Escherichia coli isolated from drinking water: fenotypic and genotypic characterization of virulence factors

Estudos de infecções causadas pela ingestão de águas contaminadas, em especial por Escherichia coli, são importantes para definir o papel dessas bactérias em casos de gastroenterites. Devido à ocorrência freqüente da diarréia infantil na cidade de Ouro Preto-MG, análises microbiológicas da sua água de consumo determinaram a presença de E. coli. No presente trabalho, propriedades fenotípicas e genotípicas de virulência foram estudadas em 97 amostras de E. coli isoladas da água de consumo desse município. Os resultados obtidos para padrões de adesão mostraram que 79 (81,4%) amostras aderiram a células HEp-2 em diferentes padrões de adesão, sendo que 49 (62%) amostras aderiram de forma agregativa, 16 (20,3%) apresentaram o padrão difuso, 12 (15,2%) aderiram de forma não característica e 2 (2,5%) apresentaram o perfil de adesão localizada ?like?. Por ensaios de hemaglutinação verificou-se que 70 (72%) amostras hemaglutinaram hemácias de cobaia, 64 (65,9%) aglutinaram hemácias eqüinas, 5 (5,2%) foram positivas com hemácias humanas do grupo A e 10 (10,3%) aglutinaram hemácias bovinas. Todas essas amostras evidenciaram um perfil de hemaglutinação manose sensível, o que está associado à presença da fímbria tipo 1. Outro fator de virulência detectado foi a produção de aerobactina em 11 (11,3%) isolados. Em relação à expressão de hemolisinas em meio sólido, 50 amostras de E. coli foram positivas em placas de ágar sangue contendo hemácias de cavalo, 37 lisaram hemácias de carneiro, 28 lisaram eritrócitos de cobaia, nove lisaram eritrócitos humanos e seis foram positivas com hemácias bovinas. Entretanto, os sobrenadantes de cultura de todas essas bactérias não apresentaram atividade hemolítica ?in vitro?. Em relação à atividade citotóxica dos sobrenadantes de cultura das amostras, verificou-se que 89 deles provocaram diferentes alterações morfológicas em células Vero, HeLa e CHO. Deste total, 39 apresentaram efeito citotóxico caracterísitico de desarranjo do citoesqueleto celular, foram estáveis ao aquecimento por 100ºC e demonstraram atividade enterotóxica em camundongos recém nascidos. Estudos genotípicos pela PCR, identificaram nove amostras eltIA+, uma amostra stI+, 14 stII+, seis _ hLy+, três sat+, três astA+, duas pic+, 10 kps+, 11 iucD+, 88 fimH+, seis eae+, três papC+ e uma papG1+. Nenhuma amostra foi positiva para os genes stx1, stx2, stx2v, eltIIA, cnfs, cdt, enhly, pet, bfp, inv, K88 e 987p, aggA, aafA e papGII/GIII. Baseado na aderência em células, na produção de toxinas e na presença de genes de virulência, classificou-se 24 amostras como ETEC, 6 como EPEC atípicas , 36 EAEC e 13 como DAEC. Nenhuma amostra foi classificada como EHEC e EIEC. Estes resultados sugerem um possível envolvimento destas amostras de E. coli como um dos agentes enteropatogênicos envolvidos nas infecções entéricas ocorridas na cidade de Ouro PretoInfections studies caused by the ingestion of contaminated water, especially by Escherichia coli, are important to define the pathogenic role of these bacteria in gastroenteritis. Due to frequent infantile diarrhea in the city of Ouro Preto-MG, this city´s water microbiologic analysis displayed the presence of E. coli. In the present study, genotypic and phenotypic virulence properties were studied among 97 E. coli strains isolated from the drinking water provided for this city. The obtained results for adhesion patterns showed that 81,4% of the samples adhere to HEp-2 cells in different adhesion patterns, wherein 49 strains adhere in a aggregative pattern, 16 displayed the diffuse pattern, 12 adhered in a non-characteristic pattern and 2 showed the localized adhesion profile ?like?. By means of hemagglutination tests we verified that 72 % of the strains hemagglutinated guinea pig erythrocytes, 65,9% agglutinated horse erythrocytes, 5,2% were positives on group A human erythrocytes and 10,3% agglutinated bovine erythrocytes. All these strains made evident a manose sensible hemagglutination profile, which is associated with type 1 fimbriae. Another virulence factor detected was the production of aerobactin in 11,3% of the isolates. Regarding the hemolysin expression in solid medium, 50 E. coli strains were positive in blood agar plates containing horse erythrocytes, 37 lysated sheep erythrocytes, 28 lysated guinea pig erythrocytes, 9 lysated human erythrocytes and 6 were positives on bovine erythrocytes. However, the culture supernatants of all these bacterias didn´t displayed any hemolytic activity ?in vitro?. This could be associated with a possible b-hemolysin production. In respect of the cytotoxic activity produced by the strains culture supernatants, we verified that 89 of them provoked different morphological alterations in Vero, HeLa and CHO cells. From these, 39 showed a characteristic cytotoxic effect of disarrangement of the cellular cytoskeleton, remained stable when heated by 100ºC and also showed enterotoxic activity in suckling mice. Genotipic studies performed by PCR identified nine eltIA+ strains, one stI+ strain, 14 stII+, six _ hLy+, three sat+, three astA+, two pic+, 10 kps+, 11 iucD+, 88 fimH+, six eae+, three papC+ and one papG1+. None of these results were positive for the following genes stx1, stx2, stx2v, eltIIA, cnfs, cdt, enhly, pet, bfp, inv, K88 e 987p, aggA, aafA e papGII/GIII. Based on the adherence to cells, toxin production and the presence of the virulence genes, 24 strains were classified as ETEC, 6 as atypical EPEC, 36 as EAEC and 13 as DAEC. Anyone strain were classified as EHEC and EIEC. These results suggest a possible involvement of these E.coli strains as one of the enterophatogenic agents related with the enteric infections occurred in the city of Ouro Pret