Surveillance of Shiga toxin-producing Escherichia coli associated bloody diarrhea in Argentina / Vigilancia de diarrea sanguinolenta asociada a Escherichia coli productor de toxina Shiga en Argentina

Abstract In Argentina, hemolytic uremic syndrome (HUS) caused by Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC-HUS) infection is endemic, and reliable data about prevalence and risk factors have been available since 2000. However, information about STEC-associated bloody diarrhea (BD) is limited. A prospective study was performed during the period October Surveillance; 2018-June 2019 in seven tertiary-hospitals and 18 referral units from different regions, aiming of STEC-HUS cases in the same hospitals and during the same period were also assessed. Twenty-nine (4.1%) of the BD patients were STEC-positive, as determined by the Shiga Toxin Quik Chek (STQC) test and/or the multiplex polymerase chain reaction (mPCR) assay. The highest fre-quencies were found in the Southern region (Neuquén, 8.7%; Bahía Blanca, 7.9%), in children between 12 and 23 month of age (8.8%), during summertime. Four (13.8%) cases progressed to HUS, three to nine days after diarrhea onset. Twenty-seven STEC-HUS in children under 5 years of age (77.8%) were enrolled, 51.9% were female; 44% were Stx-positive by STQC and all by mPCR. The most common serotypes were O157:H7 and O145:H28 and the prevalent geno-types, both among BD and HUS cases, were sfx2a-only or -associated. Considering the endemic behavior of HUS and its high incidence, these data show that the rate of STEC-positive cases is low among BD patients. However, the early recognition of STEC-positive cases is important for patient monitoring and initiation of supportive treatment.

Resumen En Argentina, el síndrome urémico hemolítico asociado a Escherichia coli productor de toxina Shiga (STEC-SUH) es endémico y, desde 2000, de notificación obligatoria. Sin embargo, la información sobre diarrea sanguinolenta (DS) asociada a STEC (DS-STEC) es limitada. Se realizó un estudio prospectivo desde octubre de 2018 hasta junio de 2019 en siete hospitales de tercer nivel y 18 unidades de referencia de diferentes provincias argentinas, con el objetivo de determinar la frecuencia de casos de DS-STEC en 714 niños de 1 a 9 años que tuvieron DS (I) y la tasa de progresión de DS a SUH en dicha cohorte (II). También se evaluó el número y distribución regional de casos de STEC-SUH en los mismos hospitales en dicho período. Veintinueve casos de DS (4,1%) fueron STEC-positivos, determinados por Shiga Toxin Quik Chek (STQC) o PCR múltiple (mPCR). Las frecuencias más altas se encontraron en el sur del área relevada (Neuquén, 8,7%; Bahía Blanca, 7,9%), en niños de 12 a 23 meses (8,8%), en verano. Cuatro casos de DS-STEC (13,8%) progresaron a SUH, de tres a nueve días después del inicio de la diarrea. Se registraron 27 niños con STEC-SUH, estos fueron mayoritariamente <5 anos (77,8%) del sexo femenino (51,9%). El 44% de estos casos fueron Stx-positivos por STQC y todos por mPCR. Los serotipos más comunes fueron O157:H7y O145:H28, y el genotipo predominante fue stx2a, solo o asociado, en DS y SUH. Considerando el comportamiento endémico del SUH y su alta incidencia, estos datos muestran que la tasa de casos de DS-STEC es baja. Sin embargo, su reconocimiento temprano es importante para el seguimiento e inicio del tratamiento de sostén.

Detección y caracterización de Escherichia coli productor de toxina Shiga a partir de casos clínicos y de alimentos en Uruguay / Detection and characterization of Shiga toxin - producing Escherichia coli from clinical cases and food in Uruguay

Establecimos la frecuencia de aislamiento de Escherichia coli productor de toxina Shiga (STEC) a partir de muestras clínicas y de alimentos, así como las características fenotípicas y genotípicas de las cepas recuperadas. Se analizaron 198 muestras fecales de niños con diarrea sanguinolenta (DS), 14 muestras fecales de niños con síndrome urémico hemolítico (SUH) y 220 muestras de carne picada. También se estudiaron 4 cepas STEC aisladas de alimentos embutidos. Se recuperó STEC de 3 (1,5%) de los niños con DS, de 1 (7%) niño con SUH y de 4 (1,8%) de las muestras de carne picada. Todas las cepas fueron eae y ehxA positivas. Los serotipos detectados fueron: O157:H7 (9 cepas), O26:H11 (2 cepas), O111:NM (1 cepa) y O145:HNT (1 cepa). Todas las cepas O157:H7 portaron el subtipo eae-g1; las cepas O26:H11 y O145:HNT portaron el subtipo eae-b1 y la cepa O111:NM portó el subtipo eae-g2/q. Las cepas STEC del mismo serogrupo mostraron alta diversidad genética. En Uruguay STEC no sería agente frecuente de diarrea con sangre en niños. Sin embargo, las cepas recuperadas presentaron los genes asociados con enfermedad severa y 2 de los 3 niños infectados con STEC evolucionaron a SUH. La carne picada y otros alimentos serían vehículos importantes de O157:H7.

We have assessed the frequency of Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) in clinical and food samples as well as studied the genotypic and phenotypic characteristics of the recovered strains. One hundred ninety eight fecal samples from children with bloody diarrhea (BD), 14 from children with hemolytic uremic syndrome (HUS), 220 ground beef samples and 4 STEC isolates from other beef-derived products were analyzed. The STEC strains were isolated from 3 (1.5%) children with bloody diarrhea, 1 (7%) from a child with HUS and 4 (1.8%) from ground beef samples. All strains were eae and ehxA positive. The serotypes found were: O157:H7 (9 strains), O26:H11 (2), O111: NM (1) and O145:HNT (1). All O157:H7 STEC strains harbored the eae subtype g1, O26:H11 and O145:HNT strains, subtype b1 and O111:NM strain, subtype g2/q. The STEC strains of the same serogroup showed high genetic diversity. In Uruguay, STEC is not frequently isolated from cases of bloody diarrhea in children. However, all the recovered STEC strains carried the genes associated with severe disease and 2 out of 3 children infected with STEC developed HUS. Ground beef and other food products might be important vehicles for O157:H7 strains.

Efecto citotóxico en colon humano de Escherichia coli enterohemorrágico aislado de terneros con diarrea sanguinolenta / Cytotoxic effect in human colon of enterohemorrhagic Escherichia coli isolated from calves with bloody diarrhea

Escherichia coli productor de toxina Shiga (STEC) es el patógeno emergente en alimentos de mayor impacto, siendo su principal reservorio el ganado bovino. STEC puede causar diarrea, colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico. El presente trabajo estudió la acción citotóxica de dos cepas de STEC aisladas de heces de terneros diarreicos en colon humano in vitro. Los fragmentos se montaron como un diafragma en una cámara de Ussing y se incubaron con las cepas patógenas. El flujo neto absortivo de agua (Jw) disminuyó y la corriente de cortocircuito (Isc) aumentó significativamente (P < 0,01) con respecto al control negativo. Los tejidos presentaron erosión de la mucosa, exfoliación del epitelio, y presencia de pseudomembranas en el lumen. A nivel de la lámina propia se observaron lesiones circulatorias leves. Una moderada infiltración de neutrófilos se observó en el lumen y en las células epiteliales. Las criptas colónicas no se vieron afectadas. El grado de lesión fue similar en ambas cepas experimentales. Este es el primer estudio que demuestra que cultivos de cepas de STEC aisladas de ganado bovino producen efectos citotóxicos en colon humano in vitro.

Shiga toxin-producing E. coli (STEC) is one of the most important emergent pathogen in foods, being its main reservoir bovine cattle. STEC can cause diarrhea, hemorrhagic colitis and hemolytic-uremic syndrome. The present work have studied the cytotoxic action in human colon of cultures of two STEC strains isolated from faeces of calves with bloody diarrhea. Colonic mucosa was mounted as a diaphragm in a Ussing chamber and incubated with the cultures of pathogenic strains. Net water flow (Jw) decreased and the short-circuit current (Isc) increased significantly (p < 0,01) compared to negative control. Tissues showed an erosion of the mucose, epithelial exfoliation, and presence of pseudo-membranes in the lumen. Mild circulatory lesions were observed in the lamina propia. A moderate neutrophils infiltration was observed in the lumen and into the epithelial cells. Colonic crypts were not disrupted. Both experimental strains caused a similar lesion on colon tissues. This is the first study that shows that cultures of STEC strains isolated from bovine cattle produce cytotoxic effects in vitro in human colon.