura é um reflexo do rápido desenvolvimento da aquicultura em todo o mundo. A intensificação da aquicultura para suprir as demandas do mercado pode levar ao aumento de doenças infecciosas por bactérias patogênicas. Consequentemente, os antimicrobianos atuam no controle de doenças infecciosas emergentes, mas seu uso deve seguir as regras e regulamentos do país onde a atividade é realizada. Embora os regulamentos imponham limites ao uso de antimicrobianos na piscicultura, muitos estudos mostram que bactérias resistentes são isoladas desse sistema. A seleção de bactérias resistentes não se limita apenas ao uso de antimicrobianos, mas também à cosseleção de genes de resistência ou mesmo por meio do processo de resistência cruzada. As bactérias resistentes da piscicultura são uma preocupação séria, uma vez que tais bactérias podem ser adquiridas pelos seres humanos no manuseio ou na cadeia alimentar, o que pode representar um problema de saúde pública. Nesta revisão, apresentamos uma visão geral do uso de antimicrobianos na aquicultura, a resistência antimicrobiana e o impacto da resistência antimicrobiana e bacteriana do ponto de vista da saúde pública.

ABSTRACT: The use of antimicrobials in fish farming is a reflection of the fast aquaculture development worldwide. The intensification of aquaculture to achieve market demands could lead to an increase in infectious diseases by pathogenic bacteria. Consequently, antimicrobials act as controls for emerging infectious diseases, but their use must follow the rules and regulations of the country where the activity is performed. Although the regulations impose limits to the use of antimicrobials in fish farming, many studies show that resistant bacteria are isolated from this system. The selection of resistant bacteria is not limited only to the use of antimicrobials, but also to co-selection of resistance genes or even with cross-resistance processes. Resistant bacteria from fish farming are a serious concern because they can be acquired by humans with handling or food chain, which may represent a public health problem. In the present review, we present an overview of antimicrobials use in aquaculture, the antimicrobial resistance and the impact of antimicrobial and bacterial resistance from a public health perspective.

OBJETIVO: Verificar a possibilidade de uma infecção experimental com Escherichia coli enteropatogênicas e confirmar por PCR que os sintomas manifestados após a infecção foram decorrentes dos fatores de virulência da bactéria estudada. MÉTODOS: As unidades experimentais foram 14 filhotes saudáveis com idade de 60 dias da raça Boxer. Os animais foram divididos em três grupos, sendo um controle de cada ninhada e o restante dividido em dois grupos, um de animais inoculados com a cepa 4083 e o outro de animais inoculados com a cepa SPA14. Para inoculação das cepas, utilizaram-se cápsulas gelatinosas revestidas com solução de revestimento entérico. O isolamento de E. coli das fezes foi realizado em todos os animais testados, e o DNA extraído foi submetido à técnica de PCR. RESULTADOS: Todos os animais infectados apresentaram diarréia e tiveram a gene eae amplificado por meio de PCR. CONCLUSÃO: Através da eficiência da PCR das amostras, a técnica seria recomendada para diagnóstico da Escherichia coli enteropatogênicas como diferencial de outros patógenos que causam diarréia, e, no futuro, verificar se outros fatores de virulência (gene bfpA e plasmídeo EAF) permaneceriam após a infecção, podendo avaliar a patogenicidade das EPEC.

PURPOSE: To verify the possibility of an experimental infection with enteropathogenic Escherichia coli and to confirm by PCR that the symptoms manifested after infection were due to the virulence factors of the studied bacteria. METHODS: Experimental units were 14 healthy pups of Boxer breed, aged 60 days. The animals were divided into three groups. One animal from each litter was included in a control group and the remaining animals were divided into two groups: one inoculated with strain 4083, and another one inoculated with strain SPA14. Gelatinous capsules coated with enteric-coating solution were used for the inoculation of strains. E. coli isolation from feces was performed for all tested animals, and the extracted DNA was subjected to Polymerase Chain Reaction (PCR). RESULTS: All infected animals presented diarrhea and had the gene eae amplified by PCR. CONCLUSION: The efficiency of PCR for the studied strains indicates that this technique can be recommended for the diagnosis of enteropathogenic Escherichia coli as a differential from other pathogens causing diarrhea. It may also be used in the future to verify whether other virulence factors (bfpA gene and EAF plasmid) persist after infection and to assess the pathogenicity of these bacteria.

Linhagens de Escherichia coli patogênicas para aves (APEC) causam uma grande diversidade de doenças em aves e são responsáveis por grandes prejuízos na indústria aviária. Nos últimos anos, vários estudos foram realizados para melhor entender a patogênese de linhagens APEC e para desenvolver ferramentas que podem prevenir as perdas econômicas causadas por estas linhagens. Esta revisão discute os fatores de virulência descritos nestas linhagens e os avanços realizados para entender e identificar os determinantes de virulência presentes em APEC.

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) strains cause a great diversity of diseases in birds and are responsible for great economic losses in the avian industry. To date, several studies have been carried out to better understand the APEC pathogenesis for a possible development of tools which could prevent the economics losses caused by these strains. This review discusses the virulence factors described do date to be expressed by these strains and the advances made to understand and identify virulence determinants present in APEC.

A presença de seqüências de DNA associadas à capacidade de captação de ferro (irp-2, fyuA, sitA, fepC, iucA), adesão (iha, lpfA O157/O141, lpfA O157/O154, efa, toxB) e de invasão (inv, ial) e a classificação dentro dos quatro grupos filogenéticos principais de Escherichia coli (Grupos A, B1, B2 e D) foram determinadas, através de PCR, em 30 amostras comensais de E. coli isoladas de frangos e de 49 linhagens APEC (24 isoladas de frangos com septicemia, 14 isoladas de frangos com síndrome da cabeça inchada e 11 isoladas de embriões de galinhas com onfalite). Nenhuma das linhagens apresentou os genes inv, ial, efa, e toxB. Os genes lpfA O157/O154, iucA, fepC e irp-2 foram encontrados em freqüências significativas entre as amostras patogênicas. O gene iucA foi associado com amostras causadoras de septicemia e de síndrome da cabeça inchada. Os genes fepC e irp-2 foram associados a amostras causadoras de síndrome da cabeça inchada. A análise filogenética demonstrou que linhagens comensais e causadoras de onfalite pertenceram principalmente ao Grupo filogenético A, não patogênico. Amostras causadoras de síndrome da cabeça inchada pertenceram, em sua maioria, ao Grupo patogênico D. Linhagens causadoras de septicemia pertenceram aos Grupos A e D. Estes dados sugerem que linhagens APEC causadoras de septicemia provavelmente têm uma origem ancestral múltipla: uma derivada de uma linhagem patogênica e outra de uma linhagem não patogênica que possivelmente evoluiu através da aquisição horizontal de genes de virulência. Amostras causadoras de síndrome da cabeça inchada possivelmente constituem um grupo clonal patogênico. Por outro lado, amostras causadoras de onfalite possivelmente constituem um grupo clonal não patogênico, que, possivelmente causam onfalite devido a uma infecção oportunista. A presença de genes de virulência também encontrados em E. coli de origem humana pode indicar a possível ocorrência de zoonoses causadas por APEC.

The presence of iron uptake (irp-2, fyuA, sitA, fepC, iucA), adhesion (iha, lpfA O157/O141, lpfA O157/O154, efa, toxB) and invasion (inv, ial-related DNA sequences and assignment to the four main Escherichia coli phylogenetic groups (A, B1, B2 e D) were determined in 30 commensal E. coli strains isolated from healthy chickens and in 49 APEC strains isolated from chickens presenting clinical signs of septicemia (n=24) swollen head syndrome (n=14) and omphalitis (n=11) by PCR. None of the strains presented DNA sequences related to the inv, ial, efa, and toxB genes. DNA sequences related to lpfA O157/O154, iucA, fepC, and irp-2 genes were significantly found among pathogenic strains, where iucA gene was associated with septicemia and swollen head syndrome and fepC and irp-2 genes were associated with swollen head syndrome strains. Phylogenetic typing showed that commensal and omphalitis strains belonged mainly to phylogenetic Group A and swollen head syndrome to phylogenetic Group D. Septicemic strains were assigned in phylogenetic Groups A and D. These data could suggest that clonal lineage of septicemic APEC strains have a multiple ancestor origin; one from a pathogenic bacteria ancestor and other from a non-pathogenic ancestor that evolved by the acquisition of virulence related sequences through horizontal gene transfer. Swollen head syndrome may constitute a pathogenic clonal group. By the other side, omphalitis strains probably constitute a non-pathogenic clonal group, and could cause omphalitis as an opportunistic infection. The sharing of virulence related sequences by human pathogenic E. coli and APEC strains could indicate that APEC strains could be a source of virulence genes to human strains and could represent a zoonotic risk.

A relação clonal entre linhagens de Escherichia coli de origem aviária e sua proximidade genética com E. coli patogênica para humanos, Salmonella enterica, Yersinia enterocolitica e Proteus mirabilis foi determinada através da utilização das seqüências conservadas 5' e 3' do gene fliC (responsável pela codificação da flagelina). Entre as 30 linhagens comensais de E. coli aviária e as 49 linhagens patogênicas de E. coli para aves (APEC), 24 linhagens comensais e 39 APEC apresentaram o gene fliC, que foi encontrado em tamanhos que variam de 670pb a 1900pb. Um dendrograma representando similaridade genética foi obtido a partir do seqüenciamento das regiões 5' e 3' conservadas do gene fliC das linhagens de E. coli de origem aviária, das seqüências dos antígenos H de E. coli de origem humana, de S. enterica, Y. enterocolitica e de P. mirabilis. A análise do dendrograma demonstrou que este apresenta dois grupos principais: um composto principalmente por isolados APEC e por antígenos H de E. coli de origem humana e outro formado por isolados comensais de E. coli aviária, S. enterica e por antígenos H de E. coli. No geral, o presente trabalho demonstrou que as regiões conservadas do gene fliC podem estar associadas à diferenciação clonal de linhagens de E. coli aviária, e que existe uma grande similaridade genética entre estas linhagens e antígenos H de E. coli humana. Estes dados podem adicionar evidências de que linhagens APEC podem apresentar riscos zoonóticos.

The clonal relationship among avian Escherichia coli strains and their genetic proximity with human pathogenic E. coli, Salmonela enterica, Yersinia enterocolitica and Proteus mirabilis, was determined by the DNA sequencing of the conserved 5' and 3'regions fliC gene (flagellin encoded gene). Among 30 commensal avian E. coli strains and 49 pathogenic avian E. coli strains (APEC), 24 commensal and 39 APEC strains harbored fliC gene with fragments size varying from 670bp to 1,900bp. The comparative analysis of these regions allowed the construction of a dendrogram of similarity possessing two main clusters: one compounded mainly by APEC strains and by H-antigens from human E. coli, and another one compounded by commensal avian E. coli strains, S. enterica, and by other H-antigens from human E. coli. Overall, this work demonstrated that fliC conserved regions may be associated with pathogenic clones of APEC strains, and also shows a great similarity among APEC and H-antigens of E. coli strains isolated from humans. These data, can add evidence that APEC strains can exhibit a zoonotic risk.

A técnica de REP (Repetitive extragenic palindrome)-PCR foi utilizada para avaliar a variabilidade genética de 49 amostras de Escherichia coli patogênicas para aves (APEC), isoladas de aves de corte (frangos) em diferentes surtos de septicemia (n=24), síndrome da cabeça inchada (n=14) e onfalite (n=11). Trinta amostras comensais, isoladas de frangos sem sinais de doença, foram utilizadas como controle. A análise do perfil eletroforético obtido por reação de REP-PCR utilizando DNA purificado das amostras evidenciou a amplificação de 0 a 15 bandas de DNA com pesos moleculares variando entre 100 pb e 6.1 Kb. A análise deste padrão permitiu a construção de um dendrograma demonstrando o agrupamento das 79 amostras em 49 perfis distintos. Embora a técnica de REP-PCR tenha apresentado grande poder discriminatório, as amostras patogênicas e não patogênicas não foram discriminadas entre si assim como não foi observado o agrupamento de amostras causadoras do mesmo tipo de doença. Por outro lado, demonstramos recentemente que outras técnicas tais como ERIC-PCR e a análise de isoenzimas foram eficientes quando utilizadas para esta mesma finalidade. Concluindo, REP-PCR parece não ser uma técnica eficiente e universal para discriminar entre amostras APEC. Porém, a estrutura clonal populacional obtida com o uso de REP-PCR não deve ser desprezada, particularmente se considerarmos que os mecanismos de patogenicidade de APEC ainda não são completamente conhecidos.

In the present study the repetitive extragenic palindromic (REP) polymerase chain reaction (PCR) technique was used to establish the clonal variability of 49 avian Escherichia coli (APEC) strains isolated from different outbreak cases of septicemia (n=24), swollen head syndrome (n=14) and omphalitis (n=11). Thirty commensal strains isolated from poultry with no signs of these illnesses were used as control strains. The purified DNA of these strains produced electrophoretic profiles ranging from 0 to 15 bands with molecular sizes varying from 100 bp to 6.1 kb, allowing the grouping of the 79 strains into a dendrogram containing 49 REP-types. Although REP-PCR showed good discriminating power it was not able to group the strains either into specific pathogenic classes or to differentiate between pathogenic and non-pathogenic strains. On the contrary, we recently demonstrated that other techniques such as ERIC-PCR and isoenzyme profiles are appropriate to discriminate between commensal and APEC strains and also to group these strains into specific pathogenic classes. In conclusion, REP-PCR seems to be a technique neither efficient nor universal for APEC strains discrimination. However, the population clonal structure obtained with the use of REP-PCR must not be ignored particularly if one takes into account that the APEC pathogenic mechanisms are not completely understood yet.

Infecções causadas por Streptococcus suis são muito comuns em países onde a indústria de carne suína é desenvolvida. Estas infecções estão relacionadas a casos clínicos de broncopneumonia, meningite, artrite, pericardite, miocardite, endocardite, poliserosite fibrinosa, septicemia, rinite e aborto. Esta bactéria também foi descrita como patógeno de ruminantes e humanos. No Brasil há evidências clínicas da existência de processos infecciosos causados por S. suis afetando mais de 50% das granjas em Estados como São Paulo, Minas Gerais e Paraná. No presente estudo foram isoladas 51 amostras de S. suis de granjas do Estados acima referidos, coletadas de diferentes casos clínicos como septicemia, meningite, artrite e pneumonia, tendo sido obtidas ou em cultura pura ou como patógeno de maior predominância nos tecidos de suínos. Este material foi semeado em Columbia ágar sangue adicionado de 5% de sangue bovino e incubado a 37°C por 24 horas. Para a identificação bioquímica as colônias que apresentavam a-hemólise, bem como as amostras padrão, foram submetidas a testes convencionais para a confirmação da espécie S. suis, tais como: hidrólise de arginina, teste de Voges-Proskauer, e produção de ácido a partir de vários carboidratos (inulina, salicina, trealose, lactose, sacarose, sorbitol, manitol e glicerol). As amostras também foram testadas para habilidade de crescimento em meio de TSA com 6,5% de NaCl e para a produção de amilase. Todas as amostras que fizeram parte desta pesquisa foram testadas pelo sistema Api 20 Strep para confirmação dos resultados obtidos nos testes convencionais. Para a sorotipagem foram produzidos antissoros de 1 a 8. Outras amostras não pertencentes a estes sorotipos também foram sorotipadas. O antissoro produzido em coelhos foi titulado pelo teste de aglutinação em tubo com 2-mercaptoetanol e pelo teste de reação capsular e, quando adequados, foram usados no teste de co-aglutinação, para a sorotipagem das amostras de S. suis. A sorotipagem das 51 amostras isoladas mostraram os seguintes resultados: 30 (58,8%) foram classificadas como sorotipo 2, 11 (21,6%) das amostras como sorotipo 3, sete (13,72%) como sorotipo 7, duas (3,92%) como sorotipo 1 e uma amostra como pertencente ao sorotipo14 (1,96%). Este é o primeiro relato do isolamento de um grande número de amostras de S. suis no Brasil, de casos típicos de processos infecciosos causados por esta bactéria. Também foi realizada a sorotipagem dos isolados, mostrando uma alta prevalência do sorotipo 2, quando comparada com a dos demais sorotipos encontrados.

Streptococcus suis infection in swine is common in all countries where hog production is well developed. This infection has been associated with bronchopneumonia, meningitis, arthritis, pericarditis, myocarditis, endocarditis, fibrinous polyserositis, septicaemia, rhinitis, and abortion. Streptococcus suis has also been described as a pathogen for ruminants and humans. In Brazil there are several clinical evidences about the existence of S. suis disease in pigs affecting more than 50% of farms in States of São Paulo, Minas Gerais and Paraná. In the present research 51 strains of S. suis isolated from piggeries of the States of São Paulo, Minas Gerais and Paraná were collected from different pathologies such as septicaemia, meningitis, arthritis and pneumonia and been recovered either in pure culture or as the predominant organism from porcine tissues. Culture of specimens was carried out on 5% bovine blood agar plates incubated at 37°C for 24 hr. For the biochemical identification the a-hemolytic colonies of all capsulated isolates were submitted to various conventional tests, such as hydrolysis of arginine, Voges-Proskauer Test, and production of acid from various carbohydrates (inulin, salicin, trehalose, lactose, sucrose, sorbitol, mannitol and glycerol). The strains were also tested for their ability to grow in the presence of 6,5% NaCl and for the amylase production. In addition strains were tested by Api Strep 20 to confirm the identification of S.suis. For capsular typing only capsulated strains were typed by co-agglutination test, using antisera raised in rabbits against all reference strains from serotypes 1 to 8. Strains belonging to other serotypes were also typed. The co-agglutination was used for serotyping and the capsular reaction test was carried out for measuring the potency of the prepared antisera. From the total of 51 examined strains the following results were obtained, with regard to serotyping: 30 (58,8%) were serotype 2, 11 (21,6%) were serotype 3, seven (13,72%) were serotype 7, two (3,92%) were serotype 1 and one strain belonged to serotype 14 (1,96%). As far as we are concerned, this is the first report on the isolation of a large number of S. suis strains in Brazil, from cases of illness caused by this bacterium among piglets. Also it was carried out serotyping of the isolates, showing a high prevalence of serotype 2, as compared to other known serotypes of S. suis.