Use of 16S-23S rDNA intergenic spacer to differentiate<i> Enterococcus</i> isolates from human and non-human sources

Abstract

Many surface waters are contaminated by faecal pollution, which results in increased health risks to persons exposed to the water and degradation of recreational and drinking water quality. In urban systems, faecal pollution originates from an array of human and non-human sources. Non point sources of pollution which contribute to the presence of faecal bacteria in surface waters, have proven very difficult to accurately identify. Detection of Enterococcus spp. by standard microbiological methods provides no information as to the host source origin. However, identifying the major contributing sources of contamination is the critical component for an accurate assessment and successful control measures. In the present study the 16S-23S rDNA intergenic spacer region (ITS-PCR) was used as a tool to identify the origin of faecal pollution in surface water. Additionally, the RFLP ITS-PCR was used together with the Shannon-Weaver index (H’) in order to verify the diversity among isolates from human and nonhuman sources. A total of 109 Enterococcus spp. isolates from human and non-human sources were analyzed. Clustering analysis of the ITS-PCR fingerprints revealed distinct clusters of strains by host origin, however some overlapping with some of the isolates were observed. The strains in human host samples had lower diversity than the ones represented in contaminated surface waters. In conclusion, 16S-23S rDNA intergenic spacer region of Enterococcus spp. isolates have the potential to identify the source of faecal contamination.
Key words: Enterococcus, ITS-PCR, bacterial diversity, fecal pollution tracking
RESUMO
Uso da região intergênica 16S-23S do rDNA para diferenciação de isolados de Enterococcus de origem humana e não-humana
Muitos corpos d´água estão contaminados por poluição fecal, resultando em riscos de saúde às pessoas expostas à esta água e na degradação da qualidade da água para banho e potável. A poluição fecal em sistemas urbanos é proveniente de várias fontes não pontuais de origem humana e não-humana. A detecção de Enterococcus spp. através de métodos microbiológicos clássicos não fornece informação à respeito da origem desta poluição fecal. Entretanto, identificar a origem da contaminação é uma etapa crítica para uma avaliação precisa e ações de controle bem sucedidas. No presente estudo, o espaço intergênico 16S-23S do rDNA foi utilizado como ferramenta para identificação da origem da poluição fecal em amostras de água superficial. Adicionalmente, a RFLP PCR-ITS foi utilizada, juntamente com o índice de Shannon-weaver (H’), para verificar a diversidade entre os isolados de fontes humanas e não-humanas. Foram analisados 109 isolados de Enterococcus spp. de origem humana e não-humana. A análise de agrupamento dos perfis da PCR-ITS revelou a formação de grupos de acordo com a origem dos isolados, todavia, foi observada sobreposição de alguns isolados. Os isolados de origem humana apresentaram menor diversidade que os isolados de origem não-humana. Em conclusão, o espaço intergênico 16S-23S do rDNA de isolados de Enterococcus spp. possui potencial para ser utilizado na identificação da origem da contaminação fecal.
Palavras-chave: Enterococcus, ITS-PCR, diversidade bacteriana, diferenciação da poluição fecal.