Prevalence and molecular characterization of Shiga toxin-producing Escherichia coli isolates from human and sheep in Al-Madinah Al-Munawarah / Prevalencia y caracterización molecular de cepas de Escherichia coli productoras de toxina Shiga en seres humanos y ovejas de Al-Medina Al-Munawarah

ABSTRACT

Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) strains have emerged as important foodborne pathogens of global public health concern, causing life-threatening diseases. Sheep and their products have been documented as important reservoirs for STECs, especially E. coli O157. The aim of this study was to investigate STECs from diarrheal human and sheep in Al-Madinah Al-Munawarah, Saudi Arabia. Fecal samples were collected between June and August, 2015 from diarrheal humans (n = 134) and sheep (n = 87). Presumptive E. coli human-and sheep-isolated strains were identified for their serotypes, the associated virulence genes (Shiga toxin [stx1 , stx2 ], haemolysin [ehxA] and intimin [eae]) by polymerase chain reaction and their susceptibility to antibiotics. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) was used to demonstrate the genetic relatedness between Serotype O157H7 human- and sheep-isolated strains. Forty eight (48/221; 21.7%) STECs were recovered from both human and sheep, their serotypes were as follows O157H7, O26H11, O157HNM, O26HNM, O128H2, O48HNM, O111HNM and OUTHUT. Various virulence profiles and multiple antibiotic resistance were observed among the isolates. Twenty eight O157H7 serotypes (17 human isolates and 11 sheep isolates) were identified in 13 PFGE pulsotypes, where human and sheep isolates were highly related. PFGE banding profiles together with serotypes and genotypes afford proof that human and sheep can be colonized and infected with similar E. coli O157H7 strains. Our findings highlight the importance of epidemiological and microbiological surveillance of STECs; as well as the development of control measures to decrease risks associated with zoonotic O157H7.

RESUMEN

Las cepas de Escherichia coli (E. coli) productoras de toxina Shiga (STEC, del inglés Shiga toxin-producing E. coli) han surgido como importantes agentes patógenos de origen alimentario que son motivo de preocupación para la salud pública mundial, ya que provocan enfermedades potencialmente mortales. Se ha confirmado que las ovejas y sus productos son reservorios importantes para la STEC, especialmente E. coli O157. El objetivo de este estudio fue investigar STEC procedentes de deposiciones diarreicas humanas y ovinas en Al-Medina Al-Munawarah (Arabia Saudí). Se recogieron muestras fecales entre junio y agosto de 2015 de deposiciones diarreicas humanas (n = 134) y ovinas (n = 87). Se identificaron las presuntas cepas de E. coli humanas y ovinas por sus serotipos, los genes de virulencia asociados (toxina Shiga [stx1, stx2], hemolisina [ehxA] e intimina [eae]) por reacción en cadena de la polimerasa y la susceptibilidad a los antibióticos. Se utilizó la electroforesis en gel de campo pulsado (EGCP) para demostrar el parentesco genético entre el serotipo O157H7 de las cepas humanas y el de las ovinas. Se aislaron 48 STEC (48/221; 21,7%) tanto humanas como ovinas y sus serotipos fueron los siguientes O157H7, O26H11, O157HNM, O26HNM, O128H2, O48HNM, O111HNM y OUTHUT. Entre las cepas se observaron varios perfiles de virulencia y resistencia a múltiples antibióticos entre los aislamientos. Se identificaron 28 serotipos O157H7 (17 cepas humanas y 11 cepas ovinas) en 13 pulsotipos de la EGCP, en los que las cepas humanas y ovinas estaban sumamente vinculadas. Los perfiles de bandeos de la EGCP, junto con los serotipos y genotipos, ofrecen una prueba de que seres humanos y ovejas pueden ser colonizados e infectados por cepas similares de E. coli O157H7. Nuestros resultados destacan la importancia de la vigilancia epidemiológica y microbiológica de STEC, así como del desarrollo de medidas de control para reducir los riesgos asociados con la O157H7 zoonótica.