Enterotoxins, colonization factors, serotypes and antimicrobial resistance of enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) strains isolated from hospitalized children with diarrhea in Bolivia

Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) is recognized as the main cause of bacterial diarrhoea among children in Asia, Africa and Latin America but less investigated in Bolivia. OBJECTIVE: To determine the relation between enterotoxins, CFs and serotypes as well as the antimicrobial resistance patterns in a set of ETEC isolates collected from hospitalized children with acute diarrhea. In the present study we characterized 43 ETEC strains isolated from 2002 to 2006 from hospitalized children (0-5 years) with acute diarrhea in Bolivia. The strains were analyzed for heat-labile (LT) and heat-stable (ST) enterotoxins and colonization factor (CF) profiles, as well as for serogroups and antimicrobial resistance using phenotypic (ELISA, dot blot, slide agglutination and disc diffusion) and genotypic (Multiplex PCR) methods. Among the ETEC isolates tested, 30 were positive for LT, 3 for STh and 10 for LT/STh. Sixty-five percent (28/43) of the strains expressed one or more CF. The most common CFs were CS17 (n = 8) and CFA/I (n = 8). The phenotypical and genotypical results for toxins and CFs were congruent except for CS21 that was amplified in 10 of the strains by multiplex PCR, but CS21 pili was only detected phenotypically in four of these strains. The ETEC strains had diverse O and H antigens and the most common types were O8:H9 LT CS17 (n = 6; 14 percent) and O78:HNM LT-ST CFA/I (n = 4; 9 percent). The analysis of antibiotic resistance showed that 67 percent (n = 29/43) of the strains were resistant to one or several of the antimicrobial agents tested. Presence of CFs was associated with antibiotic resistance. CONCLUSION: The most common toxin profile was LT 70 percent, LT/STh 23 percent and STh 7 percent. High antimicrobial resistance to ampicillin among serogroups O6, O8 and O78 were the most common.

Caracterización geno-fenotípica de aislados de Escherichia coli (AEEC) de pacientes pediátricos con procesos diarreicos infecciosos en la ciudad de La Paz: Implicancias para el diagnóstico y epidemiología de las enfermedades diarreicas agudas / Geno-phenotypic characterization of AEEC Escherichia coli isolated from children with infectious diarrhea in La Paz: Epidemiology and diagnostic implications

Objetivo: En el presente estudio se realizó la caracterización de Escherichia coli Enteropatogénica (EPEC) y Escherichia coli Enterohemorrágica (EHEC), dos categorías patogénicas de E. coli, causantes de la lesión de adherencia y esfacelación (EAEE), en muestras de heces diarreicas de niños menores a 5 años. Método: El perfil patogénico de EAEE se realizó mediante el análisis por PCR, de los genes intimina (eae), bundlina (bfpA) y toxinas siga (stx1 y stx2). Estas pruebas, se complementaron con ensayos fenotípicos de la resistencia a antibióticos, fermentación de sorbitol y producción de ?-D-glucoronidasa. Resultados: La prevalencia de EAEE fue del 7 por ciento con preponderancia de las cepas EPEC (95 por ciento) sobre EHEC. Se encontró una mayor proporción (83 por ciento) de cepas EPEC atípicas que típicas. Un alto porcentaje de los aislados de EPEC es resistente a más de 5 antibióticos analizados. La frecuencia de multiresistencia a bloques de 5 y 2 antibióticos sugiere que la resistencia es transmisible por vía horizontal. La correlación entre la pertenencia a un serogrupo particular de EPEC y las características genotípicas, mostró heterogeneidad en el perfil de patogenicidad tanto entre un mismo como entre diferentes serogrupos, demostrando que el diagnóstico de DEC mediante serotipificación no es útil en nuestro medio. Los aislados de EHEC, se caracterizan por presentar una marcada susceptibilidad a los antibióticos. Se reporta la presencia de los serogrupos O157 y O6. Conclusiones: Este estudio, constituye el primer reporte en nuestro medio sobre la determinación y caracterización geno-fenotípica de EPEC y EHEC por métodos moleculares. En conjunto, los datos obtenidos tienen relevancia para el diagnóstico, tratamiento y estudio de la epidemiología de AEEC en las EDA en Bolivia.

Enteropathogenic (EPEC) and enterohemorrhagic (EHEC) Escherichia coli that produce attaching and effacing lesions were isolated and characterized from children under 5 years-old with diarrhea. Method: AEEC pathogenic profile was analyzed by PCR searching the presence of Intimin (eae), bundle-forming pilus (bfpa) and Shiga-toxin (stx 1 - stx2) genes. Phenotypic analysis for the presence of antibiotic multiple resistance, sorbitol fermentation and B-D glucorunidase was also performed. Results: AEEC prevalence was 7 percent and EPEC accounted for 95 percent of isolates (83 percent atypical). A high percentage of EPEC isolates are resistant to more than 5 antibiotics, suggesting resistance transmission by lateral transfer. The lack of correlations between EPEC serogroups and genotypic strain profile demonstrates that serological DEC diagnosis is not useful for local isolates. EHEC isolates were susceptible to most of the antibiotics tested. The isolation of 0157 and 06 serogroups is reported. Conclusions: First report of EPEC and EHEC molecular strain characterization. The results described are relevant for EAEE diagnosis, treatment and epidemiology of diarrhea in Bolivia.

Caracterización geno-fenotípica de aislados de Escherichia coli AEEC de pacientes pediátricos con procesos diarreicos infecciosos en la ciudad de La Paz: implicancias para el diagnóstico y epidemiología de las enfermedades diarreicas

Resumen En el presente estudio se realizó la caracterización de Escherichia coli enteropatogénica (EPEC) y Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC), dos categorías patogénicas de E. coli, causantes de la lesión de adherencia y esfacelación (EAEE), en muestras de heces diarreicas de niños menores de 5 años. El perfil patogénico de EAEE se realizó mediante el análisis por PCR, de los genes intimina (eae), bundlina (bfpA) y toxinas siga (stx1 y stx2). Estas pruebas se complementaron con ensayos fenotípicos de la resistencia a antibióticos, fermentación de sorbitol y producción de b-D-glucoronidasa. La prevalencia de EAEE fue del 7% con preponderancia de las cepas EPEC (95%) sobre EHEC. Se encontró una mayor proporción (83%) de cepas EPEC atípicas que típicas. Un alto porcentaje de los aislados de EPEC es resistente a más de cinco antibióticos analizados. La frecuencia de multirresistencia a bloques de cinco y dos antibióticos sugiere que la resistencia es transmisible por vía horizontal. La correlación entre la pertenencia a un serogrupo particular de EPEC y las características genotípicas, mostró heterogeneidad en el perfil de patogenicidad, tanto entre un mismo como entre diferentes serogrupos, demostrando que el diagnóstico de DEC mediante serotipificación no es útil en nuestro medio. Los aislados de EHEC, se caracterizan por presentar una marcada susceptibilidad a los antibióticos. Se reporta la presencia de los serogrupos O157 y O6. Este estudio constituye el primer reporte en nuestro medio sobre la determinación y caracterización geno-fenotípica de EPEC y EHEC por métodos moleculares. En conjunto, los datos obtenidos tienen relevancia para el diagnóstico, tratamiento y estudio de la epidemiología de AEEC en las EDA en Bolivia.

Summary In this study, enteropathogenic (EPEC) and enterohemorrhagic (EHEC) E. coli, two E. coli categories causing attaching and effacing lesions, were isolated and characterized from children with diarrhea less than 5 years of age. The AEEC pathogenic profile was analyzed by PCR for the presence of the intimin (eae), bundle-forming pilus (bfpA) and Shiga toxin (stx, stx2) genes. Phenotypic analysis for the presence of antibiotic multi-resistance, sorbitol fermentation and B-D glucoronidase were also performed. AEEC prevalence was 7%. EPEC accounted for 95% of the isolates of which 83% were atypical. A high percentage of EPEC isolates is resistant to more than 5 antibiotics. The multi-resistance frequency to 5 and 2 antibiotics suggest antibiotic resistance transmission by lateral transfer. The lack of correlations between EPEC serogroups and genotypic strain profile demonstrates that serological DEC diagnosis is not useful for local isolates. EHEC isolates were remarkably susceptible to most of the antibiotics tested. The isolation of 0157 and 06 serogroups is reported. This is the first report of EPEC and EHEC molecular strain characterization. The results described are relevant for EAEE diagnosis, treatment and epidemiology of diarrheal diseases in Bolivia.

Enfermedades diarreicas agudas asociadas a rotavirus / Rotavirus associated acute gastroenteritis

Un total de 1163 muestras de heces, fueron recolectadas de niños con enfermedades diarreicas agudas (EDA) menores a 5 años del Hospital Albina Patiño y otros centros de salud de la ciudad de Cochabamba en el período 2001-2002. La infección por rotavirus presentó una prevalencia general del 19 % (220) presentándose en un 24% en pacientes hospitalizados y en el 17% (143) en ambulatorios. Las infecciones por rotavirus se presentaron a lo largo de todo el período de estudio, las frecuencias mas altas de infección se observaron en los meses de invierno: abril (24%), mayo (34%) y junio (28%) y las más bajas (8-15%) en los meses de febrero, agosto y septiembre. El análisis de asociación de la infección por rotavirus. con parámetros climáticos, mostró que los picos más altos de infección. correlacionan con la época mas seca y fría. El mayor número de casos de infección por rotavirus se presentó en niños entre 7-12 meses de edad (36,3%). Los síntomas clínicos más comúnmente asociados a la diarrea rotaviral fueron: la deshidratación moderada. seguida de vómitos, y fiebre, siendo la primera más frecuente en pacientes hospitalizados que ambulatorios. El análisis de la distribución de genotipos G y P mediante el ensayo de reverso trascripción (RT-PCR), reveló la presencia de los genotipos G1 (44%), G2(6%) y P[8] (24%), P[6] (IS%). Se observó una coinfección P[8]P[6] en tres muestras (4%) y asociación del genotipo P[6] con los casos de procedencia ambulatoria. En conjunto estos hallazgos resaltan la importancia del rotavirus como causa de las EDA y permiten inferir que las vacunas anti-rotavirales actualmente vigentes, brindarían protección contra las cepas circulantes encontradas en la ciudad de Cochabamba.

In the period of 2001-2002, a total of 1163 fecal samples were collected from children less than five years of age with diarrhea, at the Hospital Albina Patiño and other health centers in Cochabamba city. Rotavirus infection general prevalence was 19 % (220), distributed among hospitalized children 24% (77) and outpatients 17% (143). Rotavirus infections were observed along the whole study period, with highest prevalence in coldest months: April (24 %), May (34%) and June (28%) and lowest frequencies (8-15%) in February, August, and September. Major rotavirus outbreak was significantly associated with the driest and colder season. The highest percentage of rotavirus infections (36,3%) was found among children between 7-12 months of age. Moderate dehydration, vomits and fever were the clinical symptoms more frequently associated with rotavirus acute gastroenteritis, being dehydration more cornmon in hospitalized patients. The distribution of' P and G genotypes analyzed by RT-PCR was: G1 (44%), G2 (6%), P[8] (24%) and P4 (15%). A co-infection P[8]P[6] was observed in 3 samples (4%). Genotype P[6] was found associated to outpatients. These findings, highlight that rotavirus is an important cause of acute gastroenteritis and that any of the currently available vaccines would potentially be protective against circulating strains found in the city of Cochabamba.

Multiresistencia antimicrobiana asociada a integrones en enteropatógenos de la diarrea infantil y Escherichia coli de la flora normal en niños menores de 5 años en la ciudad de La Paz / Antimicrobic multiresistence assocised to integrons in enteropathogens of the childrens diarrea and escherichia coli of the normal flora in children under 5 years of age in thy ciy of La Paz

Con el objeto de evaluar la resistencia antimicrobiana a 11 antibióticos y su relación con la presencia de integrones (clase 1-3), se analizó un total de 138 muestras que incluyen enteropatógenos (Shigella spp, EPEC, ETEC y EHEC) aislados de heces de niños con diarrea, así como E. coli no diarreogénica, aislada de heces de niños sanos de la ciudad de La Paz. Entre los marcadores de resistencia más frecuentemente encontrados, se destacan Ampicilina (95%) y Estreptomicina (90%) seguido por Cotrimoxazol (60%). Se encontró un elevado porcentaje (96%) de aislados resistentes al menos a 1 antibiótico, donde la multiresistencia de 3 hasta 6 antibióticos representó el 82%. Los aislados de Shigella spp y E. coli no diarreogénica presentaron perfiles de resistencia similares, predominando la multiresistencia (a 4 antibióticos, en contraste a ETEC y EPEC, con menores porcentajes de resistencia. Esto sugiere que E. coli no diarreogénica puede servir de reservorio de genes de multiresistencia a otros patógenos y viceversa y que la expansión de la multiresistencia estaría relacionada a la prevalencia de enteropatógenos circulantes. Se observó una asociación significativa entre la presencia del integrón de clase 2 con la multiresistencia (a 4 antibióticos en todos los aislados analizados y con el integrón de clase 1 (Shigella spp y E. coli no diarreogénica). La presencia de integrones estuvo asociada en mayor frecuencia a aislados resistentes a 7 antibióticos analizados. Este estudio constituye el primer reporte en nuestro medio de la multiresistencia antimicrobiana asociada a integrones detectados por métodos moleculares, y refleja la amplia distribución de los mismos, tanto en la flora normal como patogénica de la población infantil de la ciudad de La Paz. En conjunto, los datos obtenidos tienen relevancia para el tratamiento antimicrobiano de enfermedades diarreicas y control de la diseminación de la resistencia.

A total of 138 samples collected in the city of La Paz, including enteropathogens isolated from stools of children with diarrhea as well as fecal E. coli from healthy children, were analyzed to evaluate integron-associated antimicrobial multi-resistance distribution. The highest rate of resistance was against Ampicillin (95%), Streptomycin (90%) followed by Cotrimoxazole (60%). A high percentage (96%) of antimicrobial resistance and that multi-resistance expansion may be associated with the circulating enteropathogens prevalence. In all isolates, a significant association among class 2 integron and (4 antibiotic multi-resistance was found, as well as between class 1 integron and isolates from Shigella and non-diarrheogenic E coli. Integron presence was associated with the resistance to 7 antibiotics. This is the first report of molecular detection of integrons among pathogenic and normal flora of child population of city of La Paz demonstrating isolates to at least one antibiotic and multiresistance to between 3-6 antibiotics (82%) was found. Resistance patterns were similar among Shigella spp and non-diarrheogenic E coli, showing high multi-resistance prevalence to (4 antibiotics, in contrast to ETEC and EPEC. These data suggest, that non-diarrheogenic E coli can serve as multi-resistance genes reservoir to other pathogens and vice versa, a wide integron-associated antimicrobial multi-resistance. These results are relevant to antimicrobial diarrhea treatment and resistance dissemination control.

Caracterización geno-fenotípica de aislados de Escherichia coli AEEC de pacientes pediátricos con procesos diarreicos infecciosos en la ciudad de La Paz: implicancias para el diagnóstico y epidemiología de las enfermedades diarreicas agudas / Geno-Phenotypic characterization of aeec Escherichia coli isolated from children with infectious diarrheal diseases in La Paz: relevancy for the diagnosis and epidemiology of acute diarrheal diseases

En el presente estudio se realizó la caracterización de Escherichia coli Enteropatogénica (EPEC) y Escherichia coli Enterohemorrágica (EHEC), dos categorías patogénicas de E. Coli, causantes de la lesión de adherencia y esfacelación (EAEE), en muestras de heces diarreicas de niños menores a 5 años. El perfil patogénico de EAEE se realizo mediante el análisis por PCR, de los genes intimina (eae), bundlina (bfpA) y toxinas siga (stx1 y stx2). Estas pruebas, se complementaron con ensayos fenotípicos de la resistencia a antibióticos, fermentación de sorbitol y producción de b-D-glucoronidasa. La prevalencia de EAEE fue del 7% con preponderancia de las cepas EPEC (95%) sobre EHEC. Se encontró una mayor proporción (83%) de cepas EPEC atípicas que típicas. Un alto porcentaje de los aislados de EPEC es resistente a más de 5 antibióticos analizados. La frecuencia de multiresistencia a bloques de 5 y 2 antibióticos sugiere que la resistencia es transmisible por vía horizontal. La correlación entre la pertenencia a un serogrupo particular de EPEC y las características genotípicas, mostró heterogeneidad en el perfil de patogenicidad tanto entre un mismo como entre diferentes serogrupos, demostrando que el diagnostico de DEC mediante serotipificación no es útil en nuestro medio. Los aislados de EHEC, se caracterizan por presentar una marcada susceptibilidad a los antibióticos. Se reporta la presencia de los serogrupos O157 y O6. Este estudio, constituye el primer reporte en nuestro medio sobre la determinación y caracterización geno-fenotípica de EPEC y EHEC por métodos moleculares. En conjunto, los datos obtenidos tienen relevancia para el diagnostico, tratamiento y estudio de la epidemiología de AEEC en las EDA en Bolivia.

In this study, enteropathogenic (EPEC) and enterohemorrhagic (EHEC) E. Coli, two E. Coli categories causing attaching and effacing lesions, were isolated and characterized from children with diarrhea less than 5 years of age. The AEEC pathogenic profile was analyzed by PCR for the presence of the intimin (eae), bundle-forming pilus (bfpA) and Shiga toxin (stx, stx2) genes. Phenotypic analysis for the presence of antibiotic multi-resistance, sorbitol fermentation and B-D glucoronidase were also performed. AEEC prevalence was 7%. EPEC accounted for 95% of the isolates of which 83% were atypical. A high percentage of EPEC isolates is resistant to more than 5 antibiotics. The multi-resistance frequency to 5 and 2 antibiotics suggest antibiotic resistance transmission by lateral transfer. The lack of correlations between EPEC serogroups and genotypic strain profile demonstrates that serological DEC diagnosis is not useful for local isolates. EHEC isolates were remarkably susceptible to most of the antibiotics tested. The isolation of 0157 and 06 serogroups is reported. This is the first report of EPEC and EHEC molecular strain characterization. The results described are relevant for EAEE diagnosis, treatment and epidemiology of diarrheal diseases in Bolivia.