Evidence of evolving extraintestinal enteroaggregative Escherichia coli ST38 clone

BACKGROUND: Several clones of extended-spectrum β-lactamase (ESBL)–producing extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC) have globally expanded their distribution. ExPEC infections often originate from the patient’s own intestinal flora, although the degree of overlap between diarrheagenic E. coli and ExPEC pathotypes is unclear. Relatively little is known about antimicrobial drug resistance in the most common diarrheagenic E. coli groups, including enteroaggregative E. coli (EAEC), and bacterial gastroenteritis is generally managed without use of antimicrobial drugs. APPROACHES: We conducted this study to establish the presence and characteristics of ESBL-producing EAEC in a well-defined collection of ESBL-producing isolates. The isolates were from human and animal sources in Germany, the Netherlands, and the United Kingdom. DNA from 359 ESBL isolates was screened for the presence of the EAEC transport regulator gene (aggR), located on the EAEC plasmid, using a real-time PCR assay and the phylogroup was determined for each positive isolate. A microarray was used to detect ESBL genes, such as blaCTX-M, at the group level, as previously described. The antimicrobial drug susceptibilities of EAEC isolates were determined and virulence factors associated with intestinal and extraintestinal infection and with EAEC were investigated . RESULTS AND CONCLUSIONS: We assigned a virulence score (total number of virulence factor genes detected; maximum possible score 22) and a resistance score (total number of drug classes; maximum score 11) to each isolate. We isolated 11 EAEC from humans. Eight of the EAEC were isolated from urine specimens, and 1 was isolated from a blood culture; 63% belonged to phylogroup D (Table). EAEC ST38, the most common (55%) ST, was significantly associated with extraintestinal sites in the subset of 140 human isolates (Fisher exact test, p<0.0001)

Escherichia coli from Crohn’s disease patient displays virulence features of enteroinvasive (EIEC), enterohemorragic (EHEC), and enteroaggregative (EAEC) pathotypes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Association of putative enteroaggregative Escherichia coli virulence genes and biofilm production in isolates from travelers to developing countries.

Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) is an emerging enteric pathogen that causes acute and chronic diarrhea among children, human immunodeficiency virus-infected patients, and travelers to developing regions of the world. The pathogenesis of EAEC strains involves the production of biofilm. In this study, we determined the association between presence of putative EAEC virulence genes and biofilm formation in 57 EAEC isolates (as defined by HEp-2 adherence) from travelers with diarrhea and in 18 EAEC isolates from travelers without diarrhea. Twelve nondiarrheagenic E. coli isolates from healthy travelers were used as controls. Biofilm formation was measured by using a microtiter plate assay with the crystal violet staining method, and the presence of the putative EAEC virulence genes aap, aatA, aggR, astA, irp2, pet, set1A, and shf was determined by PCR. EAEC isolates were more likely to produce biofilm than nondiarrheagenic E. coli isolates (P = 0.027), and the production of biofilm was associated with the virulence genes aggR, set1A, aatA, and irp2, which were found in 16 (40%), 17 (43%), 10 (25%), and 27 (68%) of the biofilm producers versus only 4 (11%), 6 (6%), 2 (6%), and 15 (43%) in non-biofilm producers (P = 0.008 for aggR, P = 0.0004 for set1A, P = 0.029 for aatA, and P = 0.04 for irp2). Although the proportion of EAEC isolates producing biofilm in patients with diarrhea (51%) was similar to that in patients without diarrhea (61%), biofilm production was related to the carriage of aggR (P = 0.015), set1A (P = 0.001), and aatA (P = 0.025). Since aggR is a master regulator of EAEC, the presence of aap (P = 0.004), astA (P = 0.001), irp2 (P = 0.0006), pet (P = 0.002), and set1A (P = 0.014) in an aggR versus an aggR-lacking background was investigated and was also found to be associated with biofilm production. This study suggests that biofilm formation is a common phenomenon among EAEC isolates derived from travelers with or without diarrhea and that multiple genes associated with biofilm formation are regulated by aggR.

Enteroaggregative Escherichia coli as a cause of acute diarrhea

Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) are considered an important emerging enteric and food-borne pathogen. The groups importantly affected by EAEC include international travelers, children in the developing world, and patients with HIV infection. EAEC does not commonly cause diarrheal illness in all hosts. ^ The reasons for the observed clinical variation in EAEC infection are multifactorial and are dependant on the pathogen, the inoculum ingested and the host susceptibility. A major obstacle in identifying the mechanism of pathogenesis for EAEC is the heterogeneity in virulence of strains. No EAEC virulence gene is consistently present in all diarrheagenic strains. However, a recent report suggests that a package of plasmid borne and chromosomal virulence factors are under the control of the described transcriptional activator aggR. Although the exact inoculum required for EAEC diarrheal illness is not known, a volunteer study has shown that oral ingestion of 10 10 cfu of virulent EAEC elicited diarrhea. Ongoing studies are being conducted to better define the exact infectious dose. There are also host factors associated with increased susceptibility of persons to diarrheal illness with EAEC. ^ The following three manuscripts: (1) review EAEC as an emerging enteric pathogen; (2) identify EAEC as a cause of acute diarrhea among different subpopulations worldwide; (3) identify virulence characteristics and the molecular epidemiology of EAEC isolates among travelers with diarrheal illness and describe the pathogenesis of EAEC infection. ^

Suolistopatogeenisten Escherichia coli -bakteerien esiintyvyys ripulipotilailla ja raa’oissa lihatuotteissa Burkina Fasossa sekä enterohemorraagisten E. coli -kantojen karakterisointi

Suolistopatogeeniset Escherichia coli -bakteerit eli ripulikolit aiheuttavat ihmisellä suolistoinfektioita. Kuten normaalimikrobiston E. coli -bakteerit, ne esiintyvät ihmisen lisäksi muiden nisäkkäiden, etenkin märehtijöiden, ja lintujen suolistossa. Lisäksi ne voivat esiintyä maaperässä ja vesistöissä. Ihminen voi saada tartunnan eläinperäisten elintarvikkeiden välityksellä tai juomalla eläinten tai ihmisen ulosteilla saastunutta vettä. Ripulikolit voidaan jakaa ainakin viiteen ryhmään perustuen niiden erilaisiin virulenssiominaisuuksiin: enteropatogeeninen E. coli (EPEC), enterotoksigeeninen E. coli (ETEC), enterohemorraaginen E. coli (EHEC), enteroinvasiivinen E. coli (EIEC) ja enteroaggregatiivinen E. coli (EAEC). EPEC aiheuttaa etenkin kehitysmaissa pikkulapsille ripulia. ETEC aiheuttaa turistiripulia ja vastasyntyneiden ripulia kehitysmaissa. EHEC aiheuttaa ripulia tai veriripulia, joka voi varsinkin pienillä lapsilla johtaa hemolyyttis-ureemiseen oireyhtymään (HUS) ja munuaisten vaurioitumiseen. EIEC aiheuttaa Shigellan kaltaista ripulia, joka voi olla veristä. EAEC on yhdistetty lähinnä pitkittyneisiin ripuleihin. Tutkimuksessa selvitettiin suolistopatogeenisten E. coli -bakteerien esiintyvyyttä Burkina Fasossa, josta ei ole saatavilla aikaisempaa tietoa ripulikolien esiintymisestä ihmisissä ja elintarvikkeissa. Ulostenäytteitä otettiin ripulia sairastavilta alle viisivuotiailta lapsilta maaseudulta kahdesta kylästä, Boromosta ja Gourcysta, ja maan pääkaupungista Ouagadougousta (110 näytettä). Lihanäytteitä (kanaa, nautaa, lammasta ja naudan suolta, jota käytetään ihmisravinnoksi) otettiin Ouagadougoun toreilla myytävistä kypsentämättömistä lihoista (120 näytettä). Näytteistä saadut bakteerisekaviljelmät tutkittiin monialukkeisella PCR-menetelmällä, joka tunnistaa viiden ripulikoliryhmän virulenssigeenejä. Lisäksi lihanäytteistä eristettiin 20 EHEC-kantaa shigatoksiinin stx-geenin havaitsemiseen perustuvalla pesäkehybridisaatiolla ja PCR-seulonnalla, ja karakterisoitiin mahdollisten virulenssiominaisuuksien selvittämiseksi. Tutkimus osoitti, että ripulikolien aiheuttamat suolistoinfektiot ovat yleisiä ripulia sairastavilla pikkulapsilla Burkina Fasossa. Ulostenäytteistä 59 % oli positiivisia. Useimmiten lapsilla esiintyi EAEC- (32 %) ETEC- (31 %) ja EPEC-patoryhmiä (20 %). EIEC- (2 %) ja EHEC-patoryhmiä (1 %) esiintyi vähän. Myös useamman patoryhmän sekainfektiot olivat yleisiä (24 %). Eri paikkakuntien välillä oli tilastollisesti merkitseviä eroja ripulikolien esiintymisessä. Gourcyssa ripulikoleja esiintyi useammin kuin Ouagadougoussa ja Boromossa. Tutkimuksessa kävi ilmi, että Ouagadougoun toreilla myytävissä lihoissa on paljon ripulikoleja. Lihanäytteistä 43 % oli positiivisia. Yleisimmin lihoissa esiintyi EHEC (28 %), EPEC (20 %), ETEC (8 %) ja EAEC (5 %). EIEC-ryhmää ei havaittu lihoissa. Myös useamman patoryhmän sekakontaminaatioita löytyi (17 %) lihoista. Ripulikolien esiintyvyydessä eri lihojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja, kun tarkasteltiin kaikkia patoryhmiä yhdessä. Eri patoryhmien esiintyvyyttä tarkasteltaessa EHEC-patoryhmää ei esiintynyt ollenkaan kanassa ja ero oli tilastollisesti merkitsevä muihin lihoihin verrattuna. Lihoista eristetyt 20 EHEC-kantaa kuuluivat 14 eri serotyyppiin, joista osa on aikaisemmin eristetty suolistoinfektioihin ja HUSoireyhtymään sairastuneilta ihmisiltä. Kaikki kannat olivat stx1-positiivisia ja puolella oli lisäksi stx2-geeni, jota pidetään shigatoksiinin virulentimpana muotona. Kahdelta EHEC-kannalta löytyi myös ETECpatoryhmän lämpöstabiilin enterotoksiini Ia:n geeni eli kannat olivat kahden patoryhmän välimuotoa ja osoitus geenien siirtymisestä eri patoryhmien välillä. Vaikka nuorimmat näytteen antaneet lapsipotilaat tuskin söivät lihaa, sen voidaan ajatella silti olevan edustava näyte lasten elinympäristöstä, sillä lasten ruoka valmistetaan usein samoissa oloissa, joissa raakaa lihaa käsitellään. Saastunut liha voi siten olla pikkulasten ripulikoli-infektioiden aiheuttaja.

Análise do perfil de genes relacionados ao SST5 e SST6, formação de biofilme e invasão em cepas de Escherichia coli enteroagregativa

A Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patotipo emergente e heterogêneo que causa a diarréia aguda ou persistente em indivíduos de diferentes faixas etárias e em pacientes imunocomprometidos. Além disso, EAEC é um dos principais agentes etiológicos da diarréia dos viajantes. O padrão de aderência agregativa de EAEC está associado ao plasmídeo de aderência agregativa (pAA). Genes presentes no plasmídeo e no cromossomo codificam proteínas envolvidas na secreção extracelular de fatores de virulência na superfície ou diretamente na célula hospedeira. A capacidade de produção de muco e biofilme, elaboração de toxinas, aderência e indução de inflamação intensa na mucosa intestinal são importantes características da patogenicidade de EAEC. Nesse estudo, determinamos o perfil genotípico de genes do sistema de secreção Tipo V (SST5) e sistema de secreção Tipo VI (SST6) em cepas de EAEC. Os genes do SST5 ocorreram com mais frequência que os genes do SST6. A presença de pelo menos um gene do SST5 foi detectada em 79% das cepas, enquanto que os genes relacionados ao SST6 foram detectados em apenas 42% das cepas analisadas. A produção de biofilme foi observada em teste quantitativo e verificamos que 67% das cepas produziram biofilme. No teste qualitativo, o tipo de biofilme que predomina é o biofilme moderado (11 cepas), seguido do biofilme forte (9 cepas) e do biofilme discreto (4 cepas). A presença ou ausência de genes do SST5 e SST6 não parece interferir com a capacidade de produção de biofilme, nem com o tipo de biofilme formado. Em ensaios de citotoxicidade, apenas 25% das cepas EAEC (sobrenadante) causaram redução significativa na viabilidade de células T84 avaliada pelo teste de redução com MTT. Nossos resultados mostram que as cepas EAEC isoladas de crianças com diarréia aguda ou de grupo controle são invasoras para células T84. Ao compararmos a capacidade invasora das cepas clinicas e controle, observamos que a média do índice de internalização obtido nas 15 cepas do grupo clinico foi de 5,7% 1,7 e para as 9 cepas do grupo controle foi de 2.4 % 0,7; entretanto essa diferença observada não foi estatisticamente significativa. Não foi possível correlacionar o perfil genotípico dos genes do SST5 e SST6 com o perfil fenotípico analisado (formação de biofilme, citotoxicidade e invasão).O que pode ser atribuído a heterogeneidade genotípica e fenotípica, uma característica relevante de cepas EAEC.

Estudo das alterações biológicas causadas pela aderência de cepas de Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937

Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patógeno relacionado ao desenvolvimento de quadros de diarréia aguda ou persistente. A resposta inflamatória induzida por EAEC está relacionada à liberação de interleucina 8, que atua estimulando a transmigração de neutrófilos através do epitélio. Os macrófagos, de forma similar aos neutrófilos, são células fagocíticas que produzem espécies reativas de oxigênio (ERO), como o peróxido de hidrogênio (H2O2). Neste trabalho, avaliamos as consequências da interação de diferentes cepas clínicas com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937. Todas as cepas testadas apresentaram filamentos nos testes de aderência aos macrófagos, diferentemente do que ocorre na interação com outras linhagens celulares como HEp-2, T84 e Caco-2. O ferro é um microelemento essencial para bactérias, sendo utilizado como cofator de enzimas e que também pode participar da geração de ERO através da reação de Fenton. Considerando-se a possibilidade de que o H2O2 produzido pelos macrófagos possa gerar radical hidroxil através da reação de Fenton, testes de aderência foram realizados com as amostras cultivadas na presença do captador de ferro 2,2-dipiridil. Tal fato não suprimiu a formação de filamentos, entretanto diminuiu a aderência das cepas EAEC 042 e 17-2. Com o objetivo de produzir uma resposta adaptativa ao H2O2, as culturas bacterianas foram pré-tratadas com uma dose sub-letal de H2O2 por 60 minutos antes de aderirem aos macrófagos. Nossos resultados mostraram que o pré-tratamento também não inibiu o aparecimento de filamentos em relação às culturas não tratadas. Além disto, foi observado que o pré-tratamento com o H2O2 reduziu a aderência das amostras de EAEC ao tapete celular. A filamentação é uma das respostas SOS, induzida pela presença de danos e/ou bloqueio na síntese da molécula de DNA. Com o objetivo de verificar se o H2O2 produzido pelos macrófagos estaria causando danos induzindo o sistema SOS e a filamentação bacteriana, foram realizados testes de viabilidade com mutantes derivados de E. coli K12 deficientes em enzimas do reparo por excisão de bases (BW535) e na resposta SOS (DM49). Nossos resultados mostram que os mutantes apresentaram os níveis de sobrevivência semelhantes ao observado para cepa selvagem isogênica (AB1157). Todos estes resultados em conjunto indicam que o H2O2 não é o indutor da filamentação nos testes de aderência. Macrófagos ativados apresentam ação microbicida através da ação da enzima indolamina dioxigenase (IDO), associada à redução do aminoácido L-triptofano. Desta forma, realizamos testes qualitativos de aderência de EAEC aos macrófagos suplementando o meio de interação com este aminoácido. Nossos resultados mostram que a adição de triptofano ao meio de interação reduz o número de filamentos por campo. Desta forma, aventamos a hipótese de que a depleção do triptofano seja responsável pela indução de resposta SOS, tendo como conseqüência a filamentação das bactérias.

Ice as a vehicle for diarrheagenic Escherichia coli

In a recent study of the microbiological quality of commercial ice, 50 Escherichia coli isolates belonging to different serotypes were found. The potential hazard from these isolates was examined by testing their adherence patterns ill HeLa cells and searching for the presence of DNA sequences related to E. coli virulence properties. Twelve potentially diarrheagenic isolates were found and classified as enteroaggregative E. coli (EAEC) based oil their ability to produce aggregative adherence to HeLa cells. The remaining isolates were devoid of the virulence properties searched for. The EAEC isolates belonged to 10 different serotypes, among which O128ab:H35 is often found in diarrheic feces. None of these isolates reacted with a specific EAEC DNA probe or carried any of the known EAEC virulence genes. These data indicate that ice may be all important vehicle for transmission of enteropathogens, especially of the EAEC group. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

High prevalence of aggregative adherent Escherichia coli strains in the mucosa-associated microbiota of patients with inflammatory bowel diseases

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Prevalence of diarrheogenic Escherichia coli and rotavirus among children from Botucatu, São Paulo State, Brazil

In a one-year prospective study carried out to define the role of rotavirus and Escherichia coli in local childhood diarrhea, we determined the prevalence of both agents in 54 diarrheic children attending a health center in Botucatu. Diarrheogenic E. coli (DEC) strains were characterized by O:H serotyping, a search for virulence genetic markers, and assays of adherence to HEp-2 cells. Except for enteroaggregative E. coli (EAEC), no other DEC category was detected in the children's stools. Both EAEC and rotavirus were isolated from 22 of the 54 (41.0%) diarrheic children as single agents or in combination with other enteropathogens. However, when considering the presence of a single agent, EAEC was dominant and isolated from 20.4% of the patients, whereas rotavirus was detected in 14.8%. These results indicate that rotavirus and EAEC play a significant role as agents of childhood diarrhea in the local population.

Presence of a human diarrheagenic escherichia coli clone in captivity kept psittacidaes

Bacterial cultures of cloaca swabs from 86 captivity kept psittacidaes revealed 17 Escherichia coli bearing birds sharing strains which, on the basis of enterobacterial repetitive intergenic consensus (ERIC) PCR analysis, proved to be genetically similar. Further, triplex PCR specific for the genetic markers chuA, yjaA, and TSPE4.C2 was used to assign the strains to the E. coli reference collection (EcoR) B2 group. One strain of each, from the enteropathogenic (EPEC), enteroaggregative (EAEC) and Shiga toxin (STEC) E. coli pathovars were found among these isolates. © Marietto-Gonçalves et al.; Licensee Bentham Open.

Prevalência e caracterização de amostras de Escherichia coli diarreiogênica isoladas de crianças na cidade de Botucatu, São Paulo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Quantificação de enterobactérias e Clostridium spp. e detecção molecular de Clostridium perfringens, Escherichia coli e Salmonella spp. em pontos de cadeia produtiva da carne de frango

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)