Horizontal transmission of Shiga toxin-producing Escherichia coli within groups of dairy calves

To examine the dissemination of Shiga-toxigenic Escherichia coli (STEC) within cattle groups, dairy calves on two farms utilizing different calf-rearing practices were exposed to a traceable STEC strain. Test strain dissemination differed significantly between farms, with a higher prevalence being associated with group penning. Pen floors and calf hides may be the main environmental mechanisms of transmission. Dairy calf husbandry represents a control point for reducing on-farm STEC prevalence.

Purification and characterisation of functional early pregnancy factor expressed in Sf9 insect cells and in Escherichia coli

Early pregnancy factor (EPF) is a secreted protein with growth regulatory and immunomodulatory properties. It is an extracellular form of the mitochondrial matrix protein chaperonin 10 (Cpn10), a molecular chaperone. An understanding of the mechanism of action of EPF and an exploration of therapeutic potential has been limited by availability of purified material. The present study was undertaken to develop a simple high-yielding procedure for preparation of material for structure/function studies, which could be scaled up for therapeutic application. Human EPF was expressed in Sf9 insect cells by baculovirus infection and in Escherichia coli using a heat inducible vector. A modified molecule with an additional N-terminal alanine was also expressed in E coli. The soluble protein was purified from cell lysates via anion exchange (negative-binding mode), cation exchange, and hydrophobic interaction chromatography, yielding similar to42 and 36 mg EPF from 300 ml bacterial and I L Sf9 cultures, respectively. The preparations were highly purified ( greater than or equal to99% purity on SDS-PAGE for the bacterial products and greater than or equal to97% for that of insect cells) and had the expected mass and heptameric structure under native conditions, as determined by mass spectrometry and gel permeation chromatography, respectively. All recombinant preparations exhibited activity in the EPF bioassay, the rosette inhibition test, with similar potency both to each other and to the native molecule. In two in vivo assays of immuno suppressive activity, the delayed-type hypersensitivity reaction and experimental autoimmune encephalomyelitis, the insect cell and modified bacterial products, both with N-terminal additions (acetylation or amino acid), exhibited similar levels of suppressive activity, but the bacterial product with no N-terminal modification had no effect in either assay. Studies by others have shown that N-terminal addition is not necessary for Cpn10 activity. By defining techniques for facile production of molecules with and without immunosuppressive properties, the present studies make it possible to explore mechanisms underlying the distinction between EPF and Cpn10 activity. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Detecção e caracterização de patotipos diarreiogênicos de Escherichia coli por métodos fenotípicos e genotípicos em indivíduos de todas as idades atendidos nas unidades de saúde de Vitória-ES

A diarreia é a segunda causa de mortalidade em <5 anos e é responsável pela diminuição da produtividade na população economicamente ativa. Dentre os agentes infecciosos envolvidos, seis patotipos diarreiogênicos de Escherichia coli (DEC) merecem destaque: E. coli enteropatogênica (EPEC), E.coli enteroinvasora (EIEC), E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteroemorrágica ou produtora de toxina de Shiga (EHEC/STEC), E. coli enteroagregativa (EAEC) e E. coli de aderência difusa (DAEC). O objetivo deste estudo foi determinar a frequência dos patotipos de DEC e caracterizar fenotípica e genotipicamente EAEC, DAEC, aEPEC e E. coli chain-like adhesion (CLA) isolados de fezes indivíduos de todas as idades atendidos nas Unidades de Saúde do município de Vitória, ES, entre janeiro de 2008 e junho de 2011. Os isolados de E. coli foram submetidos à: (i) PCR para detecção dos genes eae, bfpA, aat, lt, st, ipaH, stx1 e stx2; (ii) hibridização de colônia com as sondas eae, aat e daaC; (iii) adesão em cultura de células HEp-2 para evidenciar padrão de aderência agregativa (AA), difusa (DA) e chain-like adhesion (CLA). PCR para detecção de genes de virulência foi realizado em isolados de EAEC, CLA, DAEC e aEPEC. Isolados de EAEC e CLA, foram submetidos a testes de formação de biofilme e de película. Foram obtidos 328 espécimes fecais e E. coli foi isolada de 85,7%. Os seguintes patotipos foram identificados: EAEC (18,3%), DAEC (11%), aEPEC (2,6%), ETEC (0,7%). CLA foi identificada em 4,9% e EIEC, tEPEC e STEC não foram detectados. Dos 60 isolados de EAEC (AA) (25% aat+ por PCR e 35% por hibridização), fímbrias de aderência agregativa foram evidenciadas em baixa frequência (aggA- 1,7%, aafA- 0%, agg3A- 11,7%, hdA- 8,3%). EAEC típica correspondeu a 31,7% dos isolados de EAEC (aggR+), e foram significantes nestas a formação de biofilme, escore 3+ de produção de película e presença dos genes aat, agg3A, hdA, aap, sat, pet, set1A e iucA. Todos os isolados CLA apresentaram o gene pet, 87,5%, foram aggR-, formaram película e nenhum produziu biofilme. Dentre dos 42 isolados de DAEC (DA), a sonda daaC detectou 52,4%. PCR evidenciou adesinas afa/Dr (daaD e afa) em 59,5% e adesina AIDA-I não foi encontrada, sugerindo que outras adesinas estejam envolvidas na adesão da DAEC. Isolados de DAEC afa/Dr + foram estatisticamente mais isolados de <5 anos. Em aEPEC, os genes da ilha de patogenicidade OI-122 pesquisados, nleE, efa1/lifA e paa foram evidenciados em 30% dos isolados, todos provenientes de <5 anos. Características de virulência de tEAEC e DAEC Afa/Dr sugerem que sejam subpopulações relacionadas com diarreia. CLA não parece ser variante de EAEC.

Identificação de cepas de Escherichia coli enteropatogênicas em amostras de fezes, por reação de imunofluorescência direta

Foi realizado diagnóstico etiológico de casos de diarréia aguda em 121 pacientes internados na Clínica Pediátrica do Hospital da Santa Casa de São Paulo, Brasil. Foram utilizados os métodos bacteriológico clássico e de reação de imunofluorescência direta para a identificação de cepas de Escherichia coli enteropatogênicas: para estudo da sensibilidade das cepas de Escherichia coli isoladas, a diferentes antibióticos, foi usado o método de Concentração Inibitória Minima (CIM). Dos 56 casos positivos, 89,3% correspondiam a diferentes sorotipos enteropatogênicos de Escherichia coli, quando utilizada a técnica de imunofluorescência direta. O método bacteriológico clássico revelou ainda, nos 121 casos examinados, 4 cepas de Salmonella e 2 de Shigella. No estudo da CIM verificou-se maior sensibilidade das cepas de Escherichia coli enteropatogênicas estudadas à Gentamicina e Amikacina, do que aos outros antibióticos.

Isolation and serological identification of enteropathogenic Escherichia coli in pasteurized milk in Brazil

OBJECTIVE: To evaluate the microbiological quality of pasteurized milk commercialized in Rio de Janeiro, Brazil, and determine serologically enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) strains in E. coli isolates obtained from milk samples. METHODS: Ninety samples of pasteurized milk -- types B and C -- of three different commercial brands, purchased in supermarkets and bakeries in Rio de Janeiro, were examined. The amount of total and fecal coliform bacteria was estimated using the Most Probable Number technique. Mesophilic, psychrotrophic, and thermoduric microorganism counts were determined by the Standard Plate Count technique. Isolation and identification of E. coli were carried out using conventional physiological tests. Commercial antisera were used for serological characterization of EPEC. RESULTS: The three milk brands analyzed revealed bacterial counts above the regulated values of the Brazilian government. It was found that among 208 strains of E. coli isolated, 46 (22.1%) were serologically classified as EPEC. The most common EPEC serogroup was O55 (15.2%). CONCLUSIONS: Though recent studies on virulence factors indicate that not all strains serologically classified as EPEC are able to attaching/effacing lesion, it is believed that the isolation of EPEC serogroups from pasteurized milk represent a potential risk for children, as well as an indicative of the presence of other enteropathogens.

Prevalência de resistência a antimicrobianos em isolados ambientais de Escherichia coli e enterococos

A água é um recurso escasso e indispensável à vida, podendo ser um importante veículo de microrganismos patogénicos com origem fecal. A matéria fecal é também uma fonte de microrganismos resistentes a antimicrobianos e contribui para a sua disseminação e dos seus genes de resistência no ambiente e entre as comunidades microbianas comensais e microrganismos patogénicos humanos e animais. A qualidade microbiológica da água é monitorizada recorrendo à utilização de bioindicadores como Escherichia coli, enterococos e microrganismos totais. O presente estudo apresentou como principal objetivo determinar a prevalência de ESBLs e AmpCs e ainda avaliar a prevalência de estirpes de enterococos com resistência à vancomicina (VRE) em águas do rio Douro e da orla costeira da cidade do Porto. As amostragens de água foram realizadas em quatro locais localizados no estuário do rio Douro e orla costeira da cidade do Porto entre o mês de Abril e Julho. A deteção e quantificação dos bioindicadores foram realizadas pelo método de filtração por membrana. A suscetibilidade das estirpes de E. coli e enterococos foi testada pelo método de difusão em disco relativamente a várias classes de antimicrobianos. As contagens microbianas mais elevadas foram determinadas entre Abril e Junho e em amostras de água doce. Foram isoladas 62 estirpes de E. coli e 49 estirpes de enterococos que apresentaram prevalências de resistência a antimicrobianos de 90,3% (56/62) e 83,7% (41/49), respetivamente. As estirpes de E. coli apresentaram altas frequências de resistência à ampicilina (74,2%) e tetraciclina (61,3%). Nestas estirpes verificou-se ainda fenótipos associados a multirresistência a um mínimo de três classes de antimicrobianos em 56,5% (35/62) dos isolados. Verificou-se que as estirpes de enterococos apresentaram altos níveis de resistência à rifampicina (34,7%) e azitromicina (40,8%), detetando-se ainda a manifestação de fenótipo de resistência à vancomicina em 26,5% das estirpes. Observou-se uma prevalência de 36,7% (18/49) de estirpes de enterococos associadas a fenómenos de multirresistência antimicrobiana. Ana Martins vi Os resultados obtidos sugerem que o rio Douro e orla costeira, bem como os ambientes aquáticos, constituem reservatórios de bactérias e genes de resistência a antimicrobianos e possuem um papel preponderante na sua disseminação.

Pseudomonas aeruginosa amidase: Aggregation in recombinant Escherichia coli

The effect of cultivation parameters such as temperature incubation, IPTG induction and ethanol shock on the production of Pseudomonasaeruginosa amidase (E.C.3.5.1.4) in a recombinant Escherichia coli strain in LB ampicillin culture medium was investigated. The highest yield of solubleamidase, relatively to other proteins, was obtained in the condition at 37 degrees C using 0.40 mM IPTG to induce growth, with ethanol. Our results demonstrate the formation of insoluble aggregates containing amidase, which was biologically active, in all tested growth conditions. Addition of ethanol at 25 degrees C in the culture medium improved amidase yield, which quantitatively aggregated in a biologically active form and exhibited in all conditions an increased specific activity relatively to the soluble form of the enzyme. Non-denaturing solubilization of the aggregated amidase was successfully achieved using L-arginine. The aggregates obtained from conditions at 37 degrees C by Furier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis demonstrated a lower content of intermolecular interactions, which facilitated the solubilization step applying non-denaturing conditions. The higher interactions exhibited in aggregates obtained at suboptimal conditions compromised the solubilization yield. This work provides an approach for the characterization and solubilization of novel reported biologically active aggregates of this amidase.

Sequencing of a 17.6 kb segment on the right arm of yeast chromosome VII reveals 12 ORFs, including CCT, ADE3 and TR-I genes, homologues of the yeast PMT and EF1G genes, of the human and bacterial electron-transferring flavoproteins (beta-chain) and of the Escherichia coli phosphoserine phosphohydrolase, and five new ORFs.

A 17.6 kb DNA fragment from the right arm of chromosome VII of Saccharomyces cerevisiae has been sequenced and analysed. The sequence contains twelve open reading frames (ORFs) longer than 100 amino acids. Three genes had already been cloned and sequenced: CCT, ADE3 and TR-I. Two ORFs are similar to other yeast genes: G7722 with the YAL023 (PMT2) and PMT1 genes, encoding two integral membrane proteins, and G7727 with the first half of the genes encoding elongation factors 1gamma, TEF3 and TEF4. Two other ORFs, G7742 and G7744, are most probably yeast orthologues of the human and Paracoccus denitrificans electron-transferring flavoproteins (beta chain) and of the Escherichia coli phosphoserine phosphohydrolase. The five remaining identified ORFs do not show detectable homology with other protein sequences deposited in data banks. The sequence has been deposited in the EMBL data library under Accession Number Z49133.

Caracterização molecular da resistência a antimicrobianos em Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado isoladas em cães e estudo da partilha de clones bacterianos entre animais de companhia e coabitantes humanos

A pressão seletiva originada pelo uso excessivo de antimicrobianos na medicina humana e veterinária tem contribuído para a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes, sendo os estudos mais escassos relativamente à sua presença nos animais de companhia. Porque os animais e os seus proprietários partilham o mesmo espaço habitacional, apresentando comportamentos de contacto próximo, existe uma hipótese elevada de transferência microbiana inter-espécie. Ante esta possibilidade é importante escrutinar o papel dos animais de companhia enquanto reservatórios de estirpes e de genes de resistência, bem como a sua envolvência na disseminação de estirpes bacterianas multirresistentes. Importa também, investigar o papel das superfícies e objetos domésticos partilhados por ambos, como potenciadores deste fenómeno. O objetivo deste trabalho foi, identificar o filogrupo e fazer a caracterização molecular dos genes que conferem resistência aos β-lactâmicos e às quinolonas, em quarenta isolados de Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado (ESBL), obtidas em zaragatoas fecais de cães consultados no Hospital Veterinário do ICBAS-UP. Complementarmente pretendeu-se inferir sobre a partilha de clones de Escherichia coli e Enterococcus spp. com elevadas resistências, em cinco agregados familiares (humanos e seus animais de companhia) assim como avaliar a potencial disseminação de estirpes multirresistentes no ambiente doméstico. Previamente foram recolhidas zaragatoas de fezes, pelo e mucosa oral dos animais e em alguns casos, dos seus proprietários, e ainda do ambiente doméstico. As zaragatoas foram processadas e as estirpes isoladas com base em meios seletivos. Foram realizados testes de suscetibilidade antimicrobiana de modo a estabelecer o fenótipo de resistência de cada isolado. O DNA foi extraído por varias metodologias e técnicas de PCR foram utilizadas para caracterização de filogrupos (Escherichia coli) e identificação da espécie (Enterococcus spp.). A avaliação da proximidade filogenética entre isolados foi efetuada por ERIC PCR e PFGE. No conjunto de quarenta isolados produtores de ESBL e/ou resistentes a quinolonas verificou-se que 47,5% pertenciam ao filogrupo A, havendo uma menor prevalência do filogrupo D (25,0%), B1 (17,5%), e B2 (10,0%).A frequência de resistência nestes isolados é factualmente elevada, sendo reveladora de uma elevada pressão seletiva. Com exceção de dois isolados, os fenótipos foram justificados pela presença de β-lactamases. A frequência da presença de genes foi: 47% blaTEM, 34% blaSHV, 24% blaOXA , 18% blaCTX-M-15, 8% blaCTX-M-2, 3% blaCTX-M-9. Nos isolados resistentes às quinolonas verificou-se maioritariamente a presença de mutações nos genes cromossomais gyrA e parC, e em alguns casos a presença de um determinante de resistência mediado por plasmídeo – qnrS. Nos cinco “agregados familiares” (humanos e animais) estudados foi observada uma partilha frequente de clones de E. coli e Enterococcus faecalis com múltiplas resistências, isolados em fezes e mucosa oral de cães e gatos e fezes e mãos dos respetivos proprietários, evidenciando-se assim uma possível transferência direta entre coabitantes (agregados A, C, D, E). Ficou também comprovado com percentagens de similaridade genotípica superiores a 94% que essa disseminação também ocorre para o ambiente doméstico, envolvendo objetos dos animais e de uso comum (agregados A, E). Os resultados obtidos reforçam a necessidade de um uso prudente dos antimicrobianos, pois elevados padrões de resistências terão um impacto não só na qualidade de vida dos animais mas também na saúde humana. Adicionalmente importa sensibilizar os proprietários para a necessidade de uma maior vigilância relativamente às formas de interação com os animais, bem como para a adoção de medidas higiénicas cautelares após essa mesma interação.

Molecular diversity of bla genes in Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli isolates

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Biology, speciality Microbiology, by Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Incidência de escherichia coli enterotoxigênica (ETEC), rotavirus e Clostridium perfringens de casos de diarréia em crianças, na região de Campinas, SP, Brasil

Foi realizada uma pesquisa na região de Campinas, SP, Brasil, sobre a presença de Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC), rotavírus e Clostridium perfringens enterotoxigênico em fezes diarréicas de crianças com até 2 anos de idade. Dos 132 espécimens fecais examinados quanto à presença de ETEC 27 (20,45%) foram positivos. Destes foram isoladas 41 amostras de ETEC, das quais 40 produziram apenas a enterotoxina termolábil (LT) detectada pelo teste de imuno hemólise radial modifi cado. Entre as 183 amostras de fezes examinadas para rotavírus, 29 (15,84%) foram positivas pelas técnicas de eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) e ensaio imunoenzimático (EIE), sendo que destas, 15 (51,7% ) foram provenientes de materiais coletados nos meses de inverno. Todas as amostras pertenciam ao grupo A e, através da técnica de PAGE, pode-se observar que o tipo eletroforético mais freqüente (9 amostras) foi designado Ib, IIc, Illb, IVa, de acordo com a classificação por nós adotada. Apenas 113 amostras de fezes foram examinadas para a presença de C. perfringens enterotoxigênico. Para a detecção da enterotoxina nos sobrenadantes das culturas foram utilizadas as técnicas de hemaglutinação passiva reversa e inoculação intravenosa em camundongos, sendo encontradas 12 (10,61%) amostras entero-toxigênicas. Diante destes resultados é chamada a atenção sobre o valor apenas relativo de uma coprocultura convencional para fins de diagnóstico, ressaltando-se a importância da criação de métodos simplificados que favoreçam a detecção e identificação dos grupos de agentes enteropatogênicos estudados na presente pesquisa.

Caracterização preliminar da bioenergética do efluxo pelo sistema AcrAB-TolC em Escherichia coli

A resistência aos antibióticos em bactérias Gram-negativas pode ser aumentada pela extrusão de antibióticos através de sistemas de efluxo. Em Escherichia coli, o principal sistema de efluxo é o AcrAB-TolC o qual tem como principal fonte energética a força proto-motriz. Este trabalho pretendeu estudar alguns aspectos essenciais da bioenergética na actividade de efluxo de E. coli usando três estirpes bem caracterizadas genotipica e fenotipicamente. Foi utilizado um método fluorimétrico semi-automático no qual a fluorescência do fluorocromo brometo de etídeo, substrato de bombas de efluxo foi seguida, permitindo a medição em tempo real da actividade de efluxo e acumulação de fluorocromo (inibição do efluxo). A utilização de brometo de etídeo é particularmente vantajosa pois emite baixa fluorescência no exterior da célula bacteriana tornando-se extremamente fluorescente no seu interior. Este método é uma nova aplicação do termociclador em tempo real RotorGeneTM 3000 que permite o cálculo da cinética de transporte reflectindo o balanço entre acumulação de substrato por difusão passiva através da membrana e a sua extrusão/efluxo, proporcionando uma detecção rápida e económica de inibidores de efluxo. Os resultados obtidos mostram, para todas as estirpes, que a GLU e o pH afectam a acumulação e o efluxo do brometo de etídeo. De todos os inibidores de vias biossintéticas testados, o ortovanadato de sódio, foi o que demonstrou maior actividade inibitória, a qual é revertida na presença de GLU. Em conclusão, este estudo mostra que a actividade de efluxo de E. coli depende não só da fosforilação oxidativa por via da força proto-motriz mas também da energia proveniente da hidrólise de ATP pelas ATPases. O ortovanadato de sódio tem potencial para ser um novo inibidor de bombas de efluxo de largo espectro. A tecnologia utilizada neste trabalho demonstrou ser apropriada para a caracterização bioenergética da actividade de bombas de efluxo e permite a selecção de novos inibidores de bombas de efluxo em bactérias.

Purification and parcial characterization of a hemagglutinating factor (HAF): a possible adhesive factor of the diffuse adherent of Escherichia coli (DAEC)

The mannose-resistant hemagglutinating factor (HAF) was extracted and purified from a diffuse adherent Escherichia coli (DAEC) strain belonging to the classic enteropathogenic E. coli (EPEC) serotype (0128). The molecular weight of HAF was estimated to be 18 KDa by SDS-PAGE and 66 KDa by Sephadex G100, suggesting that the native form of HAF consists of 3-4 monomeric HAF. Gold immunolabeling with specific HAF antiserum revealed that the HAF is not a rigid structure like fimbriae on the bacterial surface. The immunofluorescence test using purified HAF on HeLa cells, in addition to the fact that the HAF is distributed among serotypes of EPEC, suggests that HAF is a possible adhesive factor of DAEC strains

The Crystal Structure of the Escherichia coli Autoinducer-2 Processing Protein LsrF

PLOS ONE, 4(8):ARTe6820

Asymptomatic infections by diarrheagenic Escherichia coli in children from Misiones, Argentina, during the first twenty months of their lives

Diarrheagenics Escherichia coli are the major agents involved in diarrheal disease in developing countries. The aim of this study was to evaluate the time of appearance of the first asymptomatic infection by the different categories of diarrheagenic E. coli in 44 children since their birth and during the first 20 months of their lives. In all of the children studied, we detected at least one category of diarrheagenic E. coli through the 20 months of the study. 510 diarrheagenic E. coli (33.5%) were obtained from the 1,524 samples collected from the 44 children during the time of the study (31.4% EAggEC, 28.8% EPEC, 27.1% DAEC, and 12.7% ETEC). Neither EHEC nor EIEC were identified. The median age for diarrheagenic E. coli colonization was 7.5 months. The mean weaning period was 12.8 months and the mean age for introduction of mixed feeding (breast fed supplemented) was 3.8 months. A significantly lower incidence of diarrheal disease and asymptomatic infections was recorded among the exclusively breast-fed rather than in the supplemented and non breast-fed infants. For ETEC, EPEC and EAggEC the introduction of weaning foods and complete termination of breast-feeding were associated with an increase of asymptomatic infections.