Shigatoxin-producing Escherichia coli (STEC) can cause infections in humans which can beserious and sometimes fatal. There is a great need for methods that are able to detect differentserogroups of STEC. In this project, conventional and real-time PCR assays for detection ofSTEC O104:H4 and O121, as recommended by the European Union Reference Laboratory(EU-RL) for STEC, were validated. The specificity, limit of detection, repeatability,efficiency and robustness were determined for three real-time PCR assays. The validationshowed that the real-time PCR reactions were specific and sensitive although some additionaltests are required.

Pathogenic E. coli infections cause approximately one quarter of disease losses in commercial turkey flocks. A small subgroup of E. coli causes most infections. Epidemiologic studies of this disease have been hindered by a lack of reliable markers to discriminate between pathogenic and fecal E. coli and by the diversity of poultry strains. Reliance on antimicrobials to control E. coli infections has caused widespread antimicrobial resistance. One hundred five clinical E. coli were obtained, and 1104 isolates were collected from fecal specimens of 20 flocks in an integrated turkey operation. Biochemical fingerprinting and antimicrobial susceptibility tests were performed on all isolates, and somatic antigen serologic testing and PCR for potential virulence genes were conducted on 299 strains including all clinical isolates and fecal isolates that had similar traits to clinical isolates. Most avian E. coli infections were caused by a few clonal strains that were uncommon in normal fecal flora. The potential virulence genes iss, K1 and tsh were detected more frequently among clinical than fecal isolates; however, the pattern of occurrence did not suggest that these genes were useful markers for identifying pathogenic strains. Syndromes consistent with colibacillosis were the most commonly reported illness and principal rationale for antimicrobial therapy in sampled flocks. Most clinical E. coli isolates were resistant to gentamicin, sulfamethoxazole and tetracycline. Although resistance to fluoroquinolones and β-lactam antibiotics occurred less frequently, the potential for resistance to emerge to these antimicrobials was evident. A Bayesian model to estimate sample size confirmed the diversity of avian fecal E. coli strains. Studies are needed to define risk factors for infection with and identify markers for avian pathogenic E. coli strains. These research priorities are complementary and may lead to the identification of new interventions to prevent this important infectious disease of poultry. / Ph. D.

Orientador: Wanderley Dias da Silveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T07:50:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_Flavio_M.pdf: 7271586 bytes, checksum: 61c4ca3b97e4b7443d820cd714394fa8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Microbiologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Os objetivos desta pesquisa foram observar a incidência de E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteropatogênica clásssica (EPEC) e E. coli invasora (EIEC) em alimentos e estudar algumas de suas propriedades. Foram estudadas 360 amostras de alimentos, de origem animal e vegetal, das quais foram isoladas 1351 cepas diferentes de E.coli. Todas foram sorotipadas para investigação daquelas pertencentes aos sorogrupos enteropatogênicos clássicos, e as cepas imóveis e lisinadescarboxilase negativas sorotipadas para identificação daquelas pertencentes aos sorogrupos invasores. A capacidade de produção das enterotoxinas LT e ST de todas as cepas de E. coli foi também investigada. As amostras patogênicas isoladas corresponderam a 1,6 do total de cepas de E.coli estudado. Os alimentos de onde foram isolados representaram 4,2% do total de amostras de alimentos estudados e 5,2% das amostras de alimentos contendo E. coli. Não foram isoladas amostras de EIEC nas amostras de alimentos estudadas. As amostras de EPEC isoladas pertenceram aos sorogrupos 026 e 0125. Entre as amostras de ETEC isoladas predominaram aquelas produtoras somente da toxina LT, não tendo sido isoladas amostras capazes de produzir as toxinas LT e ST simultaneamente. Nenhuma das amostras de ETEC pertenceu aos sorogrupos enterotoxigênicos mais frequentes, nem possuiu os fatôres de colonização CFA/I e CFA/II. No teste de resistência a drogas, a maioria das amostras enteropatogênicas mostrou-se sensível às drogas utilizadas. O modelo de fermentação de açúcares foi relativamente uniforme entre estas amostras, e bastante semelhante ao apresentado pelo gênero Escherichia. / The objectives of this research work were to study the incidence of enterotoxigenic E. coli (ETEC), enteropathogenic. E.coli (EPEC) and invasive E. coli (EIEC) in foods, and to study some of their properties. 360 food samples, both of animal and plant origin, were studied and 1351 different E. coli strains were isolated. All of them were serotyped in order to identify those belonging to the serogroups enteropathogenic for children (EPEC). The strains which were non-motile and lysine descarboxylase negative were serotyped for the identification of those belonging to invasive serogroups. The capacity of all strains in producing enterotoxins ST and LT was also investigated. The isolated pathogenic strains corresponded to 1,6% of the E. coli strains tested. The foods from which they were isolated represented 4,2% of the total of food samples tested, and 5,2% of the food samples showing contamination with E. coli. No invasive strain was observed in the food samples tested. The isolated EPEC strains belonged to serogroups 026 and 0125. There was a prevalence of enterotoxin LT only producing strains among the ETEC ones, and no strain able to produce both enterotoxins LT and ST simultaneously was observed. None of them belonged to the usual enterotoxigenic serogroups, nor had colonization factors CFA/I and CFA/II. The antibiotic resistence test showed that the majority of pathogenic strains were sensitive to the drugs employed. The sugar fermentation model was relatively uniform among these strains, and very smilar to the one showed by the genus Escherichia.

Neste trabalho foi estuda a interação da E. coli patogênica aviária (APEC), agente etiológico da colibacilose aviária, e células não fagocitárias. A APEC é uma ExPEC (E. coli extra-intestinais), grupo que também inclui a UPEC (E. coli uropatogênica) e a NMEC (E. coli de meningite neonatal). Foi analisado o comportamento de 8 cepas APEC - MT78, IMT2470, A2363, UEL31, UEL13, UEL17, IMT5155, UEL29 - frente a duas linhagens de células não-fagocitárias, fibroblastos aviários CEC-32 e células endoteliais humanas EAhy926. Foi realizada a genotipagem de 33 genes associados à virulência, verificou-se capacidade de associação (adesão e invasão), de invasão e de multiplicação intracelular, de citotoxicidade e de ativação das caspases 3/7 das cepas após infecção de fibroblastos aviários. Foi observado que enquanto todas as cepas foram capazes de aderir aos fibroblastos aviários, somente a cepa MT78 foi capaz de invadí-los em níveis comparáveis à bactéria invasiva Salmonella Typhymurium SL1344. As cepas APEC não induziram ativação de capases 3/7, nem foram citotóxicas aos fibroblastos. Uma vez que a cepa invasiva, MT78, e a não invasiva, IMT2470, apresentam genótipos de virulência muito similares, foi realizado o estudo da expressão por RT-PCR dos genes de virulência da bactéria crescida com e sem fibroblastos aviários, por 3 h. Os resultados mostraram a expressão de adesinas, sideróforos e protectinas/estruturas de resistência ao soro para ambas as cepas na ausência e presença de fibroblastos. A análise da expressão dos genes fimH, ompA, ibeA e gimB pela técnica RT-qPCR revelou a repressão do gene fimH na MT78, mas indução do mesmo na IMT2470. Já as invasinas, gimB e ibeA, estavam induzidas em MT78 e reprimidas em IMT2470, enquanto o gene ompA estava sendo expresso em ambas as cepas. A expressão das invasinas gimB e ibeA explica em parte o fenótipo invasivo da MT78. No presente estudo também foi analisado o comportamento das 8 cepas APEC em relação ao perfil de associação, invasão e multiplicação intracelular ao infectarem células EAhy926. As cepas não mostraram capacidade de invadir as células mas apresentaram um nível de associação muito superior ao dos fibroblastos aviários (até 14 vezes superior para algumas cepas). Este trabalho mostrou que o ensaio in vitro com CEC-32 é um modelo adequado para o estudo da interação celular entre APEC e células eucarióticas e agregou mais conhecimento sobre o patotipo. / In this work the interaction between avian pathogenic E. coli (APEC), the etiological agent of avian colibacillosis, and non-phagocytic cells was studied. APEC is an ExPEC (extraintestinal E. coli), a group that also includes UPEC (uropathogenic E. coli) and NMEC (E. coli neonatal meningitis). We analysed the behavior of 8 APEC strains - MT78, IMT2470, A2363, UEL31, UEL13, UEL17, IMT5155, UEL29 - against two non-phagocytic cell lines, avian fibroblasts (CEC-32) and human endothelial cells (Eahy926). Strains were genotyped for 33 virulence associated genes, and investigated the association capacity (adhesion and invasion), the invasion ability, intracellular multiplication, cytotoxicity and activation of caspases 3/7 of the strains after infecting avian fibroblasts. While all strains were able to adhere to avian fibroblasts, only the strain MT78 was able to invade them at levels comparable to the invasive bacterium Salmonella Typhymurium SL1344. APEC strains could not induce activation of caspases 3/7, nor were cytotoxic to fibroblasts. Since the invasive MT78 and the non-invasive IMT2470 strains presented very similar virulence genotypes, the expression of virulence genes of the bacteria grown in the absence and presence of avian fibroblasts by 3 h was analysed by RT-PCR. Results showed the expression of adhesins, siderophores and protectins/serum resistance structures for both strains in the two culture conditions, with and without fibroblasts. Analysis of the expression of fimH, ompA, ibeA and gimB by RT-qPCR revealed the repression of fimH in MT78, but the induction in IMT2470. In relation to ibeA and gimB invasins, they were induced in MT78 but repressed in IMT2470, while the ompA gene was expressed in both strains. The expression of invasins partly explains the invasive phenotype of MT78. It was also analysed the behaviour of the strains in relation to the association profile, invasion and intracellular multiplication when infecting EAhy926 human endothelial cells. The strains showed no ability to invade endothelial cells but showed a high level of association (up to 14 times higher than for fibroblasts cells for some strains). This study showed that the CEC-32 in vitro model is suitable for the study of cellular interaction between APEC and eukaryotic cells, and added more knowledge about the pathotype.

Neste trabalho foi estuda a interação da E. coli patogênica aviária (APEC), agente etiológico da colibacilose aviária, e células não fagocitárias. A APEC é uma ExPEC (E. coli extra-intestinais), grupo que também inclui a UPEC (E. coli uropatogênica) e a NMEC (E. coli de meningite neonatal). Foi analisado o comportamento de 8 cepas APEC - MT78, IMT2470, A2363, UEL31, UEL13, UEL17, IMT5155, UEL29 - frente a duas linhagens de células não-fagocitárias, fibroblastos aviários CEC-32 e células endoteliais humanas EAhy926. Foi realizada a genotipagem de 33 genes associados à virulência, verificou-se capacidade de associação (adesão e invasão), de invasão e de multiplicação intracelular, de citotoxicidade e de ativação das caspases 3/7 das cepas após infecção de fibroblastos aviários. Foi observado que enquanto todas as cepas foram capazes de aderir aos fibroblastos aviários, somente a cepa MT78 foi capaz de invadí-los em níveis comparáveis à bactéria invasiva Salmonella Typhymurium SL1344. As cepas APEC não induziram ativação de capases 3/7, nem foram citotóxicas aos fibroblastos. Uma vez que a cepa invasiva, MT78, e a não invasiva, IMT2470, apresentam genótipos de virulência muito similares, foi realizado o estudo da expressão por RT-PCR dos genes de virulência da bactéria crescida com e sem fibroblastos aviários, por 3 h. Os resultados mostraram a expressão de adesinas, sideróforos e protectinas/estruturas de resistência ao soro para ambas as cepas na ausência e presença de fibroblastos. A análise da expressão dos genes fimH, ompA, ibeA e gimB pela técnica RT-qPCR revelou a repressão do gene fimH na MT78, mas indução do mesmo na IMT2470. Já as invasinas, gimB e ibeA, estavam induzidas em MT78 e reprimidas em IMT2470, enquanto o gene ompA estava sendo expresso em ambas as cepas. A expressão das invasinas gimB e ibeA explica em parte o fenótipo invasivo da MT78. No presente estudo também foi analisado o comportamento das 8 cepas APEC em relação ao perfil de associação, invasão e multiplicação intracelular ao infectarem células EAhy926. As cepas não mostraram capacidade de invadir as células mas apresentaram um nível de associação muito superior ao dos fibroblastos aviários (até 14 vezes superior para algumas cepas). Este trabalho mostrou que o ensaio in vitro com CEC-32 é um modelo adequado para o estudo da interação celular entre APEC e células eucarióticas e agregou mais conhecimento sobre o patotipo. / In this work the interaction between avian pathogenic E. coli (APEC), the etiological agent of avian colibacillosis, and non-phagocytic cells was studied. APEC is an ExPEC (extraintestinal E. coli), a group that also includes UPEC (uropathogenic E. coli) and NMEC (E. coli neonatal meningitis). We analysed the behavior of 8 APEC strains - MT78, IMT2470, A2363, UEL31, UEL13, UEL17, IMT5155, UEL29 - against two non-phagocytic cell lines, avian fibroblasts (CEC-32) and human endothelial cells (Eahy926). Strains were genotyped for 33 virulence associated genes, and investigated the association capacity (adhesion and invasion), the invasion ability, intracellular multiplication, cytotoxicity and activation of caspases 3/7 of the strains after infecting avian fibroblasts. While all strains were able to adhere to avian fibroblasts, only the strain MT78 was able to invade them at levels comparable to the invasive bacterium Salmonella Typhymurium SL1344. APEC strains could not induce activation of caspases 3/7, nor were cytotoxic to fibroblasts. Since the invasive MT78 and the non-invasive IMT2470 strains presented very similar virulence genotypes, the expression of virulence genes of the bacteria grown in the absence and presence of avian fibroblasts by 3 h was analysed by RT-PCR. Results showed the expression of adhesins, siderophores and protectins/serum resistance structures for both strains in the two culture conditions, with and without fibroblasts. Analysis of the expression of fimH, ompA, ibeA and gimB by RT-qPCR revealed the repression of fimH in MT78, but the induction in IMT2470. In relation to ibeA and gimB invasins, they were induced in MT78 but repressed in IMT2470, while the ompA gene was expressed in both strains. The expression of invasins partly explains the invasive phenotype of MT78. It was also analysed the behaviour of the strains in relation to the association profile, invasion and intracellular multiplication when infecting EAhy926 human endothelial cells. The strains showed no ability to invade endothelial cells but showed a high level of association (up to 14 times higher than for fibroblasts cells for some strains). This study showed that the CEC-32 in vitro model is suitable for the study of cellular interaction between APEC and eukaryotic cells, and added more knowledge about the pathotype.

Neste trabalho foi estuda a interação da E. coli patogênica aviária (APEC), agente etiológico da colibacilose aviária, e células não fagocitárias. A APEC é uma ExPEC (E. coli extra-intestinais), grupo que também inclui a UPEC (E. coli uropatogênica) e a NMEC (E. coli de meningite neonatal). Foi analisado o comportamento de 8 cepas APEC - MT78, IMT2470, A2363, UEL31, UEL13, UEL17, IMT5155, UEL29 - frente a duas linhagens de células não-fagocitárias, fibroblastos aviários CEC-32 e células endoteliais humanas EAhy926. Foi realizada a genotipagem de 33 genes associados à virulência, verificou-se capacidade de associação (adesão e invasão), de invasão e de multiplicação intracelular, de citotoxicidade e de ativação das caspases 3/7 das cepas após infecção de fibroblastos aviários. Foi observado que enquanto todas as cepas foram capazes de aderir aos fibroblastos aviários, somente a cepa MT78 foi capaz de invadí-los em níveis comparáveis à bactéria invasiva Salmonella Typhymurium SL1344. As cepas APEC não induziram ativação de capases 3/7, nem foram citotóxicas aos fibroblastos. Uma vez que a cepa invasiva, MT78, e a não invasiva, IMT2470, apresentam genótipos de virulência muito similares, foi realizado o estudo da expressão por RT-PCR dos genes de virulência da bactéria crescida com e sem fibroblastos aviários, por 3 h. Os resultados mostraram a expressão de adesinas, sideróforos e protectinas/estruturas de resistência ao soro para ambas as cepas na ausência e presença de fibroblastos. A análise da expressão dos genes fimH, ompA, ibeA e gimB pela técnica RT-qPCR revelou a repressão do gene fimH na MT78, mas indução do mesmo na IMT2470. Já as invasinas, gimB e ibeA, estavam induzidas em MT78 e reprimidas em IMT2470, enquanto o gene ompA estava sendo expresso em ambas as cepas. A expressão das invasinas gimB e ibeA explica em parte o fenótipo invasivo da MT78. No presente estudo também foi analisado o comportamento das 8 cepas APEC em relação ao perfil de associação, invasão e multiplicação intracelular ao infectarem células EAhy926. As cepas não mostraram capacidade de invadir as células mas apresentaram um nível de associação muito superior ao dos fibroblastos aviários (até 14 vezes superior para algumas cepas). Este trabalho mostrou que o ensaio in vitro com CEC-32 é um modelo adequado para o estudo da interação celular entre APEC e células eucarióticas e agregou mais conhecimento sobre o patotipo. / In this work the interaction between avian pathogenic E. coli (APEC), the etiological agent of avian colibacillosis, and non-phagocytic cells was studied. APEC is an ExPEC (extraintestinal E. coli), a group that also includes UPEC (uropathogenic E. coli) and NMEC (E. coli neonatal meningitis). We analysed the behavior of 8 APEC strains - MT78, IMT2470, A2363, UEL31, UEL13, UEL17, IMT5155, UEL29 - against two non-phagocytic cell lines, avian fibroblasts (CEC-32) and human endothelial cells (Eahy926). Strains were genotyped for 33 virulence associated genes, and investigated the association capacity (adhesion and invasion), the invasion ability, intracellular multiplication, cytotoxicity and activation of caspases 3/7 of the strains after infecting avian fibroblasts. While all strains were able to adhere to avian fibroblasts, only the strain MT78 was able to invade them at levels comparable to the invasive bacterium Salmonella Typhymurium SL1344. APEC strains could not induce activation of caspases 3/7, nor were cytotoxic to fibroblasts. Since the invasive MT78 and the non-invasive IMT2470 strains presented very similar virulence genotypes, the expression of virulence genes of the bacteria grown in the absence and presence of avian fibroblasts by 3 h was analysed by RT-PCR. Results showed the expression of adhesins, siderophores and protectins/serum resistance structures for both strains in the two culture conditions, with and without fibroblasts. Analysis of the expression of fimH, ompA, ibeA and gimB by RT-qPCR revealed the repression of fimH in MT78, but the induction in IMT2470. In relation to ibeA and gimB invasins, they were induced in MT78 but repressed in IMT2470, while the ompA gene was expressed in both strains. The expression of invasins partly explains the invasive phenotype of MT78. It was also analysed the behaviour of the strains in relation to the association profile, invasion and intracellular multiplication when infecting EAhy926 human endothelial cells. The strains showed no ability to invade endothelial cells but showed a high level of association (up to 14 times higher than for fibroblasts cells for some strains). This study showed that the CEC-32 in vitro model is suitable for the study of cellular interaction between APEC and eukaryotic cells, and added more knowledge about the pathotype.

Orientadores: Wanderley Dias da Silveira, Marcelo Palma Sircili / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:00:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maturana_VictorGoncalves_M.pdf: 5059455 bytes, checksum: b3305e2d1e0d658292aa1e194e68fb8f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Escherichia coli patogênica para aves (APEC) causa diferentes tipos de infecções sistêmicas extraintestinais nestes hospedeiros, coletivamente denominadas colibaciloses, causando grandes prejuízos econômicos à indústria aviária. Essas doenças incluem, dentre outras, septicemia, onfalite, celulite e síndrome da cabeça inchada. Entretanto, não há até o momento wna descrição de genes ou características que permitam classificar as linhagens aviárias em patótipos responsáveis por causar doenças específicas em seus hospedeiros, a semelhança do que ocorre para linhagens de E. co/i patogênicas para seres humanos. O objetivo deste estudo foi caracterizar linhagens de Escherichia coli de origem aviána representantes de 4 grupos, sendo um grupo de linhagens comensais (AFEC - stgla em inglês para "Avian Fecal Escherichia co/i") e três grupos de linhagens patogêmcas, causadoras de três sindromes diferentes em seus hospedeiros (septicemia, síndrome da cabeça inchada e onfalite). Para o trabalho, as características biológicas estudadas foram: adesão em células eucarióticas, formação de biofilme, produção de molécula sinalizadora de quorum sensing, presença de genes de ilhas de patogenicidade, dose de letalidade (LD50), grupo filogenético e presença de genes de virulência. A comparação entre as diferentes linhagens com base nestes traços genotípicos e fenotípicos, por meio de diferentes ferramentas de estatística multivariada além de redes complexas, permitiu inferir a estrutura populacional do grupo estudado. Os resultados indicam que APEC não constitui um grupo homogêneo, mas um conjunto estruturado de diferentes subgrupos, cada um associado a uma síndrome infecciosa específica causada no hospedeiro, possivelmente definindo diferentes patótipos ou subpatótipos dentro de linhagens APEC. Assim, sugerimos a existência de um subpatótipo associado à onfalite, com características de letal idade semelhantes as de linhagens AFEC, mas com um padrão de adesão diferente, que pode ser atribuído a uma especialização do grupo relacionada a colonização de um nicho particular, o saco da gema do ovo. E um subpatótipo associado à síndrome da cabeça inchada, igualmente adaptado à patogenicidade, mas com características mais "agressivas" evidenciadas pelos altos índices de letalidade, grande número de genes de virulência e altos índices de adesão. Linhagens associadas à septicemia, contudo, não constituem um grupo coeso, sugerindo tratar-se de uma miscelânea de linhagens que podem pertencer a diferentes subpatótipos e que em última instância geram a síndrome sistêmica (septicemia), devido à evolução do quadro clínico e/ou às condições imunológicas do hospedeiro. Este trabalho é pioneiro em demonstrar a existência de subpatótipos dentro de linhagens APEC, relacionando diferentes síndromes infecciosas com grupos específicos de linhagens as quais possuem características fenotípicas e genotípicas particulares. Tais resultados abrem novas possibilidades no estudo de genes responsáveis pelos diferentes processos de patogênese em APEC, bem como no desenvolvimento de vacinas. Talvez seja importante considerar estes subgrupos no desenvolvimento de vacinas, com o intuito de produzir vacinas com proteção cruzada, o que ainda não foi atingido com sucesso para linhagens APEC. / Abstract: Avian Pathogenic Escherichia coli (APEC) cause different types of systemic extraintestinal infections in poultry, which are collectively termed colibacillosis, imposing significant economic casses for the avian industry Among these diseases are septicaemia, omphalitis, cellulites and swollen head syndrome. However, to the date, there is no description of genes or characteristics which allow us to classify avian strains in pathotypes responsible for causing specific diseases in their hosts, as there are for human pathogenic E. co/i strains. In this study we aimed to characterize avian pathogenic E. co/i strains representing 4 groups, one of commensal strains (AFEC - Avian Fecal Escherichia co/i) and 3 groups of pathogenic strains responsible for causing 3 different syndromes in their hosts (septicaemia, omphalitis and swollen head syndrome). The biological characteristics studied were: adhesion to eukaryotic cells, biofilm formation, capacity of synthesizing quorum sensing s1gnaling molecule, presence of pathogenicity island, pathogenicity levels according to lethal dose (50%) assay, phylogenetic group and presence of virulence genes. The comparison between strains based on these genotypic and phenotypic traits, by different multivariate statistics tools and complex network, allowed us to infer. the population structure of the studied group. The results indicate that APEC do not constitute a unique homogeneous group, but a structured set of different subgroups, each one associated to a specific infectious syndrome inflicted to the host, possibly defining pathotypes or subpathotypes within APEC strains. Thus, we suggest the existence of a subpathotype associated to omphalitis, with lethality characteristics similar to AFEC strains, but with a different adhesion pattem, which may be due to a specialization related to the colonization of a particular niche, the egg's yolk sac. Anda subpathotype associated to the swollen head syndrome, equally adapted to pathogenicity, but with more "aggressive" characteristics demonstrated by the high lethality and adhesion levels. Septicaemic strains, however, do not constitute a cohesive group, which suggests a constellation of strains associated to different subpathotypes and capable of, eventually, cause a systemic syndrome (sepsis), due to the clinical evolution of the illness ami/or host immunological conditions. This work is pioneer in demonstrating the existence of subpathotypes within APEC strains, relating different infectious syndromes to specific groups of strains possessing particular genotypic and phenotypic characteristics. These results offer new possibilities in studying the genes responsible for different pathogenesis processes within APEC and for the vaccine developing. It may be important to consider these subgroups in the process of vaccine developing, in the efforts for obtain cross protection, which had not yet being accomplished successfully concerning APEC strains. / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Os objetivos desta pesquisa foram observar a incidência de E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteropatogênica clásssica (EPEC) e E. coli invasora (EIEC) em alimentos e estudar algumas de suas propriedades. Foram estudadas 360 amostras de alimentos, de origem animal e vegetal, das quais foram isoladas 1351 cepas diferentes de E.coli. Todas foram sorotipadas para investigação daquelas pertencentes aos sorogrupos enteropatogênicos clássicos, e as cepas imóveis e lisinadescarboxilase negativas sorotipadas para identificação daquelas pertencentes aos sorogrupos invasores. A capacidade de produção das enterotoxinas LT e ST de todas as cepas de E. coli foi também investigada. As amostras patogênicas isoladas corresponderam a 1,6 do total de cepas de E.coli estudado. Os alimentos de onde foram isolados representaram 4,2% do total de amostras de alimentos estudados e 5,2% das amostras de alimentos contendo E. coli. Não foram isoladas amostras de EIEC nas amostras de alimentos estudadas. As amostras de EPEC isoladas pertenceram aos sorogrupos 026 e 0125. Entre as amostras de ETEC isoladas predominaram aquelas produtoras somente da toxina LT, não tendo sido isoladas amostras capazes de produzir as toxinas LT e ST simultaneamente. Nenhuma das amostras de ETEC pertenceu aos sorogrupos enterotoxigênicos mais frequentes, nem possuiu os fatôres de colonização CFA/I e CFA/II. No teste de resistência a drogas, a maioria das amostras enteropatogênicas mostrou-se sensível às drogas utilizadas. O modelo de fermentação de açúcares foi relativamente uniforme entre estas amostras, e bastante semelhante ao apresentado pelo gênero Escherichia. / The objectives of this research work were to study the incidence of enterotoxigenic E. coli (ETEC), enteropathogenic. E.coli (EPEC) and invasive E. coli (EIEC) in foods, and to study some of their properties. 360 food samples, both of animal and plant origin, were studied and 1351 different E. coli strains were isolated. All of them were serotyped in order to identify those belonging to the serogroups enteropathogenic for children (EPEC). The strains which were non-motile and lysine descarboxylase negative were serotyped for the identification of those belonging to invasive serogroups. The capacity of all strains in producing enterotoxins ST and LT was also investigated. The isolated pathogenic strains corresponded to 1,6% of the E. coli strains tested. The foods from which they were isolated represented 4,2% of the total of food samples tested, and 5,2% of the food samples showing contamination with E. coli. No invasive strain was observed in the food samples tested. The isolated EPEC strains belonged to serogroups 026 and 0125. There was a prevalence of enterotoxin LT only producing strains among the ETEC ones, and no strain able to produce both enterotoxins LT and ST simultaneously was observed. None of them belonged to the usual enterotoxigenic serogroups, nor had colonization factors CFA/I and CFA/II. The antibiotic resistence test showed that the majority of pathogenic strains were sensitive to the drugs employed. The sugar fermentation model was relatively uniform among these strains, and very smilar to the one showed by the genus Escherichia.

Orientador: Wanderley Dias da Silveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rojas_ThaisCabreraGalvao_D.pdf: 2609032 bytes, checksum: 23a0546c76c17eff8087d0160c69308d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A bactéria Escherichia coli coloniza o trato intestinal de aves e humanos, de maneira comensal sem causar processos infecciosos. No entanto alguns clones adquiriram fatores de virulência específicos, permitindo o desenvolvimento de diferentes doenças como infecção do trato urinário, diarréia e meningite em humanos e colibacilose em aves. As linhagens que causam doença em aves são tipicamente denominadas APEC (Avian Pathogenic Escherichia coli). Neste trabalho foram sequenciados e anotados os genomas de quatro linhagens APECs (SCI-07, SEPT362, S17 e O8)que, juntamente com mais nove genomas referentes a linhagens de Escherichia coli patogênicas para aves e patogênicas para humanos foram utilizados para a busca de genes sob seleção positiva. Os genes homólogos foram agrupados,e posteriormente submetidos ao alinhamento de códons e das sequencias protéicas correspondentes. Uma árvore filogenética foi gerada para cada grupo de proteínas homólogas. Testes estatísticos determinaram qual entre os modelos de seleção neutra ou seleção positiva melhor explicou os dados existentes (alinhamentos de códons e árvores filogenéticas). Essas análises detectaram duzentas e cinquenta e quatro grupos de genes homólogos com evidência de seleção positiva. Para cada grupo foi realizado um teste de recombinação para verificar se o aumento na variação das sequencias não era devido à conversão gênica, resultando em cento e dezesseis grupos de genes homólogos sob seleção positiva. A proteína correspondente a um gene de cada grupo de genes homólogos foi identificada, por meio da ferramenta Blast. Diversos fatores de virulência, já conhecidos, e proteínas regulatórias puderem ser detectados. Os genes sob seleção positiva, também foram submetidos à anotação considerando o termo GO (Gene Ontology),apenas da categoria processo biológico. Dos cento e dezesseis genes apenas cinquenta e sete puderam ser identificados por meio dessa metodologia. O resultado da classificação dos genes dentro da classe GO, considerando o terceiro nível hierárquico,mostrou que a maioria dos genes anotados (31) tinha relação com o metabolismo primário.As proteínas cuja identificação, por meio do blast, não foi possível (proteínas hipotéticas)foram submetidas à análise de predição de localização subcelular e de peptídeo sinal. Essas análises revelaram que três proteínas desconhecidas (hypothetical proteinECIAI39_1028, hypothetical proteinZ0639e hypothetical proteinEC042_3791) são potenciais alvos para estudos que visam à busca de novos fatores de virulência de Escherichia coli patogênicas / Abstract: The bacterium Escherichia coli colonizesthe intestinal tract of birds and humans, in a commensal relationship without causing infection. However, some clones have acquired specific virulence factors allowing the development of various diseases such as urinary tract infection, diarrhea and meningitis in humans and colibacillosis in poultry. The strains that cause disease in birds are typically named APEC (Avian Pathogenic Escherichia coli). In this study we sequenced and annotated the genomes of four APECs strains (SCI-07, SEPT362, S17 and O8). These genomes and nine others avian pathogenic Escherichia coli and humans pathogenic strains genomes were used for studying genes under positive selection. The homologous genes were grouped and then subjected to codons and corresponding protein sequences alignment. A phylogenetic tree was generated for each group of homologous proteins. Statistical tests determined which among neutral or positive selection models best explains the existing data (codon alignments and phylogenetic trees). This analyzes detected two hundred fifty-four groups of homologous genes with positive selection evidence. For each group a recombination test was conducted to verify if the variation increase in the sequences was not due to gene conversion, resulting in one hundred and sixteen groups of homologous genes under positive selection. The protein corresponding to a gene of each group of homologous genes under positive selection was identified through Blast tool. Genes under positive selection were annotated considering the GO term (Gene Ontology), just for the biological process category. Only fifty-seven genes could be identified using this methodology. The gene classification within the GO classes, considering only the third hierarchical level showed that most of the annotated genes (31) were related with the primary metabolism. Proteins which blast identification was not possible (hypothetical proteins) were subjected to sub cellular localization and signal peptide prediction analyzes. These analyzes revealed that three unknown proteins (hypothetical protein ECIAI39_1028, hypothetical protein Z0639e hypothetical protein EC042_3791) are potential targets for studies, in order to search for new virulence factors of pathogenic Escherichia coli / Doutorado / Microbiologia / Doutora em Genética e Biologia Molecular