Circulación de genes de virulencia asociados a Escherichia coli diarrogénica en aguas residuales del Gran Área Metropolitana de Costa Rica / Circulation of diarrheagenic Escherichia coli associated virulence genes in Costa Rican Great Metropolitan Area wastewaters

Resumen Introducción: la enfermedad diarreica es una de las principales causas de muerte en niños menores de cinco años. Uno de los agentes etiológicos bacterianos más reconocido es Escherichia coli, que puede causar infecciones a través de diversos mecanismos asociados a la adquisición de genes de virulencia. Metodología: se recolectaron muestras de aguas residuales en los afluentes y los efluentes de cinco plantas de tratamiento de la Gran Área Metropolitana, durante tres días consecutivos, en los meses de marzo, mayo, octubre y diciembre del año 2013, a fin de cuantificar la concentración de E. coli, mediante la técnica de fermentación en tubos múltiples, y evaluar la presencia de los genes de virulencia aatA, bfpA, eaeA, ipaH, lt, st, stx1 y stx2, vinculados con patotipos de E. coli diarrogénica, con la técnica de PCR punto final. Resultados: el estudio reveló niveles de E. coli similares a los encontrados en afluentes de otras regiones del mundo, en cambio, los efluentes presentaron concentraciones superiores a los 4 Log10 NMP/100 mL. La circulación anual de genes de virulencia fue relacionada con los patotipos enterotoxigénica, productores de toxina Shiga/enterohemorrágica, enteroagregativa y enteropatógena. No se detectaron genes referentes a la variedad enteroinvasora. Además, se determinó que no todas las plantas de tratamiento remueven significativamente la carga de E. coli. Conclusiones: el flujo de E. coli diarrogénica es común en nuestro país y su diseminación en el ambiente es posible cuando los efluentes se descargan en cuerpos de aguas superficiales

Abstract Introduction. Diarrheic disease is one of the most important diseases causes in children under five years. One of the most recognized etiological agents is Escherichia coli. This bacterium has the capacity of causing infections by multiple mechanisms associated with the acquisition of different virulence genes. Methodology: water samples were collected from the affluents and effluents of five wastewater treatment plants located in the Costa Rican Great Metropolitan Area, during three sequential days, in March, May, October, and December from 2013. The aim was to quantify E. colis concentration by multiple tubes fermentation method and to evaluate the presence of aatA, bfpA, eaeA, ipaH, lt, st, stx1, and stx2 virulence genes, related with diarrheagenic E. coli, by PCR end-point method. Results: The study revealed that the levels of E. coli into the affluents are similar to those reported in other world regions. The effluents concentration presented higher than 4 Log10 NMP/100 mL level of E. coli. A year-round circulation of virulence genes was demonstrated, and it was associated with enterotoxigenic, Shiga-toxin producers/ enterohemorrhagic, enteroaggregative, and enteropathogenic pathotypes. Genes related to enteroinvasive variety did not were detected. Not all wastewater treatment plants removed E. coli efficiently. Conclusions: Diarrheagenic E. coli circulation is common in our county with the possibility of dissemination to the environment by effluents wastewater discharge in surface water bodies.

Relación entre la presencia de colifagos en agua para consumo humano, las lluvias y las diarreas agudas en Costa Rica / Relation between coliphages presence in drinking water, rain and acute diarrhea in Costa Rica

ResumenLa calidad del agua de consumo es una de las preocupaciones más grandes a las que se enfrentan los entes de salud. En Costa Rica, a pesar de la buena calidad de las fuentes de agua y del agua de consumo, se siguen registrando numerosos casos de diarrea anualmente. En este estudio se realizó un análisis de indicadores de contaminación virales y bacterianos, en dos comunidades del Valle Central con acueducto propio. Se analizaron en total 24 muestras de agua por cada comunidad, durante un año, 12 en la fuente de agua y 12 en el agua tratada. La frecuencia de diarreas en cada comunidad fue comparada con la calidad microbiológica del agua consumida, encontrándose ausencia de indicadores bacterianos en muestras de agua tratada, mientras que la presencia de indicadores virales en el agua de consumo (con cloro residual) se relaciona con un incremento en el número de casos de diarreas, adicionalmente se analizó el comportamiento de las diarreas de acuerdo a la precipitación promedio con el fin de observar posibles patrones de estacionalidad. Estos hallazgos respaldan la necesidad de ampliar el monitoreo de calidad microbiológica del agua con otro tipo de indicadores de contaminación que correlacionen mejor con otros agentes patógenos de transmisión hídrica, principalmente en época seca, periodo en que se observan más casos de diarrea.

AbstractThe quality of potable water is one of the most important issues of public health. In Costa Rica, in spite of having good sources of water and good quality of water for consumption, there continues to be a significant number of diarrhea cases annually. In this investigation, viral and bacterial analyses of indicators of contamination were conducted in two rural communities with their own aqueducts in the Central Valley of Costa Rica. Twenty-four samples were taken from each community during the year; 12 from the water sources and 12 from the treated waters. The frequency of diarrhea in each community was compared to the microbiological quality of the water being consumed, noting an absence of bacterial indicators in samples of treated water, while the presence of viral indicators in the water (with residual chlorine) were associated with an incremental increase in the number of cases of diarrhea. The analysis also included measurements of average monthly rainfall with the aim of observing possible associations between seasonal conditions and the incidence of diarrhea cases. These findings indicate the need to increase the monitoring of the microbiological quality of the water with other types of indicators of contamination that correlate better with other pathogens transmitted by water, especially in the dry seasons when a greater number of cases of diarrhea are observed.

Implementación de dos métodos de recuento en placa para la detección de colifagos somáticos, aportes a las metodologías estándar

Los métodos de recuento en placa capa doble y capa simple de agar, para la cuantificación de colifagos somáticos en aguas, fueron implementados utilizando como base metodologías estándar. Diferentes variables fueron ensayadas, lo cual permitió la precisión en algunos pasos no incluidos en metodologías estándares. De los hallazgos de mayor importancia, se exponen las consecuencias de utilizar un cultivo de Escherichia coli excesivamente concentrado y se describe la obtención de un cultivo en fase logarítmica en solo 4 horas de incubación, ajustando la concentración a una densidad óptica de 0,3 a 600nm (3,1 x 10(8)UFC/ mL), o a un McFarland 1 (3,0 x10(8)UFC/ mL). Se determinó que los controles de colifagos deben ser almacenados a -70 °C para reducir su degradación y que se deben evitar cantidades superiores a 20 mL de mezcla de reacción por plato de Petri, para reducir las burbujas que pueden interferir con la lectura de unidades formadoras de placas (UFP). Se demostró que los colifagos de las muestras de agua pueden almacenarse 48 horas a 4 °C sin que sufran degradación y que en las muestras con altas concentraciones de colifagos no se observa UFP porque se da una lisis confluente de la capa bacteriana. No se encontraron diferencias significativas en la recuperación de colifagos al utilizar un método u otro, pero dichos métodos deben ser evaluados por medio de controles, antes de aplicarlos directamente en el análisis de muestras de agua.

Two plate count methods, double layer and single layer of agar for quantification of somatic coliphages in water, were implemented using standard methodologies. Several variables were tested and provided valuable information that was not included in standard methodologies. The most important findings are described, such as the effect of using an excessively concentrated culture of E. coli and production of a log phase culture in only 4 hours of incubation, adjusting the concentration to an optical density of 0.3 at 600 nm (3.1 x 108 CFU / mL), or to McFarland 1 (3.0 x 108 CFU / mL). It was determined that coliphages controls must be stored at -70 °C to reduce its degradation. Quantities of reaction mixture exceeding 20 mL per Petri dish must be avoided to prevent interfere with bubbles during the counting of plate forming units (PFU). It was demonstrated that coliphages isolated from water samples can be stored for 48 hours at 4 °C without any degradation, and PFU are not observed in samples with high concentrations of coliphages, because a confluent lysis of the bacterial layer. There was no significant difference in the recovery of coliphages using doble layer or single layer methods, but such methods should be evaluated by means of controls, before applying them directly in the analysis of water samples.