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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14205| Tipo: | Tese |
| Título: | Diversidade genética e mecanismos de resistência antifúngica em isolados clínicos e ambientais de Aspergillusfumigatus |
| Autor(es): | Dality Keffelen de Barros Rodrigues |
| Primeiro orientador: | Marcia de Souza Carvalho Melhem |
| Resumo: | A aspergilose é um grupo de doenças oportunísticas decorrente da inalação de conídios de fungos do gênero Aspergillus. O manejo terapêutico constitui um desafio, tanto em virtude das limitações diagnósticas quanto pelo surgimento de isolados resistentes aos antifúngicos triazólicos, frequentemente, associado ao uso prolongado destes em pacientes hospitalizados. Ademais, há relatos de isolados resistentes que infectaram pacientes sem histórico prévio de tratamento, sugerindo a aquisição da resistência no ambiente, decorrente da exposição excessiva do fungo a pesticidas triazólicos empregados na agricultura. Agravando esse cenário, existem poucos estudos acerca da epidemiologia da resistência na América do Sul, sendo o Brasil um país de expressiva atividade agrícola, com destaque para o estado de Mato Grosso do Sul (MS). Este estudo teve por objetivos analisar a frequência de isolados resistentes, clínicos e ambientais, de Aspergillus spp. no MS, investigar mutações no gene cyp51A, compreender a influência de algumas das mutações no fenótipo de resistência e determinar a similaridade genética dos isolados de A. fumigatus resistentes. Entre 2022 e 2024, foram recuperados, 86 isolados clínicos e 67 isolados do ar atmosférico de Aspergillus spp. A identificação molecular das espécies foi realizada através do sequenciamento dos genes β-tubulina e calmodulina. A delimitação das espécies foi baseada na monofilia dos clados obtidos nas análises filogenéticas. Os testes de sensibilidade antifúngica foram conduzidos por microdiluição em caldo, seguindo o método EUCAST E. DEF 9.3.2, para determinação da concentração inibitória mínima (CIM). O sequenciamento do gene cyp51A foi realizado em isolados de A. fumigatus resistentes. A genotipagem de microssatélites foi empregada para avaliar a relação genética entre os isolados resistentes. Experimentos de CRISPR-Cas9 foram realizados para investigar a contribuição das mutações no fenótipo de resistência. Dos 84 isolados de A. fumigatus, 7 apresentaram valores de CIM acima dos pontos de corte, indicando resistência. Destes, um isolado clínico (CMMS 154), com mutação G138S, foi resistente a voriconazol (4 mg/L) e itraconazol (> 16 mg/L) e um isolado ambiental (CMMS 321), mutante G54A, foi resistente a posaconazol (8 mg/L) e itraconazol (> 16 mg/L). Outros cinco isolados ambientais (CMMS 340 a 344), resistentes apenas ao agroquímico tebuconazol, apresentaram a mutação não silenciosa M172V, além de quatro mutações silenciosas e a análise de microssatélites indicou que eles pertencem ao mesmo grupo genético. Os isolados CMMS 154 e CMMS 321 agruparam-se, distintamente, próximos a isolados selvagens. A validação das mutações M172V e das mutações silenciosas demonstrou que contribuem, parcialmente, para a redução da sensibilidade ao tebuconazol, mas não são o único mecanismo de resistência envolvido. Os resultados sugerem a possível circulação e expansão de isolados ambientais sob pressão seletiva de azóis agrícolas em uma importante região agroindustrial do Centro-Oeste brasileiro. Além disso, foi evidenciado a disseminação silenciosa de diferentes genótipos ambientais resistentes, em áreas urbanas e rurais, reforçando a necessidade de monitoramento genômico dos agentes da aspergilose na América do Sul. |
| Abstract: | Aspergillosis is a group of opportunistic diseases resulting from the inhalation of conidia from fungi of the genus Aspergillus. Therapeutic management is challenging due to both diagnostic limitations and the emergence of isolates resistant to triazole antifungals, which is frequently associated with prolonged use in hospitalized patients. Furthermore, there are reports of resistant isolates infecting patients with no prior history of treatment, suggesting that resistance is acquired in the environment as a result of excessive fungal exposure to triazole pesticides used in agriculture. Compounding this scenario, there are few studies on the epidemiology of resistance in South America, particularly in Brazil, a country with significant agricultural activity and specifically in the state of Mato Grosso do Sul (MS).This study aimed to analyze the frequency of resistant clinical and environmental isolates of Aspergillus spp. in Mato Grosso do Sul, investigate mutations, understand the influence of specific mutations on resistance phenotypes, and determine the genetic similarity of resistant A. fumigatus isolates. Between 2022 and 2024, 86 clinical isolates and 67 atmospheric air isolates of Aspergillus spp. were recovered. Molecular species identification was performed by sequencing the β-tubulin and calmodulin genes. Species delimitation was based on the monophyly of clades obtained through phylogenetic analyses. Antifungal susceptibility testing was conducted via broth microdilution, following the EUCAST E.DEF 9.3.2 method, to determine the minimum inhibitory concentration (MIC). Sequencing of the cyp51A gene was performed on resistant A. fumigatus isolates, and microsatellite genotyping was used to assess the genetic relationship between them. CRISPR-Cas9 experiments were conducted to investigate the contribution of mutations to the resistance phenotype. Of the 84 A. fumigatus isolates, seven showed MIC values above the cutoff points, indicating resistance. Among these, one clinical isolate (CMMS 154) harboring the G138S mutation was resistant to voriconazole (4 mg/L) and itraconazole (>16 mg/L), and one environmental isolate (CMMS 321) with the G54A mutation was resistant to posaconazole (8 mg/L) and itraconazole (> 16 mg/L). Five other environmental isolates (CMMS 340 to 344), resistant only to the agrochemical tebuconazole, presented the non-silent M172V mutation in addition to four silent mutations and microsatellite analysis indicated they belong to the same genetic group. Isolates CMMS 154 and CMMS 321 clustered distinctly but near wild-type isolates. Validation of the M172V and silent mutations demonstrated that they contribute, in part, to reduced susceptibility to tebuconazole, but are not the sole resistance mechanism involved. The results suggest the possible circulation and expansion of environmental isolates under selective pressure from agricultural azoles in an important agro-industrial region of the Brazilian Midwest. Furthermore, the silent dissemination of different resistant environmental genotypes in urban and rural areas was evidenced, reinforcing the need for genomic monitoring of aspergillosis agents in South America. |
| Palavras-chave: | Defensivos Agrícolas. Inibidores de 14-alfa Desmetilase. Sistemas CRISPR-Cas. Repetições de Microssatélites. |
| País: | Brasil |
| Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
| Sigla da Instituição: | UFMS |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14205 |
| Data do documento: | 2025 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Doenças Infecciosas e Parasitárias |
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