Partage de clones d’Escherichia coli virulents parmi les membres du ménage d’une femme atteinte de cystite aiguë

Contexte La transmission intra-familiale d’Escherichia coli pathogène extra-intestinal ExPEC peut contribuer à la pathogenèse des infections urinaires, mais cela est mal compris cyanose. Méthodes Une femme avec des infections urinaires aiguës, des membres de ménages humains qui ont cohabité avec elle et un chien Les clones uniques ont été résolus par l’ADN polymorphe amplifié au hasard et l’analyse par électrophorèse en champ pulsé. Les gènes de virulence, le groupe phylogénétique et les types O ont été définis par PCR. Les comparaisons avec les souches de référence ont été faites en amplifiant au hasard. Profilage polymorphe de l’ADNRésultats Les échantillons fécaux et urinaires en série des membres du ménage ont donné des clones E coli uniques dont ExPEC et qui étaient non-ExPEC Pour les clones, un large partage entre les hôtes était évident dans les modèles suggérant une transmission hôte-hôte. clone, qui représente E coli O: K: H, était le cl celui qui était le plus largement partagé chez les hôtes, y compris le chien et le plus souvent récupéré en% des échantillons et à tous les moments. Les autres clones ExPEC correspondaient à E coli O: K: H, O: K: H et O: F, FConclusions Les clones d’E. Coli, y compris ExPEC, peuvent être largement partagés entre les membres des ménages humains et animaux en l’absence de contact sexuel et selon des schémas suggérant une transmission hôte-hôte.

Chaque année, aux États-Unis, des infections urinaires aiguës sans complication touchent des millions de femmes et coûtent des milliards de dollars en soins de santé. La plupart des infections urinaires aiguës sont causées par des souches d’Escherichia coli «E coli extraintestinaux» ExPEC [ ,] Bien que la source immédiate des souches ExPEC causales soit habituellement la propre flore fécale de l’hôte , les sources proximales de ces pathogènes sont mal comprises. La transmission de personne à personne de l’ExPEC a reçu beaucoup d’attention récemment, principalement dans le contexte de suspicion. la transmission sexuelle, basée sur des cas où les deux membres d’un couple sexuellement actif ont montré une colonisation et / ou une infection symptomatique avec le même clone E coli Cependant, d’autres preuves soutiennent la survenue d’une transmission non sexuelle intra-ménage d’ExPEC , y compris la transmission entre les frères et soeurs et entre les humains et les animaux de compagnie De plus, l’approvisionnement alimentaire peut représenter un véhicule icle pour la transmission d’ExPEC et d’E. coli résistant aux antimicrobiens aux consommateurs ; Cela pourrait entraîner la colonisation de plusieurs membres du ménage avec les mêmes clones E coli, créant ainsi une fausse apparence de transmission intra-ménage. Pour évaluer la transmission intra-ménage des clones E coli – et de l’ExPEC en particulier – par rapport aux infections aiguës, nous effectué une surveillance microbiologique longitudinale prospective impliquant les membres humains et un chien de compagnie de la maison d’une femme avec UTI aiguë, non compliquée Nous avons utilisé des méthodes moléculaires de pointe pour résoudre et caractériser des clones E coli fécaux et urinaires uniques Nous avons ensuite comparé observé les modèles de colonisation avec les caractéristiques moléculaires et les profils déclarés de contact hôte-hôte et d’apport alimentaire

Patients et méthodes

Le consentement éclairé a été obtenu auprès de tous les sujets humains ou de leurs parents pour les mineurs. Données concernant les modes de contact physique à l’intérieur du ménage, autres comportements pertinents et les pratiques alimentaires ont été rapportées rétrospectivement par les parents via un questionnaire et une interview; les protocoles de recherche clinique étaient conformes aux directives des institutions des auteurs et à la déclaration d’Helsinki, telle que révisée dans les échantillons. L’examen microbiologique des échantillons des matières fécales et des échantillons d’urine a été effectué uniquement comme décrit ailleurs [,,] Les échantillons ont été prélevés au moment de l’épisode d’infection urinaire de la mère et deux fois plus tard, à et – semaines, pour fournir des échantillonnages au total. Les intervalles d’échantillonnage ont été choisis par commodité pour permettre au laboratoire de traiter la série précédente Le second échantillonnage, prévu pour la semaine, a été légèrement retardé en raison de facteurs logistiques. Les échantillons d’urine prélevés sur la mère seulement ont été recueillis dans des contenants stériles comme échantillons propres, à mi-chemin, vides. Les échantillons fécaux ont été recueillis immédiatement après la défécation. ont été réfrigérés en attendant leur transfert au laboratoire de recherche Traitement de l’échantillon Une petite portion de chaque échantillon fécal a été striée pour isolement sur gélose au bleu de méthylène-éosine. Des échantillons d’urine ont été cultivés quantitativement sur gélose au bleu de méthylène et à l’éosine. C, jusqu’à des colonies présumées E coli morphologie de la colonie caractéristique, lactose positif, comme disponible, ont été sélectionnés à partir de chaque culture fécale ou urinaire pour une analyse plus approfondie, avec une préférence donnée à tous morphotypes distinctifs observés a été confirmée par test indole et citrate et a été vérifiée sélectivement Utilisation de l’API-E bioMérieux Si l’une des colonies initialement sélectionnées ne s’est pas révélée être E. coli, des colonies supplémentaires disponibles dans la plaque primaire ont été évaluées pour fournir des colonies E coli totales, si possible.Analyse clonale des E coliisolates Pour résoudre les clones discrets, tous confirmés Des colonies d’E. Coli provenant d’une culture donnée ont été criblées en parallèle par polymorphisme aléatoire amplifié. Analyse RAPD de l’ADN, utilisant un amorce décamère arbitraire Un représentant de chaque type de RAPD unique déterminé par inspection visuelle des images de gel rencontrées précédemment a été inclus lors de l’analyse de nouveaux isolats, pour identifier une éventuelle récupération répétée du même clone. comparaisons entre hôtes, représentatif de chaque type de RAPD par sujet soumis à une analyse PFGE avec XbaI selon un protocole standard Images capturées numériquement et analysées en utilisant le système BioNumerics Applied Maths A Dice un seuil de similarité des coefficients de% qui correspond approximativement à différence de bande dans les profils; Les données non publiées des auteurs ont été utilisées pour résoudre des types uniques de PFGE, considérés comme représentant des clones distincts. Comportement de colonisation Chaque clone a été évalué pour la proportion d’échantillons et d’hôtes à partir de laquelle il a été récupéré, la proportion de points d’échantillonnage contribution proportionnelle au nombre total de colonies analysées Les clones fréquemment isolés ont été définis comme ceux récupérés à partir de% d’échantillons ou qui représentaient plus de% de toutes les colonies analysées. Les clones récupérés à partir de multiples hôtes étaient simultanément ou séquentiellement définis comme clones partagés. coliclones Un typage moléculaire supplémentaire a été effectué pour représenter chaque clone unique de chaque sujet, tel que disponible. Des tests PCR multiplex établis ont été utilisés pour définir les principaux groupes phylogénétiques E coli A, B, B et D et les gènes putatifs ou prouvés du facteur de virulence ExPEC FV et leurs variantes, y compris les allèles de la papG P adhésives fimbriae et papA alleles P fimbriae structural ununit Un nouveau test basé sur la PCR a été utilisé pour résoudre les groupes O associés à l’UTI O, O, O, O, O, O, O, O, O, O, et O Le score VF était le nombre de FV détectés par isolat, ajusté pour la détection multiple des pap Fimbriae, sfa / foc S et FC fimbriae, et les opérons des capsules kpsM II. Les isolats étaient définis opérationnellement comme ExPEC s’ils étaient positifs pour au moins le FV suivants: papA et / ou papC P sous-unité structurale de fimbriae et assemblage, sfa / foc, afa / dra Dr adhésines de liaison, kpsM II, et iutA récepteur de l’aérobactine Sur la base du profil VF, groupe phylogénétique, et groupe O, ExPEC les clones ont été présumés assignés à un groupe clonal ExPEC reconnu Ces assignations présomptives ont été confirmées au niveau génomique par une analyse comparative RAPD comme décrit ci-dessus, en utilisant des isolats publiés des collections des chercheurs comme souches de référence pour les groupes clonaux respectifs

Résultats

Rapport de cas En Janvier, l’index sujet de la mère a développé la fréquence urinaire aiguë, l’urgence et la dysurie Symptômes résolus rapidement après l’institution de la thérapie fluoroquinolone Un échantillon d’urine de préthérapie a donné & gt; cfu / mL E coliCultures et analyse clonale Tous les membres du ménage la mère, le père, les enfants et le chien de compagnie ont fourni des échantillons fécaux concomitants avec l’épisode de cystite aiguë de la mère et deux fois plus tard et après la ligne de base. ne pas fournir d’échantillon au second prélèvement Tous les échantillons fécaux ont donné E. coli De plus, la mère a fourni des échantillons d’urine de suivi aux semaines post-thérapie et; A partir des cultures totales résultantes, les cultures fécales et les cultures d’urine, y compris l’échantillon d’indice, la sélection des colonies E coli par culture comme disponibles ont donné des colonies totales pour l’analyse parmi les colonies E coli. L ‘analyse séquentielle RAPD et PFGE a identifié des figures et des clones uniques. Les clones présentaient des comportements de colonisation variés, se produisant dans les cultures, représentant – des colonies analysées par culture et représentant – des tables de colonies totales. divers clones B, C, F et G ou tous les points d’échantillonnage des clones A, D et E Bien que les clones aient été récupérés à partir du seul hôte, chaque clone B, C, F et G, les clones D et E récupéré à partir des hôtes, et clone clone A a été récupéré à partir des hôtes

Figure Vue largeDownloadFDF Profils d’isolats sélectionnés d’Escherichia coli récupérés à partir des membres du ménage Le dendrogramme a été déduit selon la méthode des groupes de paires non pondérés avec des moyennes arithmétiques sur la base des coefficients de similarité des dés. défini comme représentant le même clone Un représentant de chaque clone de chaque hôte et type d’échantillon, tel que disponible, est représenté. Les astérisques désignent des isolats d’urine; tous les autres isolats proviennent des fèces Les désignations de l’hôte sont les suivantes: D, fille; D, fille; F, père; M, mère; S, fils Notez que les clones A et F, tous les deux représentant E coli O: K: H, sont liés comme voisins les plus proches à ~% similarityFigure View largeTélécharger les profilsPFGE des isolats sélectionnés d’Escherichia coli récupérés des membres du ménage Le dendrogramme a été déduit selon la non pondérée La méthode des groupes de paires avec des moyennes arithmétiques sur la base des coefficients de similarité des dés, dérivée de l’analyse des positions des bandes. Des isolats avec ⩾% de profils similaires ont été définis comme représentant le même clone. Un représentant de chaque clone de chaque hôte et type d’échantillon est disponible. les astérisques indiquent des isolats d’urine; tous les autres isolats proviennent des fèces Les désignations de l’hôte sont les suivantes: D, fille; D, fille; F, père; M, mère; S, fils Noter que les clones A et F, tous deux représentant E coli O: K: H, sont liés comme les plus proches voisins à ~% de similarité

Figure Vue largeTéléchargement de clonesDistribution de clones d’Escherichia coli parmi les membres du ménage par hôte, type d’échantillon et point d’échantillonnage Différentes couleurs correspondent à des clones de pulsotypes uniques La largeur de la barre colorée indique le nombre de colonies de ce spécimen – Bullet, aucun échantillon NG, pas de croissanceFigure View largeTélécharger des clones d’Escherichia coli parmi les membres du ménage par hôte, type d’échantillon et point d’échantillonnage Différentes couleurs correspondent à des clones uniques pulsotypes La largeur d’une barre colorée indique le nombre de colonies de ce spécimen – Bullet , pas d’échantillon NG, pas de croissance

Table View largeDownload slideDistribution de clones d’Escherichia coli fécaux uniques parmi les membres du ménage sur des points d’échantillonnageTable View largeDownload slideDistribution de clones d’Escherichia coli fécaux uniques entre les membres du ménage sur des points d’échantillonnage

Table View largeTéléchargement Comportement de colonisation et caractéristiques moléculaires de clones uniques d’Escherichia coli récupérés chez des membres humains et canins domestiquesTable View largeTéléchargement Comportement de colonisation et caractéristiques moléculaires de clones uniques d’Escherichia coli récupérés chez des membres humains et canins de la famille Clone A, l’unique clone urinaire de la mère au moment de le chiffre de l’épisode de cystite aiguë, était une aberration sur les points suivants: il a été récupéré de plus de sujets et plus de cultures que tout autre clone, a été récupéré uniquement à partir de multiples hôtes à tous les points d’échantillonnage, et de clones Schémas de partage des clones Cinq des clones clones A, B, D, E et F ont été récupérés à partir d’une combinaison unique d’hôtes, tandis que les clones C et G ont été récupérés uniquement à partir de la table père. a été colonisé avec une combinaison unique de clones. Les deux clones du chien ont également été récupérés d Les figures temporelles complexes du partage de clones parmi les hôtes et de l’isolement d’un clone particulier d’un hôte donné étaient évidentes Figure et tableau Les clones semblaient se déplacer d’un sujet à l’autre au fil du temps Les exemples comprenaient le mouvement apparent du clone A de l’échantillonnage de la mère, du père et du chien, à l’échantillonnage des fils, à l’échantillonnage des filles; du clone D de l’échantillonnage de la fille, à l’échantillonnage du chien, à l’échantillonnage de la fille; De plus, chez un hôte individuel, les clones semblent parfois disparaître, mais réapparaissent plus tard, par exemple, le clone B chez le père, le clone D chez la fille et le clone A chez le chien. le partage des clones, c.-à-d. le partage des paires potentielles partageant le clone partagé était plus important lorsque tous les points d’échantillonnage étaient considérés collectivement, c.-à-d. pour le premier point d’échantillonnage, de la deuxième et de la troisième figure L’analyse de tous les points d’échantillonnage a révélé des réseaux de partage de clones chevauchants, à savoir mère, fille, chien, père et fils; et mère, fille, chien et fille, à l’intérieur desquels chaque membre partage ou clone avec chaque autre membre

Figure Vue largeTélécharger les diapositives Partage de clones entre les membres du ménage à des points d’échantillonnage individuels haut et bas général Les lignes colorées indiquent la présence du clone A indiqué, rouge; D, violet; E, vert dans les deux membres d’une paire d’hôtes particulière, soit au même point d’échantillonnage ou au bas général Plus les paires de partage de clones sont visibles dans le panneau inférieur que dans les panneaux supérieurs combinés. points d’échantillonnage haut et bas général Les lignes colorées indiquent la présence du clone A indiqué, rouge; D, violet; E, vert dans les deux membres d’une paire d’hôtes particulière, soit au même point d’échantillonnage ou au fond global Plus les paires de partage de clones sont visibles dans le panneau inférieur que dans les panneaux supérieurs combinésContact et régime Bien que tous les membres du ménage aient eu un contact physique direct les uns avec les autres, le père et le fils ont eu un contact minimal avec les deux filles Aucun contact sexuel n’a été signalé pendant la période d’étude En revanche, si la famille prenait le repas du soir ensemble, les petits déjeuners différaient selon le sujet, les enfants mangeaient des repas séparés préparés par la mère, et les filles végétariennes mangeaient des aliments différents de ceux du père, de la mère et du fils. nourriture pour chiens et ne buvait pas dans les toilettes domestiquesCaractéristiques bactériennes Les clones présentaient divers phylogènes Pour les clones A, D et E des clones multi-hôtes, ces caractéristiques ont été strictement conservées parmi les multiples isolats testés Quatre clones A, D, F et G – tous ayant des FV scores Critères moléculaires ⩾ remplis pour ExPEC Selon les profils VF et le tableau de type O, ainsi que les résultats de l’analyse RAPD, chacun des clones ExPEC correspondait à un groupe cloné ExPEC reconnu du groupe phylogénétique B ou D; spécifiquement, les clones A et F représentaient E coli O: K: H, par exemple, l’isolat urosepsis H , le clone D représenté E coli O: K: H, par exemple, isolât pyélonéphritique archétype CFT plutôt que E coli O: K: H par exemple , le clone G représentait un groupe clonal O, F, F par exemple, l’isolat de sepsis CA figure Notamment, les clones ExPEC comprenaient le clone A de clone UTI de la mère et les clones A de clones partagés ou fréquemment isolés, D, et E En revanche, parmi les clones non-ExPEC, dont chacun avait un score VF ⩽, seul le clone E était partagé entre plusieurs hôtes ou était fréquemment isolé.

Figure Vue largeDownload slideDes profils d’ADN polymorphes amplifiés par Randand d’isolats sélectionnés d’Escherichia coli Les profils ont été générés à l’aide d’un amorce décamère arbitraire. Les numéros de couloir apparaissent sous les couloirs de gel et, ladder bp; des voies,, et, des représentants des clones D, A, F et G, respectivement, à partir de sujets d’étude; voies et, souches de référence du groupe B O: K: H et CFT O: K: H, respectivement; voie, souche de référence du groupe B H O: K: H; et ligne, souche de référence du groupe D CA O: F, FFigure View largeTélécharger la diapositive Profils d’ADN polymorphes amplifiés par Randand d’isolats d’Escherichia coli sélectionnés Les profils ont été générés en utilisant un amorce décamère arbitraire Les numéros de coulées apparaissent sous gel Lanes et, ladder bp; des voies,, et, des représentants des clones D, A, F et G, respectivement, à partir de sujets d’étude; voies et, souches de référence du groupe B O: K: H et CFT O: K: H, respectivement; voie, souche de référence du groupe B H O: K: H; et couloir, souche de référence du groupe D CA O: F, F

Discussion

Des études ultérieures seraient nécessaires pour déterminer si ce phénomène est associé à des caractéristiques bactériennes ou hôtes spécifiques, telles que le sexe masculin comme indiqué ici avec des clones à hôte unique. La souche de cystite aiguë de la mère était le clone le plus largement récupéré. dans l’ensemble, être détecté au moins une fois dans tous les membres du ménage, y compris le chien autre que la fille, ainsi que chez plusieurs individus à chaque échantillonnage Ceci rappelle les résultats précédemment signalés de la surveillance d’un couple sexuellement actif et de leur chat, parmi lesquels clones de clones largement récupérés – et le seul clone qui a colonisé tous les sujets – a provoqué un épisode de cystite aiguë chez la femme Prises ensemble, ces données suggèrent que les clones causant des infections urinaires peuvent être particulièrement capables de persister chez les individus et de se propager parmi les Hôtes étroitement associés Toute association de clones provoquant des infections urinaires avec colonisation prolongée et à hôtes multiples peut En partie parce que la capacité d’un clone à persister et se propager au sein des ménages augmente les chances qu’un individu vulnérable soit exposé au clone et, par conséquent, développera UTI en raison des tendances observées associant le comportement de colonisation avec les caractéristiques de virulence et de fond phylogénétique. ne se prêtent pas à une analyse statistique en raison des petits nombres, sont compatibles avec les observations statistiquement soutenues d’études antérieures , qui suggèrent que certains traits bactériens peuvent directement contribuer à la fois à l’urovirulence et à la colonisation et la capacité de transmission améliorées. pas nécessaire pour une souche d’être un colonisateur persistant ou multi-hôte, comme illustré par le clone E; En outre, une colonisation persistante avec une souche ExPEC ne conduit pas nécessairement à une infection urinaire, comme illustré par la fille et le clone DNotably, le clone A de la cystite de la mère n’a pas été récupéré à nouveau. de la mère après un traitement antimicrobien, elle persistait chez plusieurs autres membres du ménage, y compris le chien. Ce modèle suggère que les membres du ménage pourraient servir de réservoirs pour la recolonisation d’une personne infectée par une infection urinaire, une fois l’effet antibiotique et l’immunité induits par l’infection. Ce phénomène pourrait fournir le réservoir externe non défini qui a été postulé pour expliquer les épisodes UTI récurrents de même souche largement séparés chez certaines femmes, en particulier ceux chez lesquels la colonisation soutenue avec la souche responsable est non détecté Surveillance étendue du domicile impliquant idéalement mu Si le partage de la souche intra-ménage contribue au risque d’infection urinaire, les interventions qui réduisent la transmission intracanulaire d’E. coli, y compris la transmission impliquant des animaux de compagnie, pourraient potentiellement protéger La transmission sexuelle est clairement l’un des nombreux mécanismes de transmission possibles. Par conséquent, des interventions préventives plus ciblées – ou des interventions ciblées spécifiquement sur les mécanismes de transmission pertinents, si ceux-ci peuvent être définis – seraient nécessaires Une étude supplémentaire est nécessaire pour déterminer si les réseaux de partage des déformations similaires à ceux observés ici sont communs, et si les expositions identifiables, par exemple, le type ou la fréquence du contact avec l’hôte, ou l’étendue des aliments partagés ou des passifs sont explicatives. Ces associations pourraient fournir un aperçu des mécanismes internes du ménage. le partage des contraintes, comme cela est nécessaire pour le développement de l’ef interventions préventives fictives De même, les comparaisons de ménages dans lesquels un membre a eu des infections urinaires avec des ménages non-UTI pourraient aider à identifier les associations entre le partage des souches et les infections urinaires. Les points forts comprennent la conception de l’étude longitudinale, l’attention à la cocolonisation impliquant des partenaires non sexuels, y compris l’animal de compagnie de la famille, et l’utilisation du génotypage de la virulence étendue et du profilage génomique pour relier En résumé, nous avons documenté la communalité étendue des clones E coli chez les membres humains et canins du foyer d’une infection urinaire aiguë. Le partage des souches était plus évident lorsqu’il était analysé longitudinalement, était le plus étendu pour la cystite ExPEC de la mère. clone, les membres impliqués de vi familier Ces observations corroborent l’hypothèse selon laquelle la transmission intrafamiliale peut contribuer à la pathogenèse des infections urinaires et suggèrent que les modes de transmission non sexuels méritent l’attention.

Remerciements

Ce matériel est basé sur le travail soutenu par le Bureau de Recherche et Développement, Service de Recherche Médicale, Département des Anciens Combattants Dave Prentiss a créé les chiffres Nous remercions les sujets de l’étude pour leurs contributions Conflits d’intérêts potentiels JRJ a reçu des subventions et / ou honoraires de Merck, Bayer, Ortho-McNeil, Wyeth-Ayerst et Procter & amp; Gamble et est un consultant à Rochester Medical CC: pas de conflits

You may also like...