Variabilidade e especificidade de bacteriófagos intestinais de bezerros saudáveis e diarreicos

Abstract

Apesar dos avanços na disponibilidade de vacinas e na otimização da transferência de imunidade passiva pela colostragem, a diarreia neonatal ainda é, atualmente, a doença de muito impacto na criação bovina no mundo, sendo a doença com maior índice de morbidade e mortalidade em bezerros de até trinta dias de idade. As causas da doença não são facilmente reconhecidas e, portanto, não são eficientemente combatidas, caracterizando-se por uma enfermidade de causa multifatorial. Dentre estas causas incluem fatores nutricionais, fisiológicos, ambientais e de manejo, além de diversos microrganismos como protozoários, bactérias e vírus. O tratamento convencional se baseia no suporte (fluidoterapia intravenosa e oral) e no uso de antibióticos, devido à alta prevalência de diarreias causadas por Escherichia coli. Tais infecções geralmente não são tratadas satisfatoriamente devido à resistência bacteriana aos antibióticos ou à distribuição inadequada do mesmo no sítio de ação, sendo que seu uso em diarreias não bacterianas pode ainda piorar o quadro por supressão da microbiota comensal, o que favorece a multiplicação de outros micro-organismos como leveduras e protozoários. Estudos recentes mostraram que os bacteriófagos são os microrganismos mais abundantes e diversos, o que sugere que possam ter um impacto significativo na modelagem da microbiota intestinal. Entretanto, seu papel na modulação da dinâmica microbiana em bovinos neonatos ainda não foi estudado. Na busca de um melhor entendimento das complexas interações entre os diversos microrganismos presentes no ambiente intestinal, bem como a relação da dinâmica da diversidade microbiana e o estado saúde/doença, este trabalho teve como objetivo estudar a diversidade de bacteriófagos líticos e lisogênicos e sua interação com bactérias normalmente encontradas no ambiente intestinal em bezerros saudáveis e diarreicos. Os resultados mostraram que em animais diarreicos existe maior presença de bacteriófagos em multiplicação lítica, enquanto que em animais sadios, predominam vírus em ciclo lisogênico. Animais doentes apresentam microbiota bacteriana mais diversa, enquanto animais saudáveis apresentam uma microbiota mais homogênea. Cinco vírus líticos foram isolados, sendo quatro provenientes de amostras de animais doentes e um de animais sadios. Estes isolados foram caracterizados segundo a natureza de seus genomas, morfologias e gama de hospedeiros. Todos os vírus isolados apresentam gama de hospedeiros distintas, com vírus podendo infectar somente a hospedeira de isolamento, até vírus podendo infectar diferentes espécies bacterianas. A caracterização morfológica e molecular pôde agrupar os isolados na ordem Caudovirales.

Despite the advances in the availability of vaccines and in the optimization of passive immunity by feeding with colostrum, neonatal diarrhea is still the disease with the greatest impact on cattle breeding in the world, being the disease with the highest morbidity and mortality rate in calves up to thirty days of age. The causes of the disease are not easily recognized and, therefore, are not efficiently combated, being characterized by a multifactorial cause disease. These causes include nutritional, physiological, environmental and management factors, as well as several microorganisms such as protozoa, bacteria and viruses. Conventional treatment is based on support (oral and intravenous fluid therapy) and antibiotic use due to the high prevalence of diarrhea caused by Escherichia coli; however, such infections are generally not treated satisfactorily due to bacterial resistance or inadequate antibiotic local distribution, and its use in non-bacterial diarrhea can further worsen the situation by suppressing the commensal microbiota, which favors the multiplication of other microorganisms such as yeasts and protozoa. Recent studies have shown that bacteriophages are the most abundant and diverse microorganisms that make up the intestinal microbiota, suggesting that they may have a significant impact on shaping intestinal microbiota. However, its role in the modulation of microbial dynamics in neonates has not been studied. In the search for a better understanding of the complex interactions between the various microorganisms present in the intestinal environment, as well as the relation of the dynamics of microbial diversity and health / disease status, this work aim to study the diversity of lithic and lysogenic bacteriophages and their interaction with bacteria normally found in the intestinal environment in healthy and diarrheic calves. The results showed that in diarrheic animals there is a greater presence of bacteriophages in lytic multiplication, whereas in healthy animals, viruses predominate in the lysogenic cycle. Sick animals have a more diverse bacterial microbiota, while healthy animals have a more homogeneous microbiota. Five lytic viruses were isolated, four from diseased animal samples and one from healthy animals. These isolates were characterized according to the nature of their genomes, morphologies and host range. All viruses isolated have a range of distinct hosts, with viruses that can infect only the host host, even viruses that can infect different bacterial species. The characterization can group the isolates in the order Caudovirales.