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.

In silico phylogenetic and virulence gene profile analyses of avian pathogenic Escherichia coli genome sequences

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) infections are responsible for significant losses in the poultry industry worldwide. A zoonotic risk has been attributed to APEC strains because they present similarities to extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) associated with illness in humans, mainly urinary tract infections and neonatal meningitis. Here, we present in silico analyses with pathogenic E. coli genome sequences, including recently available APEC genomes. The phylogenetic tree, based on multi-locus sequence typing (MLST) of seven housekeeping genes, revealed high diversity in the allelic composition. Nevertheless, despite this diversity, the phylogenetic tree was able to cluster the different pathotypes together. An in silico virulence gene profile was also determined for each of these strains, through the presence or absence of 83 well-known virulence genes/traits described in pathogenic E. coli strains. The MLST phylogeny and the virulence gene profiles demonstrated a certain genetic similarity between Brazilian APEC strains, APEC isolated in the United States, UPEC (uropathogenic E. coli) and diarrheagenic strains isolated from humans. This correlation corroborates and reinforces the zoonotic potential hypothesis proposed to APEC.

Patotipos de Escherichia coli causadores de diarreia em bezerros: uma atualização

A diarreia é uma das doenças mais frequentes de bezerros com até 30 dias de idade e é uma importante causa de perdas econômicas. Sua etiologia é complexa e envolve a interação de diversos fatores infecciosos, nutricionais, imunológicos, gerenciais e ambientais. Os principais sinais clínicos são a diarreia, desidratação progressiva, acidose metabólica, desequilíbrio de eletrólitos e balanço energético negativo com ou sem hipoglicemia, que se não tratados, levam à morte do animal. Escherichia coli se destaca como um importante enteropatógeno envolvido na síndrome diarreica. Cepas de E. coli patogênicas são classificadas em grupos ou patotipos, de acordo com a produção de fatores de virulência e mecanismos pelos quais causam doença. Já foram identificados cinco patotipos de E. coli associados à diarreia em bezerros: E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteropatogênica (EPEC), E. coli enterohemorrágica (EHEC), E. coli produtora de toxina Shiga (STEC) e E. coli necrotoxigênica (NTEC). Nesse artigo apresentamos as principais características e os atuais conhecimentos sobre os patotipos de E. coli causadores de diarreia em bezerros.

Classification of antimicrobial resistance using artificial neural networks and the relationship of 38 genes associated with the virulence of Escherichia coli isolates from broilers

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) is responsible for various pathological processes in birds and is considered as one of the principal causes of morbidity and mortality, associated with economic losses to the poultry industry. The objective of this study was to demonstrate that it is possible to predict antimicrobial resistance of 256 samples (APEC) using 38 different genes responsible for virulence factors, through a computer program of artificial neural networks (ANNs). A second target was to find the relationship between (PI) pathogenicity index and resistance to 14 antibiotics by statistical analysis. The results showed that the RNAs were able to make the correct classification of the behavior of APEC samples with a range from 74.22 to 98.44%, and make it possible to predict antimicrobial resistance. The statistical analysis to assess the relationship between the pathogenic index (PI) and resistance against 14 antibiotics showed that these variables are independent, i.e. peaks in PI can happen without changing the antimicrobial resistance, or the opposite, changing the antimicrobial resistance without a change in PI.

Tipagem molecular e resistência aos antimicrobianos em isolados de Escherichia coli de frangos de corte e de tratadores na Região Metropolitana de Curitiba, Paraná

Este estudo verificou o perfil de resistência aos antimicrobianos entre isolados de Escherichia coli de frangos de corte de criação intensiva e de subsistência e dos respectivos tratadores e a similaridade genotípica entre isolados de E.coli de frangos de corte de criação intensiva e isolados de E. coli de tratadores de frangos de criação intensiva pela técnica de Eletroforese em Gel de Campo Pulsado (PFGE). 60 amostras de fezes de frangos de criação intensiva, 60 de frangos de corte de criação de subsistência (caipira) e 20 amostras dos tratadores de frangos de criação intensiva e 20 de tratadores de frangos de criação de subsistência. E. coli foram isoladas, identificadas e submetidas ao teste de suscetibilidade a 12 antimicrobianos. Pela PFGE foram analisados 24 isolados de E. coli de frangos de corte de criação intensiva e oito de tratadores. Em isolados E. coli de frangos de criação intensiva a resistência para a ampicilina foi de 100%, cefotaxima 43%, ceftriaxona 48%, ácido nalidíxico 62%, enrofloxacina 23%, ciprofloxacina 23%, tetraciclina 83% e 45% para trimetoprim-sulfametoxazol. Nos isolados de frangos de criação de subsistência foi de 20%, 0%, 0%, 5%, 2%, 4%, 33% e 8%, respectivamente. Resistência à fosfomicina e à nitrofurantoína foi encontrada em isolados de frangos de criação de subsistência. Em isolados de E. coli de tratadores de frangos de corte de criação intensiva a resistência para ampicilina foi de 60%, para ciprofloxacina 25% e para tetraciclina 45%, enquanto nos tratadores de subsistência foram de 20%, 5% e 30%, respectivamente. Isolados de E. coli de frangos em criação de subsistência apresentaram 46,6%(28/60) de suscetibilidade a todos os antimicrobianos testados enquanto que na criação intensiva 81%(49/60) foram multirresistentes. Sete clusters de isolados de E. coli de frangos de diferentes aviários apresentaram similaridade acima de 80%, e dois destes foram superiores a 95%. Três clusters de isolados de frangos e de tratadores apresentaram similaridade superior a 80%. Somente um destes clusters foi de isolado de tratador e de frango do mesmo aviário.