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Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária, área científica de Sanidade Animal ABSTRACT- Metagenomic data has been increasingly used in antimicrobial resistance (AMR) studies, but there is still a need for accurate and reliable methods for predicting the relative attribution of AMR determinants to different animal reservoirs. AMR data availability has increased exponentially over the past few years, as has global awareness of the threat that AMR poses to public health, often known as the silent pandemic. This has led to an upsurge in interest in applying machine learning to AMR data. In this study, shot-gun sequences were used from fecal samples of pigs, broilers, turkeys, and veal calves, previously collected during national cross-sectional studies across Europe. The data used in this study corresponded to these samples and their associated relative abundance of AMR determinants. A random forest (RF) model was developed to investigate the relative attribution of AMR determinants to those different reservoirs. Additionally, a descriptive analysis was made to further investigate the 15 most important variables for the RF model. A principal component analysis (PCA) and all-subsets regression were performed to identify reservoir-specific AMR determinants. Ultimately, the reservoir-specific AMR determinants identified here were compared with the resistome signatures identified in a previous study. The results demonstrated that the RF model successfully classified resistomes into corresponding reservoir classes, with high accuracy and reliability. The RF model had more difficulty differentiating pig from veal and broiler from turkey, indicating the similarity of resistome composition between each of these two species. The analyses validated several AMR determinants as resistome signatures of specific animal reservoirs, such as tet(40) and sul2 of veal, tet(Q), mef(A) and cfxA2 of veal and pig, blaTEM-126 of broiler, and tet(A) of broiler and turkey. This study describes a reliable and accurate method for the relative attribution of AMR determinants to different animal reservoirs using metagenomic data. Such results are essential for effective surveillance and control of AMR in animal and human populations RESUMO - Validação de resistome-signatures através da aplicação de um algoritmo de previsão de machine learning em dados metagenómicos - Dados metagenómicos têm sido cada vez mais usados em estudos de resistência aos antimicrobianos, mas ainda há uma escassez de métodos precisos e fidedignos para prever a atribuição relativa de genes de resistência a diferentes espécies animais. A disponibilidade de dados de resistência aos antimicrobianos aumentou exponencialmente nos últimos anos, assim como a consciencialização global sobre a ameaça que as resistências representam para a saúde pública, geralmente conhecida como pandemia silenciosa. Isto levou a um aumento no interesse em aplicar métodos de machine learning a esses dados. Neste estudo, sequências shot-gun foram usadas a partir de amostras fecais de porcos, frangos, perús e vitelos, recolhidas anteriormente durante estudos nacionais por toda a Europa. Os dados utilizados neste estudo corresponderam a essas amostras e os seus valores FPKM associados. Um modelo de random forest (RF) foi desenvolvido para prever a atribuição relativa de gene de resistência para essas diferentes espécies. Além disso, uma análise descritiva foi feita para investigar melhor as 15 variáveis mais importantes para o modelo de RF. Uma análise de componentes principais (PCA) e regressão all-subsets foram realizadas para identificar genes de resistência específicos de certas espécies. Por fim, esses genes específicos aqui identificados foram comparados com os resistome-signatures identificados num estudo anterior. Os nossos resultados demonstraram que o modelo classificou com sucesso as amostras em classes de espécies correspondentes, com alta precisão e confiabilidade. O modelo teve mais dificuldade em diferenciar porco de vitela, e frango de perú, indicando uma semelhança da composição do resistoma entre cada uma dessas duas espécies. Esta análise validou vários genes como resistome-signatures de animais específicos, como tet(40) e sul2 de vitelos, tet(Q), mef(A) e cfxA2 de vitelos e porcos, blaTEM-126 de frangos, e tet(A) de frangos e perús. Este estudo descreve um método confiável e preciso para a atribuição relativa de genes de resistência a diferentes reservatórios animais usando dados metagenómicos. Estes resultados são essenciais para a vigilância e controlo das resistências aos antimicrobianos em populações animais e humanas N/A

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária, área científica de Sanidade Animal ABSTRACT - Despite its importance from a disease surveillance, animal health, food safety and public health point of view, the literature and information available on pig carcase condemnations is limited, as research on carcase condemnations has for long been focused on other species. This study aimed to describe, analyse, and take meaning out of data regarding finisher pigs, collected from 2018 to 2021, in a pig slaughterhouse located in Scotland, UK. To assess how this data could be used to monitor and control pig health and welfare on-farm, the following objectives were set: to perform an exploratory and descriptive analysis; to identify and delve into the most common partial and total condemnations registered in this slaughterhouse and whether these differed or were correlated with those found in other European countries. Lastly, following the first objective, three study hypotheses were formulated: 1) to analyse whether the number of partial condemnations dictated a difference in carcase quality (probe average); 2) to assess whether a higher variability in the weight at slaughter was associated with more partial condemnations, at batch level; 3) to examine whether the type of condemnation was associated with a specific farm or if it was broader in scope. The percentage of partial condemnations was of 12.89%, with the main causes being “Pleurisy” (61.01%), followed by “Abscesses” (12.18%), “Arthritis” (11.61%) and “Bruising” (6.18%), with the rest of the entries representing less than 2% each. Total condemnations had an overall value of 0.36%, with “Suspect cases of pyaemia and multi abscesses” being responsible for 57.47% of cases, then “Polyarthritis” with 26.40%, and the rest of the entries amounting to less than 4% each. The study hypotheses showed that carcases with a lower probe average had a higher number of partial condemnations; that numerically, more heterogeneous batches in weight were more likely to have at least one partial condemnation recorded, even though this was not statistically significant; that categories of partial condemnations were broader in scope and not associated with a particular farm RESUMO - Recolha, processamento e análise de dados de qualidade e de reprovações de carcaças em matadouro para monitorizar e controlar a saúde e o bem-estar animal no setor suinícola escocês - A literatura disponível sobre reprovações em suínos é escassa, pois esta pesquisa concentrou-se historicamente noutras espécies animais, apesar da sua importância do ponto de vista de vigilância de doenças, saúde animal, segurança alimentar e saúde pública veterinária. Este estudo teve como objetivo descrever e analisar dados relativos a reprovações parciais, totais e de qualidade de carcaça em porcos de engorda, recolhidos durante um período de quatro anos, de 2018 a 2021, num matadouro de suínos na Escócia, Reino Unido. De forma a estudar o impacto destes dados e a sua utilidade para a monitorização da saúde e bem-estar em explorações de suínos, os seguintes objetivos foram definidos: 1) realizar uma análise exploratória e descritiva, com recurso a diversas ferramentas estatísticas; 2) identificar e descrever as reprovações parciais e totais registadas neste matadouro e avaliar se estas diferiam ou apresentavam alguma semelhança com as ocorrências noutros países europeus. Por último, no decorrer do primeiro objetivo definido, três hipóteses em estudo foram formuladas: 1) analisar de que forma o número de reprovações parciais influenciava o valor médio da sonda (qualidade da carcaça); 2) avaliar se uma maior variabilidade no peso ao abate estava associada uma maior probabilidade de ter pelo menos uma reprovação parcial num lote; 3) analisar se o tipo de reprovação parcial estava associado a uma exploração específica ou se era de carácter mais abrangente. A percentagem de reprovações parciais foi de 12,89%, sendo que as principais causas foram “Pleurisia” (61,01%), “Abscessos” (12,18%), “Artrites” (11,61%) e “Hematomas” (6,18%), com as restantes entradas a representarem menos de 2% cada. A percentagem de reprovações totais teve um valor médio de 0,36%, com “Casos suspeitos de piémia e abcessos múltiplos” responsáveis por 57,47% das ocorrências, seguidos de “Poliartrite” (26,40%), com os restantes registando um valor inferior a 4% cada. Os resultados das hipóteses em estudo demostraram que carcaças com valores médios de sonda superiores tiveram um menor número de reprovações registadas; que numericamente lotes mais heterogéneos em termos de peso registaram uma maior probabilidade de terem pelo menos uma reprovação parcial, ainda que esta diferença não tenha sido estatisticamente significativa; que as categorias de reprovação parcial não estavam associadas a marcas de explorações específicas N/A

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária, área científica de Sanidade Animal Poultry production and trading in India have been facing a spectacular growth as the demand for poultry products increases. Live bird shops (LBSs) and poultry trading practices are known risk factors in the spread of diseases within poultry production and distribution networks. Although such shops are ubiquitous in India, poultry trading practices and potential impact on disease risk are poorly understood. The objectives of this study were to characterise LBSs for Exotic Broiler (EB) and Desi species, based on trading practices likely to increase infectious risk, and to assess the connectivity between shops through the trade of live poultry. A questionnaire-based cross-sectional study was conducted in 86 LBSs, selected through a multi-stage sampling method. Eight cities were first purposively selected and, within each city, shops were identified using random spatial sampling. The standardised questionnaires focused on shop management characteristics, hygiene practices and details of their chicken suppliers. The suppliers were then contacted and asked about their trading practices and suppliers until catchment areas were identified. Finally, disease transmission pathways were investigated and poultry trading networks were constructed for EB chickens, to assess the connectivity between shops. Preliminary descriptive analysis suggests a high heterogeneity in the scale of operations, with daily sales ranging from 6 up to 800 and from 0 to 30 chickens, respectively for EB and Desi species. Most of the shops reported to have unsold chickens at the end of the day, with a proportion of unsold chickens reaching up to 26% and 45.2%, respectively for EB and Desi chickens. Several practices were identified as having a potential influence on disease introduction and transmission, into and within the shops. The transport of chickens from farms to shops typically involves one (85.3%) or two intermediaries (10.3%). While each city obtained chickens only from one to four districts (out of the 33 districts of Gujarat), four districts supplied more than one city. The described practices may promote pathogen amplification within Gujarat’s shops. Moreover, the network shaped by poultry movements, regarding EB chickens, connect distant poultry populations that include both tribal and non-tribal areas, increasing the risk of pathogen spread in the region. Nevertheless, most of the surveyed cities get their supplies from the closest district(s). Further investigation on risk pathways for disease transmission and identification of their geographical and socio-economic determinants are some of the next steps. RESUMO - ANÁLISE DE REDES DE COMÉRCIO DE AVES PARA MELHORAR A VIGILÂNCIA DE RISCO: UM ESTUDO DE CASO EM GUJARAT, INDIA - A produção e comércio de aves na Índia tem crescido face ao aumento da procura de produtos avícolas. Os mercados de aves vivas (MAVs) e práticas relacionadas são reconhecidos como fatores de risco na disseminação de doenças entre redes de produção e de distribuição (RPD) de aves. Embora os MAVs sejam ubiquitários na Índia, o impacto das suas práticas na introdução de agente patogénicos são pouco compreendidos. Este estudo tem como objetivo caracterizar os MAVs para as espécies “frango exótico” (“FE”) e “Desi”, com base nas diferentes práticas de comercialização que podem influenciar o risco de doença, e determinar o grau de conectividade entre mercados através do tráfego de aves vivas. Um estudo transversal foi conduzido em 86 MAVs, selecionados por método de amostragem multi-etapas. Inicialmente foram selecionadas 8 cidades e, em cada cidade, escolhidos os MAVs por método de amostragem espacial aleatória. Os questionários abordaram características comerciais, práticas de higiene e informação detalhada sobre fornecedores. Os fornecedores foram também contatados e as duas práticas foram novamente investigadas até identificar o local de origem das aves. Foram também investigadas vias de transmissão de agentes patogénicos, de acordo com as práticas descritas, e foram construídas RPD de aves, para avaliar a conectividade entre MAVs. A análise preliminar sugere uma grande heterogeneidade na escala de operações dos MAVs, com vendas diárias de 6 a 800 e de 0 a 30 galinhas, respetivamente para “FE” e “galinhas Desi”. A maioria dos MAVs reportaram ter aves por vender no final de cada dia, com proporções que chegam aos 26% para “FE” e 45.2% para “Desi”. Várias práticas foram identificadas como potenciais vias de introdução ou transmissão de doença, para e entre MAVs. O transporte de aves desde áreas de produção até aos estabelecimentos de venda, envolve geralmente 1 (85.3%) ou 2 (10.3%) intermediários. Cada cidade recebe galinhas desde 1 a 4 distritos (num universo de 33 distritos em Gujarat) e 4 distritos fornecem mais do que 1 cidade. As práticas descritas podem promover a persistência e amplificação de doença em MAVs em Gujarat. A rede formada pelos movimentos de aves entre estabelecimentos interliga populações distantes, incluindo áreas tribais e não tribais, o que incrementa o risco de disseminação de doenças. A maioria das cidades estudadas obtém as suas aves dos distritos vizinhos. Alguns dos próximos passos incluem investigações adicionais de vias da transmissão de doença e identificação de determinantes geográficos e socioeconómicos. N/A

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária ABSTRACT - In 2015 the World Health Organization launched an initiative to estimate the global burden of foodborne disease, through the release of the Estimates of the Global Burden of Foodborne Diseases. According to the most recent estimate, in 2010, Shiga toxin-producing E.coli (STEC) was responsible for 12,953 disability adjusted life years (DALYs), enterotoxigenic E.coli (ETEC) for 2,084,229 DALYs and enteropathogenic E.coli (EPEC) for 2,938,407 DALYs. These E.coli groups are associated with the onset of gastroenteritis with different severities, however, STEC can be associated with other sequelae such as hemolytic uremic syndrome and end stage renal disease. This work aimed to estimate the annual foodborne burden of disease associated with STEC, ETEC and EPEC infection based on results of E.coli quantification in ready-to-eat meals of institutional canteens from 2018 to 2019. Results were compiled and organized in a database, and the number of expected cases of disease resulted from the application of dose-response models for risk assessment using quantitative microbial risk assessment methodology which also allowed DALYs calculation. Two different scenarios were built based on the ingested meal portion and also based on the occurrence of E.coli STEC, ETEC and EPEC. A sensitivity analysis was performed for each model using Sobol method. Assuming a scenario in which a whole meal portion (450 grams) was consumed daily, the calculated burden was 4.99 x 10-3 DALYs/person/year for STEC infection, 2.82 x 10-4 DALYs/person/year for ETEC infection and 7.91 x 10-6 DALYs/person/year for EPEC infection. Regarding the sensitivity analysis, the factors that most contributed to the overall output variability were the occurrence of the E.coli group for the STEC model, the number of people exposed to the hazard for the ETEC model and the E.coli concentrations for the EPEC model. RESUMO - No ano de 2015, a Organização Mundial de Saúde coordenou uma iniciativa internacional para estimar a carga global de doença de origem alimentar, através da publicação Estimates of the Global Burden of Foodborne Diseases. De acordo com estimativas recentes, em 2010, E.coli produtora de toxina Shiga (STEC) foi responsável por 12 953 anos de vida ajustados por incapacidade (DALYs), enquanto E.coli enterotoxigénica (ETEC) foi responsável por 2 084 229 DALYs e E.coli enteropatogénica (EPEC) por 2 938 407 DALYs. Estes grupos de E.coli estão associados a gastroenterite humana com severidade variável, no entanto, STEC pode ainda desencadear síndrome hemolítico urémico e doença renal de estadio terminal. Este trabalho teve como objetivo estimar a carga de doença de origem alimentar anual associada a infeção por STEC, por ETEC e por EPEC a partir dos resultados de quantificação microbiológica efetuada a refeições prontas a consumir servidas em cantinas institucionais no período de 2018 a 2019. Para isso, os resultados das contagens de E.coli foram compilados e organizados numa base de dados. O número estimado de casos de doença resultou da aplicação de modelos de dose-resposta para a estimativa do risco, através da metodologia de avaliação quantitativa de risco microbiológico, tendo também permitido o cálculo dos DALYs. Construíram-se dois cenários diferentes com base na quantidade de refeição consumida e também considerando a ocorrência de E.coli STEC, ETEC e EPEC. Uma análise de sensibilidade foi efetuada para cada um dos modelos utilizando o método de Sobol. Tendo em conta o cenário de consumo duma refeição diária com 450 gramas, a estimativa da carga de doença associada ao consumo das referidas refeições foi de 4,99x10-3 DALYs/pessoa/ano para infeção por STEC, 2,82x10-4 DALYs/pessoa/ano para infeção por ETEC e 7,91x10-6 DALYs/pessoa/ano para infeção por EPEC. De acordo com a análise de sensibilidade, o fator que mais contribuiu para a variabilidade nos modelos STEC foi a ocorrência do grupo de E.coli, no modelo ETEC foi o número de pessoas expostas ao perigo e no modelo EPEC foram as concentrações de E.coli. N/A