Molekulare epidemiologische Untersuchungen von klinischen Escherichia coli- Isolaten unterschiedlicher Wirtstierspezies

Abstract

In dieser Studie wurden 260 E. coli-Isolate von Hunden, Katzen, Schweinen und Rindern mit einer Urogenitaltraktinfektion (UGTI) (Hd / Kz: n = 69; Sw: n = 23) bzw. einer Gastroenteritis (GE) (Hd / Kz: n = 70; Sw: n = 30; Rd: n = 68) mittels O-Serotypisierung, Virulenzgenotypisierung und Multilocus- Sequenztypisierung (MLST) genauer charakterisiert und mit humanen Isolaten entsprechender Erkrankungen aus der MLST-Datenbank für E. coli der University College Cork verglichen (http://mlst.ucc.ie/mlst/dbs/Ecoli). Die Isolate von Hunden und Katzen konnten 23 verschiedenen Serotypen zugeordnet werden, jedoch 60% der Stämme gehörten zu einer von acht Serotypen (O2, O4, O6; O18, O21, O22, O25, O74). Mit Ausnahme der Serotypen O2 und O74, die nur im Darm bzw. Urogenitaltrakt (UGT) nachgewiesen werden konnten, waren die anderen bei beiden Erkrankungen vorhanden. Viele dieser O-Serotypen werden als typisch für humane UPEC betrachtet, was auch durch die humanen Isolate der MLST-Datenbank bestätigt wurde. Von den insgesamt 45 verschiedenen Virulenz-assoziierten Genen (VAGen), auf die die Isolate mittels verschiedener Multiplex-Polymerase- Kettenreaktionen (MP-PCR) getestet wurden, wird die Mehrzahl (34) mit extraintestinalen Infektionen assoziiert. 11 dieser VAGe gelten als charakteristisch für intestinal pathogene E. coli (InPEC). Bei den 139 Isolaten von Hunden und Katzen unterschieden sich die Prävalenzen, die für diese VAGe festgestellt werden konnten zwischen den beiden Erkrankungen kaum. Zudem waren sie den Prävalenzen, die in einer anderen Studie für dieselben VAGe bei humanen UPEC gefunden wurden, sehr ähnlich. Zwischen den E. coli- Isolaten aus dem UGT des Schweins und denen aus dem GIT waren dagegen deutliche Unterschiede zu erkennen, ebenso zwischen den porcinen bzw. bovinen Isolaten und denen des Menschen. Die Ergebnisse der O-Sero- sowie der Virulenzgenotypisierung konnten durch die Ergebnisse der Multilokus- Sequenztypisierung bestätigt werden, so dass als Schlussfolgerung der Darm der Heimtiere als Infektionsquelle für durch E. coli verursachte UGTI sowohl der Tiere selbst als auch des Menschen als bestätigt angesehen, sowie das Zoonoserisiko hinsichtlich dieser Erkrankung für Schwein und Rind als gering eingeschätzt wurde. Bezüglich Gastroenteritiden scheinen die E. coli-Isolate von Hunden und Katzen kein Zoonoserisiko darzustellen, hingegen konnte ein gewisses Zoonosepotential der GE-Isolate vom Schwein und Rind nicht ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse vieler Studien gehen mit den Ergebnissen dieser Arbeit konform, jedoch kommen auch immer wieder Studien zu entgegengesetzten Schlussfolgerungen. Kaum eine dieser Studien basiert auf der MLST, und verfügt damit über eine zweifellose phylogenetische Einordnung der untersuchten Isolate, wodurch deren Aussagekraft eingeschränkt ist.

In this study 260 E. coli-Isolates of dogs, cats, pigs and cattle with urinary tract infection (UGTI) (Hd / Kz: n = 69; Sw: n = 23) or a gastroenteritis (GE) (Hd / Kz: n = 70; Sw: n = 30; Rd: n = 68) became more exactly characterized by means of O-serotyping, virulencegenotyping and multilocus-sequencetyping (MLST), and were compared to humanisolates of suitable diseases from the MLST data bank for E. coli of the University college of Cork (http://mlst.ucc.ie/mlst/dbs/Ecoli). The isolates of dogs and cats could be assigned to 23 different serotypes. However, 60% of the strains belonged to one of eight serotypes (O2, O4, O6; O18, O21, O22, O25, O74). With the exception of the Serotypes O2 and O74, which could be proved only in the bowel or urinary tract (UGT), the others existed with both diseases. Many of these O-Serotypes are considered as typical for human UPEC, what was also confirmed by the human isolates of the MLST data base. Of the altogether 45 different virulence-associated genes (VAGs), on which the isolates were tested by means of different multiplex polymerase change reactions (MP-PCR), the majority (34) is associated by extraintestinal infections. 11 of these VAGs are considered as typical for intestinal pathogen E. coli (InPEC). The prevalences, which could be identified for these VAGs at the 139 isolates of dogs and cats, differed hardly between both diseases. Besides, they were very similar to the prevalences which were found in another study with human UPEC for the same VAGs. Between the E. coli-Isolates from the UGT of the pig and those from the GIT clear differences were to be recognized against it, also between porcine or bovine isolates and to those of the humans beings. The results of O-serotyping as well as virulencegenotyping could be confirmed by the results of the Multilocus-sequencetyping, so that, as a conclusion, the bowel of the home animals was looked as an infection spring for E. coli caused UGTI of the animals as well as the human beings as confirmed. And the zoonotic risk was estimated, concerning this disease, in case of pig and cattle as low. With regard to gastroenteritis the E. coli-Isolates of dogs and cats seem to show no zoonotic risk. In contrast, a certain zoonotic potential of the GEIsolates of pig and cattle could not be excluded. The results of many studies go with the results of this work correspondent, however, other studies come over and over again to opposite conclusions. No of these studies is based on the MLST, and disposes with it of an indubitable phylogenetic classification of the examined isolates, so their explanatory power is limited.