In vitro lytic efficiency of Staphylococcus aureus bacteriophages in bacteria from bovine mastitis: a meta-analysis / Eficiência lítica in vitro de bacteriófagos de Staphylococcus aureus em bactérias de mastites bovina: uma meta-análise

Bacteriophages have been investigated as alternative to the treatment of bacterial infections, including bovine mastitis, in production animals. In this meta-analysis, we evaluated in vitro efficiency of phages of Staphylococcus aureus against S. aureus, which is involved in the etiology of bovine mastitis. Seventeen studies were included and the bacterial lytic activity was extracted using proportion analysis. The lytic efficiency of phages was obtained in this meta-analysis using a random-effects model [significant difference (P<0.05)]. Forest plots were used to graphically represent the efficiency of phages on bacterial isolates. Most phages (e.g., CS1, DW2, ΦSA011, ΦSA012, ΦSA022, ΦSA023, ΦSA024, ΦSA025, ΦSA037, ΦSA038, ΦSA039, ΦSA041, ΦSA042, ΦSA043, ΦSA044, MSA6, Ufv-aur2 to Ufv-aur11, SAH-1, SPW, vB_SauM_JS25, SaPh1 to SaPh6, SA, SANF, SA2, ΦSA012, ΦSA039, phi11, phiIPLA88, phiIPLA35, phiIPLA-RODI, phiIPLA-C1C, SAJK-IND, vBSP-A1, vBSP-A2, STA1.ST29, EB1.ST11, EB1.ST27, Remus, and ISP) were efficiently lytics or infected most S. aureus isolates, demonstrating 80% (P<0.05) lytic efficiency. The phages SA, SANF and SA2, also demonstrated lytic activity or infected the non-Staphylococcus aureus and Macrococcus caseolyticus isolates. In this meta-analysis, we compared and demonstrated the in vitro efficiency and host range of S. aureus phages. Additionally, the phages represent an alternative to be researched to treat bovine mastitis in dairy cattle caused by the prevalent microorganism, S. aureus.

Os bacteriófagos têm sido investigados como alternativa ao tratamento de infecções bacterianas em animais de produção, incluindo a mastite bovina. Nesta meta-análise, avaliamos a eficiência in vitro de fagos de Staphylococcus aureus contra S. aureus envolvidas na etiologia da mastite bovina. Dezessete estudos foram incluídos e a atividade lítica bacteriana foi extraída usando análise de proporção. A eficiência lítica dos fagos foi obtida nesta meta-análise, usando um modelo de efeitos aleatórios (diferença significativa (P <0,05)). Os gráficos de Forest plots foram usados para representar graficamente a eficiência dos fagos em isolados bacterianos. Os fagos avaliados, na sua grande maioria, (por exemplo, CS1, DW2, ΦSA011, ΦSA012, ΦSA022, ΦSA023, ΦSA024, ΦSA025, ΦSA037, ΦSA038, ΦSA039, ΦSA041, ΦSA042, ΦSA043, ΦSAf e U0f, ua04 SPW, vB_SauM_JS25, SaPh1 a SaPh6, SA, SANF, SA2, ΦSA012, ΦSA039, phi11, phiIPLA88, phiIPLA35, phiIPLA-RODI, phiIPLA-C1C, SAJK-IND, vBSP-A1, vBSP-A2, STA1.ST29, EB1.ST11, EB1.ST27, Remus, e ISP) foram eficientemente líticos ou infectaram a maioria dos isolados de S. aureus, demonstrando 80% (P < 0,05) de eficiência lítica. Os fagos SA, SANF e SA2 também demonstraram atividade lítica ou infectaram os isolados Staphylococcus não-aureus e Macrococcus caseolyticus. Nesta meta-análise, comparamos e demonstramos a eficiência in vitro e gama de hospedeiros de fagos de S. aureus. Adicionalmente, os fagos representam uma alternativa a ser pesquisada para o tratamento da mastite bovina em gado leiteiro causada pelo microrganismo prevalente, ou seja S. aureus.

In vitro lytic efficiency of Staphylococcus aureus bacteriophages in bacteria from bovine mastitis: a meta-analysis / Eficiência lítica in vitro de bacteriófagos de Staphylococcus aureus em bactérias de mastites bovina: uma meta-análise

ABSTRACT: Bacteriophages have been investigated as alternative to the treatment of bacterial infections, including bovine mastitis, in production animals. In this meta-analysis, we evaluated in vitro efficiency of phages of Staphylococcus aureus against S. aureus, which is involved in the etiology of bovine mastitis. Seventeen studies were included and the bacterial lytic activity was extracted using proportion analysis. The lytic efficiency of phages was obtained in this meta-analysis using a random-effects model [significant difference (P<0.05)]. Forest plots were used to graphically represent the efficiency of phages on bacterial isolates. Most phages (e.g., CS1, DW2, ΦSA011, ΦSA012, ΦSA022, ΦSA023, ΦSA024, ΦSA025, ΦSA037, ΦSA038, ΦSA039, ΦSA041, ΦSA042, ΦSA043, ΦSA044, MSA6, Ufv-aur2 to Ufv-aur11, SAH-1, SPW, vB_SauM_JS25, SaPh1 to SaPh6, SA, SANF, SA2, ΦSA012, ΦSA039, phi11, phiIPLA88, phiIPLA35, phiIPLA-RODI, phiIPLA-C1C, SAJK-IND, vBSP-A1, vBSP-A2, STA1.ST29, EB1.ST11, EB1.ST27, Remus, and ISP) were efficiently lytics or infected most S. aureus isolates, demonstrating 80% (P<0.05) lytic efficiency. The phages SA, SANF and SA2, also demonstrated lytic activity or infected the non-Staphylococcus aureus and Macrococcus caseolyticus isolates. In this meta-analysis, we compared and demonstrated the in vitro efficiency and host range of S. aureus phages. Additionally, the phages represent an alternative to be researched to treat bovine mastitis in dairy cattle caused by the prevalent microorganism, S. aureus.

RESUMO: Os bacteriófagos têm sido investigados como alternativa ao tratamento de infecções bacterianas em animais de produção, incluindo a mastite bovina. Nesta meta-análise, avaliamos a eficiência in vitro de fagos de Staphylococcus aureus contra S. aureus envolvidas na etiologia da mastite bovina. Dezessete estudos foram incluídos e a atividade lítica bacteriana foi extraída usando análise de proporção. A eficiência lítica dos fagos foi obtida nesta meta-análise, usando um modelo de efeitos aleatórios (diferença significativa (P <0,05)). Os gráficos de Forest plots foram usados para representar graficamente a eficiência dos fagos em isolados bacterianos. Os fagos avaliados, na sua grande maioria, (por exemplo, CS1, DW2, ΦSA011, ΦSA012, ΦSA022, ΦSA023, ΦSA024, ΦSA025, ΦSA037, ΦSA038, ΦSA039, ΦSA041, ΦSA042, ΦSA043, ΦSAf e U0f, ua04 SPW, vB_SauM_JS25, SaPh1 a SaPh6, SA, SANF, SA2, ΦSA012, ΦSA039, phi11, phiIPLA88, phiIPLA35, phiIPLA-RODI, phiIPLA-C1C, SAJK-IND, vBSP-A1, vBSP-A2, STA1.ST29, EB1.ST11, EB1.ST27, Remus, e ISP) foram eficientemente líticos ou infectaram a maioria dos isolados de S. aureus, demonstrando 80% (P < 0,05) de eficiência lítica. Os fagos SA, SANF e SA2 também demonstraram atividade lítica ou infectaram os isolados Staphylococcus não-aureus e Macrococcus caseolyticus. Nesta meta-análise, comparamos e demonstramos a eficiência in vitro e gama de hospedeiros de fagos de S. aureus. Adicionalmente, os fagos representam uma alternativa a ser pesquisada para o tratamento da mastite bovina em gado leiteiro causada pelo microrganismo prevalente, ou seja S. aureus.

In vitro lytic efficiency of Staphylococcus aureus bacteriophages in bacteria from bovine mastitis: a meta-analysis / Eficiência lítica in vitro de bacteriófagos de Staphylococcus aureus em bactérias de mastites bovina: uma meta-análise

Bacteriophages have been investigated as alternative to the treatment of bacterial infections, including bovine mastitis, in production animals. In this meta-analysis, we evaluated in vitro efficiency of phages of Staphylococcus aureus against S. aureus, which is involved in the etiology of bovine mastitis. Seventeen studies were included and the bacterial lytic activity was extracted using proportion analysis. The lytic efficiency of phages was obtained in this meta-analysis using a random-effects model [significant difference (P<0.05)]. Forest plots were used to graphically represent the efficiency of phages on bacterial isolates. Most phages (e.g., CS1, DW2, ΦSA011, ΦSA012, ΦSA022, ΦSA023, ΦSA024, ΦSA025, ΦSA037, ΦSA038, ΦSA039, ΦSA041, ΦSA042, ΦSA043, ΦSA044, MSA6, Ufv-aur2 to Ufv-aur11, SAH-1, SPW, vB_SauM_JS25, SaPh1 to SaPh6, SA, SANF, SA2, ΦSA012, ΦSA039, phi11, phiIPLA88, phiIPLA35, phiIPLA-RODI, phiIPLA-C1C, SAJK-IND, vBSP-A1, vBSP-A2, STA1.ST29, EB1.ST11, EB1.ST27, Remus, and ISP) were efficiently lytics or infected most S. aureus isolates, demonstrating 80% (P<0.05) lytic efficiency. The phages SA, SANF and SA2, also demonstrated lytic activity or infected the non-Staphylococcus aureus and Macrococcus caseolyticus isolates. In this meta-analysis, we compared and demonstrated the in vitro efficiency and host range of S. aureus phages. Additionally, the phages represent an alternative to be researched to treat bovine mastitis in dairy cattle caused by the prevalent microorganism, S. aureus.(AU)

Os bacteriófagos têm sido investigados como alternativa ao tratamento de infecções bacterianas em animais de produção, incluindo a mastite bovina. Nesta meta-análise, avaliamos a eficiência in vitro de fagos de Staphylococcus aureus contra S. aureus envolvidas na etiologia da mastite bovina. Dezessete estudos foram incluídos e a atividade lítica bacteriana foi extraída usando análise de proporção. A eficiência lítica dos fagos foi obtida nesta meta-análise, usando um modelo de efeitos aleatórios (diferença significativa (P <0,05)). Os gráficos de Forest plots foram usados para representar graficamente a eficiência dos fagos em isolados bacterianos. Os fagos avaliados, na sua grande maioria, (por exemplo, CS1, DW2, ΦSA011, ΦSA012, ΦSA022, ΦSA023, ΦSA024, ΦSA025, ΦSA037, ΦSA038, ΦSA039, ΦSA041, ΦSA042, ΦSA043, ΦSAf e U0f, ua04 SPW, vB_SauM_JS25, SaPh1 a SaPh6, SA, SANF, SA2, ΦSA012, ΦSA039, phi11, phiIPLA88, phiIPLA35, phiIPLA-RODI, phiIPLA-C1C, SAJK-IND, vBSP-A1, vBSP-A2, STA1.ST29, EB1.ST11, EB1.ST27, Remus, e ISP) foram eficientemente líticos ou infectaram a maioria dos isolados de S. aureus, demonstrando 80% (P < 0,05) de eficiência lítica. Os fagos SA, SANF e SA2 também demonstraram atividade lítica ou infectaram os isolados Staphylococcus não-aureus e Macrococcus caseolyticus. Nesta meta-análise, comparamos e demonstramos a eficiência in vitro e gama de hospedeiros de fagos de S. aureus. Adicionalmente, os fagos representam uma alternativa a ser pesquisada para o tratamento da mastite bovina em gado leiteiro causada pelo microrganismo prevalente, ou seja S. aureus.(AU)

AVALIAÇÃO DE ENTEROFAGOS EM AMOSTRAS DE ÁGUA E ESGOTO E SEU POTENCIAL USO COMO INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO FECAL

O potencial uso de fagos que infectam Enterococcus spp., como marcadores de contaminação fecal em amostras de água, deve-se a capacidade dos mesmos infectarem bactérias predominantes em fezes de origem humana. Além disso, fagos são indicados como modelos para a remoção de vírus entéricos em sistemas de tratamento de efluentes. Efetivamente, os fagos podem ser um indicador mais apropriado da presença de vírus entéricos na água e nas águas residuais do que os indicadores bacterianos devido a sua similaridade com os vírus entéricos em termos de estrutura, morfologia, tamanho e resistência à inativação. Assim, sua aplicação na detecção de contaminação fecal em recursos hídricos é sugerida, pois indicam melhor a presença de patógenos entéricos, quando comparado a bactérias indicadoras. O objetivo deste trabalho foi determinar a utilização de enterofagos líticos como indicadores de contaminação fecal em amostras ambientais. Para isso, foram realizadas seis coletas de amostras de água e esgoto brutos e tratados (n = 24) de estações de tratamento na cidade de Novo Hamburgo (RS). A partir delas foi realizado o isolamento de enterofagos de Enterococcus faecalis e Enterococcus faecium, através de ensaio de placa em camada dupla de agar. Paralelamente as essas mesmas amostras, realizou-se a pesquisa de Enterococcus spp. através do teste comercial Enterolert®, e a pesquisa de Mastadenovírus espécie C sorotipo 5 (HAdV-C) usando o método quantitativo PCR. Foram identificados, em ambos os tipos de amostras, fagos que infectaram Enterococcus faecalis e Enterococcus faecium. Em amostras de água constatou-se que não houve diferença significativa entre os dois fagos, porém quando analisadas as amostras de esgoto, houve diferença estatística entre eles (p < 0,05) em esgoto pré e pós tratamento, corroborando que o E. faecalis é o hospedeiro mais adequado para a pesquisa de enterofagos neste tipo de amostra. Não foi observado correlação significativa (p> 0,05) entre a presença de HAdV-C e enterofagos em ambas amostras. Também não houve correlação significativa dos fagos de E. faecium e E. faecalis com Enterococccus spp. em ambas as amostras. Necessita-se de mais estudos sobre o uso dos enterofagos como indicadores de contaminação fecal, visto a falta de dados consistentes na literatura sobre estes fagos.

The potential use of phages that infect Enterococcus spp., as markers of fecal contamination in water samples, has been reported because these bacteriophages are capable to infect bacteria that are predominantly present in human feces. In addition, phages have been proposed as models for the removal of enteric viruses in treatment systems. Effectively, phages can be a more appropriate indicator of the presence of enteric viruses in water and wastewater than bacterial indicators due to their similarity with enteric viruses in terms of structure, morphology, size and resistance to inactivation. Thus, its application in the detection of fecal contamination in water resources is suggested, as they better indicate the presence of enteric pathogens when compared to indicator bacteria. The objective of this study was to determine the use of lytic enterophages as indicators of fecal contamination in environmental samples. For this, six samples of raw and treated water and sewage samples (n = 24) were collected from treatment plants in the city of Novo Hamburgo (RS). From them, Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium were isolated by means of a double layer lysis plate test of Agar. In parallel, Enterococcus spp. through enterolert commercial test®, and Mastadenovirus research species C serotype 5 (HAdV-C) using the PCR quantitative method. Phages that infected Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium were identified in both types of samples. In water samples it was found that there was no significant difference between the two phages, however, when the sewage samples were analyzed, there was a statistical difference between them (p < 0.05) in pre and post-treatment sewage, corroborating that E. faecalis is the most appropriate host for the research of enterophageals in this type of sample. There was also no significant correlation between E. faecium and E. faecalis phages with Enterococccus spp. in both samples. Further studies on the use of enterophages as indicators of fecal contamination are needed, given the lack of consistent data in the literature on these phages.

ISOLAMENTO DE BACTERIÓFAGOS LÍTICOS EM EFLUENTES HOSPITALARES E SUA ATIVIDADE CONTRA PSEUDOMONAS AERUGINOSA E ACINETOBACTER BAUMANNII MULTIRRESISTENTES

Um dos maiores desafios de saúde pública dos dias atuais é o tratamento de infecções severas por bactérias oportunistas multi ou panresistentes, como Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii. Antibióticos de última linha amplamente utilizados, como os carbapenens, não são mais tão eficazes devido ao desenvolvimento de mecanismos de resistência bacteriana. Outras classes com maior poder de debelar os patógenos, como as glicilciclinas e as polimixinas, também enfrentam o aumento exponencial de resistência, gerando um contingente de pacientes cujas infecções são simplesmente intratáveis. Conhecendo os mecanismos de resistência que essas duas espécies têm desenvolvido ao longo do tempo, é urgente a busca de alternativas ao uso dos antibióticos para o tratamento de infecções por isolados multirresistentes. Dentro dessa perspectiva, o emprego dos bacteriófagos tem se mostrado promissor, pois o desenvolvimento científico-tecnológico atual possibilita o isolamento de fagos líticos vislumbrando seu emprego na terapêutica adequada. O objetivo do presente trabalho foi isolar e caracterizar bacteriófagos líticos a partir de esgoto hospitalar, avaliando sua atividade diante de isolados clínicos de P. aeruginosa e A. baumannii multirresistentes (MDR). O esgoto foi coletado de um hospital localizado no litoral norte do Estado (RS). Os 22 isolados bacterianos oriundos de dois laboratórios tiveram o seu perfil de sensibilidade aos antibióticos determinado segundo Brazilian Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (BrCAST) para checar a condição de MDR. A pesquisa de profago foi realizada para excluir as bactérias com fagos lisogênicos. Os demais isolados de P. aeruginosa e A. baumannii (12) foram expostos ao filtrado do esgoto no ensaio em sobrecamada de ágar, para isolamento de fagos líticos. Laboratorialmente, foram encontrados cinco fagos líticos específicos para P. aeruginosa, oriundos de três diferentes amostras, mas nenhum fago para A. baumannii. Pode-se observar que o esgoto hospitalar é uma fonte interessante para o isolamento de fagos líticos ativos sobre bactérias de interesse clínico, como P. aeruginosa MDR. A caracterização molecular de fagos apropriados para biocontrole de patógenos é essencial para qualquer tratamento à base de bacteriófagos. A perspectiva é que tais fagos possam ter aplicabilidade como agentes para o controle de infecções não-complicadas.

One of the biggest public health challenges of today is the treatment of severe infections by multi or pan-resistant opportunistic bacteria, such as Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii. Broad spectrum antibiotics, such as carbapenens, are no longer effective due to the development of mechanisms of bacterial resistance. Other classes with greater power to quell pathogens, such as glycylcyclines and polymyxins, also face an exponential increase in resistance, generating a contingent of patients whose infections are simply intractable. Knowing the resistance mechanisms that these two species have developed over time, the search for alternatives to the use of antibiotics for the treatment of infections by multidrug-resistant isolates is urgent. Within this perspective, the use of bacteriophages has been defined as promising, as the current scientific and technological development allows the isolation of lytic phages, envisioning their use in the specialty. The aim of the present study was to isolate and characterize lytic bacteriophages from hospital sewage, evaluating its activity in the presence of multidrug-resistant (MDR) P. aeruginosa and A. baumannii isolates. The sewage collected from a hospital located on the north coast of RS. The 22 bacterial isolates from two laboratories had their antibiotic sensitivity profile determined according to the Brazilian Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (BrCAST) to check the condition of MDR. The prophage search was performed to exclude bacteria with lysogenic phages. The 5 isolates of P. aeruginosa and 7 isolates of A. baumannii were exposed to the sewage filtrate in the agar overlay assay, for isolation of lytic phages. In the laboratory, five specific lytic phages were found for P. aeruginosa, from three different samples, but no phage for A. baumannii. I has been demonstrated that hospital sewage is an interesting source of the isolation of active lytic phages on bacterial of clinical interest, such as P. aeruginosa MDR. Molecular characterization of phages suitable for biocontrol of pathogens is essential for any treatment based on bacteriophages. The perspective is that such phages may have applicability in the treatment of uncomplicated infections.

Novos bacteriófagos de Staphylococcus aureus oriundos de leite bovino: isolamento, caracterização e atividade antibiofilme bacteriano

Os bacteriófagos ou fagos são vírus que possuem a capacidade de infectar e destruir as bactérias, por meio da lise celular. Esses vírus podem representar uma alternativa promissora para o tratamento das infecções bacterianas, especialmente àquelas causadas por agentes mutirresistentes às terapias antimicrobianas, como as mastites bovinas por Staphylococcus aureus, e no controle de biofilmes bacterianos. Sendo assim, os objetivos deste estudo foram: isolar e caracterizar fagos de S. aureus provenientes de leite bovino; testar a eficiência dos fagos frente aos isolados bacterianos de mastites bovinas; avaliar a capacidade dos fagos isolados de inibir e remover biofilmes bacterianos de isolados oriundos de mastites bovinas e cepas bacterianas. Na seção correspondente ao Capítulo 1 desta tese, apresenta-se um artigo científico de meta-análise, realizado com objetivo de investigar a eficiência de vários fagos de S. aureus frente a diferentes bactérias oriundas de mastites bovinas, confirmando a alta eficiência (80%) e especificidade da maioria dos fagos dos estudos incluídos na meta-análise. A seguir, no Capítulo 2, no manuscrito 1 objetivou-se realizar o isolamento de fagos oriundos de leite bovino. Estes fagos foram denominados B_UFSM1, B_UFSM3, B_UFSM4, e B_UFSM5 e, a partir da caracterização genômica e fenotípica de dois fagos temperados de S. aureus (B_UFSM4 e B_UFSM5), verificou-se que os mesmos pertencem à ordem Caudovirales, família Siphoviridae e gênero Biseptimavirus. Adicionalmente, com análise da eficiência de plaqueamento, verificou-se que os fagos B_UFSM4 e B_UFSM5 são capazes de infectar isolados de sua espécie hospedeira alvo e, também, possuem a habilidade de infectar outra espécie bacteriana, Rothiae terrae. Em seguida, no Capítulo 3, referente ao manuscrito 2, foi investigado se os fagos e duas combinações A (B_UFSM4 e B_UFSM5) e B (B_UFSM1, B_UFSM3, B_UFSM4 e B_UFSM5), apresentavam a capacidade de inibir e remover biofilmes bacterianos de Staphylococcus spp. e de Pseudomonas aureginosa oriundos de mastite bovina, bem como, de cepas-padrão bacterianas. Neste sentido, foi possível observar que os fagos e as combinações tiveram atividade antibiofilme e somente o fago B_UFSM4 não foi capaz de inibir a formação e/ou remover os biofilmes dos isolados e cepas-padrão bacterianas testadas. Dessa forma, conclui-se, que os fagos isolados, caracterizados e analisados deverão ser mais estudados para verificar o potencial uso como alternativas terapêutica clínica e no controle de biofilmes de S. aureus oriundos de mastite bovina. Adicionalmente, devido a pandemia COVID-19, ocorreram atrasos nos prazos estabelecidos para a finalização da avaliação e caracterização morfológica e molecular, dos fagos B_UFSM1 e B_UFSM3; sendo assim, estes resultados não puderam ser incluídos nesta tese.

Bacteriophages or phages are viruses that have the ability to infect and lyse bacteria through cell lysis. These viruses may represent a promising alternative for the treatment of bacterial infections, especially those caused by strains multiresistant to antimicrobial therapies, such as bovine mastitis by Staphylococcus aureus and in control of bacterial biofilms. Therefore, the objectives of this study were: isolating and characterizing S. aureus phages from bovine milk; test the efficiency of phages against bovine mastitis bacterial isolates; evaluating the ability of isolated phages to inhibit and remove bacterial biofilms from bovine mastitis isolates and standard bacterial strains. In the section corresponding to Chapter 1 of this thesis, a scientific article of meta-analysis is presented, carried out with the aim of investigating the efficiency of several S. aureus phages against different bacteria from bovine mastitis, confirming the high efficiency (80%) and specificity of most phages from the studies included in the meta-analysis. Subsequently, in Chapter 2, in manuscript 1, aimed to isolate phages from bovine milk. These phages were named B_UFSM1, B_UFSM3, B_UFSM4, and B_UFSM5 and, with the genomic and phenotypic characterization of two temperate S. aureus phages (B_UFSM4 and B_UFSM5) it was found that they belong to the order Caudovirales, family Siphoviridae and Biseptimavirus genus. In addition, with the analysis of plating efficiency, it was found that the phages B_UFSM4 and B_UFSM5 are able to infect their target host species e also have the ability to infect another bacterial species, as Rothiae terrae. Then, in Chapter 3, referring to manuscript 2, it was investigated whether phages and two combinations A (B_UFSM4 and B_UFSM5) and B (B_UFSM1, B_UFSM3, B_UFSM4 and B_UFSM5) had the ability to inhibit and remove bacterial biofilms of Staphylococcus spp. and Pseudomonas aeruginosa from bovine mastitis, as well as standard bacterial strains. It was possible to observe that the phages and combinations had antibiofilm activity and only the B_UFSM4 phage was not able to inhibit the formation and/or remove the biofilms of the tested bacterial isolates and standard strains. Thus, it is concluded that the isolated, characterized and analyzed phages should be further studied to verify their potential use as clinical therapeutic alternatives and in the control of S. aureus biofilms from bovine mastitis. Additionally, due to the COVID-19 pandemic, there were delays in the deadlines established for the completion of the morphological and molecular evaluation and characterization of the phages B_UFSM1 and B_UFSM3; therefore, these results could not be included in this thesis.

ISOLAMENTO DE BACTERIÓFAGOS LÍTICOS AMBIENTAIS E SUA ATIVIDADE CONTRA BACTÉRIAS MULTIRRESISTENTES DE IMPORTÂNCIA CLÍNICA

O controle de doenças infecciosas envolvendo bactérias resistentes aos antibióticos são um desafio constante e crescente, sendo necessários métodos alternativos para controlar esses microrganismos. Neste contexto, um método antigo e promissor, é o uso dos bacteriófagos, vírus que infectam e lisam procariotos. O objetivo desse trabalho foi isolar e identificar bacteriófagos líticos, avaliando sua atividade sobre bactérias de importância clínica, bem como frente àquelas que apresentam resistência aos antibióticos. Para isso, foi realizada coleta de amostra de água superficial, a partir da qual buscou-se o isolamento de fagos através do ensaio de placa de lise. Subsequentemente, foi realizada a análise da suscetibilidade dos fagos encontrados contra novos isolados bacterianos. Por fim, foi realizado o sequenciamento dos fagos ativos sobre as bactérias resistentes, com o intuito de verificar se eles já foram previamente descritos ou se são bacteriófagos inéditos; além disso, confirmou-se a capacidade lítica dos fagos. A partir da amostra coletada foi possível isolar bacteriófagos para as seguintes bactérias hospedeiras: Escherichia coli ATCC 13706, E. coli ATCC 25922, E. coli ESBL, Klebsiella pneumoniae KPC e K. pneumoniae ESBL. As placas de lise demonstraram morfologias variadas entre as bactérias utilizadas. O teste de suscetibilidade revelou que os fagos encontrados nas bactérias hospedeiras se diferem, além de mostrar que bacteriófagos de bactérias resistentes podem infectar outros isolados com o mesmo mecanismo de resistência. Os resultados deste estudo poderão fomentar a aplicabilidade dos fagos no controle de bactérias resistentes aos antibióticos.

The control of infectious diseases involving bacteria resistant to antibiotics is a constant and growing challenge, requiring alternative methods to combat these microorganisms. In this context, an old but promising alternative is the use of bacteriophages, viruses that infect and lyse prokaryotes. The objective of this study was isolate and identify lytic bacteriophages, evaluating their activity on bacteria of clinical importance, as well as against those that show resistance to antibiotics. For this, a surface water sample was collected, from which phage isolation was sought through the lysis plate assay. Subsequently, an analysis was made of the susceptibility of the phages found against new bacterial isolates. Finally, the last step consisted of genetic analysis by sequencing the active phages on resistant bacteria, in order to verify whether they have been previously described or whether they are new bacteriophages; in addition, the lytic capacity of the phages was confirmed. From the collected sample, it was possible to isolate bacteriophages for the following host bacteria: Escherichia coli ATCC 13706, E. coli ATCC 25922, E. coli ESBL, Klebsiella pneumoniae KPC and K. pneumoniae ESBL. The lysis plates showed varied morphologies among the bacteria used. The susceptibility test revealed that the phages found in the host bacteria differ, in addition showed that bacteriophages from resistant bacteria can infect other isolates with the same resistance mechanism. Through sequencing it was possible to determine important viral characteristics, such as proteins associated with the type of cycle carried out by the virus. The results of this study may promote the applicability of phages in the control of bacteria resistant to antibiotics.

Avaliação da produção e da qualidade bacteriológica e detecção de bacteriófagos e de antimicrobianos em soro de queijo produzido no estado do Rio de Janeiro

O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade do soro por meio da contagem de microrganismos mesófilos, psicrotróficos e enumeração de coliformes e da detecção de bacteriófagos e antimicrobianos. Para verificar a qualidade e o uso do soro juntamente com a coleta foi aplicado um questionário em 50 estabelecimentos processadores de leite e derivados fiscalizados no Estado do Rio de Janeiro. De todo soro produzido (4.114 toneladas) 30,76% é aproveitado na produção de derivados lácteos, 29,18% é enviado para Minas Gerais, 7,18% vendido, 32,88% distribuído para alimentação animal. Somente nove estabelecimentos realizam programa de controle de qualidade. A avaliação bacteriológica apresentou 86,36% de bactérias psicrotróficas acima do valor permitido por lei, 36% amostras positivas para antimicrobianos e negatividade para bacteriófagos. Na colimetria os coliformes a 35oC apresentou em 60% das amostras valor médio de 2,8 x104 NMP / mL, os coliformes a 45 C com valor médio de 2,5 x104 NMP / mL e encontrado Escherichia coli em 30% das amostras. A ausência de fago é um ponto positivo para as indústrias, assim como o aproveitamento parcial do soro. A presença de antimicrobianos é considerada um risco saúde do consumidor.

Avaliação da produção e da qualidade bacteriológica e detecção de bacteriófagos e de antimicrobianos em soro de queijo produzido no estado do Rio de Janeiro

O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade do soro por meio da contagem de microrganismos mesófilos, psicrotróficos e enumeração de coliformes e da detecção de bacteriófagos e antimicrobianos. Para verificar a qualidade e o uso do soro juntamente com a coleta foi aplicado um questionário em 50 estabelecimentos processadores de leite e derivados fiscalizados no Estado do Rio de Janeiro. De todo soro produzido (4.114 toneladas) 30,76% é aproveitado na produção de derivados lácteos, 29,18% é enviado para Minas Gerais, 7,18% vendido, 32,88% distribuído para alimentação animal. Somente nove estabelecimentos realizam programa de controle de qualidade. A avaliação bacteriológica apresentou 86,36% de bactérias psicrotróficas acima do valor permitido por lei, 36% amostras positivas para antimicrobianos e negatividade para bacteriófagos. Na colimetria os coliformes a 35oC apresentou em 60% das amostras valor médio de 2,8 x104 NMP / mL, os coliformes a 45 C com valor médio de 2,5 x104 NMP / mL e encontrado Escherichia coli em 30% das amostras. A ausência de fago é um ponto positivo para as indústrias, assim como o aproveitamento parcial do soro. A presença de antimicrobianos é considerada um risco saúde do consumidor.