Caracterização fenotípica e molecular de isolados de Salmonella spp. e Escherichia coli Patogênica Extraintestinal resistentes às polimixinas / Phenotypic and molecular characterization of Salmonella spp. and extraintestinal pathogenic Escherichia coli resistant to polymyxins

A resistência antimicrobiana está se tornando um grande desafio para saúde pública devido ao aumento da resistência aos beta-lactâmicos em geral. Os isolados de Salmonella spp. e Escherichia coli são os mais frequentes agentes causadores de doenças de transmissão hídrica e alimentar, mas também podem causar doenças invasivas graves, principalmente em imunodeprimidos, idosos e crianças. Ambos os patógenos vêm apresentando perfis de resistência as principais classes de antibióticos, nestes casos é necessária a busca de uma nova opção terapêutica, como por exemplo, as polimixinas. Em 2015, surgiu o primeiro relato da resistência às polimixinas mediado pelo gene mcr (mobile colistin resistance), que se disseminou por diversos continentes e ocasionou uma grande preocupação global em saúde pública. O objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar os mecanismos que medeiam à resistência à polimixinas em cepas de Salmonella spp. e E. coli Patogênica extraintestinal (ExPEC). Foi realizado a triagem pelo teste da gota e teste da CIM frente a colistina e polimixina B no total de 1026 isolados de Salmonella enterica e 159 isolados de ExPEC. Nos isolados resistentes foi verificado a presença de mutações nos genes (pmrA/B, phoP/Q) associados à resistência às polimixinas, e através da PCR foi feita a identificação dos genes de resistência plasmidial (mcr). Das 124 cepas de Salmonella resistentes a colistina e polimixina B, apenas um isolado foi positivo para o gene mcr-1, e este gene foi detectado em um plasmídeo do grupo IncX4. A cepa 2018.466 foi caracterizada como S. Choleraesuis proveniente de sangue de origem humana. Foram identificados 44 isolados de Salmonella spp. apresentando mutações em pmrA e pmrB. Dos 56 isolados de ExPEC resistentes a colistina, 21 isolados apresentaram o gene mcr-1. Este gene foi detectado em plasmídeos do grupo IncX4 (n=17) e em plasmídeos do grupo IncF (n=4). Cinco isolados de E.coli não apresentaram mutações nos genes estudados,sendo que três eram positivos para o gene mcr-1, enquanto as demais cepas apresentaram mutações em pmrA/B e phoP/Q. A tipagem pela PFGE foi realizada nos isolados de E.coli positivos para o gene mcr-1, com o objetivo de verificar a diversidade genética encontrada entre elas. Foram identificados 18 perfis genéticos, sem um clone principal...(AU)

Antimicrobial resistance is becoming a major public health challenge due to increasing resistance to beta-lactams in general. Salmonella spp. and Escherichia coli are the most frequent causative agents of diseases transmitted by water and food, but they can also cause serious invasive diseases, especially in immunosuppressed individuals, the elderly and children. Both pathogens have shown resistance profiles to the main classes of antibiotics, in these cases it is necessary to search for a new therapeutic option, such as polymyxins. In 2015, the first report of resistance to polymyxins mediated by the mcr gene (mobile colistin resistance) appeared, which spread across several continents and caused a major global concern in public health. The objective of this work was to identify and characterize the mechanisms that mediate resistance to polymyxins in strains of Salmonella spp. and extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC). Screening by drop test and MIC test against colistin and polymyxin B was performed on a total of 1026 Salmonella enterica isolates and 159 ExPEC isolates. In the resistant isolates, the presence of mutations in the genes (pmrA/B, phoP/Q) associated with resistance to polymyxins was verified, and through PCR the plasmid resistance genes (mcr) were identified. Of the 124 Salmonella strains resistant to colistin and polymyxin B, only one isolate was positive for the mcr-1 gene, and this gene was detected in a plasmid from the IncX4 group. Strain 2018.466 was characterized as S. Choleraesuis from blood of human origin. Forty-four Salmonella spp. showing mutations in pmrA and pmrB. Of the 56 colistin-resistant ExPEC isolates, 21 isolates harbored the mcr-1 gene. This gene was detected in plasmids from the IncX4 group (n=17) and in plasmids from the IncF group (n=4). Five E.coli isolates did not show mutations in the genes studied, three of which were positive for the mcr-1 gene, while the other strains showed mutations in pmrA/B and phoP/Q. Typing by PFGE was performed on E.coli isolates positive for the mcr-1 gene, with the objective of verifying the genetic diversity found among them. Eighteen genetic profiles were identified, without a main clone...(AU)

Análise do sistema toxina-antitoxina HipA/B na indução da persistência bacteriana de cepas de Escherichia coli extraintestinal / The importance of HipA/B Toxin-Antitoxin system in extraintestinal Escherichia Coli persistence

Os sistemas toxina-antitoxinas (TA) compreendem um conjunto de genes que são amplamente difundidos em procariotos. No cromossomo, os sistemas podem estar envolvidos na indução de morte celular em resposta a condições estressantes, indução de persistência, formação de biofilme, colonização de novos nichos, manutenção da mobilidade bacteriana e virulência de bactérias patogênicas. Em E. coli K12, 36 sistemas TA foram descritos, dos quais o do tipo II é o mais abundante e estudado. Dentre as oito toxinas pesquisadas nesse trabalho, o gene da toxina HipA está presente em 76 das 100 cepas de ExPEC estudadas. Apesar da abundância de hipA em ExPEC e em diversos genomas bacterianos, a participação dos sistemas hipA/B na indução da persistência ainda não é clara. Portanto, o sistema hipA/B de duas cepas ExPEC isoladas de infecção sanguínea foi deletado, e estas foram avaliadas quando a indução da persistência bacteriana na presença de antibióticos, formação de biofilme, resistência ao soro e sobrevivência em macrófagos. O sistema TA hipA/B não influenciou no fenótipo de resistência ao soro humano e na sobrevivência intracelular em macrófagos, no entanto, participou da indução da persistência por ciprofloxacino em um isolado (EC182); e da formação de biofilme em superfície de vidro do isolado (EC273)

Toxin-antitoxin (TA) systems comprise a set of genes that are widespread in prokaryotes. On the chromosome, the systems may be involved in the induction of cell death in response to stressful conditions, persistence induction, biofilm formation, colonization of new niches, maintenance of bacterial mobility and virulence. In E. coli K12, 36 TA systems have been described, of which type II is the most abundant. Among the eight toxins searched in this work, hipA is present in 76 bacteria of the 100 ExPEC strains studied. Despite the abundance of hipA in ExPEC and in several bacterial genomes, the participation of hipA/B modules in the persistence is still unclear. Therefore, hipA/B system of two ExPEC strains isolated from blood infection was deleted and consequently evaluated in bacterial persistence induced by antibiotics, serum resistance and macrophage survival. Despite the fact that, the TA hipA/B system did not influence the phenotype of resistance to human serum and intracellular survival in macrophages. Herein, we described that hipA/B was important for persistence induction in one isolate (EC182); and may participate in the biofilm formation on the glass surface in the other studied strain (EC273)

Escherichia coli extraintestinal, resistencia antimicrobiana y producción de betalactamasas en aislados cubanos / Extraintestinal Escherichia coli, antimicrobial resistance and betalactamase production in Cuban isolates

Introducción: Escherichia coli extraintestinal constituye uno de los principales patógenos causantes de infecciones asociadas a la asistencia sanitaria con un alto impacto en la salud por su morbilidad y mortalidad. Objetivo: Describir el comportamiento clínico de E. coli extraintestinal en hospitales cubanos, así como determinar la resistencia antimicrobiana y la producción de betalactamasas. Métodos: Se realizó un estudio descriptivo de corte transversal, durante el período de mayo 2017 a junio 2018, en el Laboratorio Nacional de Referencia de Microbiología del Instituto de Medicina Tropical Pedro Kourí que incluyó 119 aislados de Escherichia coli causantes de infecciones extraintestinales en 30 hospitales de diferentes áreas geográficas del país. Se llevó a cabo la identificación mediante el sistema API 20E y la determinación de la susceptibilidad in vitro a 16 antimicrobianos por el sistema automatizado VITEK-2 y el método de difusión por disco, excepto para la colistina que se empleó el método de elución de disco. Se realizó, además, la detección fenotípica de betalactamasa de espectro extendido, de tipo AmpC y metalobetalactamasa. Resultados: E. coli extraintestinal causó con mayor frecuencia infección de herida quirúrgica (23,5 por ciento), infección del torrente sanguíneo (20,7 por ciento), infecciones respiratorias (17,6 por ciento), infecciones de piel (16,8 por ciento) e infección del tracto urinario (12,6 por ciento). Predominó la resistencia a betalactámicos que osciló entre 61,3 por ciento y 89,1 por ciento, mientras que 79,8 por ciento y 80,5 por ciento de los aislados fueron resistentes a trimetoprim/sulfametoxazol y tetraciclina, respectivamente. La amikacina, la fosfomicina, la colistina y los carbapenémicos mostraron mayor actividad in vitro. El 43,7 por ciento produjo betalactamasas de espectro extendido, 7,6 por ciento AmpC plasmídica y 0,8 por ciento metalobetalactamasa. Conclusiones: La escasa sensibilidad en los aislados de E. coli extraintestinal a los antimicrobianos de primera línea, así como la detección de un aislado productor de metalobetalactamasa evidencia la necesidad de mantener un monitoreo continuo de este patógeno para el cual las alternativas de tratamiento son cada vez más restringidas(AU)

Introduction: Extraintestinal Escherichia coli is one of the main pathogens causing infections associated to health care, with a high impact on health, due to its morbidity and mortality. Objective: Describe the clinical behavior of extraintestinal E. coli in Cuban hospitals, and determine antimicrobial resistance and betalactamase production. Methods: A descriptive cross-sectional study was conducted at the Microbiology National Reference Laboratory of Pedro Kourí Tropical Medicine Institute from May 2017 to June 2018. The study included 119 Escherichia coli isolates causing extraintestinal infections in 30 hospitals from various geographic areas in the country. Identification was based on the API 20E system, and determination of in vitro susceptibility to 16 antimicrobials on the automated system VITEK-2 and the disk diffusion method, except for colistin, for which the disk elution method was used. Phenotypical detection was also performed of AmpC extended-spectrum betalactamase and metallobetalactamase. Results: The most common disorders caused by extraintestinal E. coli were surgical wound infection (23.5 percent), bloodstream infection (20.7 percent), respiratory infections (17.6 percent), skin infections (16.8 percent) and urinary tract infection (12.6 percent). A predominance was found of resistance to betalactams, which ranged between 61.3 percent y 89.1 percent, whereas 79.8 percent and 80.5 percent of the isolates were resistant to trimethoprim / sulfamethoxazole and tetracycline, respectively. Amikacin, fosfomycin, colistin and carbapenemics displayed greater in vitro activity. 43.7 percent produced extended spectrum betalactamases, 7.6 percent plasmid AmpC and 0.8 percent metallobetalactamase. Conclusions: The low sensitivity of extraintestinal E. coli isolates to first-line antimicrobials and the detection of a metallobetalactamase producing isolate are evidence of the need to maintain continuous surveillance of this pathogen, for which the treatment options are ever more restricted.

Bilateral pyelonephritis due to Escherichia coli infection in a captive jaguar (Panthera onca) / Pielonefrite bilateral por Escherichia coli em uma onça-pintada (Panthera onca)

Extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC) is a highly diverse pathotype of E. coli which colonizes the intestine, and it is considered an important etiological agent associated with bacteremia and other systemic infections, among them urinary tract infection. Retrospective studies evaluating morbidity and mortality of nondomestic felids have demonstrated that urinary tract diseases are among the main causes of death for geriatric animals. Also, mesenchymal neoplasms of the uterus are common in wild felids, and they possess variable morphologic characteristics related to invasiveness and malignancy. This report describes a case of bilateral pyelonephritis due to extraintestinal uropathogenic E. coli infection in a captive jaguar (Panthera onca). The diagnosis was confirmed through pathological, bacterial and immunohistochemical findings. According to molecular analysis, this E. coli strain was classified in the phylogroup F, possessing the following virulence-associated genes: usp, cnf-1, hlyA, papC and sfa. Additionally, this E. coli was highly resistant to beta-lactams and first-generation cephalosporin. This jaguar also presented a uterine leiomyoma with distinct distribution, and severe degenerative articular disease, both of them described as frequently seen lesions in geriatric animals from the Panthera genus.(AU)

Escherichia coli extraintestinal patogênica (ExPEC) é um patotipo altamente diverso de E. coli que coloniza o intestino e é considerada um agente etiológico importante, associado com bacteremia e outras infecções sistêmicas, dentre elas infecções do trato urinário. Estudos retrospectivos avaliando morbidade e mortalidade de felídeos não domésticos demostram que doenças do trato urinário estão entre as principais causas de morte de animais geriátricos. Ainda, neoplasias mesenquimais uterinas são comuns em felídeos de cativeiro e possuem características morfológicas variáveis relacionadas a invasividade e malignidade. Neste relato é descrito um caso de pielonefrite bilateral por E. coli extraintestinal uropatogênica em uma onça-pintada de cativeiro (Panthera onca). O diagnóstico foi confirmado através dos achados patológicos, bacteriológicos e imuno-histoquímicos. A partir da análise molecular, esta cepa de E. coli foi classificada no filogrupo F, possuindo os seguintes genes associados a virulência: usp, cnf-1, hlyA, papC and sfa. Adicionalmente, a bactéria isolada foi altamente resistente a ß-lactâmicos e cefalosporinas de primeira geração. Foi observado ainda um leiomioma uterino com distribuição distinta e doença articular degenerativa severa, ambas descritas na literatura como comumente observadas em animais geriátricos do gênero Panthera.(AU)

Phenotypic detection of extended Spectrum ß-Lactamase and Metallo-ß-Lactamase produced by Escherichia Coli on automated teller machines within Sokoto Metropolis, Nigeria

It is no longer a fallacy that environmental objects are grossly contaminated by pathogenic microbes. ATMs especially which is used on daily basis by thousands of people have been reported to be potential habitat for these microbes. The worst-case scenario is the presence and ease of spread of Muti-Drug Resistant (MDR) and Extended Spectrum Beta Lactamase (ESBL) producing pathogens via these machines as a result of their huge patronage. The prevalence and fast spread of these MDR and ESBL producing strains constitute an emerging public health concern. This study was conducted to determine the prevalence of ESBL and MBL producing E. coli isolated on ATMs within Sokoto metropolis. A total of 194 isolates were obtained from the culture samples of 100 ATM swabs. The isolated E. coli were subjected to antimicrobial susceptibility tests using the modified Kirby Baeur disc diffusion method on six (6) commercial antimicrobial discs (Oxoid, UK): Ceftazidime (CTZ, 30µg), Cefotaxime (CTX, 30µg), Gentamycin (CN, 10µg), Augumentin(AMC, 30µg), Ciprofloxacin(CIP, 5µg) and Imipenem(IPM, 10µg). The isolates were further screened for ESBL production and phenotypic confirmatory test. Confirmation of MBL production was also performed using antibiotic discs containing two Carbapenems (Imipenem IPM, 10µg and Meropenem MEM, 10µg). The result was interpreted using CLSI guideline 2015. Proteus spp (43%) were the most frequently isolated bacteria, followed by Shigella spp (31%) and E. coli 31(16%). Drug Resistant (MDR) ESBL producing E. coli of 93.3% and 4% MBL producer was recorded. It can be concluded that MDR and ESBL producing Escherichia coli (E. coli) are the most prevalent species isolated and that the species isolated are more sensitive to Gentamycin, Ciprofloxacin and Imipenem

Caracterización de cepas patógenas extraintestinales de Escherichia coli aisladas de perros y gatos de companía de Buenos Aires, Argentina / Characterization of extraintestinal pathogenic Escherichia coli strains isolated from household dogs and cats in Buenos Aires, Argentina

El pangenoma de Escherichia coli se compone de un core conservado y regiones genómicas variables. El componente genético constante permite determinar la filogenia del microorganismo, mientras que la variabilidad genética ha permitido el surgimiento de cepas patógenas intestinales y extraintestinales. En este estudio caracterizamos genéticamente 85 cepas patógenas extraintestinales aisladas de caninos y felinos. Se utilizó el esquema de Clermont para agruparlas en relación con elfilogrupo de pertenencia (intestinal: Ay B1; extraintestinal: B2 y D) y se investigó en ellas la presencia de varios marcadores de virulencia (pap1-2, pap3-4, sfa, afa, hlyA, aer y cnf), así como de marcadores de patovares híbridos. El 69,4% de los aislamientos pertenecieron al filogrupo A; el 1,2% al B1; el 16,5% al B2 y el 12,9% al D. El gen encontrado con mayor frecuencia fue sfa (21/85), seguido de los genes pap1-2 y cnf (20/85) y pap3-4 (19/85). No se detectaron híbridos. Los aislamientos en animales deben ser estudiados debido al potencial zoonótico del microorganismo.

The pangenome of Escherichia coli is composed of a conserved core and variable genomic regions. The constant genetic component allows to determine the phylogeny of the microorganism, while genetic variability promoted the emergence of intestinal pathogenic strains and extraintestinal strains. In this study we characterized 85 extraintestinal pathogenic isolates genetically isolated from canines and felines. We used the Clermont scheme that includes intestinal (A and B1) and extraintestinal (B2 and D) phylogroups, virulence markers (pap1-2, pap3-4, sfa, afa, hlyA, aer and cnf) and hybrid pathogens. A percentage of 69.4% of the isolates belonged to phylogroupA; 1.2% to phylogroup B1; 16.5% to phylogroup B2 and 12.9% to phylogroup D. The most commonly found gene was sfa (21/85), followed by pap1-2 and cnf (20/85) and pap3-4 (19/85). No hybrids were detected. Animal isolates should be studied due to the zoonotic potential of the microorganism.

Virulence genes in Escherichia coli isolated from feces and urine of cats / Genes de virulência em Escherichia coli isolados de fezes e de urina de gatos

Determinadas linhagens de Escherichia coli comportam-se como patógenos em gatos, causando doenças gastrointestinais e extraintestinais. Neste estudo, foram utilizadas 205 cepas de E. coli isoladas de amostras de fezes provenientes de 19 gatos diarreicos e de 21 gatos não diarreicos, e três amostras de urina provenientes de gatos com infecção do trato urinário (ITU). Essas cepas foram testadas pela técnica de reação em cadeia da polimerase com múltiplos iniciadores para a detecção da presença de genes codificadores de adesinas (pap, sfa e afa), assim como para a detecção dos genes produtores da toxina Shiga-like (stx1 e stx2) e do gene da intimina (eae). Oitenta e dois isolados possuíam genes codificadores de adesinas, dos quais 11 apresentaram o gene pap, 41 apresentaram o gene sfa e 27 apresentaram uma combinação dos genes pap + sfa. Nenhuma das cepas examinadas apresentou os genes stx1, stx2 ou afa. Três isolados provenientes de um gato diarreico apresentaram uma combinação dos genes sfa + eae. Animais de companhia (pets) são reservatórios naturais para diversos organismos, especialmente linhagens ExPEC, as quais são potencialmente capazes de infectar seres humanos, o que representa um motivo de grande preocupação.(AU)

Susceptibilidade antimicrobiana de amostras de Escherichia coli isoladas de frango industrial (Gallus gallus domesticus - Linnaeus, 1758) com colibacilose / Antimicrobial susceptibility of samples of Escherichia coli isolated from industrial chickens (Gallus gallus domesticus - Linnaeus, 1758) with colibacillosis

O presente estudo avaliou a susceptibilidade de amostras de Escherichia coli isoladas de quadros de colissepticemia aviária da região centro-oeste paulista pelo Laboratório de Ornitopatologia da FMVZ-UNESP/Botucatu, SP. Constatou-se um grande número de amostras multirresistentes aos antibióticos testados, onde as drogas menos efetivas foram sulfonamida e tetraciclina. Todas as amostras mostraram-se sensíveis a norfloxacina e gentamicina.

The present study evaluated the susceptibility of Escherichia coli samples isolated from poultry with colisepticemia in midwestern São Paulo State at the Ornitopathology Laboratory of FMVZ-UNESP/Botucatu, SP. A large number of samples were found that were multi-resistant to the antibiotics tested, the less effective drugs being sulfonamide and tetracycline. All samples were susceptible to norfloxacin and gentamicin.