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Utilização de redes neurais artificiais para a classificação da resistência a antimicrobianos e sua relação com a presença de 38 genes associados a virulência isolados de amostras de Escherichia coli provenientes de frangos de corte

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Utilização de redes neurais artificiais para a classificação da resistência a antimicrobianos e sua relação com a presença de 38 genes associados a virulência isolados de amostras de Escherichia coli provenientes de frangos de corte

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Título Utilização de redes neurais artificiais para a classificação da resistência a antimicrobianos e sua relação com a presença de 38 genes associados a virulência isolados de amostras de Escherichia coli provenientes de frangos de corte
Autor Rocha, Daniela Tonini da
Orientador Moraes, Hamilton Luiz de Souza
Data 2012
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Faculdade de Veterinária. Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias.
Assunto Antimicrobianos
Avicultura
Escherichia coli
Redes neurais artificiais
[en] Antimicrobials
[en] Artificial neural networks
[en] Escherichia coli
Resumo A Escherichia coli patogênica aviária (APEC), pertence à família Enterobacteriacea, é responsável por vários processos patológicos nas aves, atuando como agente primário ou secundário na aerossaculite, pericardite, perihepatite, peritonite, salpingite, onfalite, celulite, entre outros. O presente estudo aborda a resistência a antimicrobianos de amostras de E. coli (APEC) de uma forma inovadora, utilizando como ferramenta as redes neurais artificiais, metodologia inserida na linha de pesquisa do CDPA (Centro de Diagnóstico e Pesquisa em Patologia Aviária). A utilização de inteligência artificial, especificamente, as redes neurais artificiais (RNAs), está sendo crescentemente empregada como ferramenta para a análise de dados não lineares e multivariados, característica comum em fenômenos biológicos. O objetivo do presente trabalho foi demonstrar que é possível predizer o uso de antimicrobianos, utilizando trinta e oito genes responsáveis por distintos fatores de virulência, oriundos das amostras de Escherichia coli isoladas de frango de corte, através das redes neurais artificiais (RNAs). Além disso, verificou-se a relação entre o índice de patogenicidade (IP) e a resistência aos quatorze antimicrobianos que fazem parte do banco de dados usado para o desenvolvimento deste estudo. Neste trabalho foram utilizados os dados disponíveis referentes a 256 amostras de E. coli isoladas de camas de aviários, lesões de celulite e quadros respiratórios de frangos de corte. Para a confecção das redes neurais artificiais as entradas escolhidas foram: os índices de patogenicidade, as lesões induzidas em pintos de um dia de idade, a caracterização dos genes associados à patogenicidade, o bioquimismo, a origem das amostras e por fim, a motilidade. As redes neurais artificiais foram criadas realizando associações entre as variáveis de entrada com o objetivo de encontrar o modelo mais ajustado. As saídas utilizadas de acordo com Salle (2009) foram o comportamento das cepas de Escherichia coli frente aos 14 antimicrobianos. Para verificar se existia diferença significativa entre as médias dos índices de patogenicidade (IP) e as amostras sensíveis e resistentes aos 14 antimicrobianos utilizados neste estudo, realizou-se análise estatística com o auxílio do software JMP® 9.0.1 (SAS Institute Inc., 2010). Os resultados obtidos demonstram que as redes neurais artificiais foram capazes de realizar a classificação correta do comportamento das amostras com amplitude de 74,22% a 98,44%, desta forma tornando possível predizer a resistência antimicrobiana da Escherichia coli, através de modelo das RNAs. A análise estatística realizada para verificar a relação entre o IP e a resistência aos 14 antimicrobianos demonstrou que estas são variáveis independentes. Ou seja, podem haver picos no IP sem alteração na resistência antimicrobiana, ou até mesmo o contrário, alterações na resistência antimicrobiana sem mudanças no IP.
Abstract The avian pathogenic Escherichia coli (APEC), belongs to the family Enterobacteriacea, is responsible for various pathological processes in poultry, acting as an agent in the primary or secondary lesion such as: sacculitis, pericarditis, perihepatitis, peritonitis, salpingitis, omphalitis, cellulitis, among others. This study addresses the antimicrobial resistance of E. coli (APEC) strains in an innovative way, using tools such as artificial neural networks, methodology embedded in the CDPA´s search line (Center for Diagnostics and Research in Avian Pathology). The use of artificial intelligence, specifically artificial neural networks (RNAs), is being increasingly used as a tool for data analysis and nonlinear multivariate, common feature in biological phenomena. The objective of this study was to demonstrate that it is possible to predict the use of antimicrobials, using thirty-eight distinct genes responsible for virulence factors, derived from Escherichia coli isolates from broiler, through artificial neural networks (ANNs). Besides, it was found the relationship between pathogenicity index (PI) and resistance to fourteen antimicrobial forming part of the database used for the development of this study. In this study was used the data available for 256 samples of E. coli isolated from broiler litter, lesion of cellulitis and respiratory symptoms in broilers. To make the neural network inputs have been chosen: the indices of pathogenicity, the induced lesions in chicks at day old, characterization of genes associated with pathogenicity, biochemism, the source of samples and finally motility. Artificial neural networks have been created making associations between the input variables in order to find the best adjusted model. The outputs used according Salle (2009) was the behavior of Escherichia coli strains compared to 14 antimicrobials. To check whether there was a significant difference between the average indices for pathogenicity (IP) and the sensitive and resistant samples to 14 antimicrobials used in this study, statistical analysis was performed with the help of software JMP ® 9.0.1 (SAS Institute Inc., 2010). The results show that artificial neural networks were able of performing correct classification of the behavior of the samples with an amplitude of 74.22% to 98.44%, thereby making it possible to predict the antibiotic resistance of Escherichia coli, using ANNs model. The statistical analysis performed to assess the relationship between IP and resistance to 14 antibiotics showed that these variables are independent. That is, it can happen peaks in IP without change in antimicrobial resistance, or even the opposite, changes in antimicrobial resistance without changes in IP.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/65673
Arquivos Descrição Formato
000870403.pdf (1.527Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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