Asociación entre la capacidad de formación de biopelículas y la presencia de genes fimbriales y autotransportadores en aislados de escherichia coli productora de toxina shiga (STEC) obtenidas desde carne molida y heces de bovinos en Chile

Abstract

Escherichia coli productora de toxina tipo Shiga (STEC) puede causar brotes y casos aislados de diarrea, colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico. La principal vía de transmisión es por consumo de alimentos y/o agua contaminados con la bacteria. STEC puede sobrevivir en el ambiente gracias a las biopelículas, cuyo desarrollo se ve favorecido debido a la expresión de genes fimbriales y autotransportadores. Estas biopelículas representan un gran desafío en la industria alimentaria y salud pública. Se seleccionaron 67 aislados STEC y se analizó su capacidad de formar biopelículas mediante ensayo en microplacas de poliestireno a 23°C y 37°C. Se determinó la presencia de los genes asociados a formación de biopelículas crl, csgA, csgD, ehaA, ehaB, espP, cah y flu desde los genomas de las cepas a través de alineamiento de la secuencia de cada gen con la secuencia completa del genoma de los aislados STEC. También se determinó la presencia de polimorfismos en la secuencia aminoacídica de los genes en los aislados. El 91% de los aislados (61/67) formaron biopelículas. El 73% (22/30) de los aislados de carne formaron biopelículas moderada a fuerte, versus el 59% (22/37) de los aislados de deposiciones de bovinos. Sin embargo, la capacidad de formación de biopelículas no dependió del origen de los aislados. El 100% de los aislados resultaron positivos a la presencia del gen crl, el 99% (66/67) para csgA, y csgD, 97% (65/67) para fimH y 94% para ehaA (63/67). El gen cah estuvo presente en 3% (2/67), el gen ehaB en 35% (52/67), y espP y flu en 61% (41/67) de los aislados. Mediante el coeficiente de Spearman (rho) se observó que a 23 °C solo el gen fimH mostró una asociación con la capacidad de formar biopelícula, pero no se observó asociación a 37°C. Además, no se observó asociación entre alelos específicos de las secuencias aminoacídicas y la capacidad de formar biopelículas para ningún gen. La capacidad de formar biopelícula de estos aislados y la falta de correlación con la presencia de genes fimbriales y autotransportadores sugiere que son necesarios mayores estudios que ayuden a comprender la complejidad de estas comunidades celulares.

Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) can cause outbreaks and isolated cases of diarrhea, hemorrhagic colitis and hemolytic uremic syndrome. The main route of transmission is through consumption of food and/or water contaminated with the bacteria. STEC can survive in the environment through biofilm formation. Biofilms prosper due to the expression of fimbrial and autotransporter genes. These biofilms represent a big challenge in the food industry and public health. We selected 67 STEC isolates to measure their biofilm formation ability by growth in polystyrene microplates at 23 ° C and 37 ° C. We determine the presence of genes associated with biofilm formation (crl, csgA, csgD, ehaA, ehaB, espP, cah and flu) by aligning the gene sequence with the complete sequence of the STEC genomes. The presence of polymorphisms in the aminoacidic sequence was also determined. Most of the isolates studied (61/67; 91%) were able to form biofilm. Seventy three percent (22/30) of the meat isolates formed moderate to strong biofilms versus 59% (22/37) of bovine fecal isolates. However, the biofilm formation capacity did not depend on the origin at any temperature. All isolates (100%) carried the crl gene, 99% (66/67) was positive to genes csgA and csgD, 97% (65/67) tested positive to fimH, and 94% to ehaA (63/67). The cah gene was present in 3% (2/67) of isolates while the ehaB gene was present in 35% (52/67). Finally, espP and flu were carried by 61% (41/67) of the isolates. At 23 ° C, only the fimH gene showed was linked to the isolate ability to form biofilm (Spearman coefficient (rho) analysis), and no correlation was observed at 37 ° C. In addition, specific amino acid sequence alleles did not associate with the ability to form biofilms for any gene. The ability to form biofilms of these isolates and the lack of association with the presence of fimbrial and self- transporter genes suggests that further studies are needed to better understand the complexity of these cellular communities.