Analysis of Escherichia coli isolated from bovine mastitic milk

Mastitis has been recognized for some time as the most costly disease in dairy herds. From February to November 2004, 670 samples of bovine mastitic milk from which 231 Escherichia coli strains were isolated, were collected from two Brazilian states. The strains were screened for the presence of Shiga toxin-producing (stx 1 and stx 2) and intimin (eae) genes. Twenty (8.6%) strains were detected by PCR to harbor the Shiga toxin genes (8 the stx 1 gene, 12 the stx 2 gene and none both of them). Two (0.8%) of the Escherichia coli strains studied were eae positive non Shiga toxin-producing. The strains were also examined for resistance to 12 antimicrobial agents. The predominantly observed resistance was to tetracycline (92.2%), streptomycin (90.4%), nalidixic acid (88.3%), amikacin (86.5%) and cephalothin (84.8%). Multidrug resistance was found among 152 isolates (65.8%).

Virulence factors of avian pathogenic Escherichia coli (APEC)

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) strains cause a great diversity of diseases in birds and are responsible for great economic losses in the avian industry. To date, several studies have been carried out to better understand the APEC pathogenesis for a possible development of tools which could prevent the economics losses caused by these strains. This review discusses the virulence factors described do date to be expressed by these strains and the advances made to understand and identify virulence determinants present in APEC.

Perfil de sensibilidade antimicrobiana e detecção do gene ISS pela reação em cadeia da polimerase na tipificação de Escherichia coli patogênica em codornas de corte sob inspeção sanitária

A patogenicidade das cepas de Escherichia coli está relacionada à expressão de fatores de virulência encontrados em elementos genéticos denominados plasmídios. O patotipo APEC, responsável por diferentes tipos de doenças em aves, pode apresentar o gene iss que aumenta a resistência das cepas de E. coli aos efeitos líticos do soro, além da resistência a diversos antimicrobianos. Este estudo foi conduzido para detectar E. coli em traquéias de codornas destinadas ao abate e avaliar, pela presença do gene iss e o perfil de susceptibilidade antimicrobiana, o potencial patogênico para aves e humanos dos isolados obtidos. Foram coletadas 180 traquéias de codornas para detecção de E. coli, determinação do perfil de resistência a agentes antimicrobianos e posterior detecção, por reação em cadeia da polimerase (PCR), do gene iss. Das traquéias analisadas, 8,9 % (16/180) foram positivas para E. coli, sendo obtidos 20 isolados deste agente. A maioria dos isolados foi resistente à Tetraciclina (16/20), seguida pela Ceftazidima (13/20) e Ácido Nalidíxico (12/20), sendo apenas um resistente à Amoxicilina. A detecção do gene iss ocorreu em 55% (11/20) dos isolados. A presença do gene iss e a resistência a múltiplos antimicrobianos dos isolados obtidos neste estudo pode indicar um possível potencial patogênico das cepas de E. coli tanto para codornas quanto para outros tipos de aves e animais e mesmo para o ser humano que fique em contato com as mesmas.

Serogroups and virulence genes of Escherichia coli isolated from psittacine birds

Escherichia coli isolates from 24 sick psittacine birds were serogrouped and investigated for the presence of genes encoding the following virulence factors: attaching and effacing (eae), enteropathogenic E. coli EAF plasmid (EAF), pili associated with pyelonephritis (pap), S fimbriae (sfa), afimbrial adhesin (afa), capsule K1 (neu), curli (crl, csgA), temperature-sensitive hemagglutinin (tsh), enteroaggregative heat-stable enterotoxin-1 (astA), heat-stable enterotoxin -1 heat labile (LT) and heat stable (STa and STb) enterotoxins, Shiga-like toxins (stx1 and stx2), cytotoxic necrotizing factor 1 (cnf1), haemolysin (hly), aerobactin production (iuc) and serum resistance (iss). The results showed that the isolates belonged to 12 serogroups: O7; O15; O21; O23; O54; O64; O76; O84; O88; O128; O152 and O166. The virulence genes found were: crl in all isolates, pap in 10 isolates, iss in seven isolates, csgA in five isolates, iuc and tsh in three isolates and eae in two isolates. The combination of virulence genes revealed 11 different genotypic patterns. All strains were negative for genes encoding for EAF, EAEC, K1, sfa, afa, hly, cnf, LT, STa, STb, stx1 and stx2. Our findings showed that some E. coli isolated from psittacine birds present the same virulence factors as avian pathogenic E. coli (APEC), uropathogenic E. coli (UPEC) and Enteropathogenic E. coli (EPEC) pathotypes.

Phylogenetic and pathotype analysis of Escherichia coli swine isolates from Southern Brazil

The current study evaluated the presence of virulence factors by a multiplex PCR technique and then phylogenetically classified the studied strains into groups A, B1, B2 and D, according to Clermont et al. (2000), in 152 intestinal and extraintestinal swine isolates of Escherichia coli. Seventy seven isolates tested were positive for virulence factors. Phylogenetic characterization placed 21 samples into group A, 65 into B1, 19 into B2 and 47 into D. Fourteen urine samples were classified as uropathogenic E. coli (UPEC), nine were both UPEC and enterotoxigenic E. coli (ETEC) and four were ETEC only. The most common phylogenetic classifications were B1 and D groups. Of the analyzed fecal samples, 25 were classified as ETEC. Phylogenetically, the group of higher occurrence was B1, followed by B2, A and D. For the small intestine samples, 20 were classified as ETEC. Phylogenetic analysis found groups B1 and A to be the most commons in these samples. Six isolated tissue samples were classified as ETEC and most of them were designated as group D by phylogenetic classification. The phylogenetic analysis could be employed in veterinary laboratories in the E. coli isolates screening, including the possibility of vaccine strain selection and epidemiological searches.

Resistência antimicrobiana e perfil plasmidial de Escherichia coli isolada de frangos de corte e poedeiras comerciais no Estado de Pernambuco

Embora existam linhagens de Escherichia coli não patogênicas para aves, muitas outras possuem a capacidade de causar sérios danos à saúde das mesmas, sendo capazes de ocasionar diferentes tipos de processos infecciosos. As linhagens patogênicas são denominadas Avian Pathogenic Escherichia coli (APEC), possuindo genes relacionados ao processo de patogênese em epissomos (plasmídios) ou no cromossomo. A presença de plasmídios, contendo genes de resistência a antibióticos em linhagens aviárias, patogênicas ou não, indicam a possibilidade de transferência gênica lateral entre diferentes tipos de linhagens facilitando também a transferência de genes de patogenicidade ou virulência. Objetivou-se com este estudo avaliar o perfil de sensibilidade a antibióticos (13) de diferentes amostras (35) de E. coli isoladas de aves comerciais do Estado de Pernambuco apresentando, ou não, sinais clínicos de processos infecciosos e correlacionar esta resistência com a presença de plasmídios. Os testes utilizados demonstraram que 94,28% dos isolados foram resistentes a três ou mais antibióticos, com a lincomicina apresentando o maior percentual de resistência (100%). Na Concentração Inibitória Mínima (CIM) observou-se multirresistência a vários antimicrobianos. A presença de plasmídios foi detecada em 80,0% (28/35) dos isolados, com 16 isolados apresentando plasmídios com peso molecular aproximado de 88 MDa. Também foi verificada a presença de linhagens apresentando plasmídios de vários tamanhos. Concluiu-se que isolados de E. coli resistentes a antimicrobianos utilizados na avicultura estão presentes no Estado de Pernambuco, tanto em frangos de corte quanto em poedeiras comerciais. A presença de plasmídios detectados na maioria dos isolados pode estar associada à resistência aos antimicrobianos e sugere a presença de possíveis genes relacionados à patogenicidade. Monitorar a resistência a antibióticos em bactérias isoladas de animais torna-se um fator determinante para eleição e êxito do tratamento, bem como a possibilidade de eliminação daquelas que possuem plasmídios para se evitar a transferência de genes relacionados à patogenicidade.

Molecular detection of enteropathogenic Escherichia coli in asymptomatic captive psittacines

Psittaciformes are one of the most endangered groups of birds, and several Brazilian species are classified between vulnerable and critically endangered. It is thus necessary to identify agents that cause infections in captive wild animals and to assess the risks posed thereof and to design interventions to minimize the possibility of disease outbreaks, leading to the conservation of endangered species. The purpose of this study was to identify enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) cloacal isolates from asymptomatic psittacines in captivity and evaluate the distribution of the EPEC pathotype. Cloacal swabs were obtained from 46 asymptomatic birds, and resulting isolates were tested by polymerase chain reaction (PCR) for the presence of the attaching and effacing gene (eae) and bundle-forming pilus structural gene (bfpA) of EPEC. Samples from several species were tested, and three samples were found to be positive for the eae and bfpA genes and characterized as typical EPEC. This is the first report of this pathotype in asymptomatic psittacines. Although certain E. coli strains are more pathogenic than others, various factors should be considered when determining the potential of E. coli isolates to cause disease in captive psittacines. Birds that are positive for the EPEC (typical) strain could be zoonotic sources of infection, and may have acquired these strains through contact with humans or domestic animals. These findings may also be valuable for the long-term management of endangered species ex situ as one EPEC sample was isolated from a Red-tailed Amazon (Amazona brasiliensis).

Research of Salmonella spp. and evaluation of pathogenicity, cytotoxicity of Escherichia coli isolates proceeding from sparrows (Passer domesticus)

The aim of this study was to research the occurrence of Salmonella spp. and Escherichia coli in feces samples of sparrows, as well as to identify the pathogenicity, cytotoxicity and sensitivity profile of the isolates to antimicrobial use. Two hundred and twenty eight sparrows were captured in eight farms. The in vitro pathogenicity test was performed by the isolates culture on congo red-magnesium oxalate Agar, whilst the in vivo pathogenicity test was performed in one day-old chicks. In order to study the cytotoxic effects of indicators, samples were inoculated into Vero cells. The results obtained for Escherichia coli isolation confirmed the presence of this microorganism in 30 (13.2%) of the evaluated samples. Out of those isolates, 10 (33.3%) presented the capacity of absorbing ongo red. As for in vivo pathogenicity a 68.0% of mortality rate of the evaluated samples was observed. Out of 20 isolates tested for cytotoxin production, none of them presented cytotoxic effect in the Vero cells. The Salmonella spp was isolated only in one sample (0.04%), and it was identified as Salmonella enterica subspecies houtenae. Results obtained through this research indicate the need for new studies to identify other virulence factors of E. coli samples and to delineate the phylogenetic profile of the isolates in order to establish a relation with colibacillosis outbreaks in chickens and broilers in the studied region, as well as to analyze the critical points in the aviculture productive chain to identify the source of Salmonella enterica subspecies houtenae.

Suscetibilidade a desinfetantes e perfil de resistência a antimicrobianos em isolados de Escherichia coli

A colibacilose, causada por Escherichia coli, é a enfermidade entérica de maior impacto na produção de suínos, podendo levar à morte do animal. Esta bactéria possui grande capacidade de desenvolver resistência a múltiplos antimicrobianos e a desinfetantes. Desta forma, estudos que abordem mecanismos de resistência e perfil de amostras de campo tornam-se necessários. E. coli é amplamente utilizada como modelo de estudos que exploram a resistência intrínseca e extrínseca a multidrogas. Neste trabalho, buscou-se verificar o perfil de sensibilidade de 62 isolados de E. coli de suínos frente a três desinfetantes e a 13 antimicrobianos. Ainda, em 31 destes isolados foi pesquisada a presença de mecanismo de efluxo. Dos três desinfetantes avaliados, o cloreto de alquil dimetil benzil amônio+poliexietilenonilfenileter foi o que se mostrou mais eficaz (100%), seguido do glutaraldeído+cloreto de alquil dimetil benzil amônio (95,2%) e do cloreto de alquil dimetil benzil amônio (88,8%). Dentre os antimicrobianos testados, observou-se maior resistência para a tetraciclina (62,2%) e maior sensibilidade para o florfenicol (88,6%). A alta sensibilidade dos isolados frente aos desinfetantes pode estar relacionada à ausência de mecanismo de efluxo. O índice de resistência múltipla médio aos antimicrobianos foi de 0,52, o que demonstra um perfil multirresistente dos isolados, conduzindo para a necessidade do uso racional destas drogas em suinocultura.

Detecção de fatores de virulência de Escherichia coli e análise de Salmonella spp. em psitacídeos

A flora entérica dos psitacídeos é composta principalmente por bactérias Gram positivas. Bactérias Gram negativas, como Escherichia coli e Salmonella spp., apresentam elevado potencial patogênico, sendo consideradas indicativo de problemas de manejo, que poderão culminar em manifestação de doenças em decorrência de fatores estressantes, dietas deficientes e superlotação, combinados com alta carga bacteriana no ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a presença de Salmonella spp., Escherichia coli e os fatores de virulência dos genes iss e iutA dos isolados de E. coli. Analisou-se um total de 44 amostras provenientes de psitacídeos criados em cativeiro, sendo estas 15 fragmentos de órgãos de aves submetidas a exame de necropsia e também 29 amostras de swabs de cloaca e inglúvio de papagaios-charão (Amazona pretrei) criados em cativeiro. Nenhuma amostra foi positiva para Salmonella spp. Nas amostras de E. coli detectou-se ambos os fatores de virulência pesquisados.

Utilização da vacina Escherichia coli J5 na imunização de vacas leiteiras contra mastites causadas por E. coli

Avaliou-se a utilização da vacina Escherichia coli J5, na imunização de vacas leiteiras, para prevenção e controle da mastite causada por E. coli através da análise da prevalência das infecções intramamárias (IMM) no pós-parto, ocorrência e intensidade dos casos clínicos de mastite nos primeiros 100 dias de lactação, influência na contagem de células somáticas (CCS) e produção de leite. O grupo experimental foi composto de 187 animais, divididos em 2 grupos, vacas vacinadas e não vacinadas. As imunizações ocorreram 60 dias antes do parto, 30 dias antes do parto e na primeira semana pós-parto. No dia da secagem e sete dias após o parto foram coletadas amostras para diagnóstico microbiológico dos patógenos causadores de mastite. A ocorrência de casos clínicos foi verificada pelo teste da caneca durante as ordenhas sendo registrados os dados relacionados à intensidade. Amostras foram coletadas mensalmente, a partir do décimo dia de lactação, para avaliação da CCS. A produção de leite foi registrada mensalmente nos primeiros 100 dias de lactação. Verificou-se no grupo vacinado, redução na prevalência de E. coli no pós-parto, na ocorrência de casos clínicos por E.coli nos primeiros 100 dias de lactação bem como na intensidade destes casos clínicos. Não foram observadas diferenças estatísticas significativas na CCS, entretanto vacas vacinadas apresentaram maior produção de leite, comparadas às vacas não vacinadas. A vacinação com E. coli J5 foi eficaz em reduzir a prevalência de infecções intramamárias (IMM) ao parto, ocorrência e intensidade dos casos clínicos e aumento na produção de leite nos primeiros 100 dias de lactação.

Identification of new flagellin-encoding fliC genes in Escherichia coli isolated from domestic animals using RFLP-PCR and sequencing methods

Identification of Escherichia coli requires knowledge regarding the prevalent serotypes and virulence factors profiles allows the classification in pathogenic/non-pathogenic. However, some of these bacteria do not express flagellar antigen invitro. In this case the PCR-restriction fragment length polymorphism (RFLP-PCR) and sequencing of the fliC may be suitable for the identification of antigens by replacing the traditional serology. We studied 17 samples of E. coli isolated from animals and presenting antigen H nontypeable (HNT). The H antigens were characterized by PCR-RFLP and sequencing of fliC gene. Three new flagellin genes were identified, for which specific antisera were obtained. The PCR-RFLP was shown to be faster than the serotyping H antigen in E. coli, provided information on some characteristics of these antigens and indicated the presence of new genes fliC.

Some virulence genes of Escherichia coli isolated from cloacal swabs of healthy Alagoas Curassows (Pauxi mitu) in Brazil

Birds of the Cracidae family (curassows, guans, and chachalacas) are endemic of the Neotropics and 50 species are currently classified. Brazil has 22 species, seven of which are considered threatened. The Alagoas Curassow (Pauxi mitu) species is considered extinct in the wild; but about 120 birds are alive in captivity. Conservation of this species depends entirely on correct management. Health reports of both wildlife and captive curassows are rare. In this study the presence of Escherichia coli was evaluated in 23 healthy Alagoas Curassows from two private breeding centres. E. coli was isolated from cloacal swabs, and the presence of genes encoding cytotoxic necrotising factor 1 (cnf1), alpha-haemolysin (hly), aerobactin (iuc), serum resistance (iss) and the following adhesions: S fimbriae (sfa), pili associated with pyelonephritis (pap) and temperature-sensitive haemagglutinin (tsh) were investigated. E. coli was isolated from 78.3% (18/23) of the birds, and the percentage of curassows colonized by E. coli was similar between the two facilities. From the 22 E. coli isolates, 15 (68.2%) were positive for at least one virulence factor by PCR, and the most frequently found gene was iss (50%). No curassows had clinical signs of disease. Nevertheless, the presence of some E. coli strains may be a concern to the wildlife in captivity. Additional health surveillance studies are essential to guarantee successful conservation programmes for threatened cracids in Brazil.

Infecção experimental por Mycoplasma gallisepticum e Escherichia coli em perus

Mycoplasma gallisepticum (MG) é responsável por provocar sinusite infecciosa em perus. A infecção por Mycoplasma spp. torna a ave susceptível a infecção por Escherichia coli. O objetivo deste estudo foi desenvolver em perus, um modelo experimental para a sinusite infecciosa. Utilizou-se 250 peru,s machos da linhagem Nicholas (Aviagen®) divididos em grupo não infectado (T1) e grupo desafiado (T2) que recebeu por via ocular, com um dia de idade, Mycoplasma gallisepticum cepa F e aos 21 dias de idade E. coli por via saco aéreo. Analisou-se a mortalidade, os sinais clínicos e lesões em sacos aéreos, fígado e coração. Concluiu-se que o delineamento experimental utilizado foi eficaz para simular a infecção natural por MG e E. coli, sendo que a vacina contra MG-F utilizada para poedeiras é patogênica para perus.

Enterohemorrhagic Escherichia coli O157: H7 from healthy dairy cattle in Mid-West Brazil: occurrence and molecular characterization

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) serotype O157:H7 represents the major Shiga toxin-producing E. coli (STEC) strain related to large outbreaks and severe diseases such as hemorrhagic colitis (HC) and the potentially lethal hemolytic uremic syndrome (HUS). The aim of this study was to report the occurrence and molecular characterization of O157:H7 isolates obtained by rectal swab from 52 healthy dairy cattle belonging to 21 farms in Mid-West of Brazil. Detection of 16SrRNA, stx1, stx2, rfbO157, fliCh7, eae, ehxA, saa, cnf1, chuA, yjaA and TSPE4.C2 genes was performed by PCR. The isolates were further characterized by serotyping. Two hundred and sixty E. coli isolates were obtained, of which 126 were characterized as STEC. Two isolates from the same cow were identified as serotype O157:H7. Both isolates presented the stx2, eae, ehxA, saa and cnf1 virulence factor genes and the chuA gene in the phylogenetic classification (virulent group D), suggesting that they were clones. The prevalence of O157:H7 was found to be 1.92% (1/52 animals), demonstrating that healthy dairy cattle from farms in the Mid-West of Brazil are an important reservoir for highly pathogenic E. coli O157:H7.