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dc.contributor.advisor1Oliveira, Marcelo Nagem Valério de-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2492455472688118pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Colombo, Lívia Tavares-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4745874654946687pt_BR
dc.contributor.referee1Moreira, Michel Rodrigues-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6339807066562821pt_BR
dc.contributor.referee2Homaidan, Polyana Soares-
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.creatorSilva, Josimar Leonardo da-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3172776938168651pt_BR
dc.date.accessioned2025-08-07T14:49:22Z-
dc.date.available2025-08-05-
dc.date.available2025-08-07T14:49:22Z-
dc.date.issued2025-07-04-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19145-
dc.description.abstractContext: In hospital settings, antibiotic-resistant bacterial strains pose a serious threat to patients and visitors, increasing hospital readmission rates, broad-spectrum antibiotic use, and mortality. The main mechanisms of resistance involve the expression of β-lactamases, changes in membrane permeability, and efflux pumps. Among these, β-lactamases have been increasingly detected since the 1980s and remain of great clinical importance. This study collected Gram-negative bacterial isolates over one year and investigated the presence of β- lactamase-encoding genes to build a predictive model of antibiotic resistance. Results: We collected 330 Gram-negative isolates, predominantly E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa, and A. baumannii. Among them, 176 showed resistance to third- or fourth- generation cephalosporins, carbapenems, monobactams, or amoxicillin/clavulanic acid. The most common resistant profiles were to ceftazidime (84%), ceftriaxone (81%), amoxicillin/clavulanic acid (80%), cefepime (73%), and aztreonam (72%). The most frequently detected genes were blaCTX and blaTEM. K. pneumoniae was most often associated with these genes, representing 40.6% of blaKPC, 53.8% of blaCTX, 68.4% of blaSHV, and 45.4% of blaTEM. Phylogenetic analysis revealed high sequence similarity among isolates carrying the same gene, suggesting horizontal gene transfer. blaKPC was significantly associated with resistance to cefepime, ceftazidime, ertapenem, imipenem, and meropenem; blaCTX with aztreonam and ceftriaxone; and blaSHV with amoxicillin/clavulanic acid sensitivite. blaTEM showed no significant association. Tests with five machine learning algorithms indicated that Random Forest yielded the best performance, allowing the creation of a predictive model of resistance based on the presence or absence of these genes. Conclusion: K. pneumoniae was the primary species linked to resistance, with blaKPC being the most clinically impactful gene. Evidence of clonal persistence and horizontal gene transfer was observed. The machine learning model successfully predicted the resistance phenotype, suggesting that further refinement may enhance its utility for predicting antibiotic resistance in Gram-negative hospital isolates.pt_BR
dc.description.resumoContexto: Em ambientes hospitalares, cepas bacterianas resistentes a antibióticos representam uma grave ameaça à saúde de pacientes e visitantes, aumentando as taxas de readmissão hospitalar, utilização de antibióticos de amplo espectro e o risco de óbito. Os principais mecanismos encontrados nas linhagens resistentes envolvem a expressão de β-lactamases, modulação da permeabilidade da membrana e produção de bombas de efluxo. Destes, as β- lactamases têm sido cada vez mais detectadas em pacientes hospitalizados e na comunidade desde a década de 1980, sendo de grande importância clínica. Este trabalho coletou isolados bacterianos Gram-negativos no período de um ano e investigou a presença de genes codificantes de beta-lactamases com o objetivo de criar um modelo de predição de resistência a antibióticos. Resultados: Foram coletados e estocados 330 isolados bacterianos Gram-negativos de pacientes internados, com predomínio de E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa e A. baumannii. Destes, 176 apresentaram resistência a cefalosporina de 3° ou 4° geração, ou carbapenêmicos, ou monobactâmicos ou Amoxicilina com Ácido Clavulânico. Os principais antibióticos contra os quais houve resistência foram Ceftazidima (84%), Ceftriaxona (81%), Amoxicilina/Ácido Clavulânico (80%), Cefepima (73%) e Aztreonam (72%). Os genes encontrados com maior frequência foram blaCTX e blaTEM. K. pneumoniae foi a principal espécie ligada aos genes, representando 40,6% para blaKPC, 53,8% para blaCTX, 68,4% para blaSHV e 45,4% para blaTEM. A análise filogenética indicou alta similaridade entre as sequências de um mesmo gene, mesmo quando isoladas em diferentes datas ou locais, indicando transferência gênica. A presença do gene blaKPC apresentou associação estatisticamente significativa com resistência a Cefepima, Ceftazidima, Ertapenem, Imipenem e Meropenem. O gene blaCTX foi relacionado ao Aztreonam e Ceftriaxona e o gene blaSHV foi relacionado a sensibilidade à Amoxicilina/Ácido Clavulânico. Somente o gene blaTEM não apresentou alguma relação estatística. Os testes feitos com os cinco algoritmos de aprendizagem de máquina, mostraram que o modelo Random Forest (RF) apresentou os melhores resultados e permitiu construir um modelo para predição de resistência baseado na presença/ausência dos genes estudados. Conclusão: K. pneumoniae foi a principal espécie relacionada a resistência no cenário analisado, sendo o gene de maior impacto clínico blaKPC, além disso, foi identificado indícios de persistência clonal e de transmissão genética horizontal. O modelo de Aprendizado de máquina aplicado foi capaz de prever satisfatoriamente o fenótipo de resistência aos antibióticos estudados, indicando que o aprofundamento dos estudos pode aprimorar o modelo e impactar positivamente a predição de resistência a antibióticos em isolados bacterianos Gram- negativos de ambiente hospitalar.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora - Campus Avançado de Governador Valadarespt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICV - Instituto de Ciências da Vidapt_BR
dc.publisher.initialsUFJF/GVpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectResistência bacterianapt_BR
dc.subjectGene de resistênciapt_BR
dc.subjectBeta-lactamasept_BR
dc.subjectHospitalpt_BR
dc.subjectAprendizado de máquinapt_BR
dc.subjectGram-negativopt_BR
dc.subjectBacterial resistancept_BR
dc.subjectResistence genept_BR
dc.subjectBeta-lactamasept_BR
dc.subjectHospitalpt_BR
dc.subjectLearn machinept_BR
dc.subjectGram-negativept_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIApt_BR
dc.titleCaracterização molecular e predição de resistência antimicrobiana em isolados Gram-negativos de pacientes hospitalizados em Governador Valadares, Brasilpt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
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