Modern diagnosis of avian colibacillosis: from classical bacteriology to molecular and genomic approaches

Avian colibacillosis is a complex of bacterial diseases causing significant economic losses in poultry production and is primarily associated with avian pathogenic Escherichia coli (APEC) isolates. Diagnosis is challenging because E. coli is a normal component of the intestinal microbiota of healthy birds, while APEC is genetically heterogeneous and lacks a single serotype or universal virulence marker that encompasses all pathogenic isolates. This narrative-critical review analyzes the diagnostic capabilities and limitations of clinical and pathological assessment, pathological sample selection, conventional bacteriological and biochemical identification, serotyping, MALDI-TOF MS, PCR and multiplex PCR, LAMP, MLST, and WGS. The diagnostic relevance of molecular panels targeting iutA, hlyF, iss, iroN, ompT, sitA, traT, and other virulence-associated genes is also considered. Current evidence indicates that APEC cannot be reliably identified on the basis of a single gene or serotype. Therefore, etiological assessment should integrate clinical and pathological findings, isolation of E. coli from appropriate lesions, molecular characterization of virulence profiles, and antimicrobial susceptibility testing. The review also examines studies from Uzbekistan on conventional bacteriological and serological diagnosis of avian escherichiosis, as well as qPCR- and molecular AMR panel-based surveillance of poultry-associated E. coli populations in West Kazakhstan. For future research in Uzbekistan, the integration of standardized multiplex PCR, MLST, and WGS with clinical and epidemiological metadata is proposed as an important direction for characterizing APEC according to modern molecular and epidemiological criteria.

Колибактериоз птиц представляет собой комплекс бактериальных заболеваний, вызывающих значительные экономические потери в птицеводстве и преимущественно связанный с патогенными для птиц изолятами Escherichia coli (APEC). Диагностика заболевания осложняется тем, что E. coli является естественным компонентом кишечной микробиоты здоровых птиц, а популяция APEC характеризуется высокой генетической гетерогенностью и отсутствием единого серотипа или универсального маркера вирулентности, охватывающего все патогенные изоляты. В настоящем нарративно-критическом обзоре проанализированы диагностические возможности и ограничения клинико-патологоанатомической оценки, отбора патологического материала, классических бактериологических и биохимических методов идентификации, серотипирования, MALDI-TOF MS, ПЦР и мультиплексной ПЦР, LAMP, MLST и WGS. Рассмотрено диагностическое значение молекулярных панелей, направленных на выявление генов iutA, hlyF, iss, iroN, ompT, sitA, traT и других генов, ассоциированных с вирулентностью. Современные данные свидетельствуют о том, что APEC невозможно надежно идентифицировать на основании только одного гена или серотипа. Поэтому этиологическая оценка должна основываться на комплексной интерпретации клинико-патологических данных, выделения E. coli из соответствующих патологических очагов, молекулярного профиля факторов вирулентности и результатов определения чувствительности к антимикробным препаратам. В обзоре также рассмотрены исследования, проведенные в Узбекистане по классической бактериологической и серологической диагностике эшерихиоза птиц, а также мониторинг популяций E. coli, ассоциированных с птицеводством в Западном Казахстане, с использованием qPCR и молекулярных панелей антимикробной резистентности. Для дальнейших исследований в Узбекистане предлагается интеграция стандартизированной мультиплексной ПЦР, MLST и WGS с клиническими и эпидемиологическими метаданными как важное направление для характеристики APEC на основе современных молекулярных и эпидемиологических критериев.

Tovuqlar kolibakteriozi parrandachilikda sezilarli iqtisodiy yo‘qotishlarga olib keladigan bakterial kasalliklar majmuasi bo‘lib, asosan avian pathogenic Escherichia coli (APEC) izolyatlari bilan bog‘liq. Diagnostikaning murakkabligi E. colining sog‘lom parrandalar ichak mikrobiotasining tabiiy vakili ekanligi, APEC populyatsiyasining genetik jihatdan geterogenligi va barcha patogen izolyatlarni qamrab oluvchi yagona serotip yoki universal virulentlik markerining mavjud emasligi bilan izohlanadi. Ushbu narrativ-tanqidiy sharhda klinik-patologoanatomik baholash, patologik material tanlash, klassik bakteriologik va biokimyoviy identifikatsiya, serotiplash, MALDI-TOF MS, PCR va multiplex PCR, LAMP, MLST hamda WGS usullarining diagnostik imkoniyatlari va cheklovlari tahlil qilindi. Shuningdek, iutA, hlyF, iss, iroN, ompT, sitA, traT va boshqa virulentlik bilan bog‘liq genlarga asoslangan molekular panellarning ahamiyati ko‘rib chiqildi. Zamonaviy ma’lumotlar APECni bitta gen yoki serotip asosida ishonchli aniqlashning cheklanganligini ko‘rsatadi. Shu sababli etiologik baholash klinik-patologik ma’lumotlar, tegishli patologik o‘choqlardan E. coli ajratilishi, molekular virulentlik profili va antibiotiklarga sezgirlik natijalarini kompleks talqin qilishga asoslanishi lozim. Sharhda O‘zbekistonda parrandalar esherixiozining klassik bakteriologik va serologik diagnostikasi hamda G‘arbiy Qozog‘istonda parrandachilik bilan bog‘liq E. coli populyatsiyalarining qPCR va molekular AMR panellari yordamida monitoringi tahlil qilindi. O‘zbekistonda kelgusidagi tadqiqotlar uchun standartlashtirilgan multiplex PCR, MLST va WGS usullarini klinik-epizootologik metama’lumotlar bilan integratsiyalash APECni zamonaviy molekular va epidemiologik mezonlar asosida tavsiflashning muhim yo‘nalishi sifatida taklif etildi.