Staphylococcus aureus ST1 promueve infecciones urinarias persistentes al expresar altamente la ureasa

Staphylococcus aureus (SA) es una causa relativamente poco común de infecciones del tracto urinario (ITU) en la población general. Aunque es raro, las ITU inducidas por S. aureus son propensas a infecciones invasivas potencialmente mortales, como la bacteriemia. Para investigar la epidemiología molecular, las características fenotípicas y la fisiopatología de las ITU inducidas por S. aureus, analizamos 4,405 aislamientos de S. aureus no repetitivos recolectados de diversas fuentes clínicas entre 2008 y 2020 en un hospital general de Shanghai, China. Entre estos, 193 aislamientos (4.38%) fueron cultivados a partir de muestras de orina de media marea. El análisis epidemiológico mostró que el ST1 derivado de ITU (UTI-ST1) y el UTI-ST5 son los principales tipos de secuencia de UTI-SA. Además, seleccionamos aleatoriamente 10 aislamientos de cada uno de los grupos UTI-ST1, no-UTI-ST1 (nUTI-ST1), y UTI-ST5 para caracterizar sus fenotipos in vitro e in vivo. Los ensayos fenotípicos in vitro revelaron que UTI-ST1 presenta un evidente declive en la hemólisis de glóbulos rojos humanos y un aumento en la formación de biopelículas y adhesión en el medio suplementado con urea, en comparación con el medio sin urea, mientras que UTI-ST5 y nUTI-ST1 no mostraron diferencias significativas entre las capacidades de formación de biopelículas y adhesión. Además, el UTI-ST1 mostró intensas actividades de ureasa al expresar altamente los genes de ureasa, lo que indica el papel potencial de la ureasa en la supervivencia y persistencia de UTI-ST1. Además, los ensayos de virulencia in vitro utilizando el mutante ureC de UTI-ST1 no mostraron diferencias significativas en los fenotipos hemolíticos y de formación de biopelículas en presencia o ausencia de urea en el medio de caldo de soya tripítica (TSB). El modelo de ITU in vivo también mostró que los UFC del mutante ureC de UTI-ST1 se redujeron rápidamente durante la patogénesis de ITU 72 horas después de la infección, mientras que UTI-ST1 y UTI-ST5 persistieron en la orina de los ratones infectados. Además, se encontró que los fenotipos y la expresión de ureasa de UTI-ST1 podrían estar regulados por el sistema Agr con el cambio en el pH ambiental. En resumen, nuestros resultados proporcionan información importante sobre el papel de la ureasa en la patogénesis de la ITU inducida por S. aureus en la promoción de la persistencia bacteriana en el microambiente urinario limitante en nutrientes.