جداسازی و شناسایی مولکولی Escherichia coli جداشده از مدفوع گوسفندان

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه میکروب‌شناسی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه بغداد، عراق.

2 گروه آسیب‌شناسی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه بغداد، عراق.

10.22103/jab.2026.27393.1945

چکیده

هدف: اشرشیا کلی یکی از مهم‌ترین عوامل بیماری‌زای دستگاه گوارش در حیوانات، به‌ویژه گوسفندان است که با ایجاد تلفات، کاهش بهره‌وری و افزایش هزینه‌های درمان، خسارات اقتصادی قابل توجهی به صنعت دامپروری وارد می‌کند. علاوه بر این، E. coli یک عامل بیماری‌زای مشترک بین انسان و حیوان محسوب می‌شود و می‌تواند سلامت انسان را نیز تهدید کند. بنابراین، شناسایی دقیق این پاتوژن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هدف این پژوهش، جداسازی و شناسایی اشرشیاکلی از مدفوع گوسفندان مبتلا به اسهال در شهر ابوغریب، بغداد، عراق، با استفاده از روش‌های باکتری‌شناسی، سیستم VITEK 2 و واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) بر اساس ژن‌های uidA و uspA بود. همچنین بیماری‌زایی جدایه‌ها در موش‌های آلوده‌شده به‌صورت تجربی ارزیابی شد.
مواد و روش‌ها: نمونه‌های مدفوع از 40 رأس گوسفند مبتلا به اسهال جمع‌آوری و بر روی محیط‌های کشت مک‌کانکی و ائوزین متیلن بلو کشت داده شدند. شناسایی اولیه باکتری‌های جداشده بر اساس ویژگی‌های کشت و آزمون‌های بیوشیمیایی انجام گرفت و سپس با استفاده از سیستم خودکار VITEK 2 تأیید شد. DNA ژنومی از جدایه‌های باکتریایی استخراج و واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن‌های uidA و uspA انجام شد. برای ارزیابی بیماری‌زایی، موش‌ها به‌صورت خوراکی با دوز 1 × 10⁸ واحد تشکیل‌دهنده کلنی در هر میلی‌لیتر آلوده شدند. پس از آن، نمونه‌های بافتی تثبیت شده و مطالعات آسیب‌شناسی بافتی بر روی روده و معده انجام گردید.
نتایج: از مجموع 40 نمونه بررسی‌شده، 17 نمونه (5/42 درصد) از نظر Escherichia coli مثبت بودند. باکتری‌های جداشده در محیط مک‌کانکی کلنی‌های صورتی‌رنگ و در محیط EMB کلنی‌هایی با جلای سبز فلزی ایجاد کردند که از ویژگی‌های اختصاصی اشرشیاکلی است. این جدایه‌ها با استفاده از سیستم خودکار VITEK 2 با 97 درصد اطمینان به عنوان Escherichia coli شناسایی شدند. نتایج PCR تشکیل قطعات تکثیرشده (آمپلیکون) با اندازه‌های مورد انتظار 623 جفت‌باز برای ژن uidA و 884 جفت‌باز برای ژن uspA را نشان داد. بررسی‌های آسیب‌شناسی بافتی نشان داد که آلودگی تجربی موجب ایجاد ضایعات شدیدی در روده و معده موش‌ها گردید. این ضایعات شامل دژنراسیون پرزهای روده، نفوذ سلول‌های التهابی، تخریب مخاط، احتقان عروق خونی، و نکروز غدد و اپی‌تلیوم معده بود.
نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که درصد قابل توجهی از موارد اسهال در گوسفندان با حضور اشرشیاکلی همراه است. همچنین، به‌کارگیری همزمان روش‌های متداول باکتری‌شناسی و روش‌های مولکولی، دقت و اطمینان بیشتری در شناسایی این باکتری فراهم می‌کند و می‌تواند در تشخیص سریع و کنترل بیماری‌های ناشی از E. coli در دام‌ها مؤثر باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Isolation and molecular detection of E. coli isolated from feces of sheep

نویسندگان [English]

  • Sabrin Ibraheem Mohsin 1
  • Taghreed Jabbar Humadai 2
  • Roua J. Mohammed 1
1 Department of Microbiology, College of Veterinary Medicine, University of Baghdad, Iraq.
2 Department of Pathology, College of Veterinary Medicine, University of Baghdad, Iraq.
چکیده [English]

Objective
Escherichia coli is one of the most significant pathogens that cause infections in the digestive systems of animals, especially sheep, causing huge economic losses due to deaths, decreased productivity, and expenses on treatment. Moreover, Escherichia coli is a zoonosis which can be dangerous for people. Therefore, the identification of this pathogen is extremely important. The goal of this research was the isolation and identification of Escherichia coli from feces of diarrhetic sheep in Abu Ghraib city, Baghdad, Iraq, by bacteriological, VITEK 2, and PCR techniques (uidA and uspA genes). Also, pathogenicity of the isolates was assessed in experimentally infected mice.
Materials and methods
Fecal samples of forty sheep suffering from diarrhea were cultured in MacConkey and Eosin Methylene Blue (EMB) agars. Presumptive identification of bacteria isolated was done using cultural and biochemical tests followed by VITEK 2 automated test for confirmation. DNA isolation from the bacterial isolates was done while polymerase chain reaction (PCR) techniques using uidA and uspA primers were employed. Pathogenicity testing of E. coli was done through oral infection in mice using a dose of 1 × 10⁸ CFU/ml. Tissue fixation was done, and histopathology tests of intestinal and gastric tissues were done after that.
Results
Out of forty samples, seventeen (42.5%) were found to be positive for E. coli. Isolated bacteria formed typical pink colonies in MacConkey agar and metallic green sheen colonies in EMB agars. The isolates were identified as Escherichia coli using the automated VITEK 2 system with 97% confidence level. PCR results showed amplicon formation at the expected sizes of 623 bp (uidA gene) and 884 bp (uspA gene). Histopathology tests showed that infection resulted in severe lesions in the intestines and stomach of experimentally infected mice. Lesions included villous degeneration, inflammatory cells infiltration, disruption of the mucosa, congestion of blood vessels, and necrosis of gastric glands and gastric epithelium.
Conclusion
The results of the study show that a significant number of E. coli are associated with diarrheic sheep, and the importance of using a combination of conventional and molecular techniques for the identification of the isolate is evident.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Escherichia coli
  • PCR
  • sheep
  • uidA
  • uspA

مراجع

Alhadlaq, M. A., Aljurayyad, O. I., Almansour, A., Al-Akeel, S. I., Alzahrani, K. O., Alsalman, S. A., Yahya, R., Al-Hindi, R. R., Hakami, M. A., Alshahrani, S. D., Alhumeed, N. A., Moneea, A. M. A., Al-Seghayer, M. S., AlHarbi, A. L., Al-Reshoodi, F. M., & Alajel, S. (2024). Overview of pathogenic Escherichia coli, with a focus on Shiga toxin-producing serotypes, global outbreaks (1982–2024) and food safety criteria. Gut Pathogens, 16(1), Article 57. https://doi.org/10.1186/s13099-024-00641-9
Al-Sabawi, S. K., & Jwher, A. A. (2022). Isolation and characterization of stx1 and stx2 toxin-producing Escherichia coli in neonatal lambs with diarrhea in Nineveh governorate. Journal of Applied Veterinary Sciences, 7(4), 23–27. https://doi.org/10.21608/javs.2022.147953.1159
Alsanjary, L. H., & Sheet, O. (2022). Molecular detection of uidA gene in Escherichia coli isolated from the dairy farms in Nineveh Governorate/Iraq. Iraqi Journal of Veterinary Sciences, 36(3), 599–603. https://doi.org/10.33899/ijvs.2021.131046.1913
Bej, A. K., DiCesare, J. L., Haff, L., & Atlas, R. M. (1991). Detection of Escherichia coli and Shigella spp. in water by multiplex PCR. Applied and Environmental Microbiology, 57(4), 1013–1017. https://doi.org/10.1128/aem.57.4.1013-1017.1991
Chen, J., & Griffiths, M. W. (1998). PCR differentiation of Escherichia coli from other Gram-negative bacteria using primers derived from the nucleotide sequences flanking the gene encoding the universal stress protein. Letters in Applied Microbiology, 27(6), 369–371. https://doi.org/10.1046/j.1472-765x.1998.00445.x
Constable, P. D., Hinchcliff, K. W., Done, S., & Grünberg, W. (2017). Veterinary medicine: A textbook of the diseases of cattle, horses, sheep, pigs and goats (11th ed.). Elsevier.
Croxen, M. A., Law, R. J., Scholz, R., Keeney, K. M., Wlodarska, M., & Finlay, B. B. (2013). Recent advances in understanding enteric pathogenic Escherichia coli. Clinical Microbiology Reviews, 26(4), 822–880. https://doi.org/10.1128/CMR.00022-13
Drugea, R. I., Siteavu, M. I., Pitoiu, E., Delcaru, C., Sârbu, E. M., Postolache, C., & Bărăităreanu, S. (2025). Prevalence and antibiotic resistance of Escherichia coli isolated from raw cow’s milk. Microorganisms, 13(1), Article 209. https://doi.org/10.3390/microorganisms13010209
Fantin, B., Poujade, J., Grégoire, N., Chau, F., Roujansky, A., Kieffer, N., Berleur, M., Couet, W., & Nordmann, P. (2019). The inoculum effect of Escherichia coli expressing mcr-1 or not on colistin activity in a murine model of peritonitis. Clinical Microbiology and Infection, 25(12), 1563.e5–1563.e8. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2019.08.021
Gurjar, T., Singathia, R., Sharma, D., Gaurav, A., Solanki, S., Kumari, M., Gautam, L., & Rathore, K. (2024). Escherichia coli in diarrhoeic lambs: Prevalence, virulence and antibiotic resistance. Polish Journal of Veterinary Sciences, 27(3), 451–457. https://doi.org/10.24425/pjvs.2024.151740
Khabiri, A., Toroghi, R., Mohammadabadi, M., & Tabatabaeizadeh, S. E. (2025). Whole genome sequencing and phylogenetic relative of a pure virulent Newcastle disease virus isolated from an outbreak in northeast Iran. Letters in Applied Microbiology, 78(4), Article ovaf049. https://doi.org/10.1093/lambio/ovaf049
Koleci, X., Zalla, P., Sulçe, M., Russell, T., Muça, G., Andoni, E., & Fanning, S. (2025). Isolation of Shiga toxin-producing Escherichia coli from sheep faecal samples: Bacteriological findings. Access Microbiology, 7(7). https://doi.org/10.1099/acmi.0.001004.v3
Luo, D., Wu, Z., Bai, Q., Zhang, Y., Huang, M., Huang, Y., & Li, X. (2023). Universal stress proteins: From gene to function. International Journal of Molecular Sciences, 24(5), Article 4725. https://doi.org/10.3390/ijms24054725
Luo, M., Li, Q., He, F., & Yang, Z. (2025). Genomic insights into a novel ST17306 Escherichia coli isolate carrying tet(X4) from an infant with bronchopneumonia in China. Journal of Global Antimicrobial Resistance, 44, 146–148. https://doi.org/10.1016/j.jgar.2025.06.010
Maciel-Fiuza, M. F., Muller, G. C., Campos, D. M. S., Costa, P. D. S. S., Peruzzo, J., Bonamigo, R. R., Veit, T., & Vianna, F. S. L. (2023). Role of gut microbiota in infectious and inflammatory diseases. Frontiers in Microbiology, 14, Article 1098386. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1098386
Mohammadabadi, M. R., Shaikhaev, G. O., Sulimova, G. E., & Rahman, O. (2004). Detection of bovine leukemia virus proviral DNA in Yaroslavl, Mongolian, and Black Pied cattle by PCR. Cellular and Molecular Biology Letters, 9(4A), 766–768.
Mohammed, R. J. (2025). The impact of quercetin berberine complex and clove extract on mice induced asthmatic condition. Agricultural Biotechnology Journal, 17(3), 401–422. https://doi.org/10.22103/jab.2025.25794.1755
Mohammed, R. J., Sammaraa, I. a. A., & Al-Rubaie, H. M. (2025). Isolation and characterization of the Enterobacter cloacae complex and its effect on immune response in mice. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1549(1), Article 012078. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1549/1/012078
Mohammed, R. J., Sammaraa, I. a. A., Qasim, M. S., & Al-Rubaie, H. M. A. (2026). Phenotypic and molecular characteristics of some Enterobacteriaceae associated with diarrheic chickens: Insights from a murine infection model. Journal of Animal Health and Production, 14(1), 252–260. https://doi.org/10.17582/journal.jahp/2026/14.1.252.260
Otto, S. J. G., Haworth-Brockman, M., Miazga-Rodriguez, M., Wierzbowski, A., & Saxinger, L. M. (2022). Integrated surveillance of antimicrobial resistance and antimicrobial use: Evaluation of the status in Canada (2014–2019). Canadian Journal of Public Health, 113(1), 11–22. https://doi.org/10.17269/s41997-021-00600-w
Ramatla, T., Tutubala, M., Motlhaping, T., De Wet, L., Mokgokong, P., Thekisoe, O., & Lekota, K. (2024). Molecular detection of Shiga toxin and extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing Escherichia coli isolates from sheep and goats. Molecular Biology Reports, 51(1), Article 57. https://doi.org/10.1007/s11033-023-08987-0
Shahdadnejad, N., Mohammadabadi, M. R., & Shamsadini, M. (2016). Typing of Clostridium perfringens isolated from broiler chickens using multiplex PCR. Genetics in the Third Millennium, 14(4), 4368–4374.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 12 تیر 1405

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار