Molecular characterization of Staphylococcus aureus isolated from artisanal cheeses from Serra da Canastra

O queijo Minas Artesanal da Canastra é produzido na Serra da Canastra (MG), utilizando leite cru, coalho e pingo, que é uma cultura endógena natural de cada queijaria. Devido ao uso de leite cru, o produto pode veicular microrganismos causadores de doenças veiculadas por alimentos, como Staphylococcus aureus. A caracterização molecular é uma ferramenta importante para avaliar a população microbiana do alimento e direcionar a aplicação de medidas de controle na produção. Este estudo caracterizou a diversidade genética, o potencial de virulência e determinou o perfil de susceptibilidade a antimicrobianos de S. aureus isolados de queijos produzidos na Serra da Canastra. Para o estudo transversal foram analisados 248 isolados de queijos que tinham um tempo de maturação de 22 dias, provenientes de 83 propriedades. Por outro lado, no estudo longitudinal foram analisados outros 197 isolados coletados ao longo do processo de maturação, provenientes de três propriedades. Os isolados foram submetidos a testes bioquímicos para confirmação do gênero e para a confirmação da espécie de S. aureus, foi identificado o gene nuc por meio da técnica de PCR. Além disso, foi pesquisado o gene mecA para a detecção de S. aureus Resistente a Meticilina (MRSA). Após os testes de confirmação, 144 isolados do estudo transversal e 159 do estudo longitudinal foram positivos para o gene nuc, específico para S. aureus. Posteriormente, o perfil clonal foi determinado por Eletroforese de Campo Pulsado (PFGE) utilizando a enzima SmaI e tipagem do locus agr por PCR multiplex. A análise por PFGE foi realizada no programa BioNumerics. A técnica PCR foi realizada para identificar a presença de genes que codificam a produção de hemolisinas, toxina TSST-1, enterotoxinas SEs (SEA, SEB, SEC, SED, SEE, SEG, SEH, SEI, SEJ, SEO, SEM), formação de biofilme e Componentes Microbianos de Superfície que Reconhecem a Matriz de Moléculas Adesivas (MSCRAMMs). Os isolados foram submetidos ao teste de susceptibilidade a antimicrobianos por disco de difusão. Por último, a formação de biofilme em microplaca de 96 poços, em caldo TSB a 37°C, foi verificada pela metodologia de Cristal Violeta. O gene mecA foi detectado em 1,9% dos 445 isolados. A tipagem agrrevelou que 83 (27,4%) dos isolados são do tipo agr-I, 95 (31,4%) agr-II e 43 (14,2%) agr-III, sendo que não foram detectados isolados classificados como agr-IV. A tipagem por PFGE revelou um total de 54 perfis. Assim, um isolado representativo de cada perfil foi utilizado nos demais testes que mostraram a presença dos genótipos spa mais frequentes t127 e t605 (20,58%); t002 (14,70%), seguidos pelos tipos t267 (8,82%); t1234 e t693 (5,8%) e t021, t177, t306, t321, t359, t442, t521, t693 e t5493 (2,9%). Além disso, encontramos a presença dos genes do grupo SEs, sea 1 (1,8%), seh 11 (20,3%), sei 10 (18,5%), sej 7 (12,9%), seg e seo 14 (25,9%), sem 8 (14,8%), e os genes seb, sec, sed, see e tst não foram detectados. Para os genes das hemolisinas, hla foi positivo em todos os isolados e hlb foi positivo em 53 (98,1%) isolados. Os genes positivos para MSCRAMMS foram fnbA, fnbB 18 (33,3%), clfA, clfB e eno 53 (98,1%), fib 44 (81,4%), bbp 4 (7,4%), cna 17 (31,4%) e ebps 10 (18,5%). Por último, os genes de formação de biofilme icaA e icaD estiveram presentes em 38 (70,3%) e 25 (46,2%) dos isolados, respectivamente. Na avaliação de susceptibilidade a antibióticos dos 54 isolados escolhidos, 25 (46,3%) apresentaram maior resistência a penicilina e 13 (24,0%) a tetraciclina. Em menor porcentagem (1,8%), 1 isolado cada foi resistente a eritromicina, cefoxitina, clindamicina, gentamicina, cotrimazol, azitromicina e trimetropim. Além disso, 8 isolados (14,8%) apresentaram resistência intermediaria a tetraciclina, 3 (5,5%) a gentamicina e 1 (1,8%) a tobramicina. No teste para a determinação da formação de biofilme por cristal violeta, 13,7%, foram classificados em isolados não formadores, 60,8% em fracamente formadores, 25,5% moderadamente formadores e nenhum como fortemente formador. A alta diversidade de cepas de S. aureus observada neste estudo mostrou que existem vários tipos de linhagens circulando na região da Canastra. A caracterização revelou uma elevada frequência de genes de virulência e que mais estudos são necessários para avaliar o potencial de produção de enterotoxinas nos queijos artesanais. A melhora dos procedimentos de higienização durante todas as etapas de produção pode ser uma solução para a redução dos níveis de contaminação por S. aureus.Canastra Minas Artesanal cheese is produced in Serra da Canastra (MG), using raw milk, rennet and a natural endogenous culture called pingo. Due to the use of raw milk, the product can carry microorganisms that cause foodborne diseases, such as Staphylococcus aureus. Molecular characterization is an important tool to assess the microbial population of food and guide the application of control measures in production. This study characterized the genetic diversity, virulence potential and determined the antimicrobial susceptibility profile of S. aureus isolated from cheeses produced in Serra da Canastra. A total of 248 isolates from 22 days ripened cheeses were obtained from 83 properties (cross sectional study). Another 197 isolates were collected during maturation (longitudinal study), in three properties. The isolates were submitted to biochemical tests to confirm the genus and to confirm the S. aureus species, the nuc gene was identified by PCR. In addition, the detection of mecA gene was performed for the detection of Methicillin Resistant S. aureus (MRSA). After confirmation tests, 144 isolates from the cross-sectional study and 159 from the longitudinal study were positive for the nuc gene, specific for S. aureus. Subsequently, the clonal profile of the isolates was determined by Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE) using the SmaI enzyme and typing of the agr locus by multiplex PCR. PFGE analysis was performed using the BioNumerics program. PCR was performed to identify the presence of genes encoding the production of hemolysins, TSST-1 toxin, enterotoxins SEs (SEA, SEB, SEC, SED, SEE, SEG, SEH, SEI, SEJ, SEO, SEM), biofilm formation and microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules (MSCRAMMs). The isolates were submitted to the antimicrobial susceptibility test by disc diffusion. Finally, biofilm formation in a 96-well microplate in TSB broth at 37°C was verified by the Cristal Violeta method. The mecA gene was detected in 1.9% of the 445 isolates. Agr typing revealed that 83 (27.4%) of the isolates are agr-I, 95 (31.4%) agr-II and 43 (14.2%) agr-III, and no isolate was classified as agr-IV. PFGE typing revealed a total of 54 profiles. Thus, a representative isolate of each profile was used in the other tests that showed the presence of the most frequent spagenotypes t127, t605 (20.58%); t002 (14.70%), followed by types t267 (8.82%); t1234, t693 (5.8%) e t021, t177, t306, t321, t359, t442, t521, t693 and t5493 (2.9%). In addition, we found the presence of the genes of the SEs group: sea 1 (1.8%), seh 11 (20.3%), sei 10 (18.5%), sej 7 (12.9%), seg and seo 14 (25.9%), sem 8 (14.8%), while seb, sec, sed, see and tst genes were not detected. For hemolysin genes, hla was positive in all isolates and hlb was positive in 53 (98.1%) isolates. The positive genes for MSCRAMMS were: fnbA, fnbB 18 (33.3%), clfA, clfB e eno 53 (98.1%), fib 44 (81.4%), bbp 4 (7.4%), cna 17 (31.4%) and ebps 10 (18.5%). Finally, the biofilm formation genes icaA and icaD were present in 38 (70.3%) and 25 (46.2%) of the isolates, respectively. In the evaluation of antibiotic susceptibility of the 54 isolates, 25 (46.3%) showed greater resistance to penicillin and 13 (24.0%) to tetracycline. In a lower percentage (1.8%), 1 isolate each was resistant to erythromycin, cefoxitin, clindamycin, gentamicin, contrimazole, azithromycin and trimethoprim. In addition, 8 isolates (14.8%) showed intermediate resistance to tetracycline, 3 (5.5%) to gentamicin and 1 (1.8%) to tobramycin. In the test for the determination of biofilm formation by crystal violet, 13.7% were classified as non-forming isolates, 60.8% as weakly forming, 25.5% moderately forming and none as strongly forming. The high diversity of S. aureus strains observed in this study showed that there are several types of strains circulating in the Canastra region. The characterization revealed a high frequency of virulence genes and that further studies are needed to assess the potential for enterotoxin production in artisanal cheeses. The improvement of hygiene procedures during all stages of production can be a solution for reducing the levels of contamination by S. aureus