Caracterização de isolados de Escherichia coli enteroagregativa do sorotipo O3:H2 obtidos de diferentes fontes de infecção no hospedeiro humano

Abstract

Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um dos seis patotipos de E. coli diarreiogênica, caracterizado pela formação do padrão de aderência agregativa (AA) em células epiteliais infectadas. Além de ser um importante agente etiológico de doença diarreica, isolados de EAEC também têm sido associados a infecções extraintestinais, como infecções do tratourinário e bacteremia. Isolados de E. coli que apresentam genes pertencentes a diferentesgrupos patogênicos têm sido recentemente denominados, na literatura, como isolados híbridos. Entre esses, destacam-se os isolados de EAEC do sorotipo O3:H2. Neste contexto, nosso estudo teve como objetivo caracterizar, fenotípica e molecularmente, 10 isolados de EAEC do sorotipo O3:H2, obtidos tanto de amostras clínicas de fezes (7 isolados) quanto de urina (3 isolados). Os isolados analisados demonstraram heterogeneidade em diversas características fenotípicas, incluindo: formação de biofilme, aderência a células uroteliais T24, produção de fímbria tipo 1, autoagregação e resistência a múltiplos antimicrobianos. A análise do pan e do core genoma, desses 10 isolados sequenciados na plataforma Illumina, revelou um total de 6,033 clusters de genes, dos quais 4,032 pertencem ao core genoma. Os isolados de EAEC O3:H2 provenientes de urina compartilharam 74 clusters de genes exclusivos desse grupo, incluindo os genes do operon afa. Este achado foi confirmado por meio do sequenciamento completo do genoma de dois isolados do sorotipo O3:H2: um oriundo de fezes (041-2) e outro de urina (UPEC-34). Análises posteriores indicaram que o operon afa está localizado em uma ilha de patogenicidade (PAI) cromossomal. Mutações nos operons aggDCBA e afaABCDE-V, que codificam respectivamente as adesinas AAF/I e AfaE-V, no isolado UPEC-34, demonstraram que a mutação em aggDCBA reduziu a formação de biofilme. Além disso, o fenótipo de autoagregação não foi observado em nenhum dos dois mutantes testados. Curiosamente, os mutantes não apresentaram redução qualitativa na aderência às células uroteliais T24. Coletivamente, nossos dados demonstram que os isolados de EAEC do sorotipo O3:H2 são genotípica e fenotipicamente heterogêneos, o que pode contribuir para sua capacidade de adaptação a diferentes nichos do hospedeiro e, consequentemente, para a manifestação de distintos quadros clínicos.

Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) is one of six pathotypes of diarrheagenic E. coli, characterized by the formation of an aggregative adherence (AA) pattern in infected epithelial cells. In addition to being an important etiological agent of diarrheal diseases, EAEC isolates have also been associated with extraintestinal infections, such as urinary tract infections and bacteremia. E. coli isolates harboring genes belonging to different pathogenic groups have recently been referred to in the literature as hybrid isolates. Among these, EAEC isolates of serotype O3:H2 stand out. In this context, our study aimed to characterize, phenotypically and molecularly, 10 EAEC isolates of serotype O3:H2, obtained from both clinical stool (7 isolates) and urine (3 isolates) samples. The analyzed isolates demonstrated heterogeneity in several phenotypic characteristics, including biofilm formation, adherence to T24 urothelial cells, type 1 fimbria production, autoaggregation, and resistance to multiple antimicrobials. An pan and core genome analysis of these 10 isolates sequenced on the Illumina platform revealed a total of 6,033 gene clusters, of which 4,032 belong to the core genome. The EAEC O3:H2 isolates obtained from urine shared 74 gene clusters unique to this group, including the afa operon genes. This finding was confirmed by the whole-genome sequencing of two isolates of serotype O3:H2: one from stool samples (041-2) and the other from urine (UPEC- 34). Further analysis indicated that the afa operon is located on a chromosomal pathogenicity island (PAI). Mutations in the aggDCBA and afaABCDE-V operons, which encode AAF/I and AfaE-V adhesins, respectively, in the UPEC-34 isolate revealed that the aggDCBA mutation reduce biofilm formation. Furthermore, the autoaggregation phenotype was not observed in either of the two mutants tested. Interestingly, the mutants did not show a qualitative reduction in adhesion to T24 urothelial cells. Collectively, our data demonstrate that EAECisolates of serotype O3:H2 are genotypically and phenotypically heterogeneous, which may contribute to their ability to adapt to different host niches and, consequently, to the manifestation of different clinical presentations.