Análise genômica e perfil de virulência de Escherichia coli endometrial patogênica (EnPEC)

Abstract

A piometra é uma infecção do trato reprodutivo frequentemente diagnosticada na rotina clínica de animais de companhia. A patogênese da infecção ainda é pouco compreendida, porém fatores hormonais e a virulência bacteriana parecem ser importantes para o desenvolvimento da enfermidade. Escherichia coli endometrial patogênica (EnPEC) é o agente bacteriano mais comumente isolado de piometra em cadelas e gatas, no entanto esse patotipo é o menos estudado dentre o grupo de E. coli extraintestinais patogênicas (ExPEC). Estudos anteriores apontam que isolados de E. coli de piometra originam-se da microbiota intestinal e possuem genes de virulência normalmente encontrados em E. coli uropatogênicas (UPEC). Portanto, o objetivo desse trabalho é compreender o perfil de virulência de EnPECs para melhor caracterizar a patogenicidade desse patotipo. Para isso, o primeiro sequenciamento de genoma de um isolado EnPEC (E. coli_LBV005/17) foi realizado e o genoma analisado. A partir disso, genes de virulência foram selecionados e buscados em uma coleção de 45 isolados de EnPEC, sendo os mesmos também atribuídos aos filo-grupos de Clermont empregando-se a técnica de PCR multiplex. Ademais, o perfil de susceptibilidade dos isolados foi determinando pela técnica de disco-difusão em ágar. Uma ampla gama de genes de virulência, não apenas relacionados à UPEC, mas também à E. coli intestinais, foram identificados no genoma analisado. Interessantemente, a análise de MLST in silico classificou o isolado E. coli_LBV005/17 como E. coli ST131, um clone pandêmico multirresistente. Tanto o isolado E. coli_LBV005/17, quanto a maioria dos isolados EnPEC (68,8%) foram incluídos no filo-grupo B2 de Clermont. Dentre o perfil de virulência dos isolados testados, podemos destacar o gene fimA, como o mais frequente relacionado à adesão (98%); a presença dos genes codificantes de toxinas artA e cdtA, pela primeira vez relatados em isolados EnPEC; e a ampla distribuição do sistema de captação de ferro por enterobactina. Com relação à resistência antimicrobiana, apenas cinco isolados (11%) exibiram resistência múltipla in vitro, embora E. coli_LBV005/17 seja um isolado multirresistente. Por fim, os resultados demonstram o forte potencial patogênico de EnPEC e lançam alguns esclarecimentos e possibilidades para a melhor caracterização da patogenicidade desse patotipo.

Pyometra is a reproductive tract infection frequently diagnosed in the clinical routine of pets. The pathogenesis of the infection is still not understood, however hormonal factors and bacterial virulence appears to be important to the development of pyometra. Endometrial pathogenic E. coli (EnPEC) is the most common bacterial agent isolated from pyometra in pets, nevertheless this pathotype is the least studied among the extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) group. Previous studies point out that E. coli isolates from pyometra originate from intestinal microbiota and have virulence associated genes normally found in uropathogenic E. coli (UPEC). Therefore, the aim of this study is to understand the virulence profile to improve the pathogenic characterization of this patotype. For that, the first EnPEC genome sequenced (strain E. coli_LBV005/17) was performed and the genome analyzed. From that, virulence genes were select and search in a collection of 45 EnPEC isolates. The same isolates were assigned to Clermont phylo-groups using multiplex PCR. Moreover, the antimicrobial susceptibility profile of 45 isolates was determined by the agar disk-diffusion technique. A wide range of virulence factors, not just related to UPEC, but also to intestinal E. coli, were identified in the analyzed genome. Interestingly, a MLST analysis classified the E. coli_LBV005/17 isolate as E. coli ST131, a pandemic multiresistant clone. Both the isolate E. coli_LBV005/17 and the most isolates (68.8%) were assigned as B2 phylo-group. Among the virulence profile of the tested isolates, we could highlight the fimA gene, as the most frequent gene related to adhesion (98%); the presence of encoded genes to the toxins artA and cdtA, described for the first time in EnPEC isolates; and the wide distribution of the enterobactin iron uptake system. Related to the antimicrobial resistance, just five isolates (11%) exhibit multiple resistance in vitro, although E. coli_LBV005/17 is a multiresistant isolate. Lastly, the results demonstrate the strong pathogenic potential of EnPEC and shed lights and possibilities to better characterized the pathogenicity of this patotype.