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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE PATOLOGIA TROPICAL E SAÚDE PÚBLICA WESLLEY JOSÉ MOREIRA GARCIA USO DE TÉCNICAS MOLECULARES PARA DETERMINAÇÃO DE Streptococcus pneumoniae E SOROTIPOS COLONIZADORES DA NASOFARINGE NA ERA PÓS-VACINAL Dissertação de Mestrado Goiânia 2013

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Page 1: WESLLEY JOSÉ MOREIRA GARCIA USO DE TÉCNICAS … · À Professora Doutora Ana Lúcia ... Lorrane Neves, Luciana Ferreira, Tainá Guerreiro e Yves ... Natália Brandão, Renato Machado,

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

INSTITUTO DE PATOLOGIA TROPICAL E SAÚDE PÚBLICA

WESLLEY JOSÉ MOREIRA GARCIA

USO DE TÉCNICAS MOLECULARES PARA DETERMINAÇÃO

DE Streptococcus pneumoniae E SOROTIPOS COLONIZADORES

DA NASOFARINGE NA ERA PÓS-VACINAL

Dissertação de Mestrado

Goiânia

2013

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Na qualidade de titular dos direitos de autor, autorizo a Universidade Federal de Goiás–

UFG a disponibilizar gratuitamente através da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações –

BDTD/UFG, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o

documento conforme permissões assinaladas abaixo, para fins de leitura, impressão e/ou

download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.

1. Identificação do material bibliográfico: [X] Dissertação [ ] Tese

2. Identificação da Tese ou Dissertação

Autor(a): Weslley José Moreira Garcia

CPF: 011.303.391-57 E-mail: [email protected]

Seu e-mail pode ser disponibilizado na página? [X]Sim [ ] Não

Vínculo Empregatício do autor Não

Agência de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento

Científico e Tecnológico Sigla: CNPq

País: Brasil UF: DF CNPJ: 33.654.831/0001-36

Título: Uso de técnicas moleculares para determinação de Streptococcus

pneumoniae e sorotipos colonizadores da nasofaringe: implicações para

avaliação do impacto de vacinas pneumocócicas

Palavras-chave: Streptococcus pneumoniae, portador nasofaríngeo, vacinas

pneumocócicas conjugadas

Título em outra

língua:

Using molecular techniques for Streptococcus pneumoniae and

nasopharyngeal colonizer serotypes determination: implications

for assessing the impact of pneumococcal vaccines

Palavras-chave em

outra língua:

Streptococcus pneumoniae, pneumococcal carriage,

pneumococcal conjugate vaccines

Área de concentração: Epidemiologia

Data defesa: (dd/mm/aaaa) 23/01/2013

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação de Medicina Tropical e

Saúde Pública

Orientador(a): Dra. Ana Lúcia Sampaio Sgambatti de Andrade

CPF: 235.715.191-91 E-mail: [email protected]

3. Informações de acesso ao documento:

Liberação para disponibilização?1 [X] total [ ] parcial

Em caso de disponibilização parcial, assinale as permissões:

[ ] Capítulos. Especifique: __________________________________________________

[ ] Outras restrições: ______________________________________________________

Havendo concordância com a disponibilização eletrônica, torna-se imprescindível o envio

do(s) arquivo(s) em formato digital PDF ou DOC da tese ou dissertação.

O Sistema da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações garante aos autores, que os

arquivos contendo eletronicamente as teses e ou dissertações, antes de sua disponibilização,

receberão procedimentos de segurança, criptografia (para não permitir cópia e extração de

conteúdo, permitindo apenas impressão fraca) usando o padrão do Acrobat.

_________________________________ Data: ____ / ____ / _____

Weslley José Moreira Garcia

1 Em caso de restrição, esta poderá ser mantida por até um ano a partir da data de defesa. A extensão deste prazo suscita justificativa junto à coordenação do curso. Todo resumo e metadados ficarão sempre disponibilizados.

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WESLLEY JOSÉ MOREIRA GARCIA

USO DE TÉCNICAS MOLECULARES PARA DETERMINAÇÃO

DE Streptococcus pneumoniae E SOROTIPOS COLONIZADORES

DA NASOFARINGE NA ERA PÓS-VACINAL

Orientadora:

Professora Dra. Ana Lúcia S. S. de Andrade

Estudo realizado com o apoio financeiro da CNPq.

Goiânia

2013

Dissertação de Mestrado apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em Medicina

Tropical e Saúde Pública da Universidade

Federal de Goiás para obtenção do Título de

Mestre em Medicina Tropical e Saúde Pública,

área de concentração em Epidemiologia.

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

GPT/BC/UFG

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Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical e Saúde Pública

da Universidade Federal de Goiás

BANCA EXAMINADORA DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Aluno: Weslley José Moreira Garcia

Orientadora: Dra. Ana Lúcia S. S. de Andrade

Membros:

1. Prof. Dra. Ana Lúcia S. S . de Anndrade

2. Prof. Dr. André Kipnis

3. Prof. Dra. Ruth Minamisava

Data: 23/01/2013

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“Não há nada permanente, a não ser a mudança.”

Heráclito

http://pensador.uol.com.br/autor/horacio/

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DEDICATÓRIA

A Lázara, minha mãe, pelo amor

incondicional e preocupação dispensada

durante esta e outras etapas da minha

vida.

A José Moreira (in memorian),

meu pai, pelos exemplos de superação

deixados à nossa família.

A Jean, meu irmão pelo apoio e

compreensão.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, pela integridade da minha saúde, pela

sabedoria nos momentos de decisão e pela companhia nos momentos de solidão. A Sua

graça me permitiu chegar tão longe.

À Professora Doutora Ana Lúcia S. S. de Andrade, minha orientadora, pela

oportunidade que me foi cedida isenta de qualquer indicação pessoal. Pelo exemplo de

pesquisadora com incessante busca por conhecimento. Por sua capacidade visionária e

por cada momento compartilhado que me permitiram valiosos aprendizados. A ela, todo

meu respeito e admiração.

Ao Professor Doutor André Kipnis pelo exemplo de professor e pesquisador;

pelas sugestões e correções feitas tanto no exame de qualificação quanto na defesa da

dissertação que contribuíram para o enriquecimento deste trabalho.

À Professora Doutora Ruth Minamisava pelos ensinamentos na análise de dados

e pela participação na banca de defesa.

Às professoras Doutora Marília Turchi e Doutora Mariane Stefani que

gentilmente participaram da banca de qualificação.

À Professora Doutora Maria Aparecida Vieira pela coordenação das equipes de

campo do Projeto Impacto bem como a equipe da sala 410 que sempre disponibilizou as

informações necessárias ao trabalho laboratorial.

À Professora Doutora Maria Cláudia Dantas P. B. André pelo espaço cedido no

Laboratório de Microbiologia Aplicada para o desenvolvimento deste trabalho. Sua

generosidade e bom humor serão sempre lembrados.

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À Professora Doutora Juliana Lamaro-Cardoso pela amizade sincera e pelos

conhecimentos compartilhados ao longo da jornada. Saber que poderia contar com ela

tornou a caminhada mais fácil.

À Equipe do Laboratório de Microbiologia Aplicada do IPTSP, pelo imenso

trabalho desenvolvido ao longo de todo o projeto. Agradeço pelos momentos de

companheirismo, aprendizado compartilhado, pela amizade verdadeira, cumplicidade e

convivência que tornaram o trabalho menos árduo. Compartilho o mérito deste trabalho

com vocês, Lorrane Neves, Luciana Ferreira, Tainá Guerreiro e Yves Mauro.

Aos amigos de pós-graduação, Fábio Muniz, Gabriela Camargo, Lázaro Neto,

Lorena Motta, Maísa, Natália Brandão, Renato Machado, Thaísa Cristina por

compartilharem as alegrias e ansiedades.

À amiga Ana Laura Zara pela amizade sincera, carinho e agradável convivência

rotineira. Agradeço o auxílio na formatação do trabalho, a generosidade e pelas vezes

que acreditou mais em mim do que eu mesmo. A ela, devo minha gratidão.

À amiga Sandra Maria pela amizade e serenidade transmitidas durante o

percurso da pós-graduação e por perdurarem fora dela.

À minha família, aos meus irmãos e amigos que sempre me apoiaram e

entenderam minhas ausências.

Às crianças e seus responsáveis que consentiram em participar do estudo, minha

gratidão.

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SUMÁRIO

DEDICATÓRIA .............................................................................................................. XI

AGRADECIMENTOS ................................................................................................... XII

SUMÁRIO ..................................................................................................................... XIV

FIGURAS E TABELAS ................................................................................................ XVI

SIGLAS E ABREVIATURAS ..................................................................................... XVII

RESUMO ...................................................................................................................... XIII

ABSTRACT .................................................................................................................... XIV

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 1

1.1 STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE E SAÚDE PÚBLICA .............................................................. 1

1.2 COLONIZAÇÃO POR STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE NA INFÂNCIA ...................................... 2

1.3 PREVALÊNCIA DE PORTADOR DE STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE E SOROTIPOS .................. 4

1.4 TECNOLOGIAS UTILIZADAS PARA DETECÇÃO DE SOROTIPOS .............................................. 5

1.5 IMPACTO DA VACINAÇÃO NO PORTADOR ......................................................................... 13

2 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................ 16

3 OBJETIVOS ................................................................................................................ 17

3.1 OBJETIVO GERAL .............................................................................................................. 17

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................... 17

4 MÉTODOS .................................................................................................................. 18

4.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA .......................................................................................... 18

4.2 CRITÉRIOS DE EXCLUSÃO .................................................................................................. 18

4.3 AMOSTRAGEM E TAMANHO DA AMOSTRA ........................................................................ 18

4.4 COLETA DE DADOS EPIDEMIOLÓGICOS ............................................................................. 19

4.5 COLETA DE SWAB NASOFARÍNGEO ..................................................................................... 19

4.6 ISOLAMENTO DO STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE .............................................................. 19

4.6.1 CULTURA (PADRÃO-OURO) ....................................................................................................... 19

4.6.2 EXTRAÇÃO DE DNA ................................................................................................................. 20

4.6.3 RT-PCR .................................................................................................................................... 20

4.6.4 PCR MULTIPLEX PARA SOROTIPAGEM DE STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE ................................. 21

4.7 ANÁLISE DE DADOS ........................................................................................................... 22

4.8 ASPECTOS DE BIOÉTICA ..................................................................................................... 23

5 RESULTADOS ........................................................................................................... 24

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5.1 PREVALÊNCIA .................................................................................................................... 24

5.2 ACURÁCIA DA RT-PCR E PCR MULTIPLEX. ..................................................................... 25

6 DISCUSSÃO ............................................................................................................... 30

7 CONCLUSÃO ............................................................................................................. 34

8 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 35

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FIGURAS E TABELAS

Figura 1. Efeito da vacinação na patogênese da Doença Pneumocócica. ........................ 3

Figura 2. Gráfico de amplificação do gene lytA a aprtir do DNA extraído de amostras

nasofaríngeas. ................................................................................................................. 21

Figura 3. Curva ROC para valores de Ct preditivos de cultura positiva para pneumococo

para não vacinados.......................................................................................................... 26

Figura 4. Curva ROC para melhor acurácia na detecção de sorotipos de pneumococo

para não vacinados.......................................................................................................... 27

Tabela 1. Métodos moleculares utilizados para identificação de Streptococcus

pneumoniae e sorotipos .................................................................................................... 6

Tabela 2. Estudos de portador em nasofaringe utilizando técnicas moleculares para

detecção de Streptococcus pneumoniae e sorotipos capsulares em crianças no período

de 2000 a 2012 ................................................................................................................ 11

Tabela 3. Comparação entre prevalência de portador de Streptococcus pneumoniae em

crianças de 7 a 18 meses por cultura e pela técnica de RT-PCR. Goiânia, outubro/2010 a

março/2011 ..................................................................................................................... 24

Tabela 4. Prevalência de portador de Streptococcus pneumoniae em crianças de 7 a 18

meses de acordo com a situação vacinal da PCV-10 e técnica utilizada ........................ 25

Tabela 5. Valores de Ct* preditivos de cultura positiva para Streptococcus pneumoniae

por situação vacinal ........................................................................................................ 25

Tabela 6. Valores de Ct* preditivos de cultura positiva para Streptococcus pneumoniae

por situação vacinal ........................................................................................................ 26

Tabela 7. Prevalência de sorotipos de pneumococo pela PCR multiplex para valores de

Ct < 35,0 ......................................................................................................................... 27

Tabela 8. Prevalência de Streptococcus pneumoniae de acordo com situação vacinal e

diferentes valores de Ct .................................................................................................. 28

Tabela 9. Prevalência de sorotipos encontrados entre as crianças com valores de Ct entre

33 e < 35 e 30 e < 33 ...................................................................................................... 29

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SIGLAS E ABREVIATURAS

µg Micrograma

µL Microlitro

CA Califórnia

CDC Centers for Disease Control and Prevention

CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Ct Cycle threshold – Ciclo da PCR

DNA Ácido desoxirribonucleico

DPI Doença Pneumocócica Invasiva

E Especificidade

EDTA Ethylenediamine Tetraacetic Acid - Ácido Etilenodiamino Tetra-acético

EUA Estados Unidos da América

FAPEG Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás

FUNAPE Fundação de Apoio à Pesquisa

g/mL Gramas por mililitro

GO Goiás

HCl Ácido clorídrico

HIV Human Immunodeficiency Virus - Vírus da Imunodeficiência Humana

IPSTP Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública

mL Mililitro

NJ New Jersey

OMS Organização Mundial de Saúde

PA Pennsylvania

PCR Polymerase Chain Reaction – Reação em Cadeia da Polimerase

PCV-7 Vacina pneumocócica conjugada 7-valente

PCV-9 Vacina pneumocócica conjugada 9-valente

PCV-10 Vacina pneumocócica conjugada 10-valente

PCV-13 Vacina pneumocócica conjugada 13-valente

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PPV-23 Vacina pneumocócica de polissacarídeos 23- valente

PNI Programa Nacional de Imunização

PRONEX Programa de Apoio a Núcleos de Excelência

qPCR Quantitative Polymerase Chain Reaction – Reação em Cadeia da

Polimerase Quantitativa

RFLP Reference Fragment Lenght Polimorfism

ROC Receiver Operating Characteristics

RT-PCR Real Time Polymerase Chain Reaction – Reação em Cadeia da

Polimerase em tempo real

S Sensibilidade

S. pneumoniae Streptococcus pneumoniae

SpNT Streptococcus pneumoniae não tipáveis

STGG Skim-milk Tryptone Glucose Glycerol

TCLE Termo de Consentimento Livre e Esclarecido

U/mL Unidades por mililitro

UFG Universidade Federal de Goiás

NVT Tipos não vacinais

VT Tipos vacinais

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RESUMO

Introdução: O Brasil foi o primeiro pais a introduzir a vacina pneumocócica conjugada,

10-valente (PCV10), no Programa de Imunização infantil, em 2010. A colonização

nasofaringeana pelo Streptococcus pneumoniae ocorre na infância e é etapa obrigatória

para desenvolvimento da doença invasiva. Até o momento nenhum estudo avaliou o

impacto da vacinação na redução do estado de portador. Para avaliação do impacto de

vacinas deve-se utilizar tecnologias de alta acurácia. Este estudo utiliza técnicas

moleculares, recentemente desenvolvidas, para detecção de pneumococo e sorotipos de

secreção nasofaringeana.Objetivos: (i) Comparar a prevalência de colonização

nasofaringeana por S. pneumoniae pelas técnicas de PCR em tempo real (RT-PCR) e

cultura (“padrão-ouro”) em crianças residentes em Goiânia no primeiro ano de

introdução da PCV10; (ii) avaliar a colonização simultânea por pneumococo por

diferentes sorotipos por meio da reação de PCR multiplex. Métodos: Um inquérito

populacional domiciliar foi conduzido de outubro/2010 a março/2011, com coleta de

1.437 swabs nasofaríngeos de crianças < 24 meses de idade. A amostragem foi

sistemática, ponderada por setor censitário, com tamanho da amostra calculado para

prevalência esperada de 50% de portador. O isolamento do pneumococo foi realizado a

partir do caldo enriquecido (meio STGG). A cultura foi realizada pela semeadura do

caldo em placas de Agar sangue de carneiro. A RT-PCR foi direcionada para o gene

lytA do pneumococo, utilizando como positividade valores do ciclo da PCR (Ct-Cycle

threshold) <35,0. A reação de PCR multiplex para sorotipagem foi realizada para

amostras com valores de Ct<35,0. Foram construídas curvas ROC (Receiver Operating

Characteristics) para identificação de valores de Ct preditivos de cultura positiva e de

tipo capsular. Resultados: A prevalência de pneumococo obtida pela RT-PCR foi de

56,9%, estatisticamente maior do que a prevalência de 39,3% obtida pela cultura (p<

0,001), independente da situação vacinal da criança. Dentre as 818 crianças positivas

pela RT-PCR, em 54,2% delas foi possível detectar-se o tipo capsular. Cocolonização

por diferentes sorotipos foi encontrada em 6,9% (100/1.437) das crianças. Valores de

Ct33,0 apresentaram a melhor acurácia (91,4%) na predição de cultura positiva para

pneumococo (sensibilidade/S=88% e especificidade/E=81,2%). Para detecção de

sorotipos a melhor acurácia da PCR multiplex foi para valores de Ct32,0 (S=90% e

E=84,7%). Conclusão: Os resultados sugerem que as técnicas de PCR em tempo real e

multiplex apresentam grande potencial para serem utilizadas em estudos de avaliação de

impacto da vacinação, respectivamente no portador e nos sorotipos vacinais. Estudos

deverão ser conduzidos para se avaliar o custo-benefício da utilização desta tecnologia

em larga escala.

Palavras-chave: Streptococcus pneumoniae, portador nasofaríngeo, vacinas

pneumocócicas conjugadas.

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ABSTRACT

Introduction: Brazil was the first country to introduce the pneumococcal conjugate 10-

valent vaccine into the National Immunization Program for infants, in 2010. The

nasopharyngeal colonization by Streptococcus pneumoniae occurs early in life. It is the

first step for the development of invasive diseases. So far no study has evaluated the

impact of vaccination on the reduction on pneumococcal carriage. The evaluation of the

impact of vaccination should based on technologies with high accuracy. In this

investigation we applied molecular technologies, recently developed, to ascertain

pneumococcal nasopharyngeal colonization and serotypes. Objectives: (i) to compare

the prevalence of S. pneumoniae nasopharyngeal colonization by using real-time PCR

(RT-PCR) and multiplex PCR, and culture (“gold standard”) in children residing in

Goiania municipality; (ii) to evaluate the simultaneous colonization by different

serotypes by using the multiplex PCR technique. Methods: A household population-

based survey was carried out between October/2010 and March/2011 by using a

systematic sampling, weighted by census tract. Based on previous studies, the sample

size was calculated taking into account an estimated 50% of pneumocococcal carriage.

A total of 1,437 nasopharyngeal swabs were collected from children less than 24

months of age. Broth-enriched culture of nasopharynx specimens followed by

pneumococcal isolation by both, culture and RT-PCR targeting the lytA gene (S.

pneumoniae) were performed. Pneumococcal carriage was defined for RT-PCR Cycle

threshold (Ct) < 35.0, and therefore all samples were submitted to multiplex PCR to

detect serotypes. ROC curve (Receiver Operating Characteristics) were built up to

identify Ct values predicted of S. pneumoniae positive culture. Results: The prevalence

of pneumococcal carriage by RT-PCR (56.9%) was statistically higher (p< 0,001),

compared to that obtained by culture (39.3%), regardless of the vaccination status.

Among the 818 positive children/samples by RT-PCR, in 54.2% of them it was possible

to detect the serotype. Simultaneous colonization by different types was found in 6.9%

of the children. Ct values Ct33.0 showed the best accuracy (91.4%) to predict positive

pneumococcal culture (Sensitivity=88% and Specificity=81.2%). When using Ct values

32.0 we found the best accuracy of multiplex PCR in detecting serotypes (Sensitivity

=90% and Specificity =84,7%). Conclusion: Our findings suggest that RT-PCR and

multiplex PCR techniques showed great potential to be used in evaluating the

vaccination impact. Further studies are needed to evaluate the cost-effectiveness of

using these technologies on a large scale.

Keywords: Streptococcus pneumoniae, nasopharyngeal carriage, pneumococcal

conjugate vaccines.

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1 INTRODUÇÃO

1.1 STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE E SAÚDE PÚBLICA

Streptococcus pneumoniae (pneumococo) é o principal agente etiológico das

pneumonias, meningites e otite média, principalmente entre crianças e idosos (Andrade

et al. 2011). Em 2008, a Organização Mundial de Saúde (OMS) estimou 476.000 mortes

por infecções pneumocócicas em crianças menores de cinco anos de idade (WHO 2012)

sendo a principal causa de óbitos entre as doenças imunopreveníveis (MMWR 2006). A

taxa de doença e a mortalidade são maiores em países em desenvolvimento do que em

países desenvolvidos, com a maioria das mortes ocorrendo na África e Ásia (Roca et al.

2006; O'Brien et al. 2009).

No Brasil, no período de 2004 a 2006, a doença pneumocócica foi responsável

por 34.217 hospitalizações no Sistema Único de Saúde, sendo 64.8% destas internações

por pneumonia (Novaes et al. 2011). Estima-se que os gastos anuais com internação por

pneumonia na infância vêm crescendo substancialmente desde 1999, ultrapassando

sessenta e quatro milhões de dólares, em 2003 (Fuchs et al. 2005).

Um estudo de base populacional da Doença Pneumocócica Invasiva (DPI) e

pneumonia em crianças entre 28 dias a 36 meses realizado em três países - Brasil,

Colômbia e Costa Rica relacionou a importância do pneumococo do ponto de vista da

saúde pública na América Latina e no Brasil. O estudo mostrou que a pneumonia

acomete crianças até 3 anos de idade, entretanto, a maior carga da doença ocorre em

crianças com idade aproximada de 1 ano (mediana de 13 meses), refletindo diretamente

na taxa de mortalidade infantil (Arguedas et al. 2012).

Fatores como idade, etnia, imunossupressão incluindo infecção pelo HIV,

fatores socioeconômicos, como superlotação e associação de doenças respiratórias virais

afetam amplamente o risco de DPI (Hausdorff et al. 2005).

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1.2 COLONIZAÇÃO POR STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE NA INFÂNCIA

S. pneumoniae é uma bactéria Gram-positiva encapsulada e atualmente 93 tipos

capsulares distintos estruturalmente e sorologicamente já foram identificados, sendo os

sorotipos 6C (Park et al. 2007), 6D (Jin et al. 2009) e sorotipo 11E (Calix & Nahm

2010) os mais recentemente identificados (Gladstone et al. 2011).

A cápsula polissacarídica forma a camada mais externa da célula do S.

pneumoniae, medindo cerca de 200 a 400 nm de espessura (Sorensen et al. 1988) e é

ligada covalentemente à superfície externa do peptidoglicano da parede celular, com

exceção do sorotipo 3, e possivelmente outros sorotipos (Sorensen et al. 1990). A

cápsula apresenta ação anti-fagocítica em hospedeiros não-imunes (Austrian 1981) e é

indispensável à virulência do pneumococo, embora isolados não encapsulados tenham

sido associados a infecções superficiais, tais como conjuntivites (Martin et al. 2003;

Crum et al. 2004). A cápsula dispõe, ainda, de um grau de resistência a autólise

espontânea ou induzida por antibióticos, contribuindo assim para a tolerância a

antimicrobianos em isolados clínicos (Fernebro et al. 2004).

A cápsula expressa pelo pneumococo pode ser detectada por reação com

antissoro específico. No entanto, alguns isolados apresentam resultado negativo para

todos os mais de 90 antissoros tipo-específicos sendo designados como S. pneumoniae

não tipáveis (SpNT), que são importantes causadores de doença não invasiva, como

otite média e pneumonia não bacterêmica (Finland & Barnes 1977; Hathaway et al.

2004).

A nasofaringe é o reservatório e porta de entrada para o pneumococo. A

colonização da nasofaringe inicia-se logo após o nascimento, não havendo relatos de

colonização intraparto por S. pneumoniae (Faust et al. 2012). Estima-se que mais de

95% das crianças tornam-se colonizadas antes do segundo ano de vida (Gray et al.

1980). A colonização precede a doença pneumocócica invasiva e não invasiva,

fornecendo a base para a propagação horizontal na família e na comunidade (Bogaert et

al. 2004; Hammitt et al. 2006). Apesar de alta morbidade e mortalidade estarem

associadas ao S. pneumoniae, a doença pneumocócica é menos frequente do que a

colonização (CDC 2000).

Após adentrar a cavidade nasal, as células de S. pneumoniae encontram o muco.

A expressão da cápsula reduz a retenção no muco, permitindo assim que o pneumococo

possa aderir à superfície epitelial (Nelson et al. 2007). O epitélio da mucosa

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nasofaringeana pode albergar, simultaneamente, diferentes sorotipos e determinar o

chamado “estado de portador” em indivíduos sem sintomatologia, caracterizando o

“portador assintomático”. Estudos têm mostrado que a duração da colonização do

pneumococo na nasofaringe é geralmente inferior a seis meses (Gray et al. 1980; Ekdahl

et al. 1997; Turner et al. 2011).

A colonização por um determinado sorotipo nem sempre induz a imunidade

local ou mesmo sistêmica suficiente para evitar a recolonização pelo mesmo sorotipo

(Fedson et al. 1999; Ghaffar et al. 1999). Dessa forma, múltiplos sorotipos podem

coexistir na nasofaringe e nem sempre existe associação entre sorotipos que colonizam

as vias respiratórias e os isolados de pessoas com doenças invasivas (Bogaert et al.

2004). Geograficamente há diferenças na prevalência dos sorotipos (Hausdorff et al.

2001), embora, antes da introdução das vacinas conjugadas a maioria das doenças

pneumocócicas invasivas (DPI) em todo mundo eram causadas por aproximadamente

23 desses 93 sorotipos (Hausdorff et al. 2005).

A Figura 1 ilustra o fluxograma da fisiopatogenia do pneumococo mostrando

que na maioria dos casos o estado de portador não causa qualquer doença, entretanto,

quando as condições do hospedeiro são alteradas, o pneumococo pode invadir sítios

adjacentes causando doenças não invasivas como otites ou invasivas como a meningite,

sepsemia e pneumonia bacterêmica.

Figura 1. Efeito da vacinação na patogênese da Doença Pneumocócica.

Fonte: Andrade et al. 2011

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4

1.3 PREVALÊNCIA DE PORTADOR DE STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE E

SOROTIPOS

A prevalência de portador de S. pneumoniae em crianças saudáveis menores que

cinco anos de idade varia entre as regiões geográficas, exibindo diferenças significativas

na dependência de vários fatores como mostrado em estudos nos Estados Unidos (29%);

Polônia (44%); Marrocos (46%); Faixa de Gaza (50%); Suíça (52%); Nigéria (53%);

Japão (60%); Quênia (66%); Gâmbia (66%); Finlândia (69%); Israel (69%) e Peru

(77%). Os sorotipos mais frequentemente detectados na nasofaringe são 3, 6A, 6B, 14,

15B, 15C, 18, 19F, 23F (Saukkoriipi et al. 2004; Billal et al. 2008; Antonio et al. 2009;

Brugger et al. 2009; da Gloria et al. 2010; Bouskraoui et al. 2011; Abdullahi et al. 2012;

Adetifa et al. 2012; Chien et al. 2012; Korona-Glowniak & Malm 2012; Regev-Yochay

et al. 2012; Wroe et al. 2012).

A prevalência de portador de pneumococo em crianças que frequentam creches

varia de 29% a 90% e os sorotipos mais frequentemente isolados são o 6A, 6B, 14, 15,

19A, 19F e 23F (Hill et al. 2006; Sa-Leao et al. 2006; Zemlickova et al. 2006;

Rodrigues et al. 2009; Sa-Leao et al. 2009; Grivea et al. 2011; Bae et al. 2012;

Ercibengoa et al. 2012; Korona-Glowniak & Malm 2012; Valente et al. 2012).

No Brasil, a prevalência de portador de S. pneumoniae varia de 13% a 72%

conforme a idade e presença de doenças associadas. A maioria dos estudos, entretanto,

tem sido conduzida em crianças que frequentam creches, sendo os sorotipos 6A, 6B, 14,

15, 19A, 19F, 23F os mais comumente detectados (Wolf et al. 2000; Lucarevschi et al.

2003; Reis et al. 2008; Franco et al. 2010; Lamaro-Cardoso et al. 2012).

A colonização simultânea por múltiplos sorotipos de pneumococo

(cocolonização) representa uma oportunidade para a transferência horizontal de genes, o

principal mecanismo da evolução dessa espécie (Spratt et al. 2001). As taxas de

cocolonização têm variado de 3,5 a 30% de acordo com diferentes estudos, na

dependência das variações geográficas na epidemiologia do pneumococo e diferentes

técnicas utilizadas para detecção, sendo maior em populações com altas taxas de

portador (Gratten et al. 1994; Bogaert et al. 2004; Moreno et al. 2005; Brugger et al.

2009; Rivera-Olivero et al. 2009; Brugger et al. 2010).

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5

1.4 TECNOLOGIAS UTILIZADAS PARA DETECÇÃO DE SOROTIPOS

Atualmente, os procedimentos laboratoriais para isolamento, identificação e

tipagem capsular de S. pneumoniae em nasofaringe baseiam-se em técnicas laboriosas e

que requerem pessoal altamente treinado, o que nem sempre está disponível em países

em desenvolvimento.

As técnicas convencionais para diagnóstico e sorotipagem do S. pneumoniae

utilizadas globalmente são a cultura e a reação de Quellung (Austrian 1976),

respectivamente. A cultura bacteriana ainda é considerada o método padrão ouro para

detecção do pneumococo. A reação de Quellung é utilizada para sorotipagem, e está

relacionada com a capacidade de o antissoro específico reagir com a cápsula da bactéria

em suspensão (Sorensen 1993).

Um método de sorotipagem deveria, idealmente, apresentar alta sensibilidade

para detectar os principais sorotipos e também aqueles que geralmente são encontrados

em menor quantidade. O teste também deveria apresentar elevada especificidade devido

à complexidade da interação entre os microrganismos que compõem a microbiota da

nasofaringe e preferencialmente ser quantitativo (carga e proporção relativas). Além

disso, seria desejável que o teste pudesse ser realizado diretamente da amostra,

apresentar baixo custo, ser de fácil execução, fornecer outras informações como o

genótipo, resistência a antibióticos, além de determinar fenótipos e todos os sorotipos

conhecidos.

Técnicas moleculares para diagnóstico e sorotipagem de S. pneumoniae não

fazem parte da rotina de procedimentos diagnóstico do pneumococo. Dentre as

vantagens potenciais do seu uso, destacam-se a possibilidade de redução dos custos

operacionais quando realizado em larga escala, especialmente para regiões com

recursos escassos. Assim, a avaliação de testes para tipagem capsular realizados

diretamente de secreção de nasofaringe por meio de tecnologias moleculares é de

grande interesse para a avaliação do impacto da vacinação em países em

desenvolvimento com alta carga de doença pelo pneumococo. A tabela 1 mostra as

principais metodologias moleculares disponíveis para detecção de S. pneumoniae e

sorotipos.

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Tabela 1. Métodos moleculares utilizados para identificação de Streptococcus pneumoniae e sorotipos

Técnica Referência Vantagens Desvantagens

Sequenciamento (Leung et al. 2012) Requer apenas uma única amplificação por PCR.

Requer apenas DNA genômico bruto (extração simples)

Custo inferior à sorotipagem por Quellung e Microarray

Não identifica todos os sorotipos de pneumococo e em alguns casos

identifica somente o sorogrupo.

Isolados com resultados ambíguos de sequenciamento devem ser

submetidos a métodos sorológicos convencionais ou baseados em

DNA.

Apresenta custo superior à PCR multiplex.

RFLP (Brugger et al. 2009)

Pode ser aplicada diretamente à amostras de nasofaringe.

Estima o número e quantidades relativas de cocolonização.

Técnica relativamente fácil e econômica.

Restrições quanto à identificação de alguns patógenos comensais da

microbiota oral, resultando em bandas atípicas.

PCR Multiplex (Pai et al. 2006) Simples, relativamente rápida em execução.

Bom rendimento.

Amplamente utilizada.

Pode ser acoplada com outros métodos de detecção.

Para detecção de múltiplos portadores todas as reações devem ser

realizadas.

Não abrange um conjunto completo de sorotipos até o momento.

Detecção de alguns sorogrupos e não sorotipos individualmente.

Não é quantitativa.

RT - PCR e

qPCR

(Carvalho et al. 2007) Altamente sensível.

Rápida e relativamente simples em execução.

Pode incluir outros genes, por exemplo, de resistência a

antibióticos.

Apresenta uma cobertura limitada de sorotipos até o momento.

Dificuldade na distinção de sorotipos geneticamente relacionados.

Multiplex

baseado em

microesferas

(Luminex)

(Dunbar et al. 2003;

Dunbar 2006; Benson et

al. 2008)

Quantitativa e qualitativa.

Alto rendimento.

Razoavelmente simples em execução.

Altamente sensível.

Cobertura limitada de sorotipos –

maior dificuldade de expansão da cobertura.

Equipamento e reagentes de alto custo.

Requer treinamento especializado para execução e interpretação.

Espectrometria

de massa com

ionização por

electrospray

aplicado ao

produto da PCR

(Massire et al. 2012) Alto potencial na determinação de genótipos e sorotipos de

amostras clínicas com culturas negativas para pneumococo

Adequado para detecção de múltiplos sorotipos em extratos

de DNA que passaram pela etapa de cultura enriquecida.

Equipamento de alto custo.

Operação do equipamento exige mão de obra altamente treinada.

Microarray (Hinds et al. 2010) Alta sensibilidade.

Detecta a maioria dos sorotipos.

Determina carga microbiana dos sorotipos detectados.

Detecta semelhança genética, outras espécies, e resistência a

antibióticos.

Pode ser mais adequada a laboratórios de referência, especialmente

para análises de resultados incomuns.

Tecnologia muito cara.

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A técnica tradicional de sequenciamento de DNA desenvolvida na década de

70 por Sanger et al. (1977) consiste na amplificação de fragmentos de DNA a partir da

adição de nucleotídeos modificados, chamados didesoxirribonucleotídeos, os quais

quando incorporados pela Taq polimerase, não permitem a inclusão do nucleotídeo

seguinte por não apresentarem a hidroxila no carbono 3 da dideoxi-ribose do

nucleotídeo terminador, interrompendo a síntese da molécula de DNA a partir desse

ponto. Esta técnica tem sido amplamente utilizada em centros de pesquisa em todo o

mundo. Leung et al. (2012) utiliza um método baseado em sequenciamento para

identificação de sorotipos de isolados de laboratórios de referência do Reino Unido e

Estados Unidos.

A técnica de análise do polimorfismo dos fragmentos de restrição do DNA

genômico (RFLP) desenvolvida inicialmente por Botstein (1980), baseia-se na hidrólise

do DNA com enzimas de restrição e posterior separação, por eletroforese, dos

fragmentos gerados, que correspondem a padrões de restrição específicos. Estes padrões

podem ser característicos ao nível da espécie ou mesmo ao nível de isolado. Uma vez

que isolados distintos apresentam diferenças (ainda que, por vezes, mínimas) ao nível

do genoma, o que esta técnica explora é a possibilidade dessas diferenças se

encontrarem no interior da sequência de reconhecimento da(s) enzima(s) de restrição

utilizada(s). A técnica de RFLP pode ser aplicada ao DNA plasmidial, a qual é menos

discriminatória por analisar apenas uma pequena parte do genoma e que está limitada a

isolados que exibem DNA plasmidial e ao DNA cromossômico, onde se encontra a

totalidade da informação genética. Brugger et al. (2009), aprimorou o método RFLP

para amostras de nasofaringe, baseado no modelo de restrição de uma região altamente

conservada de DNA dentro da espécie pneumocócica.

A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) multiplex convencional foi

inicialmente desenvolvida para a detecção de sorotipos de pneumococos da doença

invasiva. Mais recentemente, tem sido utilizada para detectar tipos capsulares de

pneumococos diretamente de secreções da nasofaringe (Antonio et al. 2009),

possibilitando tanto a detecção quanto a sorotipagem de S. pneumoniae. O DNA é

extraído diretamente da amostra clínica e a PCR é realizada para 5 sorotipos em cada

reação, totalizando 8 reações e até o momento, 40 sorotipos detectados. A reação utiliza

oligonucleotídeos sorotipo-específicos. É particularmente útil em vigilância

epidemiológica e nos casos em que o resultado da cultura é inicialmente negativo

devido ao uso prévio de antibióticos (Lawrence et al. 2000; Rubin & Rizvi 2004).

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Embora disponível e utilizada rotineiramente em países desenvolvidos, a factibilidade

da implementação desta tecnologia na rotina de países em desenvolvimento e locais

com recursos escassos é ainda questionada.

A técnica de Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real (RT-PCR) para

genotipagem do pneumococo começou a ser desenvolvida em 1997 (Messmer 2004), e

consiste na detecção do S. pneumoniae utilizando-se como alvo o gene capsular lytA a

partir de extratos de DNA preparados diretamente de uma amostra clínica. A

metodologia permite que os processos de detecção e amplificação de DNA sejam

realizados em uma única etapa, agilizando a obtenção de resultados, melhorando a

precisão e diminuindo o risco de contaminação da amostra (Corless et al. 2001).

A RT-PCR quantitativa (qPCR) pode ser utilizada para quantificar os ácidos

nucleicos por dois métodos comuns: quantificação relativa e quantificação absoluta. A

quantificação relativa é baseada em genes de referência internos para determinar

diferenças na expressão do gene alvo. A quantificação absoluta dá o número exato de

moléculas de DNA alvo por comparação com um DNA padrão (Dhanasekaran et al.

2010). Em estudo desenvolvido por Carvalho et al (2007), a detecção de S. pneumoniae

foi realizada por RT-PCR a partir de extratos de DNA preparados de amostras da

nasofaringe. Essa tecnologia utiliza oligonucleotídeos e sondas sorotipo-específicas e

vem sendo utilizada em publicações recentes (da Gloria et al. 2010; Lamaro-Cardoso et

al. 2012).

O sistema multiplex baseado em microesferas é uma plataforma de alto

rendimento para a detecção de ácido nucleico baseada em suspensão de microesferas

marcada com fluoróforos capazes de analisar até 100 diferentes ensaios em uma única

reação. Oligonucleotídeos de captura específicos para cada analito são acoplados nas

microesferas por meio de ligações covalentes não reversíveis. Estudos preliminares

(dados não publicados, comunicação do Centers for Disease Control and Prevention -

CDC) com sequências de pneumococos para sorotipagem, mostraram que a plataforma

é flexível, capaz de detectar de forma simultânea, sensível e específica, 10 diferentes

sorotipos sequenciais em uma única reação de amplificação. Até o momento 20

sorotipos podem ser detectados em 2 reações. Também vem sendo utilizada com

frequência crescente para detecção de patógenos específicos como o S. pneumoniae

(Dunbar et al. 2003; Dunbar 2006; Benson et al. 2008).

A técnica de espectrometria de massas com ionização por eletrospray (ESI-MS)

aplicada ao produto da PCR envolve a distribuição de um extrato de DNA nos poços de

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uma placa de microtitulação, cada um dos quais contendo um ou mais conjuntos de

oligonucleotídeos iniciadores (Ecker et al. 2006). O produto da PCR é pulverizado

eletronicamente para um espectrômetro de massa, o que permite a derivação da

composição de base de cada cadeia de DNA a partir da razão massa/carga. Além disso,

um controle interno positivo sintético direcionado por um dos pares de

oligonucleotídeos é incluído em cada poço. Assim, se o sinal origina apenas do controle

positivo, é estabelecido que as condições de amplificação foram satisfatórias, mas a

concentração de DNA da amostra foi demasiada baixa ou os oligonucleotídeos não

hibridizaram com o DNA da amostra. Usando a análise combinada de composições de

bases de múltiplas reações de PCR, a avaliação do DNA genômico pode ser realizada. A

determinação da composição do DNA com base nos fragmentos especificamente

direcionados da PCR/ESI-MS tem um alto poder de resolução na identificação e

genotipagem de patógenos específicos (Ecker et al. 2009). Massire et al. (2012)

propuseram o mesmo sistema para a genotipagem e sorotipagem a partir de isolados de

pneumococo.

A técnica de microarray, ou DNA-chip (Hinds et al. 2010) consiste em um

arranjo pré-definido de moléculas de DNA (fragmentos de DNA genômico, cDNAs ou

oligonucleotídeos) quimicamente ligadas à uma superfície sólida, usualmente lâminas

de vidro revestidas com compostos que conferem carga positiva. Os microarrays

também podem ser preparados em membranas de nylon positivamente carregadas.

Os microarrays são utilizados na detecção e quantificação de ácidos nucleicos (RNAm

na forma de cDNA ou DNA genômico) provenientes de amostras biológicas, as quais

sofrem hibridização com o DNA fixado no array (hibridação por complementariedade

de bases). A tecnologia de microarray vem sendo utilizada em estudos de portador

nasofaríngeo (Brugger et al. 2010; Turner et al. 2011; Valente et al. 2012).

Uma busca eletrônica foi realizada na base de dados do MEDLINE (National

Library of Medicine) com os seguintes descritores:

“Molecular tests pneumococcal carriage”;

“Molecular tests nasopharyngeal pneumococcal carriage”;

“Molecular techniques pneumococcal carriage”;

“Molecular techniques nasopharyngeal pneumococcal carriage”;

“Multiple serotypes pneumococcal carriage”;

“Multiple serotypes nasopharyngeal pneumococcal carriage”;

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“Multiple colonization pneumococcal carriage”;

“Multiple colonization nasopharyngeal pneumococcal carriage”;

“Co colonization; co-colonization; cocolonization pneumococcal carriage”.

A busca foi realizada entre os dias cinco de agosto e 12 de novembro de 2012

para assegurar que o material mais recentemente publicado fosse incluído. A fim de

garantir que um maior número de estudos fosse selecionado realizou-se, também, busca

manual de artigos, contemplando estudos sugeridos pela base de dados. Estudos

elegíveis foram selecionados de acordo com os seguintes critérios de inclusão: (i)

publicações posteriores ao ano de 2000 até os dias atuais, (ii) estudos que utilizaram

alguma tecnologia molecular para determinação de S. pneumoniae e sorotipos a partir

de amostras de nasofaringe e (iii) estudos nos quais os participantes fossem

preferencialmente crianças com idade inferior a 6 anos. Estudos não elegíveis para

inclusão foram: (i) os que apresentaram data de publicação inferior ao ano de 2000, (ii)

que utilizaram técnica tradicional ou não molecular para a detecção e determinação do

tipo capsular do pneumococo, (iii) que descreveram o uso de uma técnica molecular não

para a detecção ou determinação dos sorotipos do pneumococo e (iv) que utilizaram

alguma técnica molecular somente para parte das amostras do estudo. Na tabela 2

sumarizamos os estudos que utilizaram técnicas moleculares, em que se observa que: (i)

os estudos de portador iniciam no ano de 2003; (ii) a maioria são conduzidos em

creches e pré escolas em crianças saudáveis e com doença não invasiva; (iii) a maioria

dos estudos foi conduzida em crianças menores de 5 anos; (iv) a prevalência de portador

variou de 11.8% a 90%, sendo a maior prevalência encontrada em crianças residentes

em um vilarejo em Gâmbia; (v) a incorporação de testes de sorotipagem ocorre a partir

do ano de 2005.

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Tabela 2. Estudos de portador em nasofaringe utilizando técnicas moleculares para detecção de Streptococcus pneumoniae e sorotipos capsulares em crianças no período

de 2000 a 2012

População Prevalência Pneumococo

Referência Local Desenho Período Idade N Elegibilidade Técnica N % (IC 95%) Sorotipos Detectados

Saukkoriipi et al. 2004 Oulu – Finlândia Estudo de

corte tranversal

2003 10-24

meses

400 Crianças saudáveis qPCR

276 69 (64.3 – 73.4)

NR

Moreno et al. 2005 Bogotá – Colombia Estudo de corte

tranversal

2005 10 – 24 meses

19 Creches PCR multiplex

14 73.7 (50.9 – 89.6) 3, 4, 6, 14, 18, 19A e 19F

Billal et al. 2008 Wakayama – Japão Estudo de corte

tranversal

2006 12-60 meses

60 Crianças com Otite Média Aguda

PCR multiplex

36 60 (47.3 – 71.8) 3, 14, 19F, 23F, sorogrupo 6, 23, outros sorotipos.

Brugger et al. 2009 Berna – Suíça Estudo de corte

tranversal

2004-2005

< 5 anos 287 Crianças na era pré vacinas

pneumocócicas

PCR multiplex

RFLP

148 51.6 (45.8 - 57.3)

7F, 14, 22, 23F, 11,14, 3, 1, 22, 4, 18C, 19F, 15, 1,

8, 38

Antonio et al. 2009 Banjul – Gâmbia Estudo de corte

tranversal

2006 < 5 anos 279 Habitantes de vilarejos em Gâmbia

PCR multiplex

184 65.9 (60.2 - 71.3) 6A/6B, 3, 23F, 19F, 11, 16F, 14, 34, 35B, 18, 15B/C, 35F, 4, 9V, 7C, 19A, 33, 17F, 22F, 8, 1, 15A, 20

Brugger et al. 2010 Berna – Suíça Coorte Prospectiva

2004-2009

< 2 anos 1120 Pacientes ambulatoriais com

otite média aguda ou pneumonia

PCR multiplex

RFLP

Microarray

511 46 (46.6 – 48.5) 3, 4, 6A, 6B, 7F, 9V, 11, 14, 15, 18C, 19ª,22 ,23 23F, NT§, outros*.

da Gloria et al. 2010 Arizona – Estados Unidos

Coorte Prospectiva

2006-2008

< 2 anos 100 Crianças previamente

vacinadas com

PCV7 participantes de um estudo do

efeito a longo prazo

da vacinação no

portador

pneumocócico

PCR multiplex

RT - PCR

69 69 (59.4 – 77.5) 6C, 21, 15B/C, 23A, 23B, 11A/D, 10A, 35A/35C/42, 35B, 10F/10C/33C, 15A/15F, 34, 17F, 22F/22A, 19A , 33F/33A/37, 3, 4, 7F/7A , 12F/12A/44/46, 16F, 20, 31, 35F/47

¥ lytA Ct >30; §¥ lytA Ct >30; §Não-tipável pela PCR multiplex em 40 soroespecificidades; ND: não declarado; NR: não realizado; Outros: outros sorotipos que não sejam do tipo capsular 1, 3, 4, 14, 19A, 19F, 23F e sorogrupo 6, 18, 19 e 23;

Outros Outros *: Sorotipos com freqüência relativa menor que 2%, incluindo sorotipos/grupos 1, 8, 9 (exceto 9V), 10, 16, 17, 17F, 18 (exceto 18C), 20, 21, 28, 33, 34, 35, 38 e isolados não tipáveis.

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Tabela 2. Estudos de portador em nasofaringe utilizando técnicas moleculares para detecção de Streptococcus pneumoniae e sorotipos capsulares em crianças no período de

2000 a 2012 (continuação)

População Prevalência Pneumococo

Referência Local Desenho Período Idade N Elegibilidade Técnica N % (IC 95%) Sorotipos Detectados

Vu et al. 2011 Nha Trang City – Vietnam

Caso – Controle

2007-2009 < 5 anos 900 Crianças saudáveis, Crianças com pneumonia

radiológica e

Infecção do trato

respiratório inferior

qPCR

PCR multiplex

176

119

106

19.6

13.2

11.8

(17.1 – 22.2)

(11.1 – 15.5)

(9.8 – 14.0)

6A/B, 19F, 23F, 14, 15B/C e 11A

Jourdain et al. 2011 Bruxelas -Bélgica Coorte

Prospectiva

2006-2008 3-6 anos 332 Crianças saudáveis em pré

escolas

PCR multiplex 229 69 (63.9 – 73,8) ND

Ercibengoa et al.

2012

San Sebastian-

Espanha

Coorte

Prospectiva

2004-2005 6 - 34

meses

105 Crianças saudáveis em

creches

PCR multiplex 94 89.5 (82.5 – 94.4) 4, 5, 6A, 6B, 6C,9V, 9N, 10A, 10B,

11A, 13, 14, 15B, 16F, 19A, 19F, 2O,

21, 22F, 23B, 35F, NT§

Valente et al. 2012 Oeiras - Portugal Estudo de

corte tranversal

2006-2007 18 - 71

meses

492 Crianças saudáveis em

creches

PCR multiplex

RFLP

Microarray

492 85.2 (81. 8 - 88.1) 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F, 1, 3,

6A, 6C, 7F, 10A, 11A/11D, 15B/15C,

16F, 19A, 21, 23A, 23B, 35F, 37, outros.

Lamaro-Cardoso et al. 2012

Goiânia - Brasil Coorte Retrospectiva

2008 2 meses -14 anos

155 Crianças que tiveram contato com caso índice de

meningite causada por S.pneumoniae em creches e

contactantes

PCR multiplex

Real Time PCR

92 59.4 (52.7 – 68.1)

6A/6B, 14, 19F, 6C/6D, 22F/22A, 23F, 11A/11D, 13, 3, 15B/15C, 4, 8,

9V/9A, 12F/12A/44/46, 15A/15F,

16F,18(18A/18B/18C/18F),20, 23B, 33F/33A/37, 35B, 35F/47F, 39, Alto

valor de Ct para lytA¥, NT§

Chien et al. 2012 Cajamarca - Peru Coorte

Prospectiva

2009 0 – 35

meses

446 Crianças saudáveis de áreas

rurais

qPCR 345 77.4 (73.3 – 81.1) NR

Bergh et al. 2012 Amsterdam -

Holanda

Ensaio clínico

Randomizado

2008 - 2010 Até 24

meses

780 Crianças saudáveis em

domicílios

qPCR

PCR multiplex

424 54.4 (50.9 – 57.8) 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F e 23F

¥ lytA Ct >30; §Não-tipável pela PCR multiplex em 40 soroespecificidades; ND: não declarado; NR: não realizado; Outros: outros sorotipos que não sejam do tipo capsular 1, 3, 4, 14, 19A, 19F, 23F e sorogrupo 6, 18, 19 e 23;

Outros*: Sorotipos com freqüência relativa menor que 2%, incluindo sorotipos/grupos 1, 8, 9 (exceto 9V), 10, 16, 17, 17F, 18 (exceto 18C), 20, 21, 28, 33, 34, 35, 38 e isolados não tipáveis.

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13

1.5 IMPACTO DA VACINAÇÃO NO PORTADOR

Todas as vacinas pneumocócicas atualmente disponíveis são produzidas a partir

da cápsula polissacarídica da bactéria, um imunógeno que induz anticorpos que podem

ativar o complemento e a subsequente opsonização e fagocitose bacteriana. No entanto,

existem dois tipos diferentes de vacinas, que diferem fundamentalmente, em termos de

produção e propriedades imunogênicas; vacinas pneumocócicas de polissacarídeos

(VPP), tais como a 23 - valente (PPV-23) e vacinas pneumocócicas conjugadas (PCVs),

obtidas por conjugação dos polissacarídeos bacterianos com uma proteína

transportadora (Weintraub 2003).

A PPV-23 contém os 23 sorotipos de S. pneumoniae mais comuns associados

com a doença pneumocócica (sorotipos 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F,

14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F, e 33F), que são responsáveis por até 90%

de Doença Pneumocócica Invasiva (DPI) em crianças e adultos em todo o mundo

(Huebner et al. 2000). No entanto, a vacina só é eficaz em crianças maiores de dois anos

de idade, haja vista que as crianças menores de dois anos possuem um sistema

imunológico incapaz de desenvolver uma resposta robusta e protetora para o antígeno

polissacarídico após reexposição a uma dose de reforço (Lindberg 1999). A PPV-23 foi

incorporada pelo Programa Nacional de Imunizações (PNI), no ano de 1992, para

grupos com quadros clínicos específicos. A partir de 1999, passou a ser aplicada durante

a Campanha Nacional de Vacinação do Idoso, com vistas a atingir às pessoas de 60 anos

ou mais que convivem em instituições fechadas.

A PCV-7 contendo sorotipos capsulares 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F e 23 F, cada um

conjugado a um componente de proteína diftérica CRM197 foi desenvolvida pela

Wyeth (atual Pfizer) e mostrou-se segura e eficaz em ensaios clínicos em estudos pós-

licenciamento (Black et al. 2001). Os EUA foi o primeiro país a adicionar a PCV-7 ao

seu calendário de vacinação infantil de rotina em 2000. A vacina foi recomendada para

todas as crianças de dois a 23 meses e para crianças com idade entre 24 e 59 meses que

estão em um risco aumentado de doença pneumocócica. A partir de 2008, 91 países

licenciaram a PCV-7, sendo que 23 deles incorporaram a vacina na rotina de

imunização (Destefano et al. 2008). A PCV-7 foi introduzida no calendário de

imunização do Ministério da Saúde do Brasil em 2001, também em grupos

populacionais especialmente suscetíveis ao S. pneumoniae.

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A PCV-9, desenvolvida pela Pfizer, contém 2 µg de polissacarídeo do tipo 1, 4,

5, 9V, 14, 19F e 23F, 4 µg do polissacarídeo tipo 6B e 2 µg do oligossacarídeo tipo 18C

ligados a um componente da proteína diftérica CRM197. A PCV-9 mostrou ser eficaz

contra 50% de todos os sorotipos causadores da DPI em um grande ensaio clínico

realizado no Gâmbia (Cutts et al. 2005). No entanto, os estudos com esta vacina foram

descontinuados e esta vacina foi substituída por uma formulação expandida com 13

sorotipos (vacina 13 valente).

A PCV-10, desenvolvida pela GlaxoSmithKline, obteve pré-qualificação da

OMS em 2009 (MMWR 2010). A vacina contém polissacarídeos capsulares dos

sorotipos 1, 4, 5, 6B, 7F, 9V, 14, e 23F (conjugados com proteína D do Haemophilus

influenzae não tipável), 18C e 19F (conjugados com toxóide tetânico e diftérico,

respectivamente). A proteína D é uma proteína de superfície presente em todos os

isolados de H. influenzae, inclusive o H. influenzae não tipável (NTHi) (Janson et al.

1993; Song et al. 1995). O Brasil foi o primeiro país a introduzir a PCV-10 no PNI, de

forma progressiva nos diferentes municípios, a partir de março de 2010. A vacina foi

licenciada para a vacinação primária e de reforço em crianças até dois anos de idade e

rotineiramente utilizada no esquema de três doses, aos dois, quatro, e seis meses de

idade ou duas doses de sete a onze meses de idade, e uma dose de reforço dos 12 aos 18

meses. De acordo com o PNI, a cobertura da PCV-10 estimada em Goiânia durante o

período do estudo foi de aproximadamente 90% para a primeira dose (PNI 2011).

A PCV-13, desenvolvida pela Pfizer, é composta dos sorotipos capsulares 1, 3,

4, 5, 6A, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19A, 19F e 23F, cada um conjugado a um componente

de proteína diftérica CRM197. Esta vacina sucede a PCV-7 incluindo seis sorotipos

adicionais para proporcionar uma cobertura mais abrangente. Dentre os sorotipos

adicionados encontram-se o 3, frequente causador de pneumonia grave (Bender et al.

2010) e o 19A, causador de DPI e otite média (Choi et al. 2008; Dagan et al. 2009). A

PCV-13 foi licenciada no Chile em 2009 e em 2010 na Europa e nos EUA para uso em

crianças com idades entre seis semanas e 71 meses em substituição à PCV-7.

A introdução das vacinas pneumocócicas conjugadas multivalentes (PCV-7,

9,10,13) reduziram significativamente a ocorrência da doença pneumocócica invasiva

não só em crianças mas em todas as idades, tanto em indivíduos vacinados como em

não-vacinados, por meio do efeito indireto dessas vacinas. A vacinação reduziu também

portadores de tipos vacinais (VT). Em contrapartida, a emergência de tipos não vacinais

(NVT) em isolados colonizadores e invasivos tem gerado preocupações e necessidade

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constante de monitoramento das mudanças na distribuição de sorotipos em populações

vacinadas e não vacinadas para a avaliação e adequação das vacinas atuais além de

prover subsídios para os programas nacionais de imunização (Whitney et al. 2003;

Whitney et al. 2006; Ray et al. 2009).

As vacinas pneumocócicas conjugadas disponíveis são seguras e eficazes e o

aumento do número de sorotipos presentes nestas vacinas, em comparação com a

primeira vacina conjugada licenciada (PCV-7) representam progressos significativos na

luta contra a morbidade e mortalidade pneumocócica, em particular para países em

desenvolvimento (Scott et al. 2011).

Evidências acumuladas do efeito da PCV-7 no portador mostraram que o

impacto foi maior nos VT em crianças menores que 24 meses de idade que não haviam

recebido nenhuma dose da vacina. Em geral, o efeito direto da vacina pneumocócica

inclui a redução do portador de VT, bem como secundariamente, aumento simultâneo

da ocorrência de NVT. O aumento do portador NVT foi relatado em indivíduos

vacinados, mesmo durante um curto período de seguimento após a vacinação (Mbelle et

al. 1999; Dagan et al. 2001; Dagan et al. 2002; O'Brien et al. 2003; Prymula et al. 2006;

O'Brien et al. 2007; Cheung et al. 2009; Prymula et al. 2009).

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2 JUSTIFICATIVA

A efetividade da vacina 10-valente na redução do portador, que é considerado

a etapa obrigatória para aquisição da doença pneumocócica invasiva, deve ser

realizada com utilização de metodologias acuradas.

A técnica de RT-PCR tem sido utilizada para avaliar amostras de nasofaringe

de portadores de S. pneumoniae em população previamente vacinada (Moreno et

al. 2005; Billal et al. 2008; Antonio et al. 2009; Brugger et al. 2009; da Gloria et

al. 2010). A técnica de multiplex baseada em PCR convencional foi inicialmente

desenvolvida para determinação de sorotipos invasivos de pneumococo (Pai et al.

2006; Dias et al. 2007; Morais et al. 2007).

Mais recentemente, esta técnica vem

sendo utilizada para detectar tipos capsulares de pneumococo diretamente de

secreção de nasofaringe (Moreno et al. 2005; Antonio et al. 2009; da Gloria et al.

2010).

No Brasil, estudo recente conduzido em Goiânia utilizando técnicas

moleculares e tradicionais para detecção e sorotipagem do pneumococo em crianças

que frequentam creches observou uma prevalência de portador de S. pneumoniae de

49,6% com o RT-PCR e 36,6% pela cultura tradicional, mostrando a alta sensibilidade

da técnica molecular. Pelo multiplex PCR foi possível detectar 23 sorotipos, entre eles

sorotipos vacinais e não-vacinais (Lamaro-Cardoso et al. 2012). A combinação de

técnicas utilizadas no estudo anterior e os resultados obtidos nos impulsionaram a

continuar a análise populacional de crianças portadoras no município, na era das

vacinas conjugadas. A inclusão do componente domiciliar e a utilização de técnicas

moleculares poderão fornecer subsídios para melhorar a eficiência do rastreamento

soroepidemiológico dos isolados, e consequentemente avaliar o impacto vacinal na

população pediátrica.

Busca-se, com este estudo, avaliar a performance e acurácia de tecnologias

moleculares para diagnóstico e sorotipagem do S. pneumoniae quando comparados

às técnicas tradicionais para serem aplicadas na avaliação de impacto de vacinas em

países em desenvolvimento. A detecção de pneumococos e seus sorotipos

diretamente de amostras de nasofaringe utilizando RT-PCR e PCR multiplex

poderiam preencher esta lacuna.

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3 OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GERAL

Comparar as técnicas de RT-PCR e cultura na determinação da prevalência de

colonização nasofaringeana por Streptococcus pneumoniae, em crianças menores de 24

meses residentes em Goiânia-GO.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Comparar valores de Ct encontrados para detecção de sorotipos de S.

pneumoniae com os valores utilizados pelo CDC.

2. Determinar a importância do valor de Ct no impacto vacinal com a PCV-10.

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4 MÉTODOS

4.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA

Um inquérito domiciliar (estudo tipo corte transversal) foi conduzido para coleta

de secreção de nasofaringe para detecção de portador de S. pneumoniae. A investigação

foi conduzida no município de Goiânia, Goiás, onde a vacina PCV-10 foi introduzida

em junho de 2010 no esquema de 3 doses (2, 4 e 6 meses de idade); 2 doses (entre 7 e

11 meses de idade); e 1 dose (12 a 18 meses de idade).

A coleta foi realizada no período de dezembro de 2010 e fevereiro de 2011 em

crianças alvo do PNI para a PCV-10.

4.2 CRITÉRIOS DE EXCLUSÃO

Foram consideradas não elegíveis as crianças que tomaram antibiótico nos sete

dias que antecederam a coleta ou apresentaram alguma doença que contra indicasse a

coleta de swab em nasofaringe.

4.3 AMOSTRAGEM E TAMANHO DA AMOSTRA

Uma amostra de 1426 crianças foi calculada assumindo-se prevalências de 50%

de portador nasal pela técnica de PCR e de 40% por cultura, erro de 2%, efeito de

desenho de 1,5, alfa de 0,05 e recusa de 10% (Franco et al. 2010; Lamaro-Cardoso et al.

2012). Crianças de 7 a 11 meses e 15 a 18 meses de idade foram selecionadas a partir de

uma lista de endereços do Sistema Nacional de Informação de Nascidos Vivos

(SINASC) de residentes do município de Goiânia. A escolha destas faixas etárias se deu

pelo fato de que no grupo etário de 7 a 11 meses, as crianças supostamente receberam 3

doses e no grupo etário de 15 a 18, as crianças supostamente receberam 4 doses,

tornando-se imunizadas. Amostragem sistemática foi aplicada nesta lista, ordenada por

sexo, idade e distrito censitário de residência. A partir da listagem dos casos sorteados,

foi realizada uma visita domiciliar para coleta de dados. Quando a criança não residia

no endereço, utilizou-se a técnica de snowball (bola de neve) para substituir o caso. Esta

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técnica consiste na seleção de outra criança com as mesmas características da não

encontrada no mesmo setor censitário através da indicação do atual morador do

domicílio ou de um vizinho.

4.4 COLETA DE DADOS EPIDEMIOLÓGICOS

Durante a visita domiciliar para coleta de swab nasofaríngeo, informações

demográficas e potenciais variáveis de risco para S. pneumoniae foram coletadas por

meio de entrevista com os pais. Antecedentes vacinais, como nome e data das vacinas

recebidas foram compilados da caderneta de imunização da criança para o formulário

epidemiológico.

4.5 COLETA DE SWAB NASOFARÍNGEO

Após a obtenção do consentimento dos pais ou responsável pela criança, swabs

de alginato de cálcio, ultrafinos e flexíveis (Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburg,

PA) foram coletados da nasofaringe de acordo com a técnica de perfusão pernasal

(WHO 1994) e introduzidos em 1 mL de meio Skim-milk Tryptone Glucose Glycerol

(STGG) para transporte. Os espécimes coletados foram encaminhados ao Laboratório

de Microbiologia Aplicada do Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública da

Universidade Federal de Goiás (IPTSP-UFG) para cultura e tipagem molecular.

4.6 ISOLAMENTO DO STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE

O isolamento de S. pneumoniae do meio STGG foi realizado com o auxílio do

caldo enriquecido que consiste de 5 mL do caldo Todd-Hewitt (BD, NJ, EUA) contendo

0,5% de extrato de levedura suplementado com 1 mL de soro de coelho (da Gloria et al.

2010). Após o descongelamento e vórtex dos tubos contendo os swabs imersos no meio

STGG, uma alíquota de 200 µL foi retirada e transferida para 5 mL de caldo

enriquecido e incubada por 4 horas a 37°C, em condições de microaerofilia. Após esse

período, a cultura enriquecida/STGG foi usada para identificação microbiológica e

extração de DNA

4.6.1 Cultura (padrão-ouro)

Alíquotas de 10 µL crescidas em caldo enriquecido/STGG foram semeadas em

placas de agar sangue (Columbia Blood Agar, Oxoid, Basingstoke, Inglaterra)

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suplementadas com 5% de sangue de carneiro e incubadas a 35°C, por 18-24 horas, em

condições de microaerofilia. As colônias alfa-hemolíticas sugestivas de pneumococo

foram testadas por metodologia padronizada que incluiu morfologia colonial,

suscetibilidade à optoquina (disco de 5 µg, Oxoid, Basingstoke, Inglaterra) e bile

solubilidade (Facklam & Whashington 1991). Apenas uma colônia de cada morfotipo

foi testada.

4.6.2 Extração de DNA

O DNA genômico foi extraído a partir de 200 µL do caldo enriquecido/STGG

utilizando-se o kit DNeasy blood and tissue (Qiagen, Valencia, CA) de acordo com as

instruções do fabricante com um passo de pré-incubação de 1 hora em 100 µL do

tampão pré-lise (1,0 M Tris-HCl, 0,5 M EDTA, Triton X-100) acrescido de 0,02 g/mL

de lisozima e 5 U/mL de mutanolisina à 37°C. O restante do caldo enriquecido/STGG

foi armazenado a -80°C para futuras análises.

4.6.3 RT-PCR

O RT-PCR foi realizado no IPTSP/UFG para a detecção de S. pneumoniae

utilizando-se sonda TaqMan direcionada para o gene lytA (Carvalho et al. 2007) a partir

dos extratos de DNA preparados diretamente do caldo enriquecido/STGG. Um

resultado positivo foi indicado pela amplificação com aumento exponencial da

fluorescência da reação. O ponto que detecta o ciclo no qual a reação atinge o limiar da

fase exponencial é denominado Cycle threshold - Ct. Este ponto permite a quantificação

baseada na fluorescência emitida. Uma amostra foi considerada positiva quando o valor

do Ct foi menor que 35. Um Ct entre 35 e 40 foi interpretado como inconclusivo sendo

realizado uma diluição 1:5 e 1:10 e submetido a uma nova reação. Valores de Ct

maiores que 35 foram considerados como negativos conforme proposto por Corless et

al. (2001). Controles positivos e negativos foram incluídos em todas as reações. Como

controle positivo foi utilizado um isolado de S. pneumoniae (ATCC 49619; American

Type Culture Collection, Rockville, Md.).

A reação de amplificação foi realizada no aparelho IQ™5 Real-Time PCR

Detection System (Bio-Rad Laboratories, CA, EUA) seguindo o programa: 10 minutos

a 95ºC e 40 ciclos de 15 segundos a 95ºC e 60 segundos a 60ºC.

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Ao término de cada análise foram gerados gráficos referentes à amplificação

bem como os valores de Ct para cada amostra e controles que foram baseados no sinal

fluorescente emitido. Na ausência de sinal fluorescente após os 40 ciclos a amostra foi

considerada negativa e como consequência, quanto antes foi observado a amplificação,

maior a possibilidade de encontrar o gene alvo. A linha base do ciclo limite (baseline

threshold) foi ajustada para valores do controle positivo. A figura 2 ilustra um gráfico

de amplificação para o gene lytA a partir do DNA extraído das amostras de nasofaringe

obtidas no estudo.

Figura 2. Gráfico de amplificação do gene lytA a partir do DNA extraído de amostras

nasofaríngeas.

4.6.4 PCR multiplex para sorotipagem de Streptococcus pneumoniae

PCR multiplex convencional foi realizado para um total de 40

soroespecificidades utilizando-se oito reações sequenciais de acordo com o proposto por

Pai e colaboradores (2006) com modificações. Somente foram testadas as amostras que

se mostraram positivas para o gene lytA com valores do ciclo limite da PCR < 35. As

reações incluíram os seguintes sorotipos:

Reação 1 – 14, 6A/6B/6C, 23F, 19A, 9V/9A

Reação 2 – 19F, 3, 15B/15C, 18(18A/18B/18C/18F), 7F/7A

Reação 3 – 1, 5, 11A/11D, 9N/9L, 17F

Reação 4 -7C/7B/40, 12F/12A/44/46, 4, 38/25F, 23A

Reação 5 – 8, 2, 34, 20, 22F/22A

Ct- Ciclo limite no qual a

fluorescência cruza a linha

base do limite (baseline

threshold)

Linha base do limite

(BaselineThreshold) – Ponto de

detecção do gene lytA na

amostra.

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Reação 6 - 33F/33A/37, 15A/15F, 35F/47F, 35B, 16F

Reação 7 – 39, 23B, 35A/35C/42, 13

Reação 8 – 24(24A/24B/24F), 21, 10F/10C/33C, 10A, 31

Amostras com valores de Ct menores que 35 que não tiveram a detecção do tipo

capsular foram classificadas como não tipáveis (SpNT).

4.7 ANÁLISE DE DADOS

Prevalências de portador de pneumococo e respectivo intervalo de confiança

de 95% foram calculados para cultura e RT-PCR. A Curva ROC (Receiver Operating

Characteristics) é uma ferramenta que permite estudar a variação da sensibilidade e

especificidade para diferentes valores de corte (Hanley & McNeil 1982). Para este

estudo, foram construídas curvas ROC a partir dos valores de Ct preditivos de cultura

positiva e de tipo capsular para identificação dos valores de Ct com maiores

sensibilidade e especificidade. Usando todos os Cts observados como pontos de corte, a

área sob a curva e o seu intervalo de confiança de 95% (IC de 95%) foram calculados

como uma medida discriminadora das técnicas testadas. A área sob a curva é utilizada

para a determinação da acurácia do teste.

Para o cálculo da prevalência de portador utilizando-se a RT-PCR foi criada uma

variável correspondente ao valor inverso do Ct constituída da divisão de 1 pelo valor de

Ct, tendo em vista que a curva gerada pelos valores de Ct é uma hipérbole. Caso não

fosse criada essa variável não seria possível a construção da curva ROC uma vez que os

valores na curva apresentavam-se negativos. Após o cálculo do Ct inverso, foi

identificado o valor do Ct correspondente ao valor do Ct inverso que apresentasse a

melhor acurácia. Comparação entre resultados obtidos pela cultura e pela RT-PCR entre

crianças não vacinadas, incompletamente vacinadas e completamente vacinadas foi

avaliada pelo teste do qui-quadrado de McNemar e índice Kappa (Cohen 1960). Do

ponto de vista imunológico, crianças “não vacinadas” foram definidas como crianças

que não tomaram nenhuma dose ou uma dose da vacina PCV-10 antes de 12 meses de

idade. Vacinação incompleta foi assumida para crianças que tomaram menos de três

doses antes de 12 meses e vacinação completa corresponderam a crianças que tomaram

três doses antes dos 12 meses ou uma dose após 12 meses. Os valores de Ct obtidos por

este estudo foram comparados aos valores de Ct que são utilizados pelo Centers for

Disease Control and Prevention (CDC) para positividade de pneumococo (Ct < 35) e

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para detecção de sorotipos (Ct ≤ 30) de acordo com publicação de da Gloria et al.

(2010). A cocolonização foi calculada pela razão entre o número de amostras tipadas

pela PCR multiplex que apresentaram mais do que um sorotipo sobre o número total de

amostras do estudo.

4.8 ASPECTOS DE BIOÉTICA

O protocolo de estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do

Hospital das Clínicas da Universidade Federal de Goiás (protocolo nº 145/2010). O

consentimento livre e esclarecido, por escrito, foi obtido dos pais ou responsáveis

legais.

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5 RESULTADOS

5.1 PREVALÊNCIA

Foram realizadas RT-PCR e cultura em paralelo em 1437 amostras. A

prevalência de portador de S. pneumoniae por técnica é apresentada na Tabela 3 na qual

se observa prevalência significativamente maior pela RT-PCR (56,9%) comparada com

a cultura (39,3%) (Qui-Quadrado de McNemar = 419,9 p < 0,001). O índice Kappa

revelou moderada concordância (0,509) entre as técnicas.

Tabela 3. Comparação entre prevalência de portador de Streptococcus pneumoniae em

crianças de 7 a 18 meses por cultura e pela técnica de RT-PCR. Goiânia, outubro/2010 a

março/2011

RT-PCR

Cultura

Total Positiva Negativa

n % n % n %

Positiva 510 35,5 308 21,4 818 56,9

Negativa 55 3,8 564 39,2 619 43,1

Total 565 39,3 872 60,7 1437 100,0

A prevalência de acordo com a situação vacinal é mostrada na tabela 4.

Utilizando-se positividade por qualquer uma das técnicas em crianças que receberam 3

doses da PCV-10 a prevalência foi significativamente menor (56,6%) quando

comparada com a positividade das que não receberam a PCV-10 (70,5%) (p=0,006).

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Tabela 4. Prevalência de portador de Streptococcus pneumoniae em crianças de 7 a

18 meses de acordo com a situação vacinal da PCV-10 e técnica utilizada

Status Vacinal Cultura RT-PCR

Cultura ou

RT-PCR

N* n (%) n (%) n (%)

Não Vacinados 88 41 (46,6) 60 (68,2) 62 (70,5)

Vacinação 10 Valente

Incompleta 369 168 (45,5) 220 (59,9) 238 (64,5)

Completa 821 308 (37,5) 430 (52,4) 465 (56,6)

Total 1278 517 (40,5) 710 (55,5) 765 (59,8)

*Foram excluídos 159 casos de PCV-7

5.2 ACURÁCIA DA RT-PCR E PCR MULTIPLEX.

Sensibilidades e especificidades de Ct preditivos de cultura positiva para

pneumococo são mostrados na Tabela 5 para cada situação vacinal. A melhor acurácia

(0,914) foi obtida para crianças não vacinadas, para valores de Ct 33,0 (sensibilidade

88% e especificidade 81,2%), como representado na curva ROC da Figura 3.

Tabela 5. Valores de Ct* preditivos de cultura positiva para Streptococcus pneumoniae por

situação vacinal

Vacinação

Área da

Curva

ROC

IC 95% %

Sensibilidade

%

Especificidade

Valor de

Ct

Não Vacinados (n=224) 0,914 0,875 - 0,953 88 81,2 33,02

Incompleta (n=250) 0,863 0,811 - 0,915 82 80,1 32,79

Completa (n=963) 0,899 0,876 - 0,923 85 80,8 33,60

*Ct = Valor do ciclo da PCR que cruza o limite

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Figura 3. Curva ROC para valores de Ct preditivos de cultura positiva para pneumococo

para não vacinados.

Para detecção de sorotipos de S. pneumoniae a melhor acurácia (0,936) foi

obtida para o valor de Ct 32,0, com sensibilidade de 90% e especificidade de 84,7%

para não vacinados (Tabela 6 e Figura 4).

Tabela 6. Valores de Ct* preditivos de cultura positiva para Streptococcus pneumoniae por

situação vacinal

Vacinação Área da

curva ROC IC 95%

%

Sensibilidade

%

Especificidade

Valor

de Ct*

Não Vacinados (n=224) 0,936 0,906 - 0,967 90 84,7 32,20

Incompleta (n=250) 0,927 0,896 - 0,958 90 80,1 32,36

Completa (n=963) 0,937 0,923 - 0,952 90 83,9 32,00

*Ct = Valor do ciclo da PCR que cruza o limite

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Figura 4. Curva ROC para melhor acurácia na detecção de sorotipos de pneumococo

para não vacinados

Em 45,8% das 818 amostras positivas pela RT-PCR não foi possível detectar o

tipo capsular por meio das oito reações da PCR multiplex utilizando valores de Ct

35,0. Portanto, estas amostras foram classificadas como SpNT. A cocolonização por

diferentes sorotipos foi encontrada em 100 (6,9%) das 1437 amostras totais pela PCR

multiplex que corresponde a 22,5% das amostras tipadas (tabela 7).

Tabela 7. Prevalência de sorotipos de pneumococo pela PCR multiplex para valores

de Ct < 35,0

Número de sorotipos* N (%)

1 sorotipo 343 77,5

≥2 sorotipos 100 22,5

Total 443 100

* Números de sorotipos (n=40) detectados pela técnica de PCR Multiplex

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A Tabela 8 compara a prevalência de S. pneumoniae obtida com os pontos de

corte estabelecidos pelo CDC (Ct < 35) e o ponto de corte (Ct ≤ 33) que alcançou a

melhor acurácia neste estudo. Entre as crianças que não receberam nenhuma PCV, as

prevalências foram, respectivamente, 67,0% e 51,8%, o que caracterizou um aumento

de 15,2% ao se utilizar o Ct estabelecido pelo CDC. Entre as crianças completamente

vacinadas com a PCV-10, os valores foram 52,4% e 38,5% respectivamente, com

aumento de positividade de 13,9% do Ct estabelecido pelo CDC sobre o Ct do nosso

estudo. No total observou-se que valores de Ct < 35 resultaram um acréscimo de 172

crianças positivas (13,5%) em relação a valores de Ct ≤ 33.

Tabela 8. Prevalência de Streptococcus pneumoniae de acordo com situação vacinal e

diferentes valores de Ct

Situação Vacinal N Ct > 0 e < 35 (a) Ct > 0 e ≤ 33 (b) Diferença (a - b)

n % n % n %

Não Vacinados 224 150 67,0 116 51,8 34 15,2

Vacinação PCV10

Incompleta 238 135 56,7 111 46,6 24 10,1

Completa 821 430 52,4 316 38,5 114 13,9

Total 1283 715 55,8 543 42,3 172 13,5

a) Valor do Ct utilizado como referência pelo CDC para positividade ao pneumococo

b) Valor do Ct com melhor acurácia obtido pelo nosso estudo, para positividade ao pneumococo

Na Tabela 9 é possível observar que dentre as 153 crianças com valores de Ct

>33 e <35, em 83,7% delas o pneumococo não foi tipável. Entre os tipáveis, detectou-se

a presença dos sorotipos vacinais 6A/6B, 14, 19F e 23F em 5,9%. Entre as 117 crianças

com amostras com valores de Ct >30 e < 33, 70,1% eram não tipáveis. Entre os tipáveis,

observou-se colonização por sorotipos vacinais em 16,2%.

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Tabela 9. Prevalência de sorotipos encontrados entre as crianças com valores de Ct entre

33 e < 35 e 30 e < 33

Sorotipos da PCV-10 Ct > 0 e < 35 Ct >30 e < 33 Ct >33 e <35

n (%) n (%) n (%)

Vacinais 210 (32,3) 18 (16,2) 9 (5,9)

Não vacinais 139 (21,4) 16 (13,7) 16 (10,4)

SpNT 301 (46,3) 83 (70,1) 128 (83,7)

Total 650 (100,0) 117 (100,0) 153 (100,0)

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6 DISCUSSÃO

A prevalência de portador de S. pneumoniae nesta investigação (56,9%) foi

semelhante à observada em estudos conduzidos em países onde se utilizou a tecnologia

PCR (Saukkoriipi et al. 2004; Moreno et al. 2005; Antonio et al. 2009; Brugger et al.

2009; da Gloria et al. 2010; Jourdain et al. 2011; Chien et al. 2012; Ercibengoa et al.

2012; Lamaro-Cardoso et al. 2012).

Os nossos achados mostraram que as prevalências de portador em crianças

vacinadas foram inferiores às obtidas em crianças que não tomaram nenhuma dose da

vacina PCV-10. Isso sugere que a vacina pneumocócica conjugada atua como fator de

proteção à colonização de pneumococos e sinaliza um impacto maior nos indivíduos

que foram imunizados.

Uma das principais limitações da PCR multiplex é o número limitado de

sorotipos detectados (máximo de 40, dos 93 já identificados pela reação de Quellung),

devido à indisponibilidade de sequências de oligonucleotídeos para outros sorotipos de

pneumococos além dos 40 detectados pela técnica (Billal et al. 2008). Outra

desvantagem é a incapacidade da técnica em discriminar sorotipos geneticamente

relacionados como o 6A e 6B, 7F e 7A, 9V e 9A, 11A e 11D, 15B e 15C, 18A, 18B,

18C e 18F, 24A, 24B, 24F, 33F, 33A e 37, 35A, 35C e 42, para os quais os resultados

são apresentados como sorogrupos. Assim, dentre as amostras que foram tipadas pela

PCR multiplex, a taxa de colonização por sorotipos vacinais foi de 58,7% assumindo-se

como sorotipos vacinais todos os sorogrupos contendo pelo menos um sorotipo vacinal.

Por outro lado, nota-se um decréscimo na taxa de colonização para 29,2% quando os

sorogrupos não são somados aos sorotipos vacinais. Este achado sugere que a

contabilização dos sorogrupos deve ser realizada junto aos sorotipos vacinais para evitar

a subestimação das taxas de portadores dos sorotipos circulantes na população.

Apesar dessas limitações, a PCR multiplex ainda apresenta um bom desempenho

devido sua sensibilidade para detectar colonização por múltiplos sorotipos, como visto

neste estudo. Estudos mostraram que a PCR multiplex foi o método mais eficaz para

sorotipagem do pneumococo em amostras de secreção nasofaringeana quando

comparado com a reação de Quellung (Antonio et al. 2009; Rivera-Olivero et al. 2009).

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Além disso, a PCR multiplex permite o processamento de um grande número de

amostras simultaneamente. Nesta investigação, por exemplo, realizamos

aproximadamente 8 mil reações incluindo RT-PCR e PCR multiplex em um período de

6 meses.

A taxa de cocolonização encontrada entre as crianças participantes do nosso

estudo (6,9%) foi similar a encontrada em estudo anterior conduzido no Brasil, em

Goiânia (7,1%), com a tecnologia PCR multiplex (Lamaro-Cardoso et al. 2012), no

entanto, menor que os resultados relatados na Colombia (9,0%) e Israel (12%) (Moreno

et al. 2005; Carvalho et al. 2010), países que também utilizaram a PCR multiplex em

seus estudos. A maior taxa de cocolonização relatada foi de 39,0% em um estudo

conduzido na Espanha o qual realizou a detecção e sorotipagem do pneumococo a partir

de amostras de STGG com colônias sugestivas de S. pneumoniae, (Ercibengoa et al.

2012). Diferenças entre as taxas de cocolonização podem ser explicadas pelo perfil

genético do pneumococo, amostragem, sazonalidades e outras condições menos

conhecidas. Os sorotipos 6A/6B, 14, 18C, 19F e 23F, presentes na vacina PCV-10,

foram os mais comumente detectados na nasofaringe das crianças do nosso estudo,

semelhantemente a outros estudos que utilizaram soroaglutinação (Quellung) e PCR

multiplex (Wolf et al. 2000; Lucarevschi et al. 2003; Cardoso et al. 2006; Laval et al.

2006; Berezin et al. 2007; Reis et al. 2008; Andrade et al. 2010; Franco et al. 2010;

Lamaro-Cardoso et al. 2012).

O CDC sugere que a realização de PCR multiplex em amostras com valores de Ct

≤ 30 tendem a otimizar a detecção dos sorotipos, porém, no nosso estudo, detectamos

18 (16,2%) sorotipos vacinais para valores de Ct entre 30 e 33, contribuindo assim para

estimativas menos distorcidas do impacto da vacinação nos sorotipos vacinais. A

realização da PCR multiplex para a tipagem capsular em amostras com valores de Ct

menores de 35 adicionou um total de 153 portadores de pneumococo quando comparado

às amostras com valor do Ct menores de 33, estabelecido pelo nosso estudo. Entretanto,

dentre os 153 portadores adicionais, foi observado um grande número de amostras não

tipáveis (83,7%), o que sinaliza que um valor de Ct maior (alta sensibilidade) teria

utilidade em situações de vigilância, embora implique na perda da possibilidade de

sorotipar boa parte das amostras, aspecto importante na avaliação do impacto da vacina

em sorotipos não vacinais decorrente do efeito indireto devido à imunidade de grupo. A

realização da PCR multiplex em amostras com valores de Ct< 33, apresentou um

acréscimo de 117 sorotipos comparado à sorotipagem com valores de Ct<35,

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permitindo uma otimização na detecção dos sorotipos devido a um menor número de

SpNT.

A avaliação de vacinas requer, portanto, técnicas com alto valor de especificidade,

para reduzir o número de falso positivos, e consequentemente minimizar vieses de

subestimativa do impacto da vacinação. Por outro lado, para finalidades de vigilância

(screening) são necessárias técnicas mais sensíveis, que captem um grande número de

portadores, ainda que com possibilidades de resultados falso positivos de portadores de

SpNT. Diante dos resultados do nosso estudo, para a avaliação do impacto da vacinação

no portador de pneumococo, seria recomendado o uso de valores de Ct menores que 35,

e para a sorotipagem o uso de valores de Ct até 33, resultando em uma maior

sensibilidade na detecção do sorotipo.

Nosso estudo detectou uma taxa alta (45,8%) de portador de SpNT, em

contraposição aos valores inferiores de SpNT (10,5%) encontrados em estudo prévio em

Goiânia, pela reação de Quellung, em crianças que frequentavam creches (Andrade et

al. 2010; Franco et al. 2010), indicando que a diferença nas prevalências de portador de

SpNT possa ser explicada pelas técnicas utilizadas na sorotipagem. A técnica de PCR

multiplex contempla somente 40 sorotipos enquanto a reação de Quellung (padrão ouro)

contempla mais de 90 sorotipos, o que contribuiria para uma diminuição de SpNT e

uma maior sensibilidade da técnica.

O potencial papel dos isolados não tipáveis na substituição de sorotipos na era

pós-vacinação é uma questão em aberto, no entanto, pode-se especular que isolados não

tipáveis poderiam servir como reservatório para futura substituição de doença por cepas

que sofreram mudança da cápsula. Estes achados suscitam a necessidade de se

monitorar a frequência de isolados não tipáveis e mudanças genéticas pós-vacinação,

para se detectar potenciais substituições de doença por sorotipos resultantes de “escape

de vacina”, especialmente em áreas onde a colonização por isolados não tipáveis é

frequente (Andrade et al. 2010). Neste sentido, resultados de estudo piloto com estes

isolados não tipáveis que vem sendo realizado atualmente no CDC (comunicação

pessoal Dra. Glória Carvalho) detectaram a presença de um sub-tipo do sorotipo 19F em

alguns deles. Estes estudos em andamento deverão clarear a relevância deste sub-tipo

19F na sub ou super-estimativa do impacto da vacinação, uma vez que o sorotipo 19F é

um sorotipo contido na vacina PCV-10.

O uso da RT-PCR em larga escala, como alternativa à cultura, se faz necessário

para monitorar o impacto direto e indireto da vacinação na taxa de portador e nos

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sorotipos vacinais, tanto para países desenvolvidos como para aqueles em

desenvolvimento. Vale ressaltar que a técnica de RT-PCR requer um grande

investimento financeiro inicial que compreende desde a estrutura física, equipamentos,

reagentes e treinamento de pessoal, porém, com a rotina laboratorial esse custo é

compensado, uma vez que os insumos utilizados geralmente permitem o processamento

de muitas amostras simultaneamente em menor tempo quando comparado à cultura.

Técnicas com grande acurácia como a RT-PCR e PCR multiplex seriam, portanto, de

grande importância para medir impacto nesta era pós-vacinal.

Estudos de custo-efetividade devem ser encorajados para apoiarem a decisão de se

utilizar técnicas moleculares, como a RT-PCR e PCR multiplex em inquéritos para se

monitorar o impacto da vacinação.

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7 CONCLUSÕES

A RT-PCR e a PCR multiplex são técnicas de alta acurácia que possibilitam o

monitoramento da dinâmica dos sorotipos vacinais e não vacinais do pneumococo no

portador contribuindo com informações essenciais para avaliação do impacto da vacina

e para o desenvolvimento de futuras vacinas pneumocócicas.

Diante dos diferentes valores de Ct encontrados neste estudo, concluímos que

para a avaliação do impacto da vacina pneumocócica no portador, seria recomendado o

uso de Ct menor que 35, enquanto que valores de Ct até 33 resultariam em maior

sensibilidade para detecção do sorotipo capsular.

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