Caracterização da diversidade genética de Escherichia coli isoladas de amostras de água de mananciais que abastecem queijarias representativas da Serra da Canastra - MG

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Doutor Gustavo Augusto Lacorte

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Abstract

The Serra da Canastra region is recognized as a highly important cradle for the production of Canastra Artisanal Minas Cheese (QMAC), whose production chain is linked to local natural resources. The management of the agroecosystem directly influences the quality of the water sources that supply rural properties and cheese factories, given that water is widely used in the sanitation stages of equipment and facilities that come into contact with raw milk. The presence of contaminants, especially of microbiological origin, can compromise both the quality of the final product and the health of consumers. Among the bacterial agents indicative of fecal contamination, the species Escherichia coli naturally inhabits the intestines of humans and other warm-blooded animals, standing out for its epidemiological relevance and for being an excellent marker of hygienic-sanitary conditions in water and food, and its isolation and molecular characterization are essential tools for evaluating the variety of genetic profiles in the scenario of the region's agroecosystems. The objectives of this study were to characterize the genetic diversity of E. coli isolates from water samples from rivers in Serra da Canastra that supply cheese factories representative of the region. Water samples were collected from 12 rivers located around Serra da Canastra National Park during the 2022 drought period, distributed in three different weekly campaigns, at points close to the intakes used in the production of Queijo Canastra, with up to ten collection points per source. The presumptive isolation of E. coli was performed on a specific chromogenic medium, followed by confirmation on MacConkey Agar. A number of 184 isolates with pink coloration indicative of lactose fermentation, gram-negative rod morphology and adequate growth with E. coli were considered confirmed and selected for the molecular characterization stage. The genomic DNA of the isolates was extracted using a saline occurrence protocol and then quantified. The isolates from each of the twelve rivers were subjected to the rep-PCR (GTG)5 molecular fingerprinting technique to identify clonal lineages. The evaluation of the molecular profiles allowed the exclusion of 64 isolates (34.78%) considered clones of other isolates within the same river, with only one representative of each profile being maintained for subsequent analyses. River 4 showed low diversity, with 100% of the isolates belonging to the same genetic profile. On the other hand, river 10 exhibited the highest clonal diversity, with each dominant profile representing only 8% of the isolates. The results obtained in this research are presented to better understand the diversity of E. coli in the studied ecosystem and for the subsequent development of analyses of the virulence and resistance potential of this bacterial group that contaminates the water that supplies the production line of the final product, Canastra Cheese.


Resumo

A região da Serra da Canastra é reconhecida por ser um berço de suma importância para a produção do Queijo Minas Artesanal Canastra (QMAC), cuja cadeia produtiva está inteiramente ligada com os recursos naturais locais. O manejo do agroecossistema influencia diretamente a qualidade dos mananciais que suprem as propriedades rurais e as queijarias, considerando que a água é amplamente utilizada nas etapas de higienização dos equipamentos e das instalações que entram em contato com o leite cru. A presença de contaminantes, sobretudo de fonte microbiológica, pode comprometer tanto a qualidade do produto final quanto a saúde dos consumidores. Dentre os agentes bacterianos indicativos de contaminação fecal, a espécie Escherichia coli habita naturalmente no intestino de humanos e outros animais de sangue quente, sobressaindo pela sua relevância epidemiológica e por ser excelente bioindicadora de condições higiênico-sanitárias em água e alimentos, tendo seu isolamento e caracterização molecular como ferramentas essenciais para avaliar a variedade de perfis genéticos no cenário dos agroecossistemas da região. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade genética de isolados de E. coli oriundos de amostras de água de rios da Serra da Canastra que abastecem propriedades queijeiras representativas desta região. Foram analisadas amostras de água coletadas em 12 rios localizados no entorno do Parque Nacional da Serra da Canastra, durante o período de estação seca de 2022, distribuídas em três campanhas semanais distintas, em pontos próximos às captações utilizadas na produção de Queijo Canastra, com até dez pontos de amostragem por manancial. O isolamento presuntivo de Escherichia coli foi realizado em meio cromogênico específico, seguido de confirmação em Ágar MacConkey. Uma quantidade de 184 isolados com coloração rosa, indicativa de fermentação de lactose, morfologia de bastonetes gram-negativos e crescimento adequado com E. coli foi considerada confirmada e selecionada para a etapa de caracterização molecular. O DNA genômico dos isolados foi extraído por protocolo de precipitação salina e, logo em seguida, quantificado. Os isolados, para cada um dos doze rios, foram submetidos à técnica de fingerprinting molecular rep-PCR (GTG)5, com a finalidade de identificar linhagens clonais. Foram excluídos 64 isolados (34,78%) através da avaliação dos perfis moleculares, considerados clones de outros isolados dentro de um mesmo rio, sendo mantido apenas um representante de cada perfil por manancial para análises posteriores. O Rio 4 apresentou baixa diversidade, com 100% dos isolados pertencentes ao mesmo perfil genético. Por outro lado, o Rio 10 exibiu a maior diversidade clonal, com cada perfil dominante representando apenas 8% dos isolados. Os resultados obtidos nesta pesquisa contribuem para uma melhor compreensão da diversidade de E. coli no ecossistema estudado e para o desenvolvimento posterior de análises do potencial de virulência e resistência desse grupo bacteriano contaminante de água que abastece a linha de produção da mercadoria final, que é o Queijo Canastra.

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