Identificação molecular de Escherichia coli diarreiogênica na Bacia Hidrográfica do Rio Xopotó na região do Alto Rio Doce / Molecular identification of diarrheagenic Escherichia coli in the watershed of Xopotó River, in Alto do Rio Doce, Brazil

RESUMO Esta pesquisa científica teve como principal objetivo identificar patótipos de Escherichia coli diarreiogênica nas águas superficiais da Bacia Hidrográfica do Rio Xopotó, na região do Alto Rio Doce, Minas Gerais. Os estudos referentes às estirpes diarreiogênicas de E. coli no meio ambiente no Brasil são escassos. A bacia hidrográfica escolhida para o estudo sofre intensa degradação ambiental devido ao lançamento de esgoto in natura em seus corpos d'água e às atividades antrópicas, como a agropecuária. As coletas de água nos 13 pontos amostrais foram realizadas em duas épocas do ano de 2015 (abril e julho). Para identificação dos genes de E. coli diarreiogênica, utilizou-se o método de reação em cadeia da polimerase (PCR). A bacia hidrográfica apresentou contaminação diarreiogênica de patótipos E. coli produtora de toxina Shiga (STEC), E. coli enteropatogênica (EPEC) e E. coli enterotoxigênica (ETEC), tal ocorrência foi constante em ambas as campanhas. Os genes de virulência observados foram: na STEC, toxina Shiga (Stx1), responsável por causar doenças renais graves, como a síndrome hemolítico-urêmica (SHU); já a EPEC apresentou somente o gene virulento eae, característico do subgrupo atípico (aEPEC); a ETEC apresentou toxinas termolábeis (LT). A presença desses patótipos representa potencial risco de doenças diarreiogênicas na população que utiliza os recursos hídricos, particularmente idosos e crianças, e evidencia o comprometimento da qualidade microbiológica dos cursos d'água constituintes da Bacia Hidrográfica do Rio Xopotó, decorrente principalmente da ausência de estações de tratamento de esgoto (ETEs).

ABSTRACT The main purpose of this scientific research was to identify pathotypes of diarrheogenic Escherichia coli in the watershed of Xopotó River, in Alto do Rio Doce, Minas Gerais region, Brazil. The studies referring to the stirps diarrheagenics of E. coli in the environment in Brazil are scarce. The watershed chosen for the study suffers intense environmental degradation due the release of raw sewage into their water bodies and human activities, such as agriculture. The water collecting at 13 sampling points were held in two periods of the year 2015 (April and July). For the identification of the genes of diarrheagenic E. coli, the method of reaction polymerase chain (PCR) was used. The watershed presented pathogenic contamination of pathotypes Shiga toxin-producing E. coli (STEC), enteropathogenic E. coli (EPEC), and enterotoxigenic E. coli (ETEC) such a constant occurrence in both campaigns. The virulence genes observed were: STEC, Shiga toxin (Stx1), responsible for causing severe kidney disease as hemolytic-uremic syndrome (HUS). Besides that, EPEC presented only the virulent gene eae, characteristic of the atypical subgroup (aEPEC), as well as thermolabile toxins (LT). The presence of these pathotypes represents potential risk of diarrheagenic diseases in the population that uses the water resources, particularly the elderly and children, and demonstrates the commitment of the microbiological quality of constituents watercourses of the watershed of Xopotó River, mainly because the lack of sewage treatment facilities.

Placental and colostral transfer of antibodies reactive with enteropathogenic Escherichia coli intimins α, ß, or γ / Transferência placentária e colostral de anticorpos reativos a Escherichia coli enteropatogênica com expressão das intiminas α, ß, or γ

Abstract Objective: Intimins are protein adhesins of enteropathogenic Escherichia coli and enterohemorrhagic E. coli capable of inducing attachment and effacement lesions in enterocytes. Anti-intimin antibodies are important for the protection from enteropathogenic E. coli and enterohemorrhagic E. coli infections because these antibodies inhibit bacterial adhesion and impair the initial step of the pathogenesis. We studied the transfer of maternal anti-intimin antibodies from healthy Brazilian mothers to their newborns through the placenta and colostrum. Methods: Serum immunoglobulin G and secretory immunoglobulin A antibodies against conserved and variable regions of intimins α, β, and γ were analyzed using an enzyme linked-immunosorbent assay in the blood and colostrum from 45 healthy women as well as cord blood serum samples from their newborns. Results: The concentrations of antibodies reactive with α intimin were significantly lower than those of anti-γ and anti-conserved intimin antibodies in the colostrum samples. IgG serum antibodies reactive with all the subtypes of intimins were transferred to the newborns, but the concentrations of anti-conserved intimin serum antibodies were significantly higher in mothers and newborns than concentrations of antibodies against variable regions. The patterns of IgG transfer from mothers to newborns were similar for all anti-intimin antibodies. These values are similar to the percentage transference of total IgG. Conclusions: Anti-intimin antibodies are transferred from mothers to newborns through the placenta, and reinforce the protection provided by breastfeeding against diarrheagenic E. coli infections.

Resumo Objetivo: As intiminas são adesinas proteicas de Escherichia coli enteropatogênicas (EPEC) e enterro-hemorrágicas (EHEC) capazes de induzir as lesões attaching and effacing nos enterócitos. Anticorpos anti-intiminas são importantes para a proteção contra infecções por EPEC e EHEC porque esses anticorpos inibem a adesão bacteriana e impedem o passo inicial do mecanismo patogênico dessas bactérias. Nós estudamos a transferência de anticorpos maternos anti-intiminas de mães brasileiras saudáveis para os seus recém-nascidos através da placenta e do colostro. Métodos: Anticorpos séricos da classe IgG e secretórios da classe IgA (SIgA) reativos com as porções conservada (cons) e variáveis das intiminas α (vα), β (vβ) e γ (vγ) foram analisados pelo teste de ELISA no sangue e no colostro de 45 parturientes saudáveis e no sangue de cordão umbilical dos seus respectivos recém-nascidos. Resultados: As concentrações de anticorpos reativos com intimina vα foram significativamente mais baixas que as dos anticorpos anti-vγ e anti-cons nas amostras de colostro. Anticorpos IgG séricos reativos com todas as intiminas foram transferidos para os recém-nascidos, mas as concentrações de anti-cons foram significativamente mais altas tanto nas mães como nos recém-nascidos do que os anticorpos reativos com as regiões variáveis das intiminas. O padrão de transferência de IgG das mães para os recém-nascidos foi muito semelhante para todos os anticorpos anti-intiminas. Os valores de porcentagem de transferência foram semelhantes à transferência de IgG total. Conclusões: Anticorpos anti-intimina são transferidos das mães para os recém-nascidos pela placenta e corroboram a proteção contra infecções por Escherichia coli diarreiogênicas (DEC) conferida pelo aleitamento materno.

Perfil de susceptibilidade antimicrobiana e identificação de patotipos diarreiogênicos entre amostras de Escherichia coli isoladas de alimentos / Antimicrobial susceptibility profile and identification of pathotypes diarrheagenic between Escherichia coli strains isolated from food

O presente estudo objetivou avaliar o perfil de susceptibilidade antimicrobiana e a ocorrência de patotipos diarreiogênicos (E. coli entoropatogênica/EPEC, E. coli enterotoxigênica/ETEC, E. coli produtora de shiga toxina/STEC, E. coli enteroinvasiva/EIEC e E. coli enteroagregativa/EAEC) em amostras de Escherichia coli, isoladas de diversos alimentos destinados ao consumo humano e naqueles envolvidos em surtos de Doença de Transmissão Alimentar (DTA), em Minas Gerais, Brasil. O perfil de susceptibilidade antimicrobiana das amostras de E. coli foi avaliado por meio da técnica de Concentração Mínima Inibitória e os patotipos de E. coli diarreiogênica pela Reação em Cadeia de Polimerase, utilizando-se os marcadores de virulência eae, bfpA, eltB, estA, st1, stx1, stx2, ipaH e aatA. Dentre as 220 amostras de E. coli analisadas, 60 (27,3%) apresentaram-se resistentes ou com resistência intermediária. Entre estas, oito (13,3%) foram consideradas multirresistentes. Os fármacos amicacina e gentamicina foram os mais eficazes, diferentemente da ampicilina, que apresentou o maior percentual de amostras resistentes (10,9%). Não foram identificados os patotipos de EPEC, STEC, EIEC e EAEC. Duas amostras de E. coli (0,9%), isoladas de um salgado (pão de queijo) e de uma refeição mista (galinhada), foram classificadas como ETEC. Ambas albergavam os marcadores de virulência eltB, estA e st1. Estas foram caracterizadas como pertencentes sorotipos O9:H10 e O9:H33. Conclui-se que entre as amostras de E. coli, isoladas de alimentos destinados ao consumo humano em Minas Gerais e naqueles envolvidos em surtos de DTA, existem de amostras consideradas multirresistentes e diarreiogênicas.

This study aimed to evaluate the profile of antimicrobial susceptibility and the occurrence of diarrheagenic pathotypes (E. colientoropatogênic/EPEC, E. coli enterotoxigenic/ETEC, E. coli producing shiga toxin/STEC, E. coli enteroinvasive/EIEC and E. colienteroaggregative/EAEC) in Escherichia coli isolated from different foods intended for human consumption and those involved in foodborne disease outbreaks, in Minas Gerais, Brazil. The antimicrobial susceptibility of strains of E. coli was evaluated by the Minimum Inhibitory Concentration technique and pathotypes of E. coli diarrheagenic by polymerase chain reaction, using the virulence markers eae, bfpA, eltB, st1, stx1, stx2, ipaH and aatA. Among the 220 strains of E. coli analyzed, 60 (27.3%) were resistant or intermediate resistance. Among these, eight (13.3%) were considered multiresistant. The amikacin and gentamicin drugs were the most effective, unlike ampicillin, which had the highest percentage of resistant strains (10.9%). Pathotypes of EPEC, STEC, EIEC and EAEC were not identified. Two strains of E. coli (0.9%) isolated from a salty (cheese bread) and a mixed meal (chicken meal) were classified as ETEC. Both harbored the virulence markers eltB, estA and st1. These were characterized as serotypes O9:H10 and O9:H33. We conclude that among samples of E. coli, isolated from foods for human consumption in Minas Gerais and those involved in outbreaks of DTA, there are samples considered multiresistant and diarrheogenic.