| Literature DB >> 33868404 |
Indira T Kudva1, Eben R Oosthuysen2, Bryan Wheeler1, Clint A Loest2.
Abstract
Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) serogroups O157, O26, O103, O111, O121, O145, and O45 are designated as food adulterants by the U.S. Department of Agriculture-Food Safety and Inspection Service. Cattle are the primary reservoir of these human pathogens. In this study, 59 Angus crossbred heifers were tested specifically for these seven STEC serogroups using a combination of standard culture, serological, PCR, and cell cytotoxicity methods to determine if comparable results would be obtained. At the time of fecal sampling, the animals were approximately 2 years old and weighed 1000-1200 lbs. The diet comprised of 37% ground alfalfa hay, 25% ground Sudan hay, and 38% ground corn supplemented with trace minerals and rumensin with ad libitum access to water. Non-O157 STEC were isolated from 25% (15/59) of the animals tested using a combination of EC broth, CHROMagar STECTM, and Rainbow Agar O157. Interestingly, the O157 serogroup was not isolated from any of the animals. Non-O157 STEC isolates were confirmed to be one of the six adulterant serogroups by serology and/or colony PCR in 10/15 animals with the predominant viable, serogroup being O103. PCR using DNA extracted from feces verified most of the colony PCR results but also identified additional virulence and O-antigen genes from samples with no correlating culture results. Shiga toxin- (Stx-) related cytopathic effects on Vero cells with fecal extracts from 55/59 animals could only be associated with the Stx gene profiles obtained by fecal DNA PCR and not culture results. The differences between culture versus fecal DNA PCR and cytotoxicity assay results suggest that the latter two assays reflect the presence of nonviable STEC or infection with STEC not belonging to the seven adulterant serogroups. This study further supports the use of combinatorial culture, serology, and PCR methods to isolate viable STEC that pose a greater food safety threat.Entities:
Year: 2021 PMID: 33868404 PMCID: PMC8032530 DOI: 10.1155/2021/6673202
Source DB: PubMed Journal: Int J Microbiol
Primers used in this study.
| Sequence 5′⟶3″ | Amplicon size (bp) | Reference | |
|---|---|---|---|
| Wzx158-O26-F | GTA TCG CTG AAA TTA GAA GCG C | 158 | [ |
| Wzx158-O26-R | AGT TGA AAC ACC CGT AAT GGC | ||
| Wzx72-O45-F | CGT TGT GCA TGG TGG CAT | 72 | |
| Wzx72-O45-R | TGG CCA AAC CAA CTA TGA ACT | ||
| Wzx191-O103-F | TTG GAG CGT TAA CTG GAC CT | 191 | |
| Wzx191-O103-R | ATA TTC GCT ATA TCT TCT TGC GGC | ||
| WbdI-O111-F | TGT TCC AGG TGG TAG GAT TCG | 237 | |
| WbdI-O111-R | TCA CGA TGT TGA TCA TCT GGG | ||
| Wzx189-O121-F | AGG CGC TGT TTG GTC TCT TAG a | 189 | |
| Wzx189-O121-R | GAA CCG AAA TGA TGG GTG CT | ||
| Wzx135-O145-F | AAA CTG GGA TTG GAC GTG G | 135 | |
| Wzx135-O145-R | CCC AAA ACT TCT AGG CCC G | ||
| Stx (Stx1/2)-F1 | TTT GTY ACT GTS ACA GCW GAA GCY TTA CG | 131 bp (stx1) | |
| Eae-F | CAT TGA TCA GGA TTT TTC TGG TGA TA | 102 | |
| Eae-R1 | CTC ATG CGG AAA TAG CCG TTM | ||
| O26-F | CAATGGGCG GAAATTTTAGA | 155 | [ |
| O26-R | ATAATTTTCTCTGCCGTCGC | ||
| O121 | TCCAACAATTGTCGTGAAA | 628 | |
| O121-R | AGAAAG TGTGAAATGCCCGT | ||
| Stx1-F | ATAAATCGCCATTCGTTGACTAC | 180 | [ |
| Stx1-R | AGAACGCCCACTGAGATCATC | ||
| Stx2-F | GGCACTGTCTGAAACTGCTCC | 255 | |
| Stx2-R | TCGCCAGTTATCTGACATTCTG | ||
| HlyA-F | GCATCATCAAGCGTACGTTCC | 534 | |
| HlyA-R | AATGAGCCAAGCTGGTTAAGCT | ||
1Degenerate nucleotide codes are as follows: Y (C, T); S (C, G); W (A, T); R (A, G); M (A, C); D (A, G, T).
Assay results per animal.
| Animal number | Number of mauve, fluorescent colonies shown as CFU/ml1 | Latex agglutination−based serogroup of non−O157 isolates | Colony lysate PCR | Fecal−DNA PCR | Vero cell assay | |||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O103 | O111 | O121 | O145 | O26 | O45 |
|
|
|
|
| O103 | O111 | O121 | O145 | O26 | O45 |
|
|
|
|
| CPE dilution3 | CPE scores | No CPE4 with anti-Stx1 sera | No CPE with anti-Stx2 sera | |||
| 5602 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | + | + | 8 | 1 | n | y |
| 5620 | 7 × 103 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 64 | 3 | y | y |
| 5657 | 5 × 104 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| NT2 | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | |||||||||||||||||
| 5724 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 0 | 3 | y | y |
| 5743 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 16 | 1 | n | y |
| 5759 | 1 × 103 | NT | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 2 | 2 | y | y |
| 5760 | 1 × 108 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 1 | n | y |
| 5771 | 4 × 104 | NT | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 5776 | 5 × 104 | NT | − | − | − | − | − | − | + | + | + | − | + | + | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 4 | 1 | y | y |
| 5787 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 1 | y | n |
| 5800 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 5825 | 4 × 104 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | − | + | + | 4 | 1 | n | y |
| 5845 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | − | + | + | 2 | 2 | n | y |
| 5868 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 2 | y | y |
| 5874 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 5875 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 5889 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 1 | y | y |
| 5901 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 5915 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | − | + | + | 0 | 0 | n/a | n/a |
| 5916 | 4 × 104 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 2 | y | y |
| 5922 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 2 | 3 | y | y |
| 5935 | 2.4 × 104 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 0 | 3 | y | y |
| O26 | − | − | − | − | + | − | + | − | − | − | + | |||||||||||||||||
| 5938 | 6.5 × 106 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 5939 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 2 | y | y |
| 5949 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 5950 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | + | + | + | 8 | 3 | y | n |
| 5964 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 3 | n | y |
| 5966 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 5982 | 3.5 × 108 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | − | + | + | 0 | 2 | n | y |
| 5985 | 3 × 108 | NT | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 5996 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 1 | y | y |
| 6009 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 4 | 3 | y | n |
| 6011 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 8 | 1 | y | y |
| 6012 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 6013 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 0 | 2 | y | y |
| 6017 | 2 × 107 | O103 | + | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 6044 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | n | n |
| 6049 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 0 | 3 | y | y |
| 6069 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | n | n |
| 6082 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 2 | 3 | y | n |
| 6089 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 4 | y | n |
| 6101 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 3 | y | n |
| 6120 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 6122 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | 2 | 2 | y | y |
| 6130 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 3 | y | y |
| 6137 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | − | 4 | 2 | y | y |
| 6141 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 2 | 2 | n | y |
| 6148 | 2 × 105 | NT | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 3 | n | n |
| 6150 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 2 | n | y |
| 6153 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | − | 0 | 1 | n | y |
| 6171 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | − | + | + | + | 0 | 3 | y | y |
| 6177 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 4 | 3 | y | y |
| 6179 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | − | 4 | 3 | y | y |
| 6507 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 8 | 1 | n | y |
| 6509 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 2 | 4 | y | y |
| 6529 | 5 × 104 | O26 | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | + | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 4 | 3 | n | y |
| O121 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |||||||||||||||||
| 6542 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | 2 | 1 | y | y |
| 6561 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 2 | 1 | n | y |
| 6582 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | + | + | + | + | + | 0 | 3 | y | y |
1Putative non-O157 STEC forming mauve, fluorescent colonies on CHROMagar STECTM, and postenrichment in EC broth were further analyzed by serology and colony PCR. 2NT, not typed to either of the “Big 6” non-O157 STEC serogroups by latex agglutination. 3The last dilution at which CPE still observed on the Vero cells was selected when setting up the toxin neutralization assays. 4y, yes; n, no; n/a, not applicable as no CPE was observed when at undiluted concentrations.