Water quality indicators for environmental and resistance profile of Escherichia coli strains isolated in Rio Cascavel, Paraná, Brazil

In this article it was evaluated the quality of water in the Cascavel river, in the city of Cascavel - Paraná using microbiological indicators, physical and chemical pollution and susceptibility / resistance in strains of Escherichia coli isolated antimicrobial trade. The water sampling was conducted between 2010-July and 2011-June at three points: a) near the source, b) urban area, c) rural area. The samples were analyzed for physical, chemical and microbiological variables: temperature, pH, color, turbidity, electrical conductivity, total nitrogen and total phosphorus, total coliforms (CT), fecal coliform (CTe) and Escherichia coli. Tests were also performed to nine antimicrobial commercial resistances. The variables studied indicated that the Cascavel river water was presented at disagreement with the resolution 357/2005 CONAMA (class I), ranking in the index as regular water quality. The physical, chemical and rainfall did not affect the growth of CT and CTe, with higher counts of E. coli in the urban area. The greatest resistance profiles of the strains of E. coli isolated from Cascavel river water was found in section 2, the urban area as a probable consequence of human influence on water quality.

Influência das operações sobre o baço na distribuição da escherichia coli no sistema mononuclear fagocitário

OBJETIVOS: Para se evitar o estado asplênico, muitas medidas preservadoras do baço têm sido propostas na literatura, como a esplenorrafia, a esplenectomia parcial com preservação dos vasos hilares e o auto-implante de tecido esplênico. A esplenectomia subtotal, com conservação do pólo superior do baço, nutrido apenas pelos vasos esplenogástricos é uma alternativa quando o pedículo esplênico precisa ser ligado. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência das esplenectomias parcial, subtotal e total na distribuição da Escherichia coli no sistema mononuclear fagocitário. MÉTODO: Foram estudados 32 ratos divididos em 4 grupos: operação simulada (mantendo todo o baço), esplenectomia parcial, esplenectomia subtotal e esplenectomia total. Após cinco semanas da operação, uma alíquota de Escherichia coli marcada com 99m-tecnécio foi injetada por via venosa. Após 20 minutos, os animais foram mortos, e o baço, os pulmões e o fígado foram retirados para se verificar a distribuição das bactérias marcadas. RESULTADOS: A quantidade de Escherichia coli no tecido esplênico foi maior no grupo com o baço íntegro em comparação com os grupos esplenectomia parcial e subtotal. A distribuição da bactéria marcada pelo baço não diferiu nos grupos com esplenectomia parcial ou subtotal. A quantidade de bactérias no pulmão foi maior no grupo esplenectomia parcial do que a do grupo com esplenectomia subtotal. Após esplenectomia subtotal, a distribuição da bactéria marcada foi maior no fígado em comparação com a captação desse órgão nos demais grupos. CONCLUSÕES: O pólo superior do baço, suprido apenas pelos vasos esplenogástricos, tem capacidade de remover da circulação bactérias vivas, mostrando que, mesmo sem a vascularização pelo pedículo esplênico, há uma eficiente depuração sangüínea. A distribuição da Escherichia coli pelo sistema mononuclear fagocitário apresenta comportamentos diferentes, dependendo do tipo de esplenectomia a que o animal é submetido.

Distribuição de Escherichia coli nos órgãos do sistema mononuclear fagocitário após esplenectomia total isolada ou combinada com auto-implante esplênico em rato

OBJETIVO: O auto-implante esplênico parece constituir a única alternativa para preservação de tecido esplênico, após esplenectomia total. O objetivo deste trabalho foi analisar a depuração de Escherichia coli pelos órgãos do sistema mononuclear fagocitário (SMF) após esplenectomia total e auto-implante esplênico. MÉTODO: Utilizou-se um modelo experimental com ratos Wistar jovens e adultos, de ambos os sexos, submetidos a esplenectomia total e auto-implante esplênico. O método de avaliação foi a inoculação intravenosa de suspensão de Escherichia coli marcada com tecnécio - 99m. Analisou-se a captação desta bactéria pelos órgãos do SMF e o remanescente bacteriano na corrente sangüínea. RESULTADOS: Dentro de cada grupo, não foi encontrado diferença entre animais jovens e adultos no que se refere à captação de bactérias pelos órgãos do SMF. Na comparação entre os grupos verificou-se que o percentual médio de captação pelo baço e pelo fígado de animais do Grupo-Controle foi maior que o dos auto-implantes. Embora a captação de bactérias pelo baço de animais do Grupo-Controle tenha sido maior que o dos auto-implantes esplênicos, o remanescente bacteriano no sangue não foi diferente. Animais submetidos a esplenectomia total isolada apresentam maior remanescente de bactérias na corrente sangüínea que animais do Grupo-Controle ou do grupo submetido a esplenectomia total combinada com auto-implante esplênico. CONCLUSÃO: Nossos resultados indicam que o auto-implante esplênico é eficaz na depuração de bactérias, em rato, mediante a fagocitose por seus macrófagos, e não interfere na função de remoção bacteriana do fígado e do pulmão.

Occurrence of F42 colonization factor in Escherichia coli strains isolated from piglets with diarrhea

The objective of this study was to determine the presence of the colonization factor F42 in 168 strains of Escherichia coli isolated from diarrheic stools of newborn piglets. The presence of F42 in 12 (7.1%) strains was detected with the agglutination test. Through the Polymerase Chain Reaction (PCR) of F42 positive strains, gene encoding enterotoxins (ST-I, ST-II, LT-I and LT-II) were detected. The finding of ST-I/ST-II genes in 50% of the strains, ST-I (16%) and ST-II (25%) indicates a strong association of FC F42 with heat-stable enterotoxins (91%). In contrast, the thermolabile enterotoxin (LT-I and LT-II) genes were not detected. Serogroups of F42 positive strains were determined, serogroup O8 being the most prevalent (41,7%). Other serogroups, as there are O9, O11, O18, O32, O35, O98 and O101, were also identified. Thus, FC F42 was confirmed as an additional factor of virulence in the pathogenesis of porcine colibacillosis.

Caracterização epidemiológica, molecular e perfil de resistência aos antimicrobianos de Escherichia coli isoladas de criatórios suínos do sul do Brasil

A colibacilose é a enfermidade entérica de maior impacto na suinocultura, sendo ocasionada por cepas enterotoxigênicas de Escherichia coli. Quarenta isolados clínicos de suínos com diarréia e 13 isolados ambientais foram analisados quanto ao perfil genotípico, relação genética e resistência antimicrobiana. O gene que codifica para a toxina Stb foi identificado em 50% dos isolados clínicos, seguido por Sta e Lt, com 35%. Dentre os fatores de adesinas pesquisados, a F18 foi encontrada em 27,5% das amostras. A técnica de ERIC-PCR utilizada para caracterização epidemiológica dos isolados, não demonstrou poder discriminatório esperado, e apesar de permitir a separação dos isolados em grupos, estes não evidenciaram grupos relacionados aos fatores de virulência. No teste de susceptibilidade antimicrobiana a maior resistência foi observada à tetraciclina, em 88,6%. O índice de resistência múltipla aos antimicrobianos (IRMA), variou entre 0 a 0,69.

Typing of avian pathogenic Escherichia coli strains by REP-PCR

In the present study the repetitive extragenic palindromic (REP) polymerase chain reaction (PCR) technique was used to establish the clonal variability of 49 avian Escherichia coli (APEC) strains isolated from different outbreak cases of septicemia (n=24), swollen head syndrome (n=14) and omphalitis (n=11). Thirty commensal strains isolated from poultry with no signs of these illnesses were used as control strains. The purified DNA of these strains produced electrophoretic profiles ranging from 0 to 15 bands with molecular sizes varying from 100 bp to 6.1 kb, allowing the grouping of the 79 strains into a dendrogram containing 49 REP-types. Although REP-PCR showed good discriminating power it was not able to group the strains either into specific pathogenic classes or to differentiate between pathogenic and non-pathogenic strains. On the contrary, we recently demonstrated that other techniques such as ERIC-PCR and isoenzyme profiles are appropriate to discriminate between commensal and APEC strains and also to group these strains into specific pathogenic classes. In conclusion, REP-PCR seems to be a technique neither efficient nor universal for APEC strains discrimination. However, the population clonal structure obtained with the use of REP-PCR must not be ignored particularly if one takes into account that the APEC pathogenic mechanisms are not completely understood yet.

Genes associated with pathogenicity of avian Escherichia coli (APEC) isolated from respiratory cases of poultry

The virulence mechanisms of avian pathogenic Escherichia coli (APEC) have been continually studied and are believed to be multi-factorial. Certain properties are primarily associated with virulent samples and have been identified in avian isolates. In this study a total of 61 E. coli, isolates from chicken flocks with respiratory symptomatology, were probed by Polimerase Chain Reation (PCR) for the presence of genes responsible for the adhesion capacity, P fimbria (papC) e F11 fimbria (felA), colicin production (cvaC), aerobactin presence (iutA), serum resistance (iss), temperature-sensitive hemagglutinin (tsh), and presence of K1 and K5 capsular antigens (kpsII). The iss gene was detected in 73,8%, tsh in 55,7%, iutA in 45,9%, felA in 39,3%, papC in 24,3%, cvaC in 23% and kpsII in18%.

Clonal study of avian Escherichia coli strains by fliC conserved-DNA-sequence regions analysis

The clonal relationship among avian Escherichia coli strains and their genetic proximity with human pathogenic E. coli, Salmonela enterica, Yersinia enterocolitica and Proteus mirabilis, was determined by the DNA sequencing of the conserved 5' and 3'regions fliC gene (flagellin encoded gene). Among 30 commensal avian E. coli strains and 49 pathogenic avian E. coli strains (APEC), 24 commensal and 39 APEC strains harbored fliC gene with fragments size varying from 670bp to 1,900bp. The comparative analysis of these regions allowed the construction of a dendrogram of similarity possessing two main clusters: one compounded mainly by APEC strains and by H-antigens from human E. coli, and another one compounded by commensal avian E. coli strains, S. enterica, and by other H-antigens from human E. coli. Overall, this work demonstrated that fliC conserved regions may be associated with pathogenic clones of APEC strains, and also shows a great similarity among APEC and H-antigens of E. coli strains isolated from humans. These data, can add evidence that APEC strains can exhibit a zoonotic risk.

Occurrence of virulence-related sequences and phylogenetic analysis of commensal and pathogenic avian Escherichia coli strains (APEC)

The presence of iron uptake (irp-2, fyuA, sitA, fepC, iucA), adhesion (iha, lpfA O157/O141, lpfA O157/O154, efa, toxB) and invasion (inv, ial-related DNA sequences and assignment to the four main Escherichia coli phylogenetic groups (A, B1, B2 e D) were determined in 30 commensal E. coli strains isolated from healthy chickens and in 49 APEC strains isolated from chickens presenting clinical signs of septicemia (n=24) swollen head syndrome (n=14) and omphalitis (n=11) by PCR. None of the strains presented DNA sequences related to the inv, ial, efa, and toxB genes. DNA sequences related to lpfA O157/O154, iucA, fepC, and irp-2 genes were significantly found among pathogenic strains, where iucA gene was associated with septicemia and swollen head syndrome and fepC and irp-2 genes were associated with swollen head syndrome strains. Phylogenetic typing showed that commensal and omphalitis strains belonged mainly to phylogenetic Group A and swollen head syndrome to phylogenetic Group D. Septicemic strains were assigned in phylogenetic Groups A and D. These data could suggest that clonal lineage of septicemic APEC strains have a multiple ancestor origin; one from a pathogenic bacteria ancestor and other from a non-pathogenic ancestor that evolved by the acquisition of virulence related sequences through horizontal gene transfer. Swollen head syndrome may constitute a pathogenic clonal group. By the other side, omphalitis strains probably constitute a non-pathogenic clonal group, and could cause omphalitis as an opportunistic infection. The sharing of virulence related sequences by human pathogenic E. coli and APEC strains could indicate that APEC strains could be a source of virulence genes to human strains and could represent a zoonotic risk.

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.