PMC

KINÁBAN AZ O157 : H7-től eltérő Escherichia Coli-kór

Az E. coli O157 : H7-t eddig nem ismerték el nagy közegészségügyi problémaként Kínában. Az STEC azonban súlyosnak tűnik. A klinikai vagy közegészségügyi bakteriológiai laboratóriumokban korábban csak az EPEC, ETEC és EIEC diagnosztizálása történt szerotipizálási technikákkal. Mindazonáltal nem ritkán megfigyelték, hogy szinte tiszta E. coli kultúrákat láttak és új E. coli fajtákat izoláltak hasmenéses betegek bizonyos székletmintáiból, amelyeket a rendelkezésre álló típusokkal nem lehetett szerotipizálni. Az, hogy ezeket patogén E. coli-ként kell-e elismerni vagy sem, még mindig kérdéses. Feltételeztük, hogy az E. coli-ként izolált törzsek némelyike patogén természetű lehet, amelyeket a megfelelő azonosítási technikák hiánya miatt figyelmen kívül hagytak. E hipotézis igazolása érdekében 1988 és 1990 között Pekingben 174 megnevezett, nem patogén E. coli törzset gyűjtöttünk be, és DNS-szondákkal detektáltuk őket. A DNS-szondák szinte az összes bejelentett virulencia gént lefedték, mint például a hőstabil toxint (ST), a hőstabil toxint (LT), az EPEC adherencia faktort (EAF), a diffúz adherencia gént (DA), az EHEC specifikus pCVD419 szondát, az EAggEC specifikus szondát, a 2. sz.5 Kb-os specifikus szonda az EIEC és Shigella-fajok invazív plazmidjára (INV), shig a-like toxin 1 vagy 2 (SLT1 vagy SLT2), EPEC attaching és effacing gének (eae). Megfigyelték, hogy a vizsgált törzsek 59,3%-a hibridizálódott a használt szondák legalább egyikével, az E. coli törzsek nagyobb hányada (29,7%) hibridizálódott az SLT2 és az INV szondákkal.

Az EHEC törzsek és néhány EPEC törzs általában az SLT1 vagy/és SLT2 szondával hibridizálódott. Az INV szonda egy 2,5 Kb-os fragmentum, amely a S.flexneri 2a invazív plazmidjából származik, és amelyet a Shigella fajok és az EIEC törzsek specifikus diagnosztikai eszközeként használnak. A fragmentumot később szekvenálták, és invazív asszociált lókusznak (ial) nevezték el. Azonban az ismert EIEC- vagy Shigella flexneria-fajok egyike sem hibridizált SLT-szondákkal. Az EIEC és néhány izolált törzsünk közötti kapcsolat tisztázása érdekében az EIEC és a Shigella invazív képességének kulcsgénjét, az invazív plazmid BCD antigént (ipaBCD) PCR segítségével szintetizáltuk, Digoxinnal jelöltük és szondaként használtuk. A DNS hibridizációs jelek hiánya az ipaBCD gének hiányát jelezte az E. coli F171-ben. Azt is megállapítottuk, hogy az E. coli F171 nem tudott keratoconjunctivitist provokálni tengerimalacokban. A Sereny-tesztet az EIEC és a Shigella fajok virulenciájának kritikus markereként használtuk. A HEp-2 sejtpróbával azonban az E. coli F171 képes behatolni a hámsejtekbe. Az adatok arra utaltak, hogy az E. coli-F171 inváziós képességét kódoló gének különböznek az EIEC-től, és az E. coli F171 ezért nem az EIEC tagja.

A baktériumoknak a hámsejtekhez való tapadását az enterális patogének virulenciajellemzőjeként ismerték el. Három adhéziós mintázatot határoztak meg, azaz a lokalizált adhéziót, a diffúz adhéziót és az aggregatív adhéziót. Az SLT2 és INV DNS-szondákkal hibridizált E. coli törzseink közül sokan mutattak HEp-2 sejt aggregatív tapadási mintázatot. Azonban egyikük sem hibridizálódott EAggEC-specifikus szondával, amely az EAggEC adherencia faktor I-et (EAF/I) kódoló génekből származik, és amelyet az EAggEC azonosító markereként használtunk. A HEp-2 sejtekhez való aggregatív tapadási mintázat az EAggEC törzsek jellegzetes tulajdonsága. Elektronmikroszkóp alatt az E. coli F171 sejtek felszínén egyedi típusú fimbriákat figyeltünk meg. A fimbriák fehérje alegységének mérete 19KDa volt, és a fimbriákat kódoló gének egy 60 MDa méretű plazmidon helyezkedtek el . A klónozott géneket tartalmazó E. coli HB101 sejtek képesek voltak a HEp-2 sejtekre tapadni. Az N-terminális aminosav-szekvencia elemzése azt mutatta, hogy az E. coli F171 egyedi tulajdonságokkal rendelkezik.

A shiga-szerű toxinok bizonyítottan az E. coli törzs virulenciafaktorai, amelyek HC-t és HUS-t okozhatnak. Számos EPEC- és EHEC-törzs tartalmaz SLT1 vagy SLT2 gént. Az E. coli F171 toxintermelő képességét Vero sejtpróbával vizsgálták, amelyet eredetileg az SLT-k tanulmányozására használtak, mivel az E. coli F171-et SLT2 szondával hibridizálták. Az E. coli F171 sejtkultúra-filtrátja és nyers toxinkészítménye egyaránt toxikusnak bizonyult a Vero sejtekre. Az E. coli F171 Vero sejtek toxicitását az SLT2 antitest nem tudta semlegesíteni. Az E. coli F171 SLT2 szondával történő hibridizációja arra utalt, hogy az SLT2 génnel homológ DNS fragmentummal vagy teljes SLT2 génnel rendelkezik.

Az invazivitást, a toxintermelő aktivitást és a hámsejtek tapadási képességét az EIEC, ETEC és EAggEC kulcsfontosságú jellemzőiként írták le. Az E. coli F171 képes volt HEp-2 sejtekre tapadni, azokba behatolni és toxinokat termelni. Az EIEC, EHEC, EPEC és EAggEC számos kulcsfontosságú tulajdonságát egyesíti. A kapott adatok alapján úgy tűnik, hogy az E. coli F171 az STEC egy új fajtáját képviseli. Ezért javasolták az enterális SLT-ket termelő és invazív E. coli (ESIEC) elnevezést. Mivel a vizsgálatainkban a begyűjtött E. coli törzsek 31,4%-a hasonló tulajdonságokkal rendelkezett, mint az E. coli F171, a feltehetően ilyen patogén E. coli által okozott fertőzések fontos közegészségügyi problémának tűnnek Kínában.

A virulencia és az emberre gyakorolt patogenezis megerősítése érdekében felnőtt önkénteseken végzett vizsgálatot végeztünk. Az E. coli F171 109-1010 kolóniaképző egység (CFU) szájon át történő bevitelével mind a 8 önkéntesnél hasmenés, 8-ból 3-nál magas láz (39,8 °C) alakult ki. A lappangási idő 7 és 49 óra között volt. 3-6 alkalommal volt naponta formátlan széklet. A széklet mennyisége 4 önkéntesnél 1000 ml felett volt naponta. A 8 önkéntesből 5 kapott antibiotikum-terápiát. A 4 önkéntesből álló kontrollcsoportban, amely 109 CFU nem patogén E. coli-HB101 törzset vett be, nem észleltek hasmenést. Az ESIEC tipikus klinikai tünetei az önkénteseknél a tál mozgása, hasmenés, általános hasi fájdalom, mérsékelt láz és formátlan széklet voltak. Kiderült, hogy a lenyelt E. coli F171 akár 7 napig is képes kolonizálódni és szaporodni. Az önkéntesek székletmintáit vizsgálva megfigyelték, hogy a baktérium mennyisége elérhette a 2,74 × 1012 CFU-t. Az önkéntesek beteg székletmintáiból izolált törzseket E. coli F171-ként igazolták az ellenük állatban alkalmazott specifikus antiszérummal.

Noha az E. coli F171 humán patogén jellegét felismerték, az ESIEC kulcsfontosságú virulenciafaktorait nem vizsgálták részletesen. Az ESIEC patogén mechanizmusát például nem értették meg. A “patogenitási sziget”, amely a patogenitásban szerepet játszó géneket hordozó nagy kromoszómaszegmensre utal, a közelmúltban forradalmasította a bakteriális patogenezis megértését. A patogenitási szigetek GC-tartalma eltér a többi gazdakromoszómáéhoz képest, ami arra utal, hogy a különböző baktériumok közötti horizontális transzferből származhatnak. A patogenitási szigetekről ismert gram-negatív baktériumfajok száma folyamatosan nőtt, beleértve az uropatogén E. coli (UPEC), EHEC, EPEC, Helicobacter pylori, salmonella typhimurium és Vibrio cholerae fajokat. Úgy vélik, hogy a nem patogén E. coliban nincs patogenitási sziget. Meg kell vizsgálnunk a patogenitási szigetet, hogy megerősítsük az ESIEC orvosi jelentőségét. Nemrégiben megfigyeltünk egy irp2 gént az ESIEC számos törzsében. Az irp2 gén részt vesz a vasfelvételben, és a Yersinia-fajok magas patogenitású szigetén (HPI) található virulencia gének egyikének tekintik. Ezt a gént számos adherens E. coli törzsben és vérből izolált E. coliban megfigyelték, de EPEC-ben, EIEC-ben vagy ETEC-ben ritkán figyelték meg. Nem-irp2-t találtak EHEC, Shigella és Salmonella enterica törzsekben. Úgy tűnik, hogy az ESIEC-ben patogenitási sziget létezett. A Y. pestis HPI-je az Enterobacteriaceae család emberre patogén fajok között terjedt el.