Trasmisión y persistencia de E. Coli O157:H7 en bovinos

Abstract

Escherichia coli enterohemorrágica EHEC O157:H7 es un patógeno causante de enfermedades transmisibles por alimentos (ETA). Una de ellas, el síndrome urémico hemolítico (SUH), es la más grave, por la producción de la toxina Shiga (Stx). El SUH afecta en forma endémica en la Argentina a niños de entre 6 meses y 6 años de edad. Los bovinos son los principales reservorios primarios de EHEC O157:H7 y la principal fuente de infección para los seres humanos. En esta tesis se abordan los aspectos inherentes a la identificación y seguimiento de animales excretores de EHEC O157:H7 y sus factores de virulencia, las toxinas Shiga, en un establecimiento ganadero de la provincia de La Pampa, Argentina. Para el estudio, se albergaron 120 terneros, dispuestos en 36 corrales, encerrando entre 3 y 4 en cada uno, distribuidos en 18 corrales de livianos, con 128 kg de peso vivo de promedio; y 18 de pesados, con 197 kg de promedio. Desde marzo hasta junio de 2014, los animales permanecieron encerrados, salieron a pastorear desde julio hasta noviembre y retornaron al encierre desde diciembre hasta la finalización del ensayo, en abril de 2015. Durante ese lapso se hicieron hisopados mensuales de la mucosa recto anal (HMRA), para cultivo e identificación de EHEC O157:H7 y posterior caracterización, con PCR Multiplex, de los genes que codifican los factores de virulencia. Al inicio del ensayo se detectó una prevalencia de Escherichia coli productora de Shiga toxinas (STEC) del 10,83%; y al finalizar del 5,08%. Se determinó que el 100% de los animales identificados como excretores de EHEC O157:H7 portaban el gen eae de la región constante de intimina y el gen rfbO157, responsable de la síntesis del antígeno somático O. Al inicio del ensayo se identificaron los genes de las toxinas Stx1, Stx2 y Stx1 - Stx2, detectándose al final solamente los genes de la Stx2 y Stx1 - Stx2. El gen que expresa a la toxina Stx2 se manifestó constante durante todo el período de análisis, destacándose en primavera una elevada presencia Conjunta de Stx1 y Stx2; mientras que el gen para la Stx1 solo de detectó en los primeros tres muestreos. Se buscó relacionar la influencia de posibles factores predisponentes para la excreción de STEC y la presencia de sus factores de virulencia, como el peso, la dieta, el efecto de las precipitaciones, las temperaturas y los factores de anejo. Durante la recría a corral (marzo a junio 2014), los animales pesados excretaron más STEC que los animales livianos; mientras que durante el pastoreo (julio a noviembre 2014), no hubo diferencias entre livianos y pesados. Durante la terminación a corral (diciembre 2014 a abril 2015), se encontró que los livianos excretaron significativamente mayor cantidad de STEC que los pesados. La portación de genes Stx es variable. El gen Stx1 se detectó en terneros jóvenes y no se vuelve a expresar en los HMRA posteriores. La presencia de Stx2 se mantuvo constante durante el periodo de estudio; dato importante, ya que este factor de toxicidad está asociado con la patogenia del SUH, habida cuenta que esta variante es la responsable del mayor número de causas de muerte en niños que padecen la enfermedad. La portación conjunta de los genes Stx1 y Stx2 es elevada en marzo y significativamente mayor durante el pastoreo de setiembre y noviembre. También se encontró que la relación entre las temperaturas y las precipitaciones con la presencia conjunta de los genes que codifican la expresión de la Stx1 y Stx2 era significativa, lo que indica que si aumenta la lluvia y/o la temperatura media, aumenta la presencia conjunta de Stx1 y Stx2. El análisis sobre la influencia de los factores de manejo, la excreción de STEC y la presencia de las Stx, reveló que dichos factores están confundidos con las variables ambientales. Determinar su relación requiere de un ensayo que contemple mantener las variables ambientales constantes, situación que no se condice con el contexto experimental de este estudio. Considerando el nivel de prevalencia encontrado en los novillos, previo a su envío al frigorífico (5,08%), no fue posible identificar E. coli O157:H7 en las carcasas. Se concluye que con estos niveles de infección y con la implementación de buenas prácticas de faena, las probabilidades de contaminación de la carne son muy bajas. La realización de trabajos transversales y longitudinales que permitan estimar la magnitud y la distribución de la enfermedad por un lado y factores de riesgo por otro, son de importancia para el avanzar en la adopción de medidas preventivas, que contribuyan a disminuir la prevalencia de STEC en el ganado bovino destinado a faena y consecuentemente propender a una reducción del número de casos de SUH.

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157: H7 is a pathogen causing several food borne diseases (FBD). One of them, the hemolytic uremic syndrome (HUS), is the most serious, because of the production of Shiga toxin (Stx). In Argentina HUS affects in an endemic way children between 6 months and 6 years old. Cattle are the main primary reservoirs of EHEC O157: H7 and the main source of infection for humans. This thesis is an approach to the identification and monitoring of the E. coli O157: H7 excretors and the presence of the virulence factors, the Stx, in a cattle farm lacated in the province of La Pampa, Argentina. We studied 120 calves, arranged in 36 pens, each pen included 3 to 4 calves. Eighteen pens were occupied by light calves (average 128 kg live weight) and the other 18 were occupied by heavy calves (average 197 kg live weight). From March to June 2014, animals remained in pens. From July to November 2014, they were grazing pastures and they returned to the pens from December until the end of the study, in April 2015. Monthly swabs of rectal anal mucosa (HMRA) were made to allow culture and identification of EHEC O157: H7, and further characterization of the genes encoding factors of virulence, using Multiplex PCR. A prevalence of Escherichia coli Shiga toxins producer (STEC) of 10.83% and of 5.08% was detected at the beginning and at the end of the study, respectively. It was determined that 100% of the animals identified as shedders of EHEC O157: H7 carried the gene eae of the constant region of intimin, and the rfbO157 gene, responsible for the synthesis of somatic antigen O. At the beginning, genes responsible for toxins Stx1, Stx2 and Stx1 - Stx2 were identified, but only genes for Stx2 and Stx1 - Stx2 were detected at the end. Although the gene expressing the Stx2 toxin showed constantly throughout the study, the highest presence of Stx1 - Stx2 was detected in the spring. The gene for Stx1 was detected only in young animals in the first three samplings. We tried to relate possible predisposing factors for STEC excretion with the presence of virulence factors such as live weight, diet, rainfall, temperature, and management factors. During rearing in pens, heaviest animals excreted more STEC than lighter animals, but during the following grazing period; there was no difference between them. The Stx gene carrier is variable. The Stx1 gene was detected in young calves but it was not expressed in subsequent HMRAs. The presence of Stx2 remained constant during the study. This fact is important, because this toxicity factor is associated with the pathogenesis of HUS, since this variant is responsible for the highest number of causes of death in children suffering from the disease. Portion of the Stx12 gene was high in March and significantly higher during September and November grazing. We also found that the relationship between temperature and precipitation with the presence of genes encoding Stx1 - Stx2 expression was significant; indicating that increases in rain and / or average temperature increases the presence of Stx1 and Stx2. The analysis of the influence of management factors on STEC excretion and presence of Stx revealed that those factors were confused with environmental variables. Determine that relationship requires an essay that includes maintaining environmental variables constant, a situation that is not consistent with the experimental context of this study. Considering the level of prevalence found in steers, prior to shipment to the slaughterhouse (5.08%), it was not possible to identify E. coli O157: H7 in the carcasses. It is concluded that with these levels of infection and with the implementation of good slaughter practices, the probability of meat contamination is very low. The accomplishment of transversal and longitudinal works that allow to estimate the magnitude and the distribution of the disease and the risk factor, are important to progress in the adoption of preventive measures that contribute to decrease the prevalence of STEC in cattle destined for slaughter and consequently to reduce the number of HUS cases.