ABSTRACT
Abstract Escherichia coli O157:H7 is a foodborne pathogen implicated in numerous outbreaks worldwide that has the ability to cause extra-intestinal complications in humans. The Enteropathogens Division of the Central Public Health Laboratory (CPHL) in Paraguay is working to improve the genomic characterization of Shiga toxin-producing E. coli (STEC) to enhance laboratory-based surveillance and investigation of foodborne disease outbreaks. Whole genome sequencing (WGS) is proposed worldwide to be used in the routine laboratory as a high-resolution tool that allows to have all the results in a single workflow. This study aimed to carry out for the first time, the genomic characterization by WGS of nine STEC O157:H7 strains isolated from human samples in Paraguay. We were able to identify virulence and resistance mechanisms, MLST subtype, and even establish the phylogenetic relationships between isolates. Furthermore, we detected the presence of strains belonging to hypervirulent clade 8 in most of the isolates studied.
Resumen Escherichia coli O157:H7 es un patógeno transmitido por alimentos implicado en numerosos brotes en todo el mundo y es capaz de causar complicaciones extraintestinales en humanos. La sección de «Enteropatógenos¼ del Laboratorio Central de Salud Pública trabaja en mejorar la caracterización genómica de STEC, de modo de potenciar la vigilancia laboratorial y la investigación de brotes de enfermedades transmitidas por alimentos. La secuenciación de genoma completo (WGS, por sus siglas en inglés) se propone a nivel mundial como una herramienta de alta resolución para ser utilizada en el laboratorio de rutina, ya que permite obtener todos los resultados en un único proceso. El objetivo de este trabajo fue llevar a cabo, por primera vez, la caracterización genómica por WGS de nueve cepas STEC O157:H7 aisladas en Paraguay a partir de muestras de origen humano. Pudimos identificar los factores de virulencia, los mecanismos de resistencia, el subtipo MLST, e incluso pudimos establecer la relación filogenética entre los aislamientos. Además, detectamos que la mayoría de las cepas pertenecían al clado hipervirulento 8.
ABSTRACT
Abstract Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) are a heterogeneous group of foodborne pathogens causing a broad spectrum of human disease, from uncomplicated diarrhea to hemolytic uremic syndrome (HUS). In this study, we report an HUS case associated with an O59:NM H19 mstrain, harboring stx2a, iha, lpfAO26, lpfAO113 genes associated with STEC, and aatA, aap, pic, sigA, agg4A genes associated with enteroaggregative E. coli (EAEC), named Stx-EAEC. The strain showed low toxicity on Vero cells, and was resistant to streptomycin and trimethoprim/sulfonamides. The child carried the bacteria for more than 100 days. Since the large outbreak associated with Stx-EAEC O104:H4, many strains with similar profiles have been described. In Germany, an O59:NM[H19] strain, with comparable characteristics to the Argentine strain, was isolated from a bloody diarrhea case. In Argentina, this is the first report of an HUS case associated with a Stx-EAEC infection, and represents a new challenge for the surveillance system. © 2019 Published by Elsevier Espana, S.L.U. on behalf of Asociacion Argentina de Microbiolog´a. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (https://creativecommons.org/ licenses/by-nc-nd/4.0/).
Resumen Escherichia coli productor de la toxina Shiga (STEC) es un grupo heterogéneo de patógenos transmitidos por alimentos que causan un amplio espectro de enfermedades humanas, desde diarrea no complicada hasta síndrome urémico hemolítico (SUH). Nosotros informamos de un caso de SUH por O59:NM[H19], que portaba los genes stx2a, iha, lpfAo26, lpfAoii3 asociados con STEC, y los genes aatA, aap, pic, sigA, agg4A de E. coli enteroagregativo (EAEC), llamado EAEC-Stx. La cepa mostró baja citotoxicidad en las células Vero, y fue resistente a estreptomicina y trimetoprima/sulfonamidas. El niño excretó la bacteria durante más de 100 días. Desde el brote asociado con EAEC-Stx O104:H4, se describieron muchas cepas con perfiles similares. En Alemania se aisló una cepa O59:NM[H19] de una diarrea sanguinolenta, con características comparables a la cepa argentina. Este es el primer informe de un caso de SUH asociado a una infección por EAEC-Stx, y representa un nuevo desafío para el sistema de vigilancia. © 2019 Publicado por Elsevier Espana, S.L.U. en nombre de Asociación Argentina de Microbiología. Este es un artículo Open Access bajo la licencia CC BY-NC-ND (http://creativecommons. org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
Subject(s)
Child , Humans , Male , Shiga-Toxigenic Escherichia coli/isolation & purification , Hemolytic-Uremic Syndrome/microbiology , ArgentinaABSTRACT
Escherichia coli productora de toxina Shiga (STEC) O157:H7 es el serotipo más frecuentemente identificado como agente causal de colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico (SUH), aunque se han descripto más de 100 serotipos con potencial patogénico similar. El objetivo del trabajo fue describir casos de enfermedad humana asociados a la infección por STEC O121:H19, atendidos en la ciudad de Mar del Plata y establecer la relación genética de los aislamientos mediante técnicas de epidemiología molecular. Se observó un amplio espectro en la severidad clínica de los ocho casos estudiados: dos fueron asintomáticos (contactos de SUH), un paciente tuvo diarrea sanguinolenta, y cinco presentaron SUH. Uno de los pacientes con SUH falleció. Las cepas O121:H19 portadoras del genotipo stx2a/eae/ehxA fueron sensibles a los antibióticos ensayados y presentaron por electroforesis en gel de campo pulsado (Xbal-PFGE) distintos patrones de macrorrestricción, con similitud del 84,25%. El patrón AREXKX01.0072, detectado en un SUH y en su contacto, es nuevo en la Base de Datos Nacional de STEC no-O157 de la Argentina. La utilización de métodos estandarizados de detección y tipificación de STEC permite a los laboratorios de referencia monitorear la frecuencia temporal y la distribución geográfica de las cepas circulantes para la prevención y control de estos patógenos asociados a enfermedad humana.
Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) O157:H7 is the most frequent serotype identified as causative agent of sporadic cases and outbreaks of diarrhea with or without blood, hemorrhagic colitis and hemolytic uremic syndrome (HUS), although more than 100 serotypes have been described of similar pathogenic potential. The aim of the study was to describe cases of human disease associated with STEC O121:H19 infections, assisted in Mar del Plata City, and to establish the genetic relationship of the isolates by molecular epidemiology techniques. A wide spectrum was observed in the clinical severity of the eight cases studied: two were asymptomatic (contacts of HUS), one patient had bloody diarrhea, and five cases presented HUS. One HUS case died. All STEC O121:H19 strains carried the stx2a/eae/ehxA genotype, were sensitive to all antibiotics tested and showed different macrorestriction patterns by pulsed-field gel electrophoresis (Xbal-PFGE), with 84.25% similarity. The pattern AREXKX01.0072, detected in a HUS case and in his contact, is new in the Argentine National Database of non-O157 STEC. The use of standardized methods for detection and typing of STEC allows reference laboratories to monitor the temporal frequency and geographical distribution of circulating strains for the prevention and control of these pathogens associated with human diseases.
Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC) O157:H7 é o sorotipo mais frequentemente identificado como o agente causador de colite hemorrágica e síndrome hemolítica urêmica (SHU), embora tenham sido descritas mais de 100 sorotipos com potencial patogênico semelhantes. O objectivo foi o de descrever os casos de doença humana associadas com a infecção por STEC O121:H19, assistido, na cidade de Mar del Plata e estabelecer relação genética de isolados utilizando epidemiologia molecular. Um amplo espectro foi observado na severidade clínica dos oito casos estudados, dois eram assintomáticos (contacto SHU), uma paciente teve diarreia com sangue, e cinco tiveram SHU. Um caso de SHU faleceu. As cepas O121:H19 portaram o genótipo stx2a/eae/ehxA, foram sensíveis aos antibióticos testados e apresentaram, por eletroforese em gel de campo pulsado (Xbal-PFGE), diferentes padrões de macrorestrição, com similaridade de 84,25%. O padrão AREXKX01.0072 detectado em SHU e em seu contato, é novo para a Base de Dados Nacional de STEC não-O157 na Argentina. O uso de métodos padrão de detecção e tipagem de STEC permite os laboratórios de referência monitorar frequência temporal e distribuição geográfica de estirpes circulantes para a prevenção e controlo destes agentes patogénicos associados com a doença humana.
Subject(s)
Shiga Toxin/analysis , Hemolytic-Uremic Syndrome , Molecular Epidemiology , Shiga Toxin/urine , Escherichia coli/virology , Hemolytic-Uremic Syndrome/ethnology , MicrobiologyABSTRACT
The objectives of this study were: (1) to estimate STEC frequency in hide and carcass samples taken from beef slaughterhouses supplying the domestic market in Argentina, (2) to establish the pheno-genotypic characteristics of STEC and non-toxigenic Escherichia coli of serogroups O26, O45, O103, O121, O111, O145 or O157 isolated from the analyzed samples and, (3) to study their clonal relatedness. Sixty hides and 60 carcasses were analyzed. At the screening step, 48% of hide and 80% of carcass samples tested positive for the stx gene by endpoint PCR. The STEC isolation rate was 5% for hides and 8% for carcasses. The isolation rate of STEC-positive for O26, O45, O103, O111, O145 or O157 serogroups was 0% for hides and 2% for carcasses. With the purpose of studying the clonal relatedness of isolates, macrorestriction fragment analysis by pulsed-field gel electrophoresis was performed. The results indicated cross-contamination between hides and between carcasses of animals in the same lot and, that the origin of carcass contamination was their own hide, or the hides of other animals in the same lot. The high detection rate at the screening step, especially in carcasses, and the evidence of cross-contamination show the need to apply additional in-plant intervention strategies aimed at preventing carcass contamination.
Los objetivos del presente estudio fueron tres: 1) estimar la frecuencia de Escherichia coli productor de toxina Shiga (STEC) en muestras de cuero y carcasa de bovinos en frigoríficos de consumo interno de Argentina; 2) realizar la caracterización feno-genotípica de las cepas STEC y de Escherichia coli no toxigénicas pertenecientes a los serogrupos O26, O45, 0103, O121, O145 u O157 aisladas a partir de las muestras analizadas; 3) establecer la relación clonal de ese conjunto de cepas. Se analizaron 60 cueros y 60 carcasas. En la etapa de tamizaje, el gen stx se detectó en el 48% de las muestras de cuero y en el 80% de las muestras de carcasa por una PCR de punto final. La frecuencia de recuperación de cepas STEC fue del 5% en cueros y del 8% en carcasas, y la de cepas STEC positivas para los serogrupos O26, O45, O103, O121, O111, O145 u O157 fue del 0% en los cueros y del 2% en las carcasas. La relación clonal de las cepas aisladas se investigó a través de electroforesis de campo pulsado y análisis de los patrones de macrorrestricción generados. Los resultados demostraron la existencia de contaminación cruzada entre cueros y carcasas de animales pertenecientes a un mismo lote, y también que el origen de la contaminación fue el propio cuero del animal o el cuero de otros animales pertenecientes al mismo lote. Los altos porcentajes de detección en la etapa de tamizaje, especialmente en carcasas, y la evidencia de contaminación cruzada ponen de manifiesto la necesidad de evaluar la implementación de estrategias de intervención tendientes a evitar la contaminación de carcasas.