RESUMO: O presente estudo teve como objetivo subtipar os genes Stx1 e Stx2 e caracterizar a resistência antimicrobiana em 106 isolados de Escherichia coli produtoras de toxinas Shiga (STEC) isoladas de fezes de bovinos e ovinos. A PCR foi utilizada para determinar os subtipos e o método de difusão em disco foi utilizado para avaliar a resistência antimicrobiana. Dez antibióticos de cinco classes diferentes foram testados. Entre os isolados de origem bovina, foram identificados dois subtipos de Stx1 (Stx1a e Stx1c) e quatro subtipos de Stx2 (Stx2a, Stx2b, Stx2c e Stx2d). Nos isolados de origem ovina, foram identificados dois subtipos de Stx1 (Stx1a e Stx1c) e quatro subtipos de Stx2 (Stx2a, Stx2b, Stx2c e Stx2g). Os resultados obtidos sugerem a presença de alta variabilidade nos genes Stx1 e Stx2. Além disso, 96,6% (57/59) dos isolados fecais de bovinos e 89,4% (42/47) dos isolados de ovinos mostraram resistência a pelo menos um antibiótico testado. Em ambas as espécies animais, a maioria das cepas foi multirresistente (MDR) (67,8% em bovinos e 59,6% em ovinos), sem diferença significativa entre as espécies animais do reservatório. Os animais adultos tiveram oito vezes mais chances de apresentar STEC com maior potencial patogênico. STEC com o maior potencial patogênico teve três vezes mais chances de ser multirresistente do que o STEC com o menor potencial patogênico. Os dados relatados neste estudo sugerem a ocorrência de cepas com alto potencial de patogenicidade na região estudada. Portanto, os ruminantes dessa região são hospedeiros de isolados que podem causar infecções em humanos.

ABSTRACT: The present study was aimed at subtyping of Stx1 and Stx2 genes and characterization of antimicrobial resistance in 106 Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) strains isolated from cattle and sheep feces. PCR was used to determine the subtypes, and the disk-diffusion method was used to evaluate the antimicrobial resistance. Ten antibiotics from five different classes were tested. Among the isolates of bovine origin, two subtypes of Stx1 (Stx1a and Stx1c), and four subtypes of Stx2 (Stx2a, Stx2b, Stx2c, and Stx2d) were identified. In isolates of sheep origin, two subtypes of Stx1 (Stx1a and Stx1c), and four subtypes of Stx2 (Stx2a, Stx2b, Stx2c, and Stx2 g) were identified. The results obtained suggest the presence of high diversity in Stx1 and Stx2 genes. Further, 96.6% (57/59) of bovine fecal strains and 89.4% (42/47) of sheep fecal strains showed resistance to at least one tested antibiotic. In both animal species, most strains were multidrug-resistant (MDR) (67.8% in cattle and 59.6% in sheep), with no significant difference between host animals. Adult animals were eight times more likely to have STEC with greater pathogenic potential. STEC with the highest pathogenic potential were three times more likely to be multidrug-resistant than STEC with the lowest pathogenic potential. The data reported in this study suggests the occurrence of strains with high potential pathogenicity in the region studied. Therefore, the ruminants of this region are carriers of strains that can cause infections in humans.

Resumo: A fim de detectar os fatores de virulência em isolados de E. coli produtoras de toxina Shiga (STEC) e investigar o perfil de resistência aos antimicrobianos, swabs retais foram coletados em ovelhas saudáveis das raças Santa Inês e Dorper. Dos 115 isolados de E. coli obtidos, 78,3% (90/115) foram caracterizados como STEC, dos quais 52,2% (47/90) possuíam o gene stx1, 33,3% (30/90) stx2 e 14,5% (13/90) ambos os genes. Em busca de fatores de virulência, 47,7% e 32,2% dos isolados apresentaram genes saa e cnf1. De acordo com a análise do perfil de resistência a antimicrobianos, 83,3% (75/90) eram resistentes a pelo menos um dos antibióticos testados. Na classificação filogenética, os isolados foram agrupados 24,4% (22/90) no grupo D (patogênico), 32,2% (29/90) no grupo B1 (comensal) e 43,3% (39/90) no grupo A (comensal). A presença de vários fatores de virulência, bem como o elevado número de isolados multirresistentes encontrados neste estudo apoia a afirmação de que as ovelhas são portadoras potenciais de patógenos que ameaçam a saúde pública.

Abstract: In order to detect virulence factors in Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) isolates and investigate the antimicrobial resistance profile, rectal swabs were collected from healthy sheep of the races Santa Inês and Dorper. Of the 115 E. coli isolates obtained, 78.3% (90/115) were characterized as STEC, of which 52.2% (47/90) carried stx1 gene, 33.3% (30/90) stx2 and 14.5% (13/90) both genes. In search of virulence factors, 47.7% and 32.2% of the isolates carried the genes saa and cnf1. According to the analysis of the antimicrobial resistance profile, 83.3% (75/90) were resistant to at least one of the antibiotics tested. In phylogenetic classification grouped 24.4% (22/90) in group D (pathogenic), 32.2% (29/90) in group B1 (commensal) and 43.3% (39/90) in group A (commensal). The presence of several virulence factors as well as the high number of multiresistant isolates found in this study support the statement that sheep are potential carriers of pathogens threatening public health.

Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) sorotipo O157:H7 representa as principais cepas de E. coli produtoras de toxina Shiga (STEC) relatadas em grandes surtos e doenças graves, tais como colite hemorrágica (CH) e síndrome hemolítica urêmica (SHU), potencialmente letais. O objetivo deste estudo foi reportar a ocorrência e caracterização molecular de STEC 0157:H7 isoladas por swab retal de 52 bovinos saudáveis pertencentes a 21 rebanhos leiteiros do Centro-Oeste do Brasil. A detecção dos genes 16SrRNA, stx1, stx2, rfbO157, fliCh7, eae, ehxA, saa, cnf1, chuA, yjaA e TSPE4.C2 foi realizada por PCR. Os isolados foram ainda caracterizados por sorotipagem. Dos 260 isolados de E. coli obtidos, 126 foram caracterizados como STEC. Dois deles, oriundos do mesmo animal, foram caracterizados como pertencentes ao sorotipo O157:H7. Ambos apresentaram os genes de virulência stx2, eae, ehxA, saa e cnf1 e na caracterização filogenética, o gene chuA (grupo patogênico D), sugerindo que eles foram clones. A prevalência de O157:H7 foi de 1,92% (1/52 animais), demonstrando que os bovinos leiteiros saudáveis de fazendas do Centro-Oeste do Brasil são importantes reservatórios de E. coli O157:H7 altamente patogênicas.

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) serotype O157:H7 represents the major Shiga toxin-producing E. coli (STEC) strain related to large outbreaks and severe diseases such as hemorrhagic colitis (HC) and the potentially lethal hemolytic uremic syndrome (HUS). The aim of this study was to report the occurrence and molecular characterization of O157:H7 isolates obtained by rectal swab from 52 healthy dairy cattle belonging to 21 farms in Mid-West of Brazil. Detection of 16SrRNA, stx1, stx2, rfbO157, fliCh7, eae, ehxA, saa, cnf1, chuA, yjaA and TSPE4.C2 genes was performed by PCR. The isolates were further characterized by serotyping. Two hundred and sixty E. coli isolates were obtained, of which 126 were characterized as STEC. Two isolates from the same cow were identified as serotype O157:H7. Both isolates presented the stx2, eae, ehxA, saa and cnf1 virulence factor genes and the chuA gene in the phylogenetic classification (virulent group D), suggesting that they were clones. The prevalence of O157:H7 was found to be 1.92% (1/52 animals), demonstrating that healthy dairy cattle from farms in the Mid-West of Brazil are an important reservoir for highly pathogenic E. coli O157:H7.