Detection of pap, sfa and afa adhesin-encoding operons in uropathogenic Escherichia coli strains: Relationship with expression of adhesins and production of toxins

A total of 243 Escherichia coli strains isolated from patients with urinary tract infections (UTI) were investigated for the presence of pap, sfa and afa adhesinencoding operons by using the polymerase chain reaction. It was found that 54%, 53% and 2% of the strains exhibited the pap, sfa and afa genotypes, respectively. Pap⁺ and/or sfa⁺ strains were more frequent in cases of acute pyelonephritis (94%) than in cases of cystitis (67%) (P < 0.001) and asymptomatic bacteriuria (57%) (P < 0.001). The pap and/or sfa operons were found in 90% of strains expressing mannose-resistant haemagglutination (MRHA) versus 37% of MRHA-negative strains (P < 0.001). The presence of pap and sfa operons was especially significant in strains belonging to MRHA types III (100%) (without P adhesins) and IVa (97%) (expressing the specific Gal-Gal binding typical of P adhesins). Both pap and sfa operons were closely associated with toxigenic E. coli producing a-haemolysin (Hly⁺) and/or the cytotoxic necrotizing factor type 1. There was an apparent correlation between the pap and sfa operons and the O serogroups of the strains. Thus, 93% of strains belonging to O1, O2, O4, O6, O7, O14, O15, O18, O22, O75 and O83 possessed pap and/or sfa operons, versus only 32% of strains belonging to other serogroups (P < 0.001). The results obtained in this study confirm the usefulness of our MRHA typing system for presumptive identification of pathogenic E. coli exhibiting different virulence factors. Thus, 85% of strains that possessed both pap and sfa adhesinencoding operons showed MRHA types III or IVa previously associated with virulence of E. coli strains that cause UTI and bacteraemia.La PCR a permis de détecter les opérons pap, sfa et afa chez 243 souches de Escherichia coli isolées d'infections de l'arbre urinaire. On observe que respectivement 54, 53 et 2% des souches sont du génotype pap, sfa et afa. Les souches pap⁺ et/ou sfa⁺ sont plus fréquentes dans les pyelonephritis aiguës (94%) que dans les cystites (67%) (P < 0,001) et dans les bactériuries asymptomatiques (57%) (P < 0,001). Les opérons pap et/ou sfa sont décelés chez 90% des souches MRHA⁺ (hémagglutination mannoserésistante) et 37% des souches MRHA⁻ (P < 0,001). La présence des opérons pap et sfa est spécialement significative chez les souches appartenant au type III de MRHA (100%) sans adhésines P, et au type IVa (97 %) exprimant la liaison Gai-Gal typique des adhésines P. Les opérons pap et sfa sont tous deux étroitement associés aux souches toxigéniques produisant l'α-hémolysine (Hly⁺) et le facteur cytotoxique nécrotique de type 1. Une corrélation apparaît entre les opérons pap et sfa et le sérogroupe: 93 % des souches appartenant aux groupes O1, O2, O4, O6, O7, O14, O15, O18, O22, O75 et O83 possèdent ces opérons, et seulement 37 % des souches appartenant à d'autres sérogroupes (P < 0,001) les possèdent. Ces résultats confirment l'utilité de notre typage MRHA pour l'identification (présomptive) des souches pathogènes de E. coli porteuses de divers facteurs de virulence. Ainsi, 85 % des souches possédant à la fois les opérons pap et sfa codant les adhésines sont du type III ou IVa (de MRHA) en relation avec la virulence des souches responsables d'infections urinaires et de bactériémies.