Identificando o potencial de virulência de cepas humanas de escherichia albertii

Abstract

Escherichia albertii comprises a new species within the genus and has been considered an emerging enteric pathogen. However, the identification of E. albertii by traditional methods is somewhat difficult, due to their biochemical characteristics. Although little is known about their potential virulence mechanisms, it is known that various E. albertii strains share some virulence factors with diarrheagenic pathotypes of E. coli (DEC). Although E. albertii genomes have been sequenced recently, little is known about their interaction with human epithelial cells, including enterocytes. Our group recently confirmed as E. albertii a set of five strains that were originally classified as atypical enteropathogenic E. coli (EPEC). However, a more detailed characterization of potential virulence mechanisms of these strains are required. In this study, phenotypic and virulence characteristics of five E. albertii strains isolated from children with diarrhea in São Paulo were analyzed. We evaluated the capacity to adhere to and to promote accumulation of actin filaments in HeLa cells (indicative of the ability to produce a characteristic lesion termed attaching/effacing, A/E), to invade and persist inside intestinal differentiated Caco-2 cells and to produce biofilm on abiotic surfaces. In addition, we investigated the profile of plasmid bands and the occurrence of virulence genes described in E. coli pathotypes associated with intestinal and extraintestinal infections. All strains adhered to and caused A/E lesion in vitro. Furthermore, three strains invaded intestinal Caco-2, although none of them persisted intracellularly for extended periods. Four strains formed biofilms on abiotic surfaces, which could be a factor in bacterial persistence, particularly in hospital environments. While the E. albertii strains have shown sensitivity to several antibiotics, and most of them were devoid of plasmids, one strain carrying self-transferable resistance plasmids was found. Among 33 and 16 genes of and extraintestinal pathogenic E. coli screened, six and four genes, respectively, were identified in different frequencies in these strains. Human strains of E. albertii have heterogeneous but significant virulence potential and may represent an emerging group of enteric pathogens in our environment. Additional studies on the epidemiology and mechanisms of virulence in vivo will provide a broader view of the pathogenenic potential of the species.

Escherichia albertii compreende uma nova espécie dentro do gênero e vem sendo considerada um patógeno entérico emergente. Entretanto, essa espécie bacteriana é de difícil identificação por métodos tradicionais, devido às suas características bioquímicas. Embora pouco se conheça sobre seus potenciais mecanismos de virulência, sabe-se que várias cepas de E. albertii compartilham alguns fatores de virulência com patotipos diarreiogênicos de E. coli (DEC). Embora genomas de E. albertii tenham sido sequenciados recentemente, pouco se conhece sobre sua interação com células epiteliais humanas, inclusive com enterócitos. Recentemente, nosso grupo confirmou como sendo E. albertii um conjunto de cinco cepas que haviam sido classificadas originalmente como E. coli enteropatogênica (EPEC) atípica. No entanto, uma caracterização mais aprofundada dos mecanismos de virulência potenciais dessas cepas é necessária. Neste estudo, foram analisadas características fenotípicas e de virulência de cinco cepas de E. albertii isoladas de crianças com diarreia em São Paulo. Foram avaliadas a capacidade de aderir e de promover acúmulo de filamentos de actina em células HeLa (indicativa da capacidade de produzir uma lesão característica denominada lesão attaching/effacing, A/E), de invadir e persistir no interior de células intestinais diferenciadas Caco-2, e de produzir biofilme em superfícies abióticas. Também foram pesquisados o perfil de bandas de plasmídeos e a ocorrência de genes de virulência descritos em patotipos de E. coli associados com infecções intestinais e extraintestinais. Todas as cepas aderiram e causaram lesão A/E in vitro. Além disso, três cepas invadiram células intestinais diferenciadas Caco-2 in vitro, embora não tenham persistido intracelularmente por períodos prolongados. Quatro cepas formaram biofilmes em superfícies abióticas, o que poderia ser um fator de persistência bacteriana, particularmente em ambientes hospitalares. Embora as cepas de E. albertii tenham apresentado sensibilidade a diversos antimicrobianos e a maioria delas tenha sido desprovida de plasmídeos, uma cepa foi portadora de plasmídeos de resistência auto-transferíveis. Entre 33 genes de DEC e 16 de E. coli patogênica extraintestinal pesquisados, seis e quatro genes, respectivamente, foram identificados em frequências variadas nas cepas estudadas. Cepas humanas de E. albertii têm potencial de virulência heterogêneo, mas significativo, e podem representar um grupo emergente de patógenos intestinais em nosso meio. Estudos adicionais sobre sua epidemiologia e seus mecanismos de virulência in vivo fornecerão uma visão mais ampla do potencial patogênico da espécie.