Evaluación de la adherencia de aislados de Escherichia coli productora de toxina Shiga a células de la unión recto anal bovina

Abstract

Las bacterias Escherichia coli productora de toxina Shiga (STEC) corresponden a un grupo de cepas patógenas zoonóticas de gran relevancia para la salud pública, ya que pueden causar cuadros de diarrea severa, colitis hemorrágica y síndrome hemolítico urémico en humanos. El ganado bovino es el principal reservorio de STEC, y la unión recto-anal (RAJ) ha sido identificada como el sitio de colonización preferente en estos animales. Sin embargo, los mecanismos de adherencia de STEC a las células de la RAJ aún no han sido completamente caracterizados. Este estudio tuvo como objetivo establecer un modelo de cultivo primario de células epiteliales escamosas de la RAJ bovina y caracterizar el perfil genómico con foco en genes de adhesinas de 68 cepas STEC aisladas desde bovinos en Chile con el fin de evaluar su capacidad adherente. Se lograron establecer cultivos primarios de células RAJ viables hasta por cinco semanas. Además, se identificaron genes de virulencia mediante el análisis de secuenciación de genomas completos, así como sus serotipos, siendo O130:H11 el más frecuente en la colección. Las cepas presentaron una alta diversidad genética, con la presencia de genes que codifican para adhesinas clave como fimH y lpfA, además de genes para la producción de toxina Shiga, siendo stx2 el tipo más detectado. No fue posible evaluar los patrones de adherencia de STEC debido a dificultades técnicas como la falta de adherencia del tipo celular, lo que llevó a la identificación de puntos críticos en el protocolo. Se propusieron mejoras metodológicas al protocolo, que permitan la consecución del objetivo próximamente. Los resultados de este estudio contribuyen al estudio con la epidemiología molecular de STEC y aportan al desarrollo de análisis de la adherencia bacteriana, sentando las bases para futuros estudios que impliquen el cultivo de células de la RAJ bovina y/o que permitan dilucidar los mecanismos de adherencia bacteriana y su relación con la patogenicidad de STEC.

Shiga toxin-producing Escherichia coli bacteria (STEC) are zoonotic pathogens of high public health relevance, as they can cause severe diarrhea, hemorrhagic colitis and hemolytic uremic syndrome in humans. Cattle are the main reservoir of STEC, and the recto-anal junction (RAJ) has been identified as the principal site of colonization in these animals. However, the mechanisms of STEC adhesion to RAJ cells have not yet been fully characterized. This study aimed to establish a primary culture model of bovine RAJ squamous epithelial cells and to characterize the genomic profile of 68 STEC strains isolated from cattle in Chile to evaluate their adherent capacity. We were able to establish viable primary cultures of RAJ cells up to five weeks. In addition, virulence genes were identified by whole genome sequencing analysis, as well as their serotypes, being O130:H11 the most frequent in the prevalent collection. The strains showed high genetic diversity, with the presence of genes encoding for key adhesins such as fimH and lpfA, together with genes for Shiga toxin production, with stx2 as the most frequent type. It was not possible to evaluate STEC adhesion patterns due to technical difficulties such as lack of adherence, by the cell type which led to the identification of critical points in the protocol. Methodological improvements to the protocol were proposed, which will allow the achievement of the objective in the near future. The results of this study contribute to the understanding of the molecular epidemiology of STEC, support the development of bacterial adhesion analyses, laying the foundations for future studies involving bovine RAJ cell cultures and/or elucidating the mechanisms of bacterial adhesion and their relationship with STEC pathogenicity.