Distribución de grupos filogenéticos, factores de virulencia y susceptibilidad antimicrobiana en cepas de Escherichia coli uropatógena / Distribution of phylogenetic groups, virulence factors and antimicrobial susceptibility in strains of uropathogenic Escherichia coli

Resumen Introducción: La diferencia entre los aislados patógenos y comensales de Escherichia coli se fundamenta en sus antecedentes filogenéticos. En Venezuela son escasos los estudios que describen el potencial patogénico de los grupos filogenéticos en E. coli. Objetivo: Relacionar la susceptibilidad antimicrobiana, distribución de los grupos filogenéticos y genes de virulencia en cepas de E. coli uropatógena (ECUP) aisladas de pacientes con infección del tracto urinario. Materiales y Métodos: Se estudiaron 17 cepas de ECUP, aisladas de pacientes adultos hospitalizados en dos instituciones de salud. La susceptibilidad frente a ocho antimicrobianos se determinó por el método de microdilución en caldo (MDC). Las β-lactamasas de espectro extendido (BLEE) y carbapenemasas fueron detectadas fenotípicamente. Los grupos filogenéticos y la detección de los genes de virulencia se determinaron por reacción de polimerasa en cadena. Resultados: Todas las cepas sintetizaban BLEE y de éstas, 41% se asoció a la producción de una carbapenemasa (KPC o MBL). El filogrupo B2 (41%) fue predominante. Los genes de virulencia más frecuentes fueron fimH y fyuA con 82% cada uno. Sólo un aislado clasificado en el filogrupo F fue positivo al conjunto de seis genes estudiados. Discusión: La diversidad de asociaciones entre genes de virulencia y perfiles de resistencia, en las cepas ECUP evolucionan continuamente. Además, su distribución en los distintos grupos filogenéticos depende en gran medida de las características clínico epidemiológicas de los grupos de estudios.

Abstract Background: The difference between the pathogenic isolates and commensals of Escherichia coli is based on their phylogenetic antecedents. In Venezuela there are few studies that describe the pathogenic potential of phylogenetic groups in E. coli. Aims: Relate antimicrobial susceptibility, distribution of phylogenetic groups and virulence genes in strains of uropathogenic E. coli (ECUP) isolated from patients with UTI. Methods: We studied 17 ECUP strains, isolated from adult patients hospitalized in two health institutions. The susceptibility to 8 antibiotics was determined by the broth microdilution (MDC) method. Extended spectrum β-lactamases (ESBL) and carbapenemases were phenotypically detected. The phylogenetic groups and the detection of the virulence genes were determined by PCR. Results: All strains synthesized ESBL and of these, 41% were associated with the production of a carbapenemases (KPC or MBL). The phylogroup B2 (41%) was the most predominant. The most frequent virulence genes were fimH and fyuA with 82% each. Only one strain from group F was positive to the 6 genes studied. Discussion: The diversity of associations between virulence genes and resistance profiles in the ECUP are evolving continuously, their distribution in the different phylogenetic groups depends to a large extent on the clinical epidemiological characteristics of the study groups.

Distribución de grupos filogenéticos y factores de virulencia en cepas de Escherichia coli uropatógena productora de ß-lactamasa CTX-M-15 aisladas de pacientes de la comunidad en Mérida, Venezuela / Distribution of phylogenetic groups and virulence factors in CTX-M-15 ß -lactamase-producing uropathogenic Escherichia coli strains isolated from patients in the community of Mérida, Venezuela

En este estudio se determinó el perfil de distribución de grupos filogéneticos y la detección genética de factores de virulencia en cepas de Escherichia coli uropatógena (ECUP) productoras de ß-lactamasa CTX-M-15. Veintiocho cepas fueron aisladas de pacientes con infección del tracto urinario (ITU) que asistieron al Laboratorio de Salud Pública del estado Mérida, Venezuela, durante el lapso comprendido entre enero 2009 y julio 2011. La determinación de los grupos filogenéticos y la detección de seis genes de virulencia, fimH, fyuA, kpsMTII, usp, PAI y papAH, se realizó mediante amplificación por PCR. Quince cepas de 28 se ubicaron principalmente en el filogrupo A, seguidos por el B2 (12/28) y D (1/28). No se observó una relación directa entre la recurrencia o gravedad de la ITU y la distribución de los filogrupos. Todos los factores de virulencia estudiados se encontraron con la frecuencia más alta en el grupo B2. El perfil de virulencia prevalente estuvo conformado por la asociación de tres genes principales: fimH, fyuA y kpsMTII y en menor frecuencia, por la presencia de otros determinantes como usp, PAI y/o papAH. Estos resultados indican que la mayoría de ECUP estuvieron dotadas de tres propiedades virulentas importantes: adhesión, captación de hierro y evasión de la fagocitosis, las cuales favorecieron la producción de ITU recurrentes. Este es el primer trabajo que describe la asociación de grupos filogenéticos con el potencial de virulencia de cepas de ECUP productoras de ß-lactamasa CTX-M-15 en Venezuela.

In this study, the distribution of phylogenetic groups and the genetic detection of virulence factors in CTX-M-15 ß-lactamase-producing uropathogenic Escherichia coli (UPEC) strains were analyzed. Twenty eight strains were isolated between January 2009 and July 2011 from patients with urinary tract infection (UTI) who attended the Public Health Laboratory at Mérida, Venezuela. Determination of phylogenetic groups and detection of six virulence genes, fimH, fyuA, kpsMTII, usp, PAI and papAH, were performed by PCR amplification. Fifteen of the 28 isolates were mainly located in the phylogenetic group A, followed by B2 (12/28) and D (1/28). No direct relationship between the severity or recurrence of UTI and the distribution of phylogroups was observed. All studied virulence factors were found in group B2 strains with the highest frequency. The prevalent virulence profile included the combination of three main genes: fimH, kpsMTII and fyuA and, to a lesser extent, the presence of other determinants such as usp, PAI and/or papAH. These results indicate that virulent UPEC incorporated three important properties: adhesion, iron uptake and evasion of phagocytosis, which favored the production of recurrent UTI. This is the first report describing the association of phylogenetic groups with the potential virulence of CTX-M-15 ß-lactamase producing UPEC strains in Venezuela.

Caracterización molecular de cepas de Escherichia coli aisladas de productos lácteos artesanales elaborados en Mérida, Venezuela / Molecular characterization of Escherichia coli strains isolated from homemade dairy foods produced in Mérida, Venezuela

Objetivo: Determinar los grupos filogenéticos y la diversidad clonal de cepas de Escherichia coli aisladas de productos lácteos artesanales elaborados y comercializados en Mérida, Venezuela. Materiales y métodos: Se analizaron 45 cepas de E. coli provenientes de productos lácteos artesanales (crema de leche, cuajada y requesón). Estas cepas se aislaron según la norma de la Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) y la identificación se llevó a cabo por metodologías convencionales. La susceptibilidad antimicrobiana se determinó mediante la técnica de difusión del disco, y los fenotipos con susceptibilidad intermedia o resistente fueron confirmados por concentración inhibitoria mínima (CIM). El grupo filogenético se determinó mediante amplificación por PCR de los genes chuA, yjaA y del fragmento TspE4.C2 y la tipificación de las cepas por Rep-PCR. Resultados: El 73,3% (33/45) de las cepas fueron susceptibles a todos los antibióticos probados y el 24,4% (11/45) presentaron resistencia a la ampicilina. La mayoría de las cepas resistentes fueron aisladas de requesón. El 82,2% de las cepas fueron ubicadas en el filogrupo A y el 8,9% en los grupos B1 y D, respectivamente. El filogrupo B2 no fue detectado. La tipificación por Rep-PCR de las cepas demostró una estructura poblacional heterogénea. Conclusión: La caracterización molecular de estas cepas demostró que no están relacionadas clonalmente y en su mayoría se distribuyeron entre los filogrupos correspondientes a cepas comensales de baja patogenicidad. La detección de E. coli en alimentos lácteos indica una contaminación de origen fecal, que eventualmente podría estar asociada con la presencia de otros enteropatógenos.

Objective: To determine phylogenetic groups and clonal diversity of Escherichia coli strains isolated from several homemade dairy foods produced and marketed in Mérida, Venezuela. Materials and methods: Forty-five E. coli strains isolated from homemade dairy products (cream cheese, curd and cottage cheese) were analyzed. These strains were isolated according to procedures established by the Venezuelan Commission of Industrial Norms (COVENIN) and identification was carried out using conventional methods. Antimicrobial susceptibility was determined by the disk diffusion method and phenotypes with intermediate or resistant susceptibility were confirmed by minimum inhibitory concentration (MIC). Phylogenetic groups were identified by PCR amplification of chuA , yjaA genes and the TspE4.c2 DNA fragment, while molecular typing was carried out by Rep-PCR. Results: Of the 45 isolates, 33 (73.3%) were susceptible to all antibiotics tested while 11 (24.4%) were ampicillin-resistant. The phylogenetic group A was the most common (82.2%), followed by B1 and D (8.9%, respectively). The phylogroup B2 was not detected and Rep-PCR typing of E. coli strains showed a heterogeneous population structure. Conclusion: The molecular characterization of E. coli strains showed that they were clonally nonrelated and mostly distributed among phylogenetic groups that belong to low pathogenicity commensal strains. Detection of E. coli strains in dairy foods indicates a contamination of fecal origin, which could be associated with the presence of other enteric pathogens.