microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2019-4-56-60microbe-1216Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФакторы вирулентности и филогенетическая характеристика уропатогенных штаммов Eschericihia coli, выделенных на территории г. СаратоваVirulence Factors and Phylogenetic Characteristics of Uropathogenic Eschericihia coli Strains Isolated in SaratovКазанцевА. В.KazantsevA. V.

Казанцев Андрей Васильевич.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46; 410012, Саратов, ул. Большая Казачья, 112.

Andrei V Kazantsev.

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005; 112, Bolshaya Kazachya St., Saratov, 410012.

rusrapi@microbe.ruОсинаН. А.OsinaN. A.

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005.

rusrapi@microbe.ruГлинскаяТ. О.GlinskayaT. O.

Саратов.

Saratov.

КошелеваО. Н.KoshelevaO. N.

Саратов.

Saratov.

МаксимовЮ. В.MaksimovYu. V.

Саратов.

Saratov.

ДевдарианиЗ. Л.DevdarianiZ. L.

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005.

rusrapi@microbe.ruМикеровА. Н.MikerovA. N.

410012, Саратов, ул. Большая Казачья, 112. 

112, Bolshaya Kazachya St., Saratov, 410012.

meduniv@sgmu.ruРоссийский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»; Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Министерства здравоохраненияРоссияRussian Research Anti-Plague Institute «Microbe»; V.I. Razumovsky Saratov State Medical UniversityRussian FederationРоссийский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian FederationСаратовская городская клиническая больница № 8РоссияSaratov City Clinical Hospital No 8Russian FederationСаратовский государственный медицинский университет им. В.И. РазумовскогоРоссияV.I. Razumovsky Saratov State Medical UniversityRussian Federation201918012020045660Copyright © Казанцев А.В., Осина Н.А., Глинская Т.О., Кошелева О.Н., Максимов Ю.В., Девдариани З.Л., Микеров А.Н., 20202020Казанцев А.В., Осина Н.А., Глинская Т.О., Кошелева О.Н., Максимов Ю.В., Девдариани З.Л., Микеров А.Н.Kazantsev A.V., Osina N.A., Glinskaya T.O., Kosheleva O.N., Maksimov Y.V., Devdariani Z.L., Mikerov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1216

Цель. Молекулярно-генетическая характеристика штаммов уропатогенных Escherichia coli, выделенных из мочи пациентов с инфекциями мочевыводящих путей на территории Саратова, с целью определения принадлежности к филогенетическим группам и подгруппам и выявления генетических маркеров, ассоциированных с вирулентностью. Материалы и методы. Исследовано 102 штамма уропатогенных E. coli, выделенных из мочи пациентов с инфекциями мочевыводящих путей. методом пцр определяли частоту встречаемости генов (fimH, pap, sfa, afa, iha, irp2, iuc, iroN, hlyA, vat, usp, set-1, kpsMT, iss, cva, ompT), ассоциированных с факторами адгезии, утилизации железа, токсигенности, устойчивости к действию сыворотки (комплемента) и персистенции, а также принадлежность к конкретным филогенетическим группам и подгруппам (путем амплификации генов chuA, yjaA и TspE4.C2). Результаты и обсуждение. Установлено, что исследованные штаммы E. coli принадлежали к различным филогенетическим группам и подгруппам (A1, B1, B23, D1 и D2) и различались набором генов, кодирующих основные факторы вирулентности. при этом частота выявления уропатогенных E. coli, относящихся к подгруппе B23, оказалась превалирующей. Более того, штаммы данной филогенетической подгруппы отличались наибольшим набором генов, кодирующих факторы вирулентности возбудителя. у всех изученных штаммов уропатогенных E. coli, принадлежащих к различным филогенетическим группам и подгруппам, выявлено наличие генов, ответственных за синтез сидерофоров (irp2, iuc, iroN), устойчивости и персистенции (ompT) и факторов адгезии (fimH, iha). Таким образом, штаммы уропатогенных E. coli, выделенные от пациентов с инфекциями мочевыводящих путей в Саратове, принадлежат к различным филогенетическим группам и подгруппам и обладают различным набором генетических маркеров вирулентности, что может оказывать влияние на степень патогенности возбудителя и отражаться на тяжести течения и длительности заболевания.

Objective of this study was the molecular genetic characteristics of uropathogenic strains of Escherichia coli, isolated from urine of patients with urinary tract infections in Saratov City, in order to determine the phylogenetic groups and subgroups to which the strains belong, and to identify the genetic markers associated with virulence. Materials and methods. Molecular genetic characteristics of 102 strains of uropathogenic E. coli which were isolated from urine of patients with urinary tract infections, was performed. PCR was used to determine the frequency of oc-currence of genes (fimH, pap, sfa, afa, iha, irp2, iuc, iroN, hlyA, vat, usp, set-1, kpsMT, iss, cva, ompT) associated with factors of adhesion, iron intake, toxigenicity, resistance to action of serum (complement) and persistence, as well as belonging of studied strains to the specific phylogenetic groups and subgroups (by amplification of genes chuA,yjaA and TspE4.C2). Results and discussion. It was revealed that E. coli strains isolated from patients with urinary tract infections in Saratov city belonged to different phylogenetic groups and subgroups (A1, B1, B23, D3 и D2) and differed in their set of genes, which encode the basic virulence factors. At the same time, detection of uropathogenic E. coli which belong to the B23 subgroup was the most frequent. Moreover, the strains of this phylogenetic subgroup differed from others in the largest set of genes which encode virulence factors of the etiological agent. In all studied strains of uropathogenic E. coli which belong to different phylogenetic groups and subgroups the presence of genes responsible for the synthesis of siderophores (irp2, iuc, iroN), resistance and persistency (ompT) and adhesion factors (fimH, iha) was revealed. Therefore, strains of uropathogenic E. coli isolated from patients with urinary tract infections in Saratov city belong to different phylogenetic groups and subgroups and have a different set of genetic markers of virulence that can affect the degree of pathogenicity of the etiological agent, and the course of the disease.

уропатогенные Eschericihia coliфакторы вирулентностифилогенетическая характеристикаuropathogenic Eschericihia colivirulence factorsphylogenetic characteristicsReferencesShah C., Baral R., Bartaula B., Shrestha L.B. Virulence factors of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) and correlation with antimicrobial resistance. BMC Microbiol. 2019; 19(1):204. DOI: 10.1186/s12866-019-1587-3.Shah C., Baral R., Bartaula B., Shrestha L.B. Virulence factors of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) and correlation with antimicrobial resistance. BMC Microbiol. 2019; 19(1):204. DOI: 10.1186/s12866-019-1587-3.Sheikh A.F., Goodarzi H., Yadyad M.J., Aslani S., Amin M., Jomehzadeh N., Ranjbar R., Moradzadeh M., Azarpira S., Akhond M.R., Hashemzadeh M. Virulence-associated genes and drug susceptibility patterns of uropathogenic Escherichia coli isolated from patients with urinary tract infection. Infect. Drug Resist. 2019; 12:2039-47. DOI: 10.2147/IDR.S199764.Sheikh A.F., Goodarzi H., Yadyad M.J., Aslani S., Amin M., Jomehzadeh N., Ranjbar R., Moradzadeh M., Azarpira S., Akhond M.R., Hashemzadeh M. Virulence-associated genes and drug susceptibility patterns of uropathogenic Escherichia coli isolated from patients with urinary tract infection. Infect. Drug Resist. 2019; 12:2039-47. DOI: 10.2147/IDR.S199764.Kudinha T. The pathogenesis of Escherichia coli urinary tract infection. In: Samie A., editor. Escherichia coli - recent advances on physiology, pathogenesis and biotechnological applications. 1st ed. Croatia: IntechOpen; 2017. P. 45-70. DOl: 10.5772/intechopen.69030.Kudinha T. The pathogenesis of Escherichia coli urinary tract infection. In: Samie A., editor. Escherichia coli - recent advances on physiology, pathogenesis and biotechnological applications. 1st ed. Croatia: IntechOpen; 2017. P. 45-70. DOl: 10.5772/intechopen.69030.Staji H., Rassouli M., Jourablou S. Comparative virulotyping and phylogenomics of Escherichia coli isolates from urine samples of men and women suffering urinary tract infections. Iran. J. Basic Med. Sci. 2019; 22(2):211-4. DOI: 10.22038/ijbms.2018.28360.6880.Staji H., Rassouli M., Jourablou S. Comparative virulotyping and phylogenomics of Escherichia coli isolates from urine samples of men and women suffering urinary tract infections. Iran. J. Basic Med. Sci. 2019; 22(2):211-4. DOI: 10.22038/ijbms.2018.28360.6880.Clermont O., Bonacorsi S., Bingen E. Rapid and simple determination of the Escherichia coli phylogenetic group. Appl. Environ. Microbiol. 2000; 66(10):4555-8. DOI: 10.1128/aem.66.10.4555-4558.2000.Clermont O., Bonacorsi S., Bingen E. Rapid and simple determination of the Escherichia coli phylogenetic group. Appl. Environ. Microbiol. 2000; 66(10):4555-8. DOI: 10.1128/aem.66.10.4555-4558.2000.Escobar-Paramo P., Grenet K., Le Menac'h A., Rode L., Salgado E., Amorin C., Gouriou S., Picard B., Rahimy M.C., Andremont A., Denamur E., Ruimy R. Large-scale population structure of human commensal Escherichia coli isolates. Appl. Environ. Microbiol. 2004; 70(9):5698-700. DOI: 10.1128/AEM.70.9.5698-5700.2004.Escobar-Paramo P., Grenet K., Le Menac'h A., Rode L., Salgado E., Amorin C., Gouriou S., Picard B., Rahimy M.C., Andremont A., Denamur E., Ruimy R. Large-scale population structure of human commensal Escherichia coli isolates. Appl. Environ. Microbiol. 2004; 70(9):5698-700. DOI: 10.1128/AEM.70.9.5698-5700.2004.Tapader R., Basu S., Pal A. Secreted proteases: A new insight in the pathogenesis of extraintestinal pathogenic Escherichia coli. Int. J. Med. Microbiol. 2019; 309(3-4):159-168. DOI: 10.1016/j.ijmm.2019.03.002.Tapader R., Basu S., Pal A. Secreted proteases: A new insight in the pathogenesis of extraintestinal pathogenic Escherichia coli. Int. J. Med. Microbiol. 2019; 309(3-4):159-168. DOI: 10.1016/j.ijmm.2019.03.002.Yun K.W., Kim D.S., Kim W., Lim I.S. Molecular typing of uropathogenic Escherichia coli isolated from Korean children with urinary tract infection. Korean J. Pediatr. 2015; 58(1):20-27. DOI: 10.3345/kjp.2015.58.1.20.Yun K.W., Kim D.S., Kim W., Lim I.S. Molecular typing of uropathogenic Escherichia coli isolated from Korean children with urinary tract infection. Korean J. Pediatr. 2015; 58(1):20-27. DOI: 10.3345/kjp.2015.58.1.20.Momtaz H., Karimian A., Madani M., Safarpoor Dehkordi F., Ranjbar R., Sarshar M., Souod N. Uropathogenic Escherichia coli in Iran: serogroup distributions, virulence factors and antimicrobial resistance properties. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2013; 12:8. DOI: 10.1186/1476-0711-12-8.Momtaz H., Karimian A., Madani M., Safarpoor Dehkordi F., Ranjbar R., Sarshar M., Souod N. Uropathogenic Escherichia coli in Iran: serogroup distributions, virulence factors and antimicrobial resistance properties. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2013; 12:8. DOI: 10.1186/1476-0711-12-8.Khairy R.M., Mohamed E.S., Abdel Ghany H.M., Abdelrahim S.S. Phylogenic classification and virulence genes profiles of uropathogenic E. coli and diarrhegenic E. coli strains isolated from community acquired infections. PLoS One. 2019; 14(9):e0222441. DOI: 10.1371/journal.pone.0222441.Khairy R.M., Mohamed E.S., Abdel Ghany H.M., Abdelrahim S.S. Phylogenic classification and virulence genes profiles of uropathogenic E. coli and diarrhegenic E. coli strains isolated from community acquired infections. PLoS One. 2019; 14(9):e0222441. DOI: 10.1371/journal.pone.0222441.Ali I., Rafaque Z., Ahmed I., Tariq F., Graham S.E., Salzman E., Foxman B., Dasti J.I. Phylogeny, sequence-typing and virulence profile of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) strains from Pakistan. BMC Infect Dis. 2019; 19(1):620. DOI: 10.1186/s12879-019-4258-y.Ali I., Rafaque Z., Ahmed I., Tariq F., Graham S.E., Salzman E., Foxman B., Dasti J.I. Phylogeny, sequence-typing and virulence profile of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) strains from Pakistan. BMC Infect Dis. 2019; 19(1):620. DOI: 10.1186/s12879-019-4258-y.Asadi Karam M.R., Habibi M., Bouzari S. Urinary tract infection: Pathogenicity, antibiotic resistance and development of effective vaccines against uropathogenic Escherichia coli. Mol. Immunol. 2019; 108:56-67. DOI: 10.f016/j.molimm.2019.02.007.Asadi Karam M.R., Habibi M., Bouzari S. Urinary tract infection: Pathogenicity, antibiotic resistance and development of effective vaccines against uropathogenic Escherichia coli. Mol. Immunol. 2019; 108:56-67. DOI: 10.f016/j.molimm.2019.02.007.Luthje P., Brauner A. Virulence factors of uropathogenic E. coli and their interaction with the host. Adv. Microb. Physiol. 2014; 65:337-72. DOI: 10.1016/bs.ampbs.2014.08.006.Luthje P., Brauner A. Virulence factors of uropathogenic E. coli and their interaction with the host. Adv. Microb. Physiol. 2014; 65:337-72. DOI: 10.1016/bs.ampbs.2014.08.006.Subashchandrabose S., Mobley H.L.T. Virulence and fit-ness determinants of uropathogenic Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2015; 3(4):10.1128/microbiolspec.UTI-0015-2012. DOI: f0.1128/microbiolspec.UTI-0015-2012.Subashchandrabose S., Mobley H.L.T. Virulence and fit-ness determinants of uropathogenic Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2015; 3(4):10.1128/microbiolspec.UTI-0015-2012. DOI: f0.1128/microbiolspec.UTI-0015-2012.Sarowska J., Futoma-Koloch B., Jama-Kmiecik A., Frej-Madrzak M., Ksiazczyk M., Bugla-Ploskonska G., Choroszy-Krol I. Virulence factors, prevalence and potential transmission of extraint-estinal pathogenic Escherichia coli isolated from different sources: recent reports. Gut Pathog. 2019; 11:10. DOI: 10.1186/s13099-019-0290-0.Sarowska J., Futoma-Koloch B., Jama-Kmiecik A., Frej-Madrzak M., Ksiazczyk M., Bugla-Ploskonska G., Choroszy-Krol I. Virulence factors, prevalence and potential transmission of extraint-estinal pathogenic Escherichia coli isolated from different sources: recent reports. Gut Pathog. 2019; 11:10. DOI: 10.1186/s13099-019-0290-0.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.