Dairy effluent management systems as a potential persistence source of Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) strains

Abstract

Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) is a group of pathogenic enterobacteria of significant public health importance due to their association with highly prevalent human diseases. STEC is ubiquitous in livestock environments, and its presence in the environment emphasizes the importance of properly managing agricultural effluents to reduce health risks from contamination. In order to detect STEC in the effluent treatment systems of two dairy farms (“A” and “B”) in the southwest of Buenos Aires province, samples (“A”, n = 88; “B”, n = 72) were taken at two different times of the year (winter and spring) and at various points in the treatment systems. Analysis markers for virulence genes (stx, eae, saa, and ehxA) revealed the presence of STEC in 13.1% of the samples, showing an increase in spring and differences between dairy farms possibly related to their maintenance conditions. After manure, sediments showed the highest proportion of STEC-positive samples, which is relevant due to the ability of these strains to survive in the environment through biofilm formation. Eight genetic profiles were identified among all STEC-positive samples, which are associated with STEC strains that can cause hemolytic uremic syndrome (HUS) and other gastrointestinal diseases. This demonstrates the role of dairy farm environments in the region as reservoirs of pathogenic STEC strains and their impact on public health.

Escherichia coli productora de toxina Shiga (STEC) constituye un grupo de enterobacterias patógenas de gran relevancia en salud pública debido a su asociación con enfermedades humanas de alta incidencia. STEC es ubicua en ambientes pecuarios y su presencia en el medio ambiente destaca la importancia de gestionar adecuadamente los efluentes agropecuarios para reducir riesgos sanitarios por contaminación. Con el objetivo de detectar STEC en los sistemas de tratamiento de efluentes en tambos del sudoeste de la provincia de Buenos Aires, se hicieron muestreos en distintos puntos de ellos en dos explotaciones lecheras (explotación A, n = 88; explotación B, n = 72) en dos momentos del año, invierno y primavera. El análisis de marcadores de genes de virulencia (stx, eae, saa y ehxA) reveló la presencia de STEC en un 13,1% de las muestras, con un aumento significativo en la primavera y diferencias entre tambos, posiblemente relacionadas con sus condiciones de mantenimiento. La mayor proporción de muestras STEC positivas se encontraron en el estiércol, seguido de los sedimentos, lo que es relevante debido a la capacidad de estas cepas de sobrevivir en el entorno a través de la formación de biofilm. Se identificaron ocho perfiles genéticos entre todas las muestras STEC positivas, los cuales están asociados a cepas de STEC generadoras del síndrome urémico hemolítico (SUH) y de otras enfermedades gastrointestinales. Esto demuestra el papel que desempeñan los establecimientos lecheros de la región como reservorios de cepas patógenas de STEC y su potencial impacto en la salud pública.