Analysis of uropathogenic potential of enteroagregative Escherichia coli.

A Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um dos patótipos de E. coli que causam diarreia. EAEC também tem sido associada a casos de infecção do trato urinário (ITU) nos últimos anos. De fato, um subgrupo de cepas fecais de EAEC está inserido nos mesmos grupos filogenéticos de cepas de E. coli uropatogênicas (UPEC) carreando marcadores de EAEC, dessa forma apresentando correlação filogenética. Esses dados apontam para a possibilidade de que pelo menos um subgrupo de cepas de EAEC tenha potencial uropatogênico. Devido a esses fatos, o objetivo do presente estudo foi determinar as propriedades uropatogênicas de cepas de EAEC que possuem marcadores genéticos de E. coli patogênica extraintestinal (ExPEC). Para esse fim foram selecionadas 33 EAEC apresentando marcadores genéticos de ExPEC (EAEC/ExPEC+), isto é, a presença de pelo menos dois dos genes afa/dra, iutA, sfa/foc, kpsMTII e papA/papC. Para fins comparativos também foram selecionadas 11 cepas de EAEC sem esses marcadores (EAEC/ExPEC-) e 18 cepas de UPEC. Inicialmente, todas as cepas foram testadas quanto à capacidade de aderência nas células da linhagem 5637 (bexiga humana) e HEK293 (rim embrionário humano). Os ensaios realizados com células de bexiga mostraram que 82% das cepas analisadas eram aderentes, 12% causaram destacamento celular e 6% não aderiram; enquanto os ensaios realizados com células renais mostraram que 88% eram aderentes e 12% causaram descolamento celular. Houve semelhança entre os perfis das linhagens EAEC/ExPEC+ e UPEC, onde o descolamento celular foi verificado. As cepas citodestacantes apresentaram atividade &#945-hemolítica detectada em ágar sangue de carneiro. A presença da fímbria tipo 1 foi investigada indiretamente pela aglutinação de Saccharomyces cerevisiae. A aglutinação foi detectada em 66,1% de todas as cepas e esse fenótipo foi inibido pela presença de D-manose a 2%, indicando a expressão da fímbria tipo 1 na maioria das cepas estudadas, sem diferenças entre os grupos de cepas. A produção de biofilme em poliestireno também foi avaliada na presença e ausência de 1% de metil &#945-D-manopiranósido (&#945-D-man) e observou-se que no grupo das EAEC/ExPEC+ a formação de biofilme foi detectada em 60,6% das cepas e esse fenótipo não foi inibido pelo &#945-D-man, sugerindo que outras adesinas, além da fímbria tipo 1, podem estar envolvidas na produção de biofilme por essas cepas. Um modelo de ITU ascendente com camundongos C57BL/6 foi realizado para investigar a capacidade uropatogênica das cepas. Todas as cepas EAEC/ExPEC+ avaliadas foram capazes de causar ITU nesse modelo, enquanto apenas uma cepa EAEC/ExPEC- causou ITU. Não houve associação entre a capacidade de causar ITU e os fatores de virulência de EAEC e UPEC pesquisados. Por fim, conclui-se que cepas fecais de EAEC com background genético contendo marcadores de ExPEC são capazes de colonizar o uroepitélio de forma mais eficiente e assim ocasionar cistite e pielonefrite em camundongos C57BL/6. Dessa forma, cepas de EAEC fecais que possuem essas combinações de genes apresentam potencial uropatogênico.Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) is one of the E. coli pathotypes that cause diarrhea. In the last years, EAEC has also been associated with cases of urinary tract infection (UTI). In fact, a subgroup of fecal EAEC strains is inserted in the same phylogenetic groups of uropathogenic E. coli (UPEC) strains carrying EAEC markers, thus showing phylogenetic correlation. These data pointed out to the possibility that at least one subgroup of EAEC strains has uropathogenic potential. In view of these facts, the aim of the present study was to determine the uropathogenic properties of EAEC strains that have genetic markers of extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC). For this purpose, 33 EAEC with ExPEC genetic markers (EAEC/ExPEC+), that is, the presence of at least two of the genes afa/dra, iutA, sfa/foc, kpsMTII and papA/papC, were selected For comparative purposes, 11 EAEC strains without these markers (EAEC/ExPEC-) and 18 UPEC strains were also selected. Initially, all strains were tested for adherence in the 5637 (human bladder) and HEK293 (human embryonic kidney) cells. Assays performed with bladder cells showed that 82% of the strains analyzed were adherent, 12% caused cell detachment and 6% did not adhere; whereas renal cell assays showed that 88% were adherent and 12% caused cell detachment. There was similarity between EAEC/ExPEC+ and UPEC profiles, where cell detachment was verified. The strains that provoked cell detachment showed &#945-hemolytic activity, detected in sheep blood agar. The presence of type 1 fimbria was investigated indirectly by agglutination of Saccharomyces cerevisiae. Agglutination was detected in 66.1% of all strains and this phenotype was inhibited by the presence of 2% D-mannose, indicating the expression of type 1 fimbria in most of the studied strains, with no differences between the groups of strains. Biofilm production in polystyrene was also evaluated in the presence and absence of 1% methyl &#945-D-mannopyranoside (&#945-D-man). It was observed that in the EAEC/ExPEC+ group biofilm formation was detected in 60.6% of the strains and this phenotype was not inhibited by &#945-D-man, suggesting that adhesins other than type 1 fimbria may be involved in biofilm production by these strains. A model of ascending UTI with C57BL/6 mice was performed to investigate the uropathogenic capacity of the strains. All EAEC/ExPEC+ strains evaluated were able to cause UTI in this model; while only one EAEC/ExPEC- strain caused UTI. There was no association between the ability to cause UTI and the EAEC and UPEC virulence factors investigated. In conclusion, fecal EAEC strains with a genetic background containing ExPEC markers are able to colonize the uroepithelium more efficiently and, therefore, cause cystitis and pyelonephritis in C57BL/6 mice. Thus, fecal EAEC strains that harbor these gene combinations have uropathogenic potential