Corynebacterium pseudotuberculosis: aspectos moleculares de cepas produtoras e não produtoras de biofilme e da resposta imune por elas induzida numa infecção experimental em caprinos

Abstract

A procura por produtos da caprino-ovinocultura é frequente e contribui para aumentar a economia mundial, por isso é necessário produzir em larga escala e com qualidade para atender à demanda da população. Entretanto, diversos fatores na criação desses animais ainda necessitam melhorar, principalmente na área sanitária, na qual muitas doenças acometem o rebanho, dentre elas, a Linfadenite Caseosa, doença causada por Corynebacterium pseudotuberculosis, uma bactéria que apresenta sua toxicidade através de genes de virulência, assim como pela produção de biofilme, que protege a bactéria de ambientes hostis. Dessa forma, estudos sobre esse patógeno são necessários, a exemplo do sequenciamento genômico, na busca de conhecer genes para análises de biomoléculas e com isso compreender melhor a sua antigenicidade e imunogenicidade com o objetivo de melhorar a especificidade e sensibilidade de testes sorológicos, utilizados como prevenção da doença no rebanho. Além disso, é essencial entender o mecanismo de patogenicidade desta bactéria no hospedeiro e suas formas de defesa no sistema imunológico do animal. Assim, no presente estudo, foram caracterizados os genomas de quatro cepas de C. pseudotuberculosis, comparando as cepas produtoras (OVI2C, CAPJ4) e não produtoras (OVI03, CAP3W) de biofilme. As cepas foram extraídas para produção de antígenos somáticos e de superfícies. A partir de estudos prévios com immunoblotting, foram escolhidas as cepas de origem caprina (CAPJ4 e CAP3W) para o estudo in vivo com dezoito caprinos da raça Canindé, divididos em três grupos experimentais, um grupo controle e dois grupos infectados com cepas de C. pseudotuberculosis, para avaliar a patogenia clinicamente, realizando hemograma, além de outras análises sorológicas através do ensaio de ELISA e Western Blotting. Também foi realizada a cultura de células sanguíneas para o estudo da imunidade celular com IFN- e cultivo de células mononucleares do sangue periférico para observar a modulação da expressão de proteínas do sistema GTPases, Rab 5 e Rab 7. Após esses estudos, observou-se que os genes contidos no genoma das cepas de C. pseudotuberculosis possuem similaridade, mostrando que eles são altamente conservados. A extração das bactérias resultou em antígenos de superfície F3, que apresentaram reatividade no immunoblotting frente aos soros de ovinos experimentalmente infectados. De todos os antígenos, os de origem caprina, apresentaram melhor antigenicidade. No experimento in vivo, após a infecção dos animais, foram realizadas outras colheitas de sangue e foi possível observar que a cepa produtora de biofilme é mais resistente, causando danos maiores aos animais. Para as condições de infecção experimental, os valores do hemograma estão dentro dos parâmetros. Na análise sorológica os caprinos infectados experimentalmente responderam à exposição primária, o que contribui para o aumento da imunoglobulina IgG. A produção de IFN-  também foi observada. Foi verificado que as cepas de C. pseudotuberculosis produtora e não produtora de biofilme podem alterar a expressão de proteínas Rab 5 e Rab 7 em macrófagos derivados de células mononucleares do sangue periférico cultivados in vitro. Esses resultados forneceram informações importantes para a produção de testes diagnósticos, com maior acurácia.

The consumption of sheep and goat products is frequent and increases the values of world economy, so it is necessary to produce large scale and quality to meet the demand of population. However, several factors in the breeding of these animals still have to improve, especially in sanitary area, where many diseases affect the cattle, among them, Caseous Lymphadenitis, caused by Corynebacterium pseudotuberculosis, a bacterium that presents its toxicity through virulence genes, also by production of biofilm that protects the bacteria from hostile environments. Thus, studies of this pathogen are necessary, such as genomic sequencing, in search to know antigenic genes for biomolecule analysis and with this to understand better its antigenicity and immunogenicity, to be possible improve the specificity and sensitivity of serological tests, that are used as prevention of disease in the herd. Besides, it is essential to understand the mechanism of pathogenicity of this bacterium in host and its forms of defense against the animals immune system. At the present study, the genomes of four strains of C. pseudotuberculosis were characterized, comparing the biofilm producing (OVI2C, CAPJ4) and non-producing (OVI03, CAP3W) strains. These strains were extracted for production of somatic and surfaces antigens. From previous studies with immunoblottingting, strains of goat origin (CAPJ4 and CAP3W) were chosen for in vivo study with 18 Canindé goats, divided into three experimental groups, one control group and two groups infected with strains of C. pseudotuberculosis, to evaluate clinically the pathogenesis and through hemogram, in addition to other serological tests as ELISA assay and Western Blotting. Also was performed blood cell culture for the study of cellular immunity with IFN-, as culture of peripheral blood mononuclear cells to observe the modulation of expression of GTPases, Rab 5 and Rab 7 system proteins. After these studies, it was observed that the genes contained in the genome of the strains of C. pseudotuberculosis are genetically homogeneous, showing that they are highly conserved. The extraction of bacteria resulted in F3 surface antigens, that showed reactivity in immunoblottingting against sera from experimentally infected sheep. Of all antigens, those of goat origin had better antigenicity. At the in vivo experiment, after the infection of animals, other blood samples were collected and it was possible to observe that the biofilm producing strain is more resistant, causing greater damages to animals. For the conditions of experimental infection, blood count values are between normal limits. In the serological analysis, the experimentally infected goats responded to primary exposure, which contributes to increase of immunoglobulin IgG. The production of IFN- was also observed. In conclusion, it was observed that strains of C. pseudotuberculosis producing and not producing biofilm can modify the expression of Rab proteins in macrophages derived from mononuclear cells of peripheral blood cultivated in vitro. These results provided important information for production of diagnostic tests, with greater accuracy.