Caracterização fenotípica e molecular de isolados de Escherichia coli uropatogênica provenientes de pacientes no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Botucatu

Abstract

Escherichia coli uropatogênica (UPEC) causa a maioria das infecções do trato urinário (ITU), incluindo cistite e pielonefrite, no hospedeiro humano. A UPEC utiliza numerosos fatores de virulência para entrar, aderir, colonizar, adquirir nutrientes essenciais, multiplicar e causar danos ao ambiente do trato urinário. Estudos recentes demonstraram que alguns isolados de UPEC carregam fatores de virulência associados à patótipos diarreiogênicos de E. coli (DEC), como EAEC (E. coli enteroagregativa) e EPEC (E. coli enteropatogênica). Uma grande preocupação nas infecções por UPEC é o aumento da resistência antimicrobiana, levando à falha do tratamento em algumas ITUs causadas por esse patógeno. Nesse estudo, um total de 118 isolados de UPEC de amostras ambulatoriais de urina de pacientes atendidos no Hospital das Clinicas da Faculdade de medicina de Botucatu entre março e maio de 2018. Reação em cadeia da polimerase (PCR) foi usada para detectar 29 genes que codificam fatores de virulência, bem como marcadores de DEC (escN, stx1/2, aatA e aggR); além de genes que codificam adesinas e toxinas associadas ao patótipo EAEC. Os isolados de UPEC foram designados nos diferentes filogrupos de E. coli, utilizando um PCR quadruplex; e a determinação do perfil de susceptibilidade antimicrobiana foi realizada pelo método de disco difusão. Entre os isolados estudados, 39,8% foram atribuídos ao filogrupo B2, enquanto UPEC dos filogrupos B1 (14,4%), A (14,4%), D (12,7%), F (8,5%), G (3,4%), E ( 2,5%), E. clades (2,5%) e C (1,7%) também foram observados. Entre os genes codificadores de virulência pesquisados, fimH (98,3%), ecpA (78,0%), traT (82,2%) e ompT (62,4%) foram os mais frequentes. Os genes utilizados para a identificação de EAEC (aatA e aggR) e EPEC (escN) foram identificados em cinco (4,2%) e um (0,8%) dos isolados de UPEC, respectivamente. As maiores taxas de resistência foram observadas para os seguintes antimicrobianos: ampicilina (45,8%), cotrimoxazol (34,7%) e ácido nalidíxico (32,2%). Foram identificados 11,8% isolados de UPEC estudados confirmados como produtores de Beta-lactamase de espectro estendido (ESBL). Genes responsáveis por codificar ESBL foram detectados em 78,6% dos isolados de UPEC-ESBL+, sendo esses: blaCTX-M-15 (42,9%), blaCTX-M-8 (21,4%), e blaCMY2 (14,3%). Entre os isolados estudados, 16,1% apresentaram o fenótipo de multirresistência. Entre os isolados de UPEC classificados como multirresistentes 73,7% apresentaram resistência aos antimicrobianos pertencentes às classes dos betalactâmicos, das quinolonas e dos inibidores da via folato. Também foi observado que entre os isolados de UPEC multirresistentes, 52,6% foram capazes de produzir ESBL. Em conclusão, observamos que os isolados UPEC atribuídos ao filogrupo B2 abrigavam um maior número de genes codificadores de virulência que podem auxiliar na colonização e sobrevivência no trato geniturinário. Além disso, o número de isolados de UPEC não susceptíveis aos antimicrobianos testados, pode servir como um alerta para os profissionais da área da saúde, a fim de selecionar de maneira mais adequada o tratamento a ser usado nas ITUs.

Uropathogenic Escherichia coli (UPEC) cause the majority of urinary tract infections (UTIs), including cystitis and pyelonephritis, in the human host. UPEC utilizes numerous virulence factors to entry, adhere, colonize, acquire essential nutrients, multiply and cause damage in the urinary tract environment. Recent studies have shown that some UPEC isolates carry virulence factors associated with the diarrheagenic E. coli (DEC) pathotypes, such as EAEC (enteroaggregative E. coli) and EPEC (enteropathogenic E. coli). A major concern in UPEC infections is the constant increasing of antimicrobial resistance, thus leading to treatment failure in some UTIs caused by this pathogen. In this study a total of 118 UPEC isolates were obtained from outpatient urine samples, attended at University Hospital of Botucatu Medical School between March and May of 2018. Polymerase chain reaction (PCR) was used to detect 29 virulence factor-encoding genes, diarhoeagenic E. coli markers, (escN, stx1/2, aatA and aggR), as well as genes encoding adhesins and toxins associated with the EAEC pathotype. The UPEC isolates were assigned in the distinct E. coli phylogroups, using a quadruplex PCR; and the determination of the antimicrobial resistance profile was performed using the diskdiffusion method. Among the isolates studied, 39.8% were assigned to phylogroup B2, while UPEC isolates from other phylogroups were detected as follows: B1 (14,4%), A (14,4%), D (12,7%), F (8,5%), G (3,4%), E ( 2,5%), E. clades (2,5%) and C (1,7%). Among the virulence-encoding genes searched, fimH (98,3%), ecpA (78,0%), traT (82,2%) and ompT (62,4%) were the most frequent detected. Genes used for the identification of EAEC (aatA and aggR) and EPEC (escN) were identified in five (4.2%) and one (0.8%) of the UPEC isolates, respectively. The highest resistance rates were observed for the following antimicrobials drugs: ampicillin (45,8%), trimethoprim-sulfamethoxazole (34.7%) and nalidixic acid (32.2%). Among the isolates studied, 11.8% were confirmed as Extended-spectrum betalactamase (ESBL) producers. The genes responsible for encoding ESBL were detected in 78.6% of the UPEC-ESBL +as follow: blaCTX-M-15 (42.9%), blaCTX-M-8 (21.4%) and blaCMY2 (14 3%). Among those studied, 16.1% had the multidrug resistance phenotype. Most UPEC isolates with multidrug resistant (73.7%) are resistant to antimicrobials belonging to the classes of betalactams, quinolones and folate inhibitors. We could also observe that among the multidrug resistant UPEC isolates, 52.6% were able to produce ESBL. In conclusion, we observed that UPEC isolates assigned to the phylogroup B2 harbored a higher number of virulence-encoding genes that can assist in the colonization and survival in the genitourinary tract. Also, the increase of the number of UPEC isolates nonsusceptibility to some of the antimicrobial drugs tested, may serve as an alert for the physicians in order to better select the treatment to be used in the UTIs.