ß-lactamasas de espectro extendido y factores de virulencia en Escherichia coli uropatógenas en asilos de ancianos en Lima, Perú / ß-lactamases and virulence factors in uropathogenic Escherichia coli in nursing homes in Lima, Peru

RESUMEN Los asilos de ancianos son instituciones con una alta prevalencia de infecciones del tracto urinario ocasionado por Escherichia coli productoras de ß-lactamasas de espectro extendido (BLEE), con diversos factores de virulencia. El objetivo del estudio fue determinar la frecuencia del gen bla CTX-M y de ocho genes de virulencia en 35 E. coli uropatógenas productoras de BLEE provenientes de seis asilos en Perú, durante el 2018. El 57,1% (20/35) de las E. coli fueron portadores del gen bla CTX-M. Además, se obtuvo una frecuencia del 46% (15/35) y 37% (13/35) de hly-alfa y cnf-1, respectivamente; elevada presencia de los genes iucC (63%, 22/35), aer (94%, 33/35) y chuA (94%, 33/34) y una frecuencia del 46% (16/35) y del 91% (32/34) de los genes pap GII y nanA, respectivamente. Existe predominancia en la distribución del gen bla CTX-M, además de una alta frecuencia de exotoxinas que le confieren una ventaja competitiva para diseminarse hacia el torrente sanguíneo.

ABSTRACT Nursing homes are institutions with high prevalence of urinary tract infections caused by ESBL-producing E. coli with several virulence factors. The aim of this study was to determine the frequency of the bla CTX-M gene and eight virulence genes in 35 ESBL-producing uropathogenic E. coli from six nursing homes in Peru during 2018. Of the E. coli samples, 57.1% (20/35) were carriers of the bla CTX-M gene. Furthermore, we obtained frequencies of 46% (15/35) and 37% (13/35) for hly-alpha and cnf-1, respectively; we also found high presence of the iucC (63%, 22/35), aer (94%, 33/35) and chuA genes (94%, 33/34) as well as a frequency of 46% (16/35) and 91% (32/34) for the pap GII and nanA genes, respectively. The bla CTX-M gene is predominant and a high frequency of exotoxins gives it a competitive advantage for spreading into the bloodstream.

Respuesta inmunológica y bioquímica de ancianos con infección urinaria frente factores de virulencia en Escherichia coli uropatógenas / Immunological and biochemical response of older adults with urinary tract infection to uropathogenic Esherichia coli virulence factors

RESUMEN Con el objetivo de evidenciar diferencias en la respuesta inmunológica y bioquímica de ancianos con infección del tracto urinario (ITU) por Escherichia coli (E. coli) frente a factores de virulencia de importancia en la patogenia de la ITU, se realizó un estudio descriptivo en el cual se evaluaron 24 muestras de orina de adultos mayores con ITU provenientes de centros de reposo gerontológicos. Se determinó la concentración de hierro, TNF-α, IL-1β y la capacidad antioxidante en la orina, encontrándose una relación entre una mayor concentración de hierro y de hematíes en la orina con la presencia del gen pap GII en la E. coli. Se concluye que los adultos mayores con ITU por E. coli portadoras del gen pap GII, presentan mayor daño tisular.

ABSTRACT Descriptive study in which 24 urine samples from older adults with urinary tract infection (UTI), from nursing homes, were evaluated; in order to identify differences in the immune and biochemical response from older adults with UTI by Escherichia coli (E. coli) to major virulence factors in the pathogenesis of UTI. Iron concentration, TNF-α, IL-1β and antioxidant capacity in urine were determined. A relation was found between, an increase in iron and red blood cell concentration in urine, and the presence of the pap GII gene found in E. coli. It is concluded that older adults, with UTIs by E. coli with the gene pap GII, have increased tissue damage.

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)

Infecciones del tracto urinario, inmunidad y vacunación / Urinary tract infections, immunity, and vaccination

Resumen Las infecciones del tracto urinario (ITU) se consideran como una de las principales causas de morbilidad en el mundo, y Escherichia coli uropatogénica (UPEC, por sus siglas en inglés) es el agente causal asociado a estas infecciones. La alta morbilidad generada por las ITU y la limitación de tratamientos debido al aumento de la resistencia bacteriana a los diversos antibióticos inducen la búsqueda de nuevas alternativas contra estas infecciones. El conocimiento que se ha generado acerca de la respuesta inmunitaria en el tracto urinario (TU) es importante para el desarrollo de estrategias efectivas en la prevención, el tratamiento y el control de las ITU. Los avances en las herramientas de biología molecular y bioinformática han permitido generar proteínas de fusión consideradas como biomoléculas potenciales para el desarrollo de una vacuna viable contra las ITU. Las adhesinas fimbriales (FimH, CsgA y PapG) de UPEC son factores de virulencia que contribuyen a la adherencia, la invasión y la formación de comunidades bacterianas intracelulares. Pocos estudios in vivo e in vitro han mostrado que las proteínas de fusión promueven una respuesta inmunitaria eficiente y de protección contra las ITU causadas por UPEC. Adicionalmente, la vía de inmunización intranasal con moléculas inmunogénicas ha generado una respuesta en la mucosa del TU en comparación contra otras vías de inmunización. El objetivo de esta revisión fue proponer un diseño de vacuna contra las ITU causadas por UPEC, describiendo el panorama general de la infección, el mecanismo de patogenicidad de la bacteria y la respuesta inmunitaria del huésped.

Abstract Urinary tract infections (UTI) are considered one of the main causes of morbidity worldwide, and uropathogenic Escherichia coli (UPEC) is the etiological agent associated with these infections. The high morbidity produced by the UTI and the limitation of antibiotic treatments promotes the search for new alternatives against these infections. The knowledge that has been generated regarding the immune response in the urinary tract is important for the development of effective strategies in the UTI prevention, treatment, and control. Molecular biology and bioinformatic tools have allowed the construction of fusion proteins as biomolecules for the development of a viable vaccine against UTI. The fimbrial adhesins (FimH, CsgA, and PapG) of UPEC are virulence factors that contribute to the adhesion, invasion, and formation of intracellular bacterial communities. The generation of recombinant proteins from fimbrial adhesins as a single molecule is obtained by fusion technology. A few in vivo and in vitro studies have shown that fusion proteins provide an efficient immune response and protection against UTI produced by UPEC. Intranasal immunization of immunogenic molecules has generated a response in the urinary tract mucosa compared with other routes of immunization. The objective of this review was to propose a vaccine designed against UTI caused by UPEC, describing the general scenario of the infection, the mechanism of pathogenicity of bacteria, and the immune response of the host.

Resistencia bacteriana de Escherichia coli uropatogénica en población nativa amerindia Kichwa de Ecuador / Bacterial resistance of uropathogenic Escherichia coli in native Kichwa Amerindian population of Ecuador

Contexto: Escherichia coli uropatógena (ECUP) se presenta como uno de los principales agentes etiológicos en infecciones del tracto urinario (ITUs) no complicadas (70-95%). El objetivo del tratamiento de ITUs no complicadas es obtener curación clínica y microbiológica. Para ello, es de particular importancia el conocimiento de las tasas de resistencia antibiótica local. Objetivo: identificar los perfiles de resistencia a antibióticos de primera línea para ITUs no complicadas en poblaciones nativas amerindias Kichwas ecuatorianas, en donde el tratamiento empírico se basa en trimetoprim/sulfametoxazol, ampicilina, y ciprofloxacina mayoritariamente. Métodos: se analizaron 335 muestras de orina procedentes de las poblaciones de Zumbahua, Colta y Guamote, en un periodo de 4 meses (febrero-mayo 2016). Las muestras fueron incubadas por 24 y 48 horas en agar Eosin Methylene Blue (EMB), para luego ser identificadas en género y especie por pruebas bioquímicas. Para determinar la susceptibilidad antibiótica, se realizó la técnica de difusión en disco de Kirby-Bauer. Para la Concentración Inhibitoria Mínima (CIM), se utilizó la técnica de microdilución en caldo (Vitek 2). El método de doble disco fue la técnica utilizada para la detección de betalactamasas de espectro extendido (BLEE). Resultados: noventa (26,9%) muestras mostraron un recuento significativo de ≥105 (ufc)/ml, compatibles con ITUs. El microorganismo identificado con mayor frecuencia fue E. coli (n=75; 83,3%). La resistencia antibiótica encontrada para los aislados de E. coli fue de 56,7% a trimetoprim/sulfametoxazol, 52,5% a ampicilina, 43.3% a ácido nalidíxico, 32.5% a ciprofloxacina, 28.3% a norfloxacina, 25% a levofloxacina, 15.85% a cefazolina, 17.5% a cefoxitina, 15% a cefuroxima, 15% a ceftazidima, cefotaxima, y ceftriaxona, 15% a cefepima, 7,5% a nitrofurantoina y 1,7% a fosfomicina. Se identificaron 7 aislados productores de betalactamasas de espectro extendido (BLEE). Conclusión: con los resultados obtenidos se recomienda no utilizar ampicilina, trimetoprim/sulfametoxazol, ni quinolonas en la zona estudiada como terapia empírica. Se sugiere instaurar tratamiento empírico con fosfomicina o nitrofurantoina para ITUs no complicadas. (AU)

Escherichia coli resistente a la fosfomicina: un hecho que nos invita a reflexionar sobre la resistencia bacteriana / Escherichia coli resistant to fosfomycin: a fact that invite us to think about antibiotic resistance

La resistencia bacteriana es un problema de salud pública que dificulta cada vez más el tratamiento de los pacientes con infecciones del tracto urinario o de otros sistemas. Si bien los casos de resistencia estaban restringidos al entorno hospitalario, en la actualidad son más comunes las infecciones adquiridas en la comunidad causadas por bacterias ultirresistentes. En este artículo se presenta una reflexión acerca del riesgo que representa la multirresistencia, y el surgimiento de resistencia a las alternativas terapéuticas para el tratamiento exitoso de las infecciones de tracto urinario, así como se reflexiona sobre puntos clave relacionados con el uso adecuado de las pruebas diagnósticas y los antibióticos en este tipo de infecciones.

Antibiotic resistance is a public health problem that makes urinary tract infections and infections in other organs increasingly difficult to treat. Although bacterial resistance was once restricted to hospitals, nowadays community acquired infections caused by multidrug resistant bacteria are be comingincreasingly more common. This review article reflects on the risks associated with antibiotic resistance and the emergence of resistance to alternative antibiotic treatments available for the successful treatment of urinary tract infections; it also considers key points concerning the proper use of diagnostic tests and the antibiotic drugs used to diagnose and treat these infections.

Phylogenetic and pathotype analysis of Escherichia coli swine isolates from Southern Brazil / Análise filogenética e de patotipos de Escherichia coli isoladas de suínos no Sul do Brazil

The current study evaluated the presence of virulence factors by a multiplex PCR technique and then phylogenetically classified the studied strains into groups A, B1, B2 and D, according to Clermont et al. (2000), in 152 intestinal and extraintestinal swine isolates of Escherichia coli. Seventy seven isolates tested were positive for virulence factors. Phylogenetic characterization placed 21 samples into group A, 65 into B1, 19 into B2 and 47 into D. Fourteen urine samples were classified as uropathogenic E. coli (UPEC), nine were both UPEC and enterotoxigenic E. coli (ETEC) and four were ETEC only. The most common phylogenetic classifications were B1 and D groups. Of the analyzed fecal samples, 25 were classified as ETEC. Phylogenetically, the group of higher occurrence was B1, followed by B2, A and D. For the small intestine samples, 20 were classified as ETEC. Phylogenetic analysis found groups B1 and A to be the most commons in these samples. Six isolated tissue samples were classified as ETEC and most of them were designated as group D by phylogenetic classification. The phylogenetic analysis could be employed in veterinary laboratories in the E. coli isolates screening, including the possibility of vaccine strain selection and epidemiological searches.

O presente estudo teve por objetivo avaliar a presença de diferentes fatores de virulência em 152 isolados de Escherichia coli intestinais e extra-intestinais provenientes de suínos pela técnica de PCR multiplex e classificá-los nos grupos filogenéticos A, B1, B2 e D, de acordo com Clermont et al. (2000). Setenta e sete isolados foram positivos para pelo menos um fator de virulência. Através da caracterização filogenética, 21 isolados foram caracterizados como pertencentes ao grupo A, 65 ao grupo B1, 19 ao grupo B2 e 47 isolados ao grupo D. Quatorze isolados de urina foram caracterizados como E. coli uropatogênica (UPEC); nove apresentaram fatores de UPEC e E. coli enterotoxigênica (ETEC) simultaneamente e quatro foram classificados como ETEC. Na classificação filogenética, os isolados provenientes de amostras de urina classificaram-se principalmente nos grupos D e B1. Das amostras de fezes analisadas, 25 demonstraram fatores de virulência característicos do patotipo ETEC. Filogeneticamente, o grupo de maior ocorrência foi o B1 seguido de B2, A e D. Em relação às cepas isoladas de intestino delgado, 20 foram caracterizadas como ETEC. Pela filogenia, 23 isolados classificaram-se nos grupos A ou B1. Seis isolados de tecidos foram qualificados como ETEC e a maioria deles foram designados como pertencentes ao grupo D, pela classificação filogenética. A análise filogenética pode ser empregada em laboratórios de diagnóstico veterinário como um screening para isolados de E. coli, incluindo a possibilidade de seleção de cepas vacinais e levantamentos epidemiológicos.

The ferric aerobactin receptor IutA, a protein isolated on agarose column, is not essential for uropathogenic Escherichia coli infection / O receptor de aerobactina IutA, uma proteína isolada em coluna de agarose, não é essencial para a infecção por Escherichia coli uropatogênica / El receptor de aerobactina IutA, una proteína aislada en columna de agarosa, no es esencial para la infección por Escherichia coli uropatógena

Although many proteins have been described involved in Escherichia coli colonization and infection, only few reports have shown lectins as important components in these processes. Because the mechanisms underlying E. coli colonization process involving lectins are not fully understood, we sought to identify the presence of other non-described lectins in E. coli. Here, we isolated a 75-kDa protein from E. coli on Sepharose column and identified it as ferric aerobactin receptor (IutA). Since IutA is controversially associated with virulence of some E. coli strains, mainly in uropathogenic E. coli (UPEC), we evaluated the presence of iutA gene in UPEC isolated from patients with urinary infection. This gene was present in only 38% of the isolates, suggesting a weak association with virulence. Because there is a redundancy in the siderophore-mediated uptake systems, we suggest that IutA can be advantageous but not essential for UPEC.

Apenas alguns relatos na literatura demonstram que lectinas são importantes nos processos de colonização e infecção por Escherichia coli. A falta de compreensão clara dos mecanismos envolvendo lectinas, no processo de colonização por E. coli, motivou a realização deste estudo para se identificar a presença de outras lectinas não descritas em E. coli. Neste trabalho, isolou-se uma proteína de 75kDa de E. coli em coluna de Sepharose, correspondente ao receptor de aerobactina férrica (IutA). A associação de IutA com virulência de cepas de E. coli é controversa, principalmente em E. coli uropatogênica (UPEC), o que levou a se avaliar a presença do gene iutA em UPECs isoladas de pacientes com infecção urinária. O gene estava presente em 38% dos isolados, sugerindo fraca associação com virulência. Devido à existência de redundância nos sistemas de captura de ferro, sugere-se, aqui, que IutA possa ser vantajosa, mas não essencial para UPEC.

La falta de una clara comprensión de los mecanismos de participación de las lectinas en el proceso de colonización por Escherichia coli, nos motivó a identificar la presencia de otras lectinas que no han sido descritas en E. coli. En este estudio, se aisló una proteína de 75kDa de E. coli en una columna de Sepharosa, correspondiente al receptor de aerobactina (IutA). La asociación de IutA con cepas virulentas de E coli es controvertido, especialmente en E. coli uropatógena (UPEC), lo que nos llevó a evaluar la presencia del gen iutA en UPECs aisladas de pacientes con infección urinaria. El gen estaba presente en 38% de los aislamientos, lo que sugiere una débil asociación con la virulencia. Debido a la existencia de redundancia en los sistemas de captura de hierro, se sugiere que IutA puede ser una ventaja, sin embargo no es esencial para la UPEC.

Efecto de la orquiepidádimitis por Escherichia coli uropatogénica sobre el epitelio germinal y la producción de testosterona / Effects of orchiepididimitis due to uropathogenic Escherichia coli on germinal epithelium and testosterone secretion

Introducción: Una de las complicaciones de la orquiepidédimitis (OE) aguda al largo plazo es la infertilidad secundaria a la atrofia testicular y el deterioro de la espermatogénesis. Los mecanismos fisiopatológicas exactos a través de los cuales la infección deteriora la espermatogénesis aún no están claros. Objetivo: Evaluar el impacto de la OE por Escherichia coli uropatógena (ECUP) sobre parámetros específicos de la espermatogénesis y esteroidogénesis. Materiales y método: El estudio incluyó 40 ratas Wistar macho. Post anestesia general se realizó una incisión escrotal media con posterior exposición de ambos epidídimos y conductos deferentes. Mediante la punción con una aguja 27G en el conducto deferente a un centímetro del epidídimo se inyectaron 50 ul de suspensión ECUP (10x6 UFC/ml) (grupo infectados) o suero fisiológico (grupo control). Las ratas fueron divididas en 4 grupos de 10 animales cada uno: el primer grupo infectado (n= 10) y control (n= 10) fue sacrificado a los 7 días y el segundo grupo infectado (n= 10) y control (n= 10) fue sacrificado a los 30 días post inoculación. Resultados: Respecto de los controles los animales infectados tuvieron menor (p< 0,05): concentración espermática (promedio +/- ds: 7 días = 100,2 +/- 56,8 vs 249,8 +/- 111,6; 30 días= 20,7 +/- 38,3 vs 75,3 +/- 98,7 millones/grm tejido en cola epidídimo); y mayor (p< 0,05): (i) degeneración del epitelio germinal e infiltración celular inflamatoria a los 30 días, y (ii) número de células espermatogénicas apoptóticas (índice apoptótico)detectadas por prueba de TUNEL a los 7 y a los 30 días. El ensayo inmunohistoquímico antivimentina reveló que las células apoptóticas dentro de los túbulos seminíferos fueron casi exclusivamente células germinales y no de Sertoli. No se observaron diferencias significativas en los niveles plasmáticos de testosterona entre el grupo infectado y control a los siete y treinta días de ser inyectados. Conclusiones: La OE aguda provocada...

Introduction: In the long term, one of the complications of epidydimo-orchitis (EO) is infertility due to testicular atrophy. The exact pathophisiologic mechanisms for impairment of spermatogenesis are not clear Objective: To evaluate the impact of infection by uropathogenic Escherichia coli (UPEC) on spermatogenesis and stereoidogenesis. Materials and method: The study included 40 Wistar male rats. Under general anesthesia a mid scrotal incision was performed. Both epidydimis and vas deferens were exposed. Using a 27G needle, 50 ul of either UPEC suspension (10x6 CFU/ml) or saline were injected. Rats were divided into 4 groups: the first study group (n =10) and controls ( n=10) were sacrificed at 7 days; the second study group (n =10) and controls (n =10) were sacrificed at 30 days post inoculation.Results: Compared to controls, infected animals had lower sperm concentration (p <0.05). The average +/- SD at 7 days was 100.2 +/- 56.8 vs 249.8 +/- 111.6 millions/gram of tissue from the tail of the epidydimis. At 30 days the results were 20.7 +/- 38.3 vs 75.3 +/- 98.7. The study group had more degeneration of germinal epithelium and inflammation at 30 days. The apoptotic index studied by TUNEL test at 7 and 30 days was higher. Immunohistochemistry with anti vimentin antibodies revealed that the apoptotic cells within seminifirous tubules were almost exclusively germ cells and not Sertoli cells. No significant differences on testosterone plasma levels between the study and control groups were found at 7 or 30 days post injection. Conclusions: Acute EO caused by retrograde inoculation of UPEC in rats generates a significant decrease in sperm concentration. This effect is secondary between others to an impairment of sperm activity at the seminiferous tubules generated by an increased apoptotic index of the sperm cells. The effect of EO on testosterone production seems irrelevant in the clinical setting.

Estudo dos fatores de virulência associados à formação de biofilme e agrupamento filogenético em Escherichia coli isoladas de pacientes com cistite / Study on virulence factors associated with biofilm formation and phylogenetic groupings in Escherichia coli strains isolated from patients with cystitis

Amostras de Escherichia coli, isoladas de pacientes do sexo feminino com quadro clínico de cistite, foram caracterizadas quanto à presença de fatores de virulência associados à formação de biofilme e ao agrupamento filogenético. Os resultados da reação em cadeia da polimerase demonstraram que todas as amostras foram positivas para o gene fimH (fímbria do tipo1), 91 amostras foram positivas para o gene fliC (flagelina) 50 amostras positivas para o gene papC (fímbria P), 44 amostras positivas para o gene kpsMTII (cápsula) e 36 amostras positivas para o gene flu (antígeno 43). Os resultados dos ensaios de quantificação da formação de biofilme demonstraram que 44 amostras formaram biofilme em microplacas de poliestireno e 56 amostras apresentaram resultado ausente/fraco. Também confirmamos a incidência das amostras de Escherichia coli no grupo filogenético B2 e D.

Escherichia coli samples isolated from female patients with cystitis were characterized with regard to the presence of virulence factors associated with biofilm formation and phylogenetic groupings. Polymerase chain reaction results demonstrated that all the samples were positive for the gene fimH (type 1 fimbriae), 91 for fliC (flagellins), 50 for papC (P fimbriae), 44 for kpsMTII (capsules) and 36 for flu (antigen 43). The results from assays to quantify the biofilm formation demonstrated that 44 samples produced biofilm on polystyrene microplates and 56 samples produced weak or no biofilm. We also confirmed that Escherichia coli samples were present in phylogenetic groups B2 and D.