Caratterizzazione e analisi comparativa dell'Escherichia marmotae M

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13949 (2023) Citare questo articolo

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L'Escherichia marmotae è un batterio dell'ordine degli Enterobacterales, isolato per la prima volta dalla marmotta dell'Himalaya (Marmota himalayana). Recentemente è stato dimostrato che E. marmotae causa gravi infezioni negli esseri umani. Si ipotizzava che gli animali selvatici fossero un serbatoio naturale di questo batterio. Il presente studio descrive il primo caso di isolamento di E. marmotae da un'arvicola selvatica apparentemente sana (Myodes glareolus). Il fenotipo e le tecniche basate sul genotipo sono stati applicati per caratterizzare l'isolato di E. marmotae M-12. E. marmotae M-12 presentava il fenotipo capsula-positivo, un'elevata adesione agli eritrociti umani e alle cellule HEp-2 nonché una bassa invasione nelle cellule HEp-2. E. marmotae M-12 era avirulento nei topi. Le analisi filogenomiche di E. marmotae hanno mostrato una struttura filogenetica dispersa tra isolati di diversa origine. L'analisi del viruloma dell'isolato M-12 ha rivelato la presenza dei seguenti fattori: siderofori, sistemi di assorbimento dell'eme, sintesi della capsula, curli e fimbrie di tipo I, proteine ​​flagelli, porina OmpA, ecc. L'analisi comparativa del viruloma tra i genomi di E. marmotae disponibili ha rivelato la presenza dei geni della capsula K1 principalmente negli isolati patogeni e presenza della porina OmpA tra tutti i ceppi. Partiamo dal presupposto che la capsula K1 e la porina OmpA svolgono un ruolo chiave nella virulenza di E. marmotae. La patogenesi di quest'ultimo potrebbe essere simile a quella dell'E. coli patogeno extraintestinale.

Escherichia marmotae è un batterio Gram-negativo dell'ordine degli Enterobacterales. Questa specie apparteneva storicamente al “Escherichia criptico clade V”. Questi ultimi sono stati considerati membri ambientali del genere Escherichia con un basso potenziale di patogenicità1.

E. marmotae è stato isolato per la prima volta da animali selvatici, in particolare dalle feci della marmotta selvatica dell'Himalaya (Marmota himalayana) ed è stato descritto nel 20152. Nel 2021 E. marmotae è stato isolato anche dalle feci di altre specie di marmotte (marmotta alpina)3. Inoltre, GenBank contiene informazioni su 3 ceppi di E. marmotae isolati dal diaframma di cinghiale. Tuttavia, è stato dimostrato che anche gli animali da allevamento sono una fonte di questo batterio. Nel 2020 E. marmotae è stato isolato dalle feci rettali delle mucche4 e nel 2021 E. marmotae è stato isolato da campioni fecali freschi di galline sane di allevamento5. Inoltre, E. marmotae è stato isolato da animali da compagnia. GenBank contiene gruppi genomici di E. marmotae isolati dal condotto uditivo esterno dei canini e dal latte canino. Inoltre, l'ambiente acquatico può essere una fonte di batteri E. marmotae. Nella GenBank sono disponibili informazioni su isolati di E. marmotae originati da campioni di acqua dolce a valle di impianti di trattamento delle acque reflue nel Regno Unito, nonché casi di isolamento dalla linea di galleggiamento negli Stati Uniti.

Nel 2019 Liu et al. hanno eseguito la caratterizzazione genomica e molecolare di E. marmotae da roditori selvatici e hanno ipotizzato che gli animali selvatici possano fungere da potenziali serbatoi di E. marmotae. È stato inoltre eseguito un test di infezione in vitro ed è stato osservato che E. marmotae può essere un potenziale patogeno invasivo per l'uomo e gli animali6.

Nel 2022 in Norvegia è stato segnalato per la prima volta che E. marmotae causa infezioni invasive negli esseri umani7. Audun Sivertsen et al., hanno studiato 4 casi di infezione in cui E. marmotae causava sepsi di origine sconosciuta, sepsi postoperatoria e infezione del tratto urinario superiore. In particolare, tutti i casi di infezione sono stati considerati acquisiti in comunità. L'analisi filogenetica degli isolati menzionati ha mostrato virulenza intrinseca in più lignaggi di E. marmotae, compresi i ceppi non umani. È stato anche dimostrato che E. marmotae ha un grande genoma accessorio che ne indica la plasticità ecologica.

Sulla base di quanto sopra, E. marmotae è stato isolato da alcuni animali selvatici, da fattoria e da ambienti acquatici e può causare infezioni nell'uomo. Tuttavia, il potenziale serbatoio e patogeno di E. marmotae, in particolare i fattori chiave di virulenza, rimangono poco chiari.