Molecular characterization of virulence and antimicrobial resistance profile of strains of shigella spp isolated from children with moderate diarrhea asserts in the Fortaleza-Ce city, Brazil

Shigellosis is a major public health problem worldwide, mainly in children from developing countries, due to high clinical severity, lack of vaccine and high rates of antimicrobial resistance. The study aimed to perform molecular characterization of virulence and antimicrobial resistance description of Shigella sp. strains isolated from children with diarrhea in Fortaleza, Ceará, Brazil. 63 Shigella spp. strains were isolated from stool children samples with moderate to severe diarrhea between 2008 and 2009 in Fortaleza.Socioeconomic and clinical data was collected through a standardized questionnaire. Microbiological characterization and immunoagglutination assay were performed for serogroups classification (S. flexneri, S. sonnei, S. dysenteriae and S. boydii). Genetic material was extracted and analyzed by four multiple polymerase chain reactions, detecting 16 virulence genes. Antimicrobial susceptibility tests were performed using Kirby-Bauer disk diffusion method, with a panel of 13 antimicrobials. A majority of S. flexneri (43%) and S. sonnei (43%) was observed, followed by S. dysenteriae (8%) and S. boydii (6%).S. flexneri was associated with family incomes below the minimum wage and with higher number of virulence genes detected. The virulence genes pic (protein associated with adhesion to intestinal mucosa), set (enterotoxin 1) and sepA (protein involved with cell invasion) were separately associated with S. flexneri. The presence of the sepA gene was associated with more intense abdominal pain. The resistant phenotype to at least one drug was observed in 96.8% of the isolates. The higher resistance rates were against sulfamethoxazol/trimethoprim combination (82.5%), followed by tetracyclin (79.4%), ampicilin (60.3%) and chloramphenicol (47.6%). S. flexneri was associated with resistance to ampicilin and to chloramphenicol, while S. sonnei was associated with resistance to azitromicin. Resistance to three or more antimicrobial was associated with S. flexneri. The presence of pic, set e sepAgenes was associated with resistance to at least three antimicrobials. Strains harboring higher number of virulence genes were associated with resistance to more antimicrobials. In conclusion, shigellosis in children from Fortaleza has major and similar proportions ofS. sonnei andS. flexneri.In addition, the former is associated with increased disease severity, lower socioeconomic level, higher number of virulence genes, the concomitant presence of pic, set e sepAgenes and resistance to three or more antimicrobials. This study suggests a potential socioeconomic transition of the population and alerts for the resistance to commonly prescribed antimicrobials. Moreover, resistance to some antimicrobials can be Shigellaserogroup-specific and is associated with higher bacterial virulence.A shigelose constitui um importante problema de saúde pública mundial, principalmente na população infantil de países em desenvolvimento, devido a sua alta severidade clínica, inexistência de vacina e elevada taxa de resistência antimicrobiana. Este estudo teve como objetivo realizar a caracterização molecular da virulência e da resistência antimicrobiana de cepas de Shigella spp. isoladas de crianças com diarreia em Fortaleza, Ceará, Brasil. 63 cepas de Shigella spp. foram isoladas de fezes de crianças com diarreia moderada a grave entre 2008 e 2009 em Fortaleza. Osdados socioeconômicos e as manifestações clínicas das crianças com diarreia infantil foram coletados por meio deum questionário padronizado. A caracterização microbiológica convencional e o ensaio de imunoaglutinação foram utilizados para a classificação dos sorogrupos (S. sonnei, S. flexneri, S. dysenteriae e S. boydii). O material genético foi extraído e analisado em quatro reações de polimerase em cadeia múltipla, detectando 16 genes de virulência. Testes de suscetibilidade antimicrobiana foram realizados pelo método de difusão em disco de Kirby-Bauer, utilizando um painel de 13 antimicrobianos. Observou-se predominância de S. flexnerie S. sonnei (43%, n = 27 cada) na população, seguidas de S. dysenteriae (8%, n = 5) e S. boydii (6%, n = 4). Houve maior associação de S. flexneri com crianças com renda mensal familiar abaixo de um salário mínimo. S. flexneri foi também associada à maior quantidade de genes de virulência.Os genes de virulência pic (proteína associada à adesão a mucosa intestinal), set (enterotoxina 1) e sepA (proteína envolvida na invasão celular) isoladamente foram associados à S. flexneri. A presença do gene sepAfoi associada à intensa dor abdominal. O fenótipo de resistência a pelo menos um fármaco foi observado em 96.8% dos isolados. A maior taxa de resistência foi para a combinação sulfametoxazol/trimetoprima(82,5%), seguida de tetraciclina (79,4%), ampicilina (60,3%) e cloranfenicol (47,6%). Observou-se associação estatística entre S. flexneri e resistência à ampicilina e ao cloranfenicol, e entre S. sonnei e resistência à azitromicina. A resistência a três ou mais fármacos antimicrobianos foi associada com S. flexneri. A presença dos genes pic, set e sepA foi associada à resistência a pelo menos três antimicrobianos. Um maior número de genes de virulência foi associado acepas com resistência à maior quantidade de antimicrobianos. Em conclusão, a shigelose na população infantil de Fortaleza, Ceará, apresenta-se com proporções predominantes e similares de S. sonnei e S. flexneri, sendo esta última associada à intensa dor abdominal com o gene sepA, menor renda mensal familiar da criança, maior número de genes de virulência, presença dos genes pic, set e sepA e resistência a três ou mais antimicrobianos. O estudo sugere uma provável transição socioeconômica da população e alerta para a resistência a antimicrobianos comumente usados na prática clínica. Ademais, a resistência a determinados antimicrobianos foi sorogrupo-específica na shigelosee associada à maior virulência do micro-organismo