Classificação de Escherichia coli patogênica aviária (APEC) e de Escherichia coli uropatogênica (UPEC) em grupos filogenéticos associados com a patogenicidade

Abstract

A bactéria Escherichia coli é responsável por perdas econômicas significativas mundialmente, incluindo-se aquelas que ocorrem na produção avícola. O controle e a prevenção da colibacilose aviária são complexos, pois envolve a distinção de isolados que comumente habitam o trato gastrointestinal das aves daquelas consideradas patogênicas. Embora tenha sido assumido que a maioria dos isolados não possui potencial zoonótico, estudos recentes têm sugerido que isolados isoladas de humanos e de aves poderiam compartilhar o maquinário genético necessário para causar a doença no hospedeiro. Desta forma, os animais de produção poderiam atuar como reservatórios de estirpes potencialmente patogênicas para humanos. O objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização molecular em grupos filogenéticos de E. coli isoladas de aves (APEC) e de humanos (UPEC) e propor um futuro acompanhamento da flutuação da patogenicidade dos isolados APEC em planteis avícolas. Foram selecionadas 450 isolados UPEC e 460 APEC para classificação em quatro grupos filogenéticos (A, B1, B2 e D) através de um protocolo de multiplex-PCR. Estes resultados foram comparados com a presença ou ausência de 38 genes associados à virulência e com o índice de patogenicidade in vivo estabelecido para cada isolado em estudo anterior. Em relação aos isolados APEC, 31,1% foram classificadas no grupo D, 25,2% no grupo B2, 24,1% no grupo B1 e 19,6% no grupo A. Entre os isolados UPEC, 53,6% das foram classificadas no grupo B2, 25,3% no grupo D, 15,1% no grupo A e apenas 6,0% no grupo B1. Os isolados virulentos geralmente classificam-se no grupo B2, porém algumas podem ser classificadas no grupo D. Enquanto que os isolados comensais em geral pertencem aos grupos A e B1. Observou-se associação entre determinados genes e os grupos filogenéticos, tanto para isolados APEC quanto UPEC. Observou-se diferença significativa entre os índices de patogenicidade conforme a fonte de isolamento, sendo que os isolados de lesões apresentaram os maiores índices. Também foi observada uma associação direta entre os índices de patogenicidade obtidos in vivo e os grupos filogenéticos. Os isolados do grupo B2 e D apresentaram maiores índices em relação aos isolados B1 e A. Uma vez que a distribuição dos isolados APEC nos grupos filogenéticos apresentou associação significativa com a patogenicidade, o multiplex-PCR torna-se uma importante ferramenta disponível para o screening da patogenicidade das amostras isoladas na cadeia avícola.

Escherichia coli is responsible for significant economic losses, including those occurring in poultry production. The control and prevention of avian colibacillosis are complex because it involves the distinction of pathogenic strains and those that are commonly found in the gastrointestinal tract flora of health birds. Although it has been assumed that most strains do not have zoonotic potential, recent studies have suggested that strains isolated from humans and poultry could share the genetic machinery needed to cause the disease in the host. Therefore, production animals could act as reservoirs of strains potentially pathogenic to humans. The aim of this study was to carry out the molecular characterization in phylogenetic groups of strains of E. coli isolated from poultry (APEC) and humans (UPEC), and to propose a future monitoring of the pathogenicity of APEC strains in poultry farms. A total of 450 UPEC and 460 APEC strains were selected for classification into four phylogenetic groups (A, B1, B2 and D) using a multiplex-PCR protocol. These results were compared with the presence or absence of 38 virulence-associated genes and the in vivo pathogenicity index established for each strain in a previous study. Regarding the APEC strains, 31.1% were classified in group D, 25.2% in group B2, 24.1% in group B1 and 19.6% in group A. Among the UPEC strains, 53.6% were classified in group B2, 25.3% in group D, 15.1% in group A and only 6.0% in group B1. Virulent strains are generally classified in group B2, but some may be classified in group D. While commensal isolates generally belong to groups A or B1. It was observed an association between certain genes and phylogenetic groups, both for APEC and UPEC strains. A significant difference was observed among pathogenicity indices according to the source of isolation, and the strains isolated from lesions presented the highest indices. A direct association between pathogenicity indices obtained in vivo and phylogenetic groups was also observed. Strains of groups B2 and D showed higher indices compared to strains from B1 and A. Since the distribution of APEC strains in phylogenetic groups showed a significant association with pathogenicity, multiplex-PCR becomes an important tool available for screening pathogenicity of the isolated samples in the poultry chain.