Молекулярное типирование уропатогенных штаммов Escherichia сoli, выделенных у пациентов с использованием метода REP-ПЦР 71

Цель исследования — определить взаимосвязь между генетическими паттернами и штаммами Escherichia coli (E. coli) и оценить генетическое многообразие штаммов E. coli, выделенных у пациентов, поступивших в стационар Бакияталлах (Тегеран), с использованием метода полимеразной цепной реакции, основанного на амплификации повторяющихся последовательностей (REP-ПЦР).

Материалы и методы. Исследовано 100 штаммов E. coli в образцах от пациентов с инфекциями мочевыводящих путей. Штаммы E. coli обнаружили и выделили стандартными бактериологическими способами и извлекли их ДНК. Для типирования выделенных штаммов использовали метод REP-ПЦР с применением праймера REP1R.

Результаты. Из 100 штаммов E. coli 98 оказались типируемыми и 2 — нетипируемыми. Анализ дендрограммы показал, что в ходе REP-ПЦР выделяется 7 REP-групп (R1–R7) дифференцированных штаммов с 70-процентной идентичностью. Наибольшее количество штаммов было обнаружено в группе R4 (22 штамма) и наименьшее — в группе R3 (7 штаммов).

Заключение. В Иране метод REP-ПЦР ранее не использовался для изучения уропатогенных штаммов E. Coli. В нашем исследовании данный метод проявил высокую дифференциальную точность. Обнаружено, что штаммы E. coli состоят из различных клонов, что свидетельствует о генетическом разнообразии бактерий у обследованных пациентов.

1. Lane D.R., Takhar S.S. Diagnosis and management of urinary tract infection and pyelonephritis. Emerg Med Clin North Am 2011; 29(3): 539–552, https://doi.org/10.1016/j.emc.2011.04.001.
2. Tajbakhsh E., Tajbakhsh S., Khamesipour F. Isolation and molecular detection of gram negative bacteria causing urinary tract infection in patients referred to Shahrekord Hospitals of Iran. Iran Red Crescent Med J 2015; 17(5): 17(5): e24779, https://doi.org/10.5812/ircmj.17(5)2015.24779.
3. Mead P.S., Slutsker L., Dietz V., McCaig L.F., Bresee J.S., Shapiro C., Griffin P.M., Tauxe R.V. Food-related illness and death in the United States. Emerg Infect Dis 1999; 5(5): 607–625, https://doi.org/10.3201/eid0505.990502.
4. Tajbakhsh E., Khamesipour F., Ranjbar R., Ugwu I.C. Prevalence of class 1 and 2 integrons in multi-drug resistant Escherichia coli isolated from aquaculture water in Chaharmahal Va Bakhtiari province, Iran. Ann Clin Microbiol Antimicrob 2015; 14(1): 37, https://doi.org/10.1186/s12941-015-0096-y.
5. Johnson J.R., Russo T.A. Extraintestinal pathogenic Escherichia coli: “the other bad E. coli”. J Lab Clin Med 2002; 139(3): 155–162, https://doi.org/10.1067/mlc.2002.121550.
6. Ranjbar R., Pezeshknejad P., Khamesipour F., Amini K., Kheiri R. Genomic fingerprints of Escherichia coli strains isolated from surface water in Alborz province, Iran. BMC Research Notes 2017; 10(1): 295, https://doi.org/10.1186/s13104-017-2575-z.
7. Snyder J.A., Haugen B.J., Lockatell C.V., Maroncle N., Hagan E.C., Johnson D.E., Welch R.A., Mobley H.L. Coordinate expression of fimbriae in uropathogenic Escherichia coli. Infect Immun 2005; 73(11): 7588–7596, https://doi.org/10.1128/iai.73.11.7588-7596.2005.
8. Svanborg C., Godaly G. Bacterial virulence in urinary tract infection. Infect Dis Clin North Am 1997; 11(3): 513–529, https://doi.org/10.1016/s0891-5520(05)70371-8.
9. Donnenberg M.S., Welch R.A. Virulence determinants of uropathogenic Escherichia coli. In: Mobley H.L.T., Warren J.W. (editors). Urinary tract infections: molecular pathogenesis and clinical management. Washington, DC, USA: ASM Press; 1996; p. 135–174.
10. Foxman B., Zhang L., Palin K., Tallman P., Marrs C.F. Bacterial virulence characteristics of Escherichia coli isolates from first-time urinary tract infection. J Infect Dis 1995; 171(6): 1514–1521, https://doi.org/10.1093/infdis/171.6.1514.
11. Dodson K.W., Pinkner J.S., Rose T., Magnusson G., Hultgren S.J., Waksman G. Structural basis of the interaction of the pyelonephritic E. coli adhesin to its human kidney receptor. Cell 2001; 105(6): 733–743, https://doi.org/10.1016/s0092-8674(01)00388-9.
12. Li W., Raoult D., Fournier P.-E. Bacterial strain typing in the genomic era. FEMS Microbiol Rev 2009; 33(5): 892–916, https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2009.00182.x.
13. Rahimi E., Khamesipour F., Yazdi F., Momtaz H. Isolation and characterization of enterohaemorragic Escherichia coli O157:H7 and EHEC O157:NM from raw bovine, camel, water buffalo, caprine and ovine milk in Iran. Kafkas Univ Vet Fak Derg 2012; 18: 559–564, https://doi.org/10.9775/kvfd.2011.5738.
14. Hemmatinezhad B., Khamesipour F., Mohammadi M., Safarpoor Dehkordi F., Mashak Z. Microbiological investigation of O-serogroups, virulence factors and antimicrobial resistance properties of shiga toxin-producing Escherichia coli isolated from ostrich, turkey and quail meats. J Food Saf 2015; 35(4): 491–500, https://doi.org/10.1111/jfs.12199.
15. Ranjbar R., Hosseini S., Zahraei-Salehi T., Kheiri R., Khamesipour F. Investigation on prevalence of Escherichia coli strains carrying virulence genes ipaH, estA, eaeA and bfpA isolated from different water sources. Asian Pac J Trop Dis 2016; 6(4): 278–283, https://doi.org/10.1016/s2222-1808(15)61031-3.
16. Versalovic J., Lupski J.R. Interspersed repetitive sequences in bacterial genomes. In: de Bruijn F.J., Lupski J.R., Weinstock G.M. (editors). Bacterial genomes. Springer US; 1998; p. 38–48, https://doi.org/10.1007/978-1-4615-6369-3_5.
17. Molecular typing in bacterial infections. de Filippis I., McKee M.L. (editors). Humana Press; 2013, https://doi.org/10.1007/978-1-62703-185-1.
18. Pitout J.D., Campbell L., Church D.L., Wang P.W., Guttman D.S., Gregson D.B. Using a commercial diversilab semiautomated repetitive sequence-based PCR typing technique for identification of Escherichia coli clone ST131 producing CTX-M-15. J Clin Microbiol 2009; 47(4): 1212–1215, https://doi.org/10.1128/jcm.02265-08.
19. Rademaker J.L.W., Louws F.J., de Bruijn F.J. Characterization of the diversity of ecologically important microbes by rep-PCR genomic fingerprinting. In: Akkermans A.D.L., van Elsas J.D., de Bruijn F.J. (editors). Molecular microbial ecology manual. Suppl. 3, Chap. 343. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; 1998; p. 1–26.
20. Tafvizi F., Tajabadi Ebrahimi M. Application of repetitive extragenic palindromic elements based on PCR in detection of genetic relationship of lactic acid bacteria species isolated from traditional fermented food products. J Agr Sci Tech 2015; 17: 87–98.
21. Rosen D.A., Hooton T.M., Stamm W.E., Humphrey P.A., Hultgren S.J. Detection of intracellular bacterial communities in human urinary tract infection. PLoS Med 2007; 4(12): e329, https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0040329.
22. Olive D.M., Bean P. Principles and applications of methods for DNA-based typing of microbial organisms. J Clin Microbiol 1999; 37(6): 1661–1669.
23. Elias W.P., Uber A.P., Tomita S.K., Trabulsi L.R., Gomes T.A. Combinations of putative virulence markers in typical and variant enteroaggregative Escherichia coli strains from children with and without diarrhoea. Epidemiol Infect 2002; 129(1): 49–55, https://doi.org/10.1017/s0950268802007136.
24. Woods C.R., Versalovic J., Koeuth T., Lupski J.R. Whole-cell repetitive element sequence-based polymerase chain reaction allows rapid assessment of clonal relationships of bacterial isolates. J Clin Microbiol 1993; 31(7): 1927–1931.
25. Rashid M., Rakib M.M., Hasan B. Antimicrobial-resistant and ESBL-producing Escherichia coli in different ecological niches in Bangladesh. Infect Ecol Epidemiol 2015; 5: 26712, https://doi.org/10.3402/iee.v5.26712.
26. McLellan S.L., Daniels A.D., Salmore A.K. Genetic characterization of Escherichia coli populations from host sources of fecal pollution by using DNA Fingerprinting. Appl Environ Microbiol 2003; 69(5): 2587–2594, https://doi.org/10.1128/aem.69.5.2587-2594.2003.

Hakime Shokoohi Amiri, Reza Ranjbar, Noshin Sohrabi, Faham Khamesipour Molecular Typing of Uropathogenic Escherichia coli Strains Isolated from Patients by REP-PCR. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(3): 71, https://doi.org/10.17691/stm2017.9.3.09