Antimicrobial activity of oregan and clove essential oils against some foodborne pathogens / Atividade antimicrobiona dos óleos essenciais de orégano e cravo frente a patógenos alimentares

The tendency to replace synthetic antimicrobials for natural ones in food industry and an increase in bacterial resistance to antibiotics resulted in a necessity to find new alternatives, and essential oils are emerging as promising substitutes for synthetic chemicals in food preservation. The objective of this work was to test the antimicrobial activity of oregano (OEO) and clove (CEO) essential oils over a range of bacteria, molds and yeast of importance as pathogens or food spoilage. The antimicrobial activity of oregano and clove essential oils were analyzed by disk diffusion method and broth microdilution test (MIC) of OEO and CEO were determined for each tested microorganism. OEO and CEO were evaluated in natura (IN) and after thermal processing (TP) at 120 o C for 5 min. Both OEO and CEO presented the same inhibition zones for IN and TP samples, for all tested microorganisms, indicating that these oils can be thermally processed maintaining their antimicrobial activity. For OEO and CEO, the more sensitive microorganisms were the fungi (Aspergillus niger, Penicillium citrinum and Candida albicans), followed by Staphylococcus aureus, Bacillus cereus and Methicillin - resistant Staphylococcus aureus (MRSA); the lowest antimicrobial activities were observed against Streptococcus mutans and Enterococcus faecalis. In general, OEO resulted in higher inhibition zones and lower MIC values for all tested microorganisms, suggesting that it was more effective as an antimicrobial agent than CEO (AU)

A preferência mundial para alimentos mais saudáveis e livres de aditivos químicos pelos consumidores, associada ao aumento da resistência bacteriana, resultaram na necessidade de medidas alternativas no setor de alimentos. Os óleos correspondem a antimicrobianos naturais e constituem uma classe emergente como substitutos dos produtos químicos sintéticos na conservação de alimentos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana de óleos essenciais de orégano (OEO) e cravo (CEO ) frente a bactérias, fungos e leveduras de importância no setor de alimentos. OEO e CEO foram avaliados in natura (IN) e após processamento térmico (TP) a 120 o C por 5 minutos. Para avaliar a atividade antimicrobiana frente a cada microrganismo empregou-se o método de discodifusão e o teste de microdiluição em caldo (MIC). Tanto o OEO quanto o CEO apresentaram zonas de inibição semelhantes para amostras IN e TP, indicando que a atividade antimicrobiana desses óleos são resistentes a altas temperaturas. Os microrganismos mais sensíveis para ambos os óleos essenciais foram os fungos (Aspergillus niger, Penicillium citrinum e Candida albicans), seguidos por Staphylococcus aureus, Bacillus cereus e Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA). Já as cepas Streptococcus mutans e Enterococcus faecalis apresentaram uma maior resistência frente à atividade antimicrobiana dos óleos essenciais. Em geral, os maiores halos de inibição e menores valores de MIC foram obtidos quando empregado o OEO, sugerindo uma maior atividade microbiana do mesmo quando comparado ao CEO. (AU)

Antimicrobials and resistant bacteria in global fish farming and the possible risk for public health / Antimicrobianos e bactérias resistentes na piscicultura global e o possível risco para a saúde pública

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.(AU)

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.(AU)

Infecção experimental com Escherichia coli enteropatogênicas, identificadas por PCR utilizando cápsulas com revestimento entérico em filhotes da raça boxer / Experimental infection with enteropathogenic Escherichia coli identified by PCR using enteric-coated capsules in boxer pups

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.

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.

Virulence factors of avian pathogenic Escherichia coli (APEC) / Fatores de virulência de Escherichia coli aviária patogênica (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.

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.

Occurrence of virulence-related sequences and phylogenetic analysis of commensal and pathogenic avian Escherichia coli strains (APEC) / Ocorrência de seqüências relacionadas com a virulência e análise filogenética de estirpes comensais e patogênicas de Escherichia coli aviário (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.(AU)

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.(AU)

Clonal study of avian Escherichia coli strains by fliC conserved-DNA-sequence regions analysis / Estudo clonal de Escherichia coli aviário por análise de seqüências de DNA conservadas do gene fliC

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.(AU)

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.(AU)

Study of the adhesion and invasion capacities of an invasive avian pathogenic escherichia coli strain (APEC) to in vitro cultivated HEP-2 cells

An avian pathogenic Escherichia coli strain (APEC), designated strain sep17, was isolated from the liver of a chicken suffering from septicaemia. Its biological characteristics, including antimicrobial drug resistances, colicin production, plasmid profile, adhesion and invasion capacities to in vitro cultivated HEp-2 cells, and PCR detection of DNA sequences related to pathogenicity genes (fimA, tsh, papA, crl, csgA, afa, sfa, eae, lpfAO157/OI-141, lpfAO157/OI-154, toxB, iha, ial, efa, inv, invA/invE and ibeA) were determined. This strain (Lac+, TcR, fimA, csgA, crl, lpfAO157/OI-154) harbored a 70 MDa plasmid and was able to adhere to and invade in vitro cultured HEp-2 cells. Transference of this 70 MDa plasmid by conjugation rendered a non-pathogenic recipient strain HB101 (Lac-, SmR, csgA) capable of adhering to and invading the same type of cell. Scanning electron microscopy and light microscopy confirmed the adhesion capacity of the wild and the transconjugant strains, while the in vitro invasion technique and light microscopy confi rmed the invasion capacity of these strains. The FAS technique, which is used to visualize actin accumulation on cells where the adhesion process occurs, was negative for all those strains. None of the genes detected in strain sep17 were transferred by conjugation, which indicates that they are chromosomally located and are not related to the adhesion and invasion processes. The presence and absence of pathogenicity-related genes are discussed.

Typing of avian pathogenic Escherichia coli strains by REP-PCR

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.

Sorotipagem de amostras de Streptococcus suis isoladas de suínos em granjas dos Estados de Säo Paulo, Minas Gerais e Paraná / Serotyping of Streptococcus suis strains isolated from pigs in the States of Säo Paulo, Minas Gerais e Paraná, Brazil

Infecçöes causadas por Streptococcus suis säo muito comuns em países onde a indústria de carne suína é desenvolvida. Estas infecçöes estäo 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 por cento das granjas em Estados como Säo 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 por cento de sangue bovino e incubado a 37°C por 24 horas. Para a identificaçäo bioquímica as colônias que apresentavam a-hemólise, bem como as amostras padräo, foram submetidas a testes convencionais para a confirmaçäo da espécie S. suis, tais como: hidrólise de arginina, teste de Voges-Proskauer, e produçäo 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 por cento de NaCl e para a produçäo de amilase. Todas as amostras que fizeram parte desta pesquisa foram testadas pelo sistema Api 20 Strep para confirmaçäo dos resultados obtidos nos testes convencionais. Para a sorotipagem foram produzidos antissoros de 1 a 8. Outras amostras näo pertencentes a estes sorotipos também foram sorotipadas. O antissoro produzido em coelhos foi titulado pelo teste de aglutinaçäo em tubo com 2-mercaptoetanol e pelo teste de reaçäo capsular e, quando adequados, foram usados no teste de co-aglutinaçäo, para a sorotipagem das amostras de S. suis. A sorotipagem das 51 amostras isoladas mostraram os seguintes resultados: 30 (58,8 por cento) foram classificadas como sorotipo 2, 11 (21,6 por cento) das amostras como sorotipo 3, sete (13,72 por cento) como sorotipo 7, duas (3,92 por cento) como sorotipo 1 e uma amostra como pertencente ao sorotipo14 (1,96 por cento). 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