PMC

SLTEC ANDERS DAN O157 : H7 IN CHINA

E. coli O157 : H7 is tot nu toe niet erkend als een groot probleem voor de volksgezondheid in China. STEC lijkt echter ernstig te zijn. In bacteriologische laboratoria in de kliniek of de gezondheidszorg werden gewoonlijk alleen EPEC, ETEC en EIEC gediagnosticeerd met serotyperingstechnieken. Niettemin werd niet zelden geconstateerd dat uit bepaalde fecale monsters van diarree-patiënten bijna zuivere culturen van E. coli werden aangetroffen en nieuwe variëteiten van E. coli werden geïsoleerd, die met de beschikbare serotyperingstechnieken niet konden worden geserotypeerd. Of zij al dan niet als pathogene E. coli moeten worden erkend, blijft nog een vraag. Wij veronderstelden dat sommige van deze als E. coli geïsoleerde stammen pathogeen van aard zouden kunnen zijn, die over het hoofd gezien werden bij gebrek aan de juiste technieken voor identificatie. Om deze hypothese te verifiëren, verzamelden wij 174 met name genoemde niet-pathogene E. coli-stammen in Peking van 1988 tot 1990 en detecteerden deze met DNA-sondes. De DNA-sondes omvatten bijna alle virulentiegenen die gerapporteerd zijn, zoals hittestabiel toxine (ST), hitte-labiel toxine (LT), EPEC adherentiefactor (EAF), diffuus adherentiegen (DA), EHEC-specifieke probe pCVD419, EAggEC-specifieke probe, 2.5 Kb specifieke probe voor invasieve plasmide (INV) van EIEC en Shigella-soorten, shig a-like toxine 1 of 2 (SLT1 of SLT2), EPEC attaching and effacing genes (eae). Geconstateerd werd dat 59,3% van de geteste stammen met ten minste één van de gebruikte probes hybriden, waarbij een hoger percentage (29,7%) van de E. coli-stammen met SLT2- en INV-sondes hybriden.

In het algemeen hybridiseren EHEC-stammen en sommige EPEC-stammen met SLT1- en/of SLT2-sondes. INV probe is een 2.5-Kb fragment afgeleid van de invasieve plasmide van S.flexneri 2a, en gebruikt als een diagnostisch hulpmiddel specifiek voor Shigella species en EIEC stammen. Het fragment werd vervolgens gesequenced en kreeg de naam invasive associated locus (ial). Echter, geen van de bekende EIEC of Shigella flexneria soorten bleek SLTs probes te hybridiseren. Om de relatie tussen EIEC en enkele van onze geïsoleerde stammen te verduidelijken, werden de invasieve plasmide antigen BCD (ipaBCD), de sleutelgenen voor het invasieve vermogen van EIEC en Shigella, gesynthetiseerd door PCR gelabeld met Digoxine en gebruikt als probe. De afwezigheid van DNA hybridisatiesignalen duidde op een gebrek aan ipaBCD genen in E. coli F171. We vonden ook dat E. coli F171 geen keratoconjunctivitis kon uitlokken bij cavia’s. Sereny test werd gebruikt als een kritische marker voor virulentie van EIEC en Shigella soorten. Met de HEp-2-celtest is E. coli F171 echter wel in staat de epitheelcellen binnen te dringen. De gegevens suggereren dat de genen die coderen voor het invasieve vermogen van E. coli-F171 verschillen van EIEC, en E. coli F171 is daarom geen lid van EIEC.

Aanhechting van bacteriën aan epitheelcellen is erkend als een virulentiekarakteristiek van enterische pathogenen. Er werden drie adhesiepatronen gedefinieerd: gelokaliseerde adhesie, diffuse adhesie en aggregatieve adhesie. Veel van onze E. coli-stammen die met SLT2 en INV DNA-sondes werden gehybridiseerd, vertoonden een aggregatief aanhechtingspatroon van HEp-2-cellen. Geen van hen werd echter gehybridiseerd met de specifieke EAggEC-probe, die was afgeleid van de genen die coderen voor EAggEC-adherentiefactor I (EAF/I), en die werd gebruikt als een identificatiemarker voor EAggEC. Het aggregatieve adhesiepatroon aan HEp-2 cellen is het karakteristieke kenmerk van EAggEC-stammen. Onder elektronenmicroscoop werd een uniek soort fimbria waargenomen op het celoppervlak van E. coli F171. De subunit grootte van het fimbriae eiwit was 19KDa, en de genen die codeerden voor de fimbriae bevonden zich op een 60 MDa plasmide. E. coli HB101 cellen die de gekloonde genen bevatten waren in staat zich te hechten aan de HEp-2 cellen. De analyse van de N-terminale aminozuursequentie gaf aan dat E. coli F171 zijn unieke eigenschappen heeft.

De shiga-like toxines zijn aangetoond als de virulentiefactoren voor E. coli-stammen, die HC en HUS kunnen veroorzaken. Veel EPEC- en EHEC-stammen bevatten genen voor SLT1 of SLT2. Het toxineproducerend vermogen van E. coli F171 werd bestudeerd met de Vero celtest, die oorspronkelijk gebruikt werd voor de studie van SLT’s aangezien E. coli F171 gehybridiseerd was met SLT2 probe. Zowel het celkweekfiltraat als een ruw toxinepreparaat van E. coli F171 werden toxisch bevonden voor Vero-cellen. De toxiciteit van E. coli F171 voor Vero cellen kon niet geneutraliseerd worden door SLT2 antilichaam. Het feit dat hybridisatie van E. coli F171 met SLT2 probe suggereerde dat het DNA fragment homoloog is aan SLT2 gen of dat het een volledig SLT2 gen heeft.

De invasiviteit, toxine productie activiteit en het vermogen tot aanhechting van epitheliale cellen werden beschreven als sleutelkenmerken voor respectievelijk EIEC, ETEC en EAggEC. E. coli F171 kan zich hechten aan en invaseren in HEp-2-cellen en toxines produceren. Het combineert vele sleutelkenmerken van EIEC, EHEC, EPEC en EAggEC. Op basis van de verkregen gegevens lijkt het erop dat E. coli F171 een nieuwe variëteit van STEC vertegenwoordigt. Vandaar dat de naam enterische SLT-producerende en invasieve E. coli (ESIEC) werd voorgesteld. Aangezien 31,4% van de verzamelde E. coli-stammen in onze studies gelijkaardige kenmerken vertoonden als E. coli F171, lijken infecties die vermoedelijk veroorzaakt worden door dit soort pathogene E. coli een belangrijk volksgezondheidsprobleem in China.

Om de virulentie en pathogenese bij de mens te bevestigen, werd een studie bij volwassen vrijwilligers uitgevoerd. Bij orale inname van 109-1010 kolonievormende eenheden (CFU) van E. coli F171 ontwikkelden alle 8 vrijwilligers diarree, 3 van 8 ontwikkelden hoge koorts (39,8 °C). De incubatieperiode varieerde van 7 tot 49 uur. De ongevormde ontlasting kwam 3-6 keer per dag voor. De volumes van de ontlasting van 4 vrijwilligers waren meer dan 1000 mL per dag. Antibiotische therapie werd gegeven aan 5 van de 8 vrijwilligers. Er werd geen diarree waargenomen bij de controlegroep bestaande uit 4 vrijwilligers, die 109 CFU van de niet-pathogene stam E. coli-HB101 hadden ingenomen. Typische klinische symptomen voor ESIEC bij vrijwilligers waren kombewegingen, diarree, algemene buikpijn, matige koorts en ongevormde ontlasting. Het bleek dat ingeslikte E. coli F171 zich tot 7 dagen kon koloniseren en vermenigvuldigen. Bij onderzoek van de ontlastingmonsters van de vrijwilligers werd vastgesteld dat de bacteriën een hoeveelheid van 2,74 × 1012 CFU konden bereiken. De stammen geïsoleerd uit de ontlastingstalen van de vrijwilligers werden bevestigd als E. coli F171 door specifiek antiserum bij dieren ertegen.

Hoewel de humane pathogene aard van E. coli F171 erkend werd, zijn de voornaamste virulentiefactoren van ESIEC nog niet in detail bestudeerd. Het pathogene mechanisme van ESIEC, bijvoorbeeld, is nog niet begrepen. Het “pathogeniteitseiland”, dat verwijst naar het grote chromosomale segment dat genen draagt die betrokken zijn bij de pathogeniteit, heeft onlangs ons inzicht in de bacteriële pathogenese radicaal veranderd. Het GC-gehalte van pathogeniciteitseilanden verschilt van dat van het andere gastheerchromosoom, wat suggereert dat zij afkomstig kunnen zijn van horizontale overdracht tussen verschillende bacteriële genera. Het aantal gramnegatieve bacteriesoorten waarvan bekend is dat zij pathogeniteitseilanden herbergen, is gestaag toegenomen, met inbegrip van uropathogene E. coli (UPEC), EHEC, EPEC, Helicobacter pylori, Salmonella typhimurium en Vibrio cholerae. Aangenomen wordt dat er geen pathogeniteitseiland bestaat in de niet-pathogene E. coli. Wij moeten het pathogeniciteitseiland onderzoeken om de medische betekenis van ESIEC te bevestigen. Onlangs hebben we in veel stammen van ESIEC een irp2-gen waargenomen. Het irp2-gen is betrokken bij de ijzeropname en wordt beschouwd als een van de virulentiegenen die zich op het hoge pathogeniciteitseiland (HPI) van Yersinia-soorten bevinden. Dit gen werd waargenomen in vele stammen van adherente E. coli en in E. coli geïsoleerd uit bloed, maar zelden in EPEC, EIEC of ETEC. Geen-irp2-gen werd aangetroffen in EHEC-, Shigella- en Salmonella enterica-stammen. Het lijkt erop dat er pathogeniciteitseiland bestond in ESIEC. Het HPI van de Y. pestis is verspreid onder soorten van de Enterobacteriaceae-familie die pathogeen zijn voor de mens.