ABSTRACT Water pollution is a serious environmental problem. We analyzed the presence of total fecal coliforms and Escherichia coli, the prevalence of diarrheal pathotypes, and the profiles of antibiotic resistance at different stages. Three composite samples from a wastewater treatment plant (WWTP) in Mexico were analyzed for the presence E. coli with the physical and chemical parameters established in the Mexican Official Standard NOM-001-SEMARNAT-1996. Fifty seven strains were selected from the different stages of the process, and the following pathotypes were determined by multiplex polymerase chain reaction: enteropathogenic (EPEC), enterotoxigenic (ETEC), enteroinvasive (EIEC), enteroaggregative (EAEC), enterohemorrhagic (EHEC), and diffuse adherence (DAEC). Their resistance was assessed by the Kirby Bauer method. The results showed a removal efficiency of 95.4% based on the chemical oxygen demand (BOD5). Coliforms and E. coli were found to be higher in the influent. The total frequency of pathotypes was 39 % (22/57) for EIEC, 30 % (17/57) for ETEC, and 15.5 % (9/57) for DAEC and EPEC. Regarding the distribution, 39% of ETEC was detected in the influent, 50% of EIEC before disinfection, 100% of EIEC after disinfection and 43% of ETEC in the effluent.

RESUMEN La contaminación del agua es un problema ambiental grave. En una planta de tratamiento de agua residual (PTAR) en México se evaluó la presencia de coliformes fecales totales y de Escherichia coli, la prevalencia de patotipos diarreicos y los perfiles de resistencia a los antibióticos en las diferentes etapas del tratamiento. Se realizaron tres muestreos compuestos para evaluar la presencia de E. coli con los parámetros físicos y químicos establecidos en la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. Se seleccionaron 57 cepas de las diferentes etapas del proceso y se determinó el patotipo de E. Coli por reacción en cadena de polimerasa múltiplex: enteropatógena (EPEC), enterotoxigénica (ETEC), enteroinvasiva (EIEC), enteroagregativa (EAEC), enterohemorrágica (EHEC) y de adherencia difusa (DAEC); asimismo, se determinó su resistencia por el método de Kirby Bauer. Los resultados muestran una eficiencia de remoción del 95.4 %, con base en la demanda química de oxígeno (DBO5). Los coliformes y E. coli son mayores en el influente. La frecuencia total de patotipos fue del 39 % (22/57) de EIEC, 30 % (17/57) de ETEC y 15.5 % (9/57) de DAEC y EPEC. Respecto de la distribución, se detectó un 39 % de ETEC en el influente, 50 % de EIEC antes de la desinfección, 100 % de EIEC después de la desinfección y un 43 % de ETEC en el efluente. Todas las cepas muestran baja resistencia a los antibióticos. La eficiencia de remoción de la PTAR, con base en el DBO5, es alta y cumple con las normas ambientales, sin embargo, la presencia de patotipos diarreicos en el efluente impacta negativamente al ambiente y a la salud pública.

Abstract: Objective: To compare the genetic determinants involved in plant colonization or virulence in the reported genomes of K. variicola, K. quasipneumoniae and K. pneumoniae. Materials and methods: In silico comparisons and Jaccard analysis of genomic data were used. Fimbrial genes were detected by PCR. Biological assays were performed with plant and clinical isolates. Results: Plant colonization genes such as cellulases, catalases and hemagglutinins were mainly present in K. variicola genomes. Chromosomal β-lactamases were characteristic of this species and had been previously misclassified. K. variicola and K. pneumoniae isolates produced plant hormones. Conclusions: A mosaic distribution of different virulence- and plant-associated genes was found in K. variicola and in K. quasipneumoniae genomes. Some plant colonizing genes were found mainly in K. variicola genomes. The term plantanosis is proposed for plant-borne human infections.

Resumen: Objetivo: Comparar genes de colonización de plantas o de virulencia en los genomas reportados de K. variicola, K. quasipneumoniae y K. pneumoniae. Material y métodos: Se utilizaron análisis in silico y de Jaccard. Por PCR se detectaron genes de fimbrias. Se realizaron ensayos biológicos con aislados de plantas y clínicos. Resultados: Los genes de colonización de plantas como celulasas, catalasas y hemaglutininas se encontraron principalmente en genomas de K. variicola. Las β-lactamasas cromosómicas son características de la especie y en algunos casos estaban mal clasificadas. K. variicola y K. pneumoniae producen hormonas vegetales. Conclusiones: Se encontró una distribución en mosaico de los genes de asociación con plantas y de virulencia en K. variicola y K. quasipneumoniae. Principalmente en K. variicola se encontraron algunos genes involucrados en la colonización de plantas. Se propone el término plantanosis para las infecciones humanas de origen vegetal.

Abstract: Objective: Due to the fact that K. variicola, K. quasipneumoniae and K. pneumoniae are closely related bacterial species, misclassification can occur due to mistakes either in normal biochemical tests or during submission to public databases. The objective of this work was to identify K. variicola and K. quasipneumoniae genomes misclassified in GenBank database. Materials and methods: Both rpoB phylogenies and average nucleotide identity (ANI) were used to identify a significant number of misclassified Klebsiella spp. genomes. Results: Here we report an update of K. variicola and K. Quasipneumoniae genomes correctly classified and a list of isolated genomes obtained from humans, plants, animals and insects, described originally as K. pneumoniae or K. variicola, but known now to be misclassified. Conclusions: This work contributes to recognize the extensive presence of K. variicola and K. quasipneumoniae isolates in diverse sites and samples.

Resumen: Objetivo: Identificar genomas mal clasificados de K. variicola, y K. quasipneumoniae en la base de datos del GenBank. Material y métodos: En el presente estudio se usaron tanto análisis filogenéticos usando rpoB como la identidad media de nucleótidos (ANI, por sus siglas en ingles) para identificar un número significativo de genomas del género Klebsiella. Resultados: Se reportó una actualización de genomas de K. variicola y K. quasipneumoniae correctamente clasificados y una lista de aquellos aislamientos obtenidos de seres humanos, plantas, animales e insectos, descritos originalmente como K. pneumoniae o K. variicola pero ahora se conoce que están mal clasificados. Conclusiones: Este trabajo contribuye a la presencia extensiva de aislamientos de K. variicola y K. quasipneumoniae en diversos sitios y muestras.

Abstract: Objective: To compare the genetic determinants involved in plant colonization or virulence in the reported genomes of K. variicola, K. quasipneumoniae and K. pneumoniae. Materials and methods: In silico comparisons and Jaccard analysis of genomic data were used. Fimbrial genes were detected by PCR. Biological assays were performed with plant and clinical isolates. Results: Plant colonization genes such as cellulases, catalases and hemagglutinins were mainly present in K. variicola genomes. Chromosomal β-lactamases were characteristic of this species and had been previously misclassified. K. variicola and K. pneumoniae isolates produced plant hormones. Conclusions: A mosaic distribution of different virulence- and plant-associated genes was found in K. variicola and in K. quasipneumoniae genomes. Some plant colonizing genes were found mainly in K. variicola genomes. The term plantanosis is proposed for plant-borne human infections.

Resumen: Objetivo: Comparar genes de colonización de plantas o de virulencia en los genomas reportados de K. variicola, K. quasipneumoniae y K. pneumoniae. Material y métodos: Se utilizaron análisis in silico y de Jaccard. Por PCR se detectaron genes de fimbrias. Se realizaron ensayos biológicos con aislados de plantas y clínicos. Resultados: Los genes de colonización de plantas como celulasas, catalasas y hemaglutininas se encontraron principalmente en genomas de K. variicola. Las β-lactamasas cromosómicas son características de la especie y en algunos casos estaban mal clasificadas. K. variicola y K. pneumoniae producen hormonas vegetales. Conclusiones: Se encontró una distribución en mosaico de los genes de asociación con plantas y de virulencia en K. variicola y K. quasipneumoniae. Principalmente en K. variicola se encontraron algunos genes involucrados en la colonización de plantas. Se propone el término plantanosis para las infecciones humanas de origen vegetal.

Abstract: Objective: Due to the fact that K. variicola, K. quasipneumoniae and K. pneumoniae are closely related bacterial species, misclassification can occur due to mistakes either in normal biochemical tests or during submission to public databases. The objective of this work was to identify K. variicola and K. quasipneumoniae genomes misclassified in GenBank database. Materials and methods: Both rpoB phylogenies and average nucleotide identity (ANI) were used to identify a significant number of misclassified Klebsiella spp. genomes. Results: Here we report an update of K. variicola and K. Quasipneumoniae genomes correctly classified and a list of isolated genomes obtained from humans, plants, animals and insects, described originally as K. pneumoniae or K. variicola, but known now to be misclassified. Conclusions: This work contributes to recognize the extensive presence of K. variicola and K. quasipneumoniae isolates in diverse sites and samples.

Resumen: Objetivo: Identificar genomas mal clasificados de K. variicola, y K. quasipneumoniae en la base de datos del GenBank. Material y métodos: En el presente estudio se usaron tanto análisis filogenéticos usando rpoB como la identidad media de nucleótidos (ANI, por sus siglas en ingles) para identificar un número significativo de genomas del género Klebsiella. Resultados: Se reportó una actualización de genomas de K. variicola y K. quasipneumoniae correctamente clasificados y una lista de aquellos aislamientos obtenidos de seres humanos, plantas, animales e insectos, descritos originalmente como K. pneumoniae o K. variicola pero ahora se conoce que están mal clasificados. Conclusiones: Este trabajo contribuye a la presencia extensiva de aislamientos de K. variicola y K. quasipneumoniae en diversos sitios y muestras.

Bacterial resistance is a public health problem causing high rates of morbidity and mortality in hospital settings. To the extent that different antibiotics are used, bacteria resistant to multiple drugs are selected. The development of new molecular genomic and proteomic tools such as real-time PCR, DNA pyrosequencing, mass spectrometry, DNA microarrays, and bioinformatics allow for more in-depth knowledge about the physiology and structure of bacteria and mechanisms involved in antibiotic resistance. These studies identify new targets for drugs and design specific antibiotics to provide more accurate treatments to combat infections caused by bacteria. Using these techniques, it will also be possible to rapidly identify genes that confer resistance to antibiotics, and to identify complex genetic structures, such as integrons that are involved in the spread of genes that confer multidrug-resistance.

La resistencia bacteriana es un problema de salud pública causante de índices elevados de morbi-mortalidad hospitalaria. En la medida en que se usan los diferentes antibióticos se seleccionan bacterias resistentes a múltiples fármacos. El desarrollo de nuevas herramientas moleculares de la genómica y proteómica, como el PCR en tiempo real, pirosecuenciación de ADN, espectrometría de masas, microarreglos de ADN y bioinformática, permite conocer en forma más estrecha la fisiología y estructura de las bacterias y los mecanismos de resistencia a los antibióticos. Estos estudios hacen posible identificar nuevos blancos farmacológicos y diseñar antibióticos específicos para suministrar tratamientos más certeros que combatan las infecciones producidas por bacterias. Con estas técnicas también es posible la identificación rápida de los genes que confieren la resistencia a los antibióticos y el reconocimiento de las estructuras genéticas complejas como los integrones, que intervienen en la diseminación de los genes que producen la multirresistencia.

Bacterial resistance is a public health problem causing high rates of morbidity and mortality in hospital settings. To the extent that different antibiotics are used, bacteria resistant to multiple drugs are selected. The development of new molecular genomic and proteomic tools such as real-time PCR, DNA pyrosequencing, mass spectrometry, DNA microarrays, and bioinformatics allow for more in-depth knowledge about the physiology and structure of bacteria and mechanisms involved in antibiotic resistance. These studies identify new targets for drugs and design specific antibiotics to provide more accurate treatments to combat infections caused by bacteria. Using these techniques, it will also be possible to rapidly identify genes that confer resistance to antibiotics, and to identify complex genetic structures, such as integrons that are involved in the spread of genes that confer multidrug-resistance.

La resistencia bacteriana es un problema de salud pública causante de índices elevados de morbi-mortalidad hospitalaria. En la medida en que se usan los diferentes antibióticos se seleccionan bacterias resistentes a múltiples fármacos. El desarrollo de nuevas herramientas moleculares de la genómica y proteómica, como el PCR en tiempo real, pirosecuenciación de ADN, espectrometría de masas, microarreglos de ADN y bioinformática, permite conocer en forma más estrecha la fisiología y estructura de las bacterias y los mecanismos de resistencia a los antibióticos. Estos estudios hacen posible identificar nuevos blancos farmacológicos y diseñar antibióticos específicos para suministrar tratamientos más certeros que combatan las infecciones producidas por bacterias. Con estas técnicas también es posible la identificación rápida de los genes que confieren la resistencia a los antibióticos y el reconocimiento de las estructuras genéticas complejas como los integrones, que intervienen en la diseminación de los genes que producen la multirresistencia.

OBJECTIVE: In this work we report the molecular characterization of beta-lactam antibiotics resistance conferred by genes contained in plasmids from enterobacteria producing extended-spectrum beta-lactamases (ESBL). MATERIAL AND METHODS: Fourteen enterobacterial clinical isolates selected from a group of strains obtained from seven different hospitals in Mexico during 1990-1992 and 1996-1998 were analyzed at the Bacterial Resistance Laboratory (National Institute Public Health, Cuernavaca). Molecular characterization included PFGE, IEF of beta-lactamases, bacterial conjugation, PCR amplification and DNA sequencing, plasmid extraction and restriction. RESULTS: Isolates were genetically unrelated. ESBL identified were SHV-2 (5/14) and SHV-5 (9/14) type. Cephalosporin-resistance was transferable in 9 of 14 (64%) clinical isolates with only one conjugative plasmid, DNA finger printing showed a similar band pattern in plasmids. CONCLUSIONS: The dissemination of cephalosporin resistance was due to related plasmids carrying the ESBL genes.

OBJETIVO: En este trabajo se reporta la caracterización molecular de la resistencia a antibiótico beta-lactámicos conferida por genes contenidos en plásmidos de enterobacterias productoras de beta-lactamasas de espectro extendido (BLEEs). MATERIAL Y MÉTODOS: Catorce aislamientos clínicos de enterobacterias fueron seleccionados por conveniencia de un banco de cepas obtenidas de siete diferentes hospitales de México durante los periodos 1990-1992 y 1996-1998 y fueron procesados en el Laboratorio de Resistencia Bacteriana (Instituto Nacional de Salud Pública, Cuernavaca). En la caracterización se empleó PFGE, IEF para beta-lactamasas, conjugación bacteriana, amplificación por PCR y secuenciación de DNA, extracción y restricción de plásmidos. RESULTADOS: Las 14 cepas fueron no relacionadas genéticamente. Se identificaron BLEEs tipo SHV-2 (5/14) y SHV-5 (9/14). La resistencia a cefalosporinas fue transferida por conjugación en 9 de 14 (64%) aislamientos clínicos mediante un plásmido que mostró un patrón de restricción similar entre ellos. CONCLUSIÓN: Se sugiere que la diseminación de la resistencia a cefalosporinas fue debida a plásmidos relacionados que contienen los genes que codifican BLEEs.

OBJECTIVE: In this work we report the molecular characterization of beta-lactam antibiotics resistance conferred by genes contained in plasmids from enterobacteria producing extended-spectrum beta-lactamases (ESBL). MATERIAL AND METHODS: Fourteen enterobacterial clinical isolates selected from a group of strains obtained from seven different hospitals in Mexico during 1990-1992 and 1996-1998 were analyzed at the Bacterial Resistance Laboratory (National Institute Public Health, Cuernavaca). Molecular characterization included PFGE, IEF of beta-lactamases, bacterial conjugation, PCR amplification and DNA sequencing, plasmid extraction and restriction. RESULTS: Isolates were genetically unrelated. ESBL identified were SHV-2 (5/14) and SHV-5 (9/14) type. Cephalosporin-resistance was transferable in 9 of 14 (64%) clinical isolates with only one conjugative plasmid, DNA finger printing showed a similar band pattern in plasmids. CONCLUSIONS: The dissemination of cephalosporin resistance was due to related plasmids carrying the ESBL genes.

OBJETIVO: En este trabajo se reporta la caracterización molecular de la resistencia a antibiótico beta-lactámicos conferida por genes contenidos en plásmidos de enterobacterias productoras de beta-lactamasas de espectro extendido (BLEEs). MATERIAL Y MÉTODOS: Catorce aislamientos clínicos de enterobacterias fueron seleccionados por conveniencia de un banco de cepas obtenidas de siete diferentes hospitales de México durante los periodos 1990-1992 y 1996-1998 y fueron procesados en el Laboratorio de Resistencia Bacteriana (Instituto Nacional de Salud Pública, Cuernavaca). En la caracterización se empleó PFGE, IEF para beta-lactamasas, conjugación bacteriana, amplificación por PCR y secuenciación de DNA, extracción y restricción de plásmidos. RESULTADOS: Las 14 cepas fueron no relacionadas genéticamente. Se identificaron BLEEs tipo SHV-2 (5/14) y SHV-5 (9/14). La resistencia a cefalosporinas fue transferida por conjugación en 9 de 14 (64%) aislamientos clínicos mediante un plásmido que mostró un patrón de restricción similar entre ellos. CONCLUSIÓN: Se sugiere que la diseminación de la resistencia a cefalosporinas fue debida a plásmidos relacionados que contienen los genes que codifican BLEEs.