Escherichia
coli 1.7. Patogenitate 1.7.1.
Mecanismele
patogenitatii Patogenitatea
la Escherichiei coli se poate
datora producerii de toxine si / sau capacitatii de a se multiplica si de a
invada tubul digestiv. Pe baza mecanismului de actiune la nivelul tubului digestiv E. coli se impart in enteroinvazive si
enterotoxice. Enteroinvazivitatea este determinata de posibilitatea
penetrarii in epiteliul intestinal. Enterotoxicitatea se refera la producerea
de toxine (33, 16). Factorii de toxicitate la Escherichia coli sunt
reprezentati de enterotoxine, hemolizine si antigenul somatic O (9). Au fost identificate mai multe enterotoxine, dintre care doua
categorii sunt mai importante: enterotoxina termostabila (ST) si enterotoxina
termolabila (LT). ST rezista la 100 °C 15 minute, are
masa moleculara mica (1500 - 5000 daltoni) si este slab antigenica. LT are
masa moleculara mare (86500 daltoni), prezinta o specificitate antigenica si
imunogena bine exprimate, este asemanatoare cu toxina produsa de Vibrio cholere. Amindoua tipurile de
toxina se pot intilni in cel putin doua forme: LT-I sau LT-II si ST-I sau
ST-II. Enterotoxina termolabila (LT)
este alcatuita din o subunitate A si 5 subunitati B (16, 32, 9). Subunitatile B au rol de a lega toxina de receptorii enterocitelor
(tabelul 3), iar subunitatea A patrunde in enterocit unde activeaza
adenilat-ciclaza, creste nivelul de AMP-ciclic, scade reabsorbtia ionilor de
sodiu si creste secretia de clor si bicarbonat. Consecinta va fi pierderea
apei de catre enterocite si aparitia in lumenul intestinal a unui lichid
bogat in electroliti, rezultind astfel diareea apoasa. Enterotoxina
termostabila (ST), patrunsa in celule, activeaza guanilat-ciclaza, care va
altera functia membranei enterocitelor, conducind la secretia de lichid in
lumenul intestinal si aparitia diareei (11, 9). Tabelul 3.
Receptori ai enterotoxinelor produse de Escherichia coli (11)
ETEC pot produce fie ambele tipuri de toxina, fie numai unul din ele
(LT sau ST). Patogenitatea ETEC nu
depinde numai de productia toxinelor
ci si de capacitatea de fixare pe epiteliul intestinal cu ajutorul
factorilor de adezivitate (fimbrii, pili) (42,36). Intr-o prima etapa se
produce aderarea bacteriilor de epiteliul intestinal; in a doua etapa incepe
producerea de toxine (22). Sinteza enterotoxinelor este determinata prin plasmide, asemenea
fimbriilor, ceea explica corelatia existenta intre enterotoxicitate si
prezenta antigenelor fimbriale F4 , F5 F6 , F41 si F18
(16, 36, 35). LT-I, ST-I si ST-II au fost identificate la tulpini enterotoxigene
izolate de la om si porc, in timp ce LT-II a fost izolata mai rar si numai de
la porc (32). Unele tulpini produc Shiga-toxine (verotoxine) (notate Stx, SLT sau
VT) care sunt asemanatoare cu toxinele produse de Shigella dysenteriae. Asemanarea cea mai mare cu toxina Shiga o
are VT1. Activitatea VT1 este neutralizata de anticorpi antitoxina Shiga,
spre deosebire de VT2 care nu este neutralizata de acesti anticorpi
(10). VT au doua subunitati: A si B.
Subunitatea B este cea care determina fixarea toxinei de un receptor de pe
membrana celulelor sensibile. Dupa fixarea subunitatii B pe receptor toxina este captata in interiorul celulei si se elibereaza
subunitatea A (10). VT1 si VT2 au fost gasite responsabile de colita
hemoragica, sindromul hemolitic-uremic (32, 33) si purpura trombocitopenica
la om (33). Varianta VT2e (notata si SLT-IIv) a fost izolata de la porci cu
boala edemelor (19, 32) si exista si unele pareri ca ar fi implicata in
aparitia sindromului diareic la purceii intarcati (33). Studiile au aratat ca
Escherichia coli serotipul O157:H7
este producatoare de verotoxine: 90% din tulpinile studiate au produs VT1 si
VT2, 4% au produs numai VT1 si 6% numai VT2 (106, 85). Se pare ca la
serotipul O157:H7 s-a identificat si producerea de VT3
(10). Anumite tulpini de E. coli pot sintetiza doua tipuri de toxine
capabile sa determine o polinucleere a celulelor din culturs Vero si HeLa.
Aceste toxine sunt letale pentru soarece si produc necroza pielii la iepure -
de aceea au primit numele de "factori citotoxici necrozanti" (CNF1
si CNF2) (31, 23). Rolul acestor toxine in patogeneza infectiilor cu E. coli nu este inca bine stabilit.
Tulpinile necrotoxigene (NTEC) producatoare de CNF1 au fost asociate cu
infectii intestinale si extraintestinale la om si animale, iar tulpinile
producatoare de CNF2 au fost izolate de la vitei cu diaree sau septicemie
(23, 31). CNF1 este codificata in
cromozomi (23), pe cind CNF2 este codificata de gene situate intr-un plasmid
transferabil notat "Vir" (CNF2 se mai poate intilni si sub numele
de "toxina Vir"). Acelasi plasmid codifica si sinteza fimbriilor F17
(31, 24). Unele tulpini sunt hemolitice - produc hemolizine cu actiune litica
asupra hematiilor de la diferite specii de animale. Sinteza hemolizinelor
este codificata de un plasmid, notat "Hly" (9). Antigenul somatic O protejeaza bacteria fata de sistemul de aparare al
organismului infectat; efectele sale sunt de endotoxina (9). 1.7.2.
Infectia naturala 1.7.2.1.
Infectia
naturala la suine Colibacilozele
suinelor se impart in infectii intestinale si extraintestinale. Cele mai grave
infectii apar la purcei in perioda de la nastere pina la intarcare. Au
repercursiuni economice importante datorita frecventei lor ridicate,
mortalitatilor si scaderii sporului de crestere. Infectiile intestinale sunt reprezentate in general
de: diareea colibacilara, gastroenterita hemoragica si boala edemelor.
Infectiile extraintestinale implica septicemii si poliserozite; mai rar
mamite, cistite si pielonefrite (21). ·
Diareea
neonatala Apare [n perioada de la fatare
pina la virsta de 7-8 zile. Se manifesta prin diaree severa, deshidratare si
moarte. Agentul principal este Escherichia
coli enterotoxigena (ETEC). Morbiditatea poate fi uneori foarte ridicata.
Vaccinarea anti-ETEC a scroafelor gestante scade frecventa diareei neonatale
datorita aparitiei de anticorpi in colostru. Tulpinile ETEC implicate produc
atit factori de aderenta (F4 , F5 , F6 , F41)
cit si enterotoxine (LT, STa, STb). Cele mai des intilnite tulpini
ETEC apartin serogrupelor O8 , O147 , O149
si O157 , ce sunt asociate cu producerea adezinelor F4
(K88) si a enterotoxinelor STb si / sau LT. S-au mai izolat si
ETEC apartinind serogrupelor O8 , O9 , O64
si O101 , asociate cu producerea adezinelor F5 (K99),
F6 , F18 , F41 si a enterotoxinei STa (1, 7,
18, 21). ·
Diareea inainte
de intarcare Este mai
putin severa decit diareea neonatala si mortalitatea este mai scazuta.
Agentul etiologic poate fi ETEC singur sau asociat cu virusul GET,
rotavirusuri sau coccidii. ETEC implicate apartin serogrupurilor O8
, O115 si O147 , care produc enterotoxina STb si uneori
LT, dar nu exprima adezine fimbriale cunoscute (21). ·
Diareea
purceilor intarcati Pe linga factorii infectiosi este
implicat in aparitia diareei si stresul de intarcare, corelat cu schimbarea
alimentatiei. Anticorpii obtinuti din lapte[1]
dispar la intarcare asa ca purceii devin susceptibili la infectii cu ETEC.
Tulpinile de E. coli implicate
apartin categoriilor ETEC, VTEC si EPEC. ETEC include serogrupurile O8
, O9 , O115 , O138 , O139 , O141
, O147 si O157. 70% din ETEC implicate apartin
serogrupelor O141 , O147 si O157 , asociate
frecvent cu producerea de adezine F4(K88) si
enterotoxine STb si / sau LT. VTEC produc verotoxine, cel mai
adesea VT2e (SLT-IIv), care este mai putin enterotoxica deoarece purceii la
aceasta virsta nu au inca dezvoltati receptorii pentru adezinele F107
necesare atasarii VTEC. EPEC (E. coli enteropatogena) apartinind serogrupelor O45 si
O108 detin factorul EAE (factor de atasare si de distrugere a mucoasei intestinale). Nu
poseda factorii EAF (factori de aderenta EPEC), nici factorul BFP (bundle
forming pili ), factori ce apar la tulpinile EPEC patogene pentru om (27,
21). ·
Gastroenterocolita
hemoragica (enterotoxiemia
colibacilara) Apare adesea
in perioada intarcarii, dar pot fi afectati si purceii sugari. Se manifesta
clinic prin hipertermie, diaree, anorexie si moarte rapida. La necropsie se
observa congestia tractusului intestinal, continut sangvinolent si necroz`a
ischemica la nivelul stomacului si intestinului. Sunt implicate cel mai frecvent
serogrupele O8 , O149 , si O157 , ce produc
adezine F4 , enterotoxine LT, STb si hemolizine. Se pare ca mortalitatea se
datoreaza socului endotoxic, ca urmare a colonizarii si proliferarii masive
in intestin a Escherichiei coli
care vor sintetiza adezine fimbriale si endotoxine in cantitate mare,
eventual si o neurotoxina (16, 21). ·
Boala
edemelor Se
manifesta la grasuni. Este o angiopatie degenerativa ce duce la aparitia de
edeme in diferite tesuturi, inclusiv in sistemul nervos central. A primit
numele de "Boala edemelor" pentru ca cele mai evidente semne la
examenul necropsic sunt edemul mucoasei stomacului si al mezocolonului.
Clinic se mai observa: ataxie, convulsii, paralizii, diaree, edeme subcutane
si perioculare. Morbiditatea este de 30 - 40%, iar mortalitatea poate ajunge
la 90%. Sunt implicate tulpini de E.
coli verotoxigene (VTEC). VTEC asociate cu "Boala
edemelor" sunt hemolitice si apartin serogrupelor O138 , O139
si O141. Ele au fost detectate ca detinatoare ale genelor ce
codifica sinteza adezinei F107 (F18), dar pot exista si
tulpini F107 negative. VTEC produc o toxina care a fost denumita EDP (edema disease principle), toxina ce apartine
grupului verotoxinelor (VT) si care in prezent este denumita VTe sau SLT-IIv.
Inocularea intravenoasa de VTe
purificata a reprodus semnele clinice si leziunile bolii (19, 21). ·
Colibaciloza
sistemica (septicemia cu E. coli) Boala apare sporadic, in jurul
virstei de 80 zile. Purceii afectati mor subit, sau in cazurile mai putin
grave manifesta depresiune, diaree si dispnee. La necropsie se observa
congestie hepatica, afectarea ganglionilor mezenterici si poliserozita
fibrinoasa. Sunt implicate cel mai adesea
tulpini EHEC din serogrupele O8 , O141 , O149
si O157 , tulpini ce exprima adezine F4 , produc
aerobactina si sunt rezistente la efectul bactericid al serului. Unele dintre
aceste tulpini sintetizeaza colicina V si
produc o capsula ce exprima antigen K. Acest antigen K are rol in
supravietuirea bacteriei in circulatia gazdei si creste rezistenta acesteia
la fagocitoza (21). 1.7.2.2.
Infectia naturala la bovine Escherichia coli la
bovine este implicata in principal in aparitia diareei colibacilare,
colisepticemiilor si mamitelor. ·
Diareea
colibacilara Este produsa de tulpini
enterotoxigene (ETEC), verotoxigene (VTEC) si enteropatogene (EPEC). ETEC apartin in general
serogrupelor O8 , O 9 , O20 si O101
, tulpini ce pot sintetiza adezine F5 (K99) si o
enterotoxina termostabila STa. Diareea apare la viteii nou-nascuti.
Colonizarea intestinului are loc numai in primele ore de la fatare, deoarece
receptorii celulari pentru adezine dispar dupa 12 ore. VTEC sunt producatoare de
verotoxine VT1 sau VT2 EPEC nu sintetizeaza verotoxine si
nici enterotoxine, ci produc numai leziuni de distrugere a microvilozitatilor
(prin provocarea unei rearanjari a citoscheletului enterocitelor) (22). ·
Colisepticemiile Sunt implicate
multe serotipuri, dar cele mai frecvente sunt O78 , O55
, O86 si O15. Infectia se produce in primele 2-3 zile
de viata pe cale digestiva sau ombilicala. Clinic se manifesta prin apatie,
inapetenta, febra, semne nervoase, uneori si diaree. Moartea este rapida. Tulpinile septicemice pot
sintetiza doua tipuri de toxina: CNF1 si CNF2 (factori citotoxici
necrozanti), plus adezine F17 (31). Tulpinile CNF1 pozitive produc
aerobactina si sunt rezistente la actinea bactericida a serului. Tulpinile CNF2 pozitive au fost
izolate exclusiv de la rumegatoare.
Unele nu produc aerobactina (30%) sau nu sunt rezistente la ser (20%).
Exista ]si tulpini CNF negative
care pot produce septicemii (23, 22). ·
Mamitele Escherichia coli se asociaza frecvent cu Aerobacter aerogenes si Klebsiella
pneumoniae. Boala evolueaza in doua forme clinice: forma cu paraplegie si
forma fara paraplegie. Forma fara paraplegie apare brusc.
Starea generala se modifica foarte repede: febra (40 - 41 °C),
anorexie, tremuraturi musculare, abatere. Local se constata ca unul sau doua
sferturi (de regula posterioare) apare inflamat, de culoare rosie,
turgescent, cald, sensibil. Secretia este seroasa, roz sau galbuie. Starea
generala se inrautateste si apare enterita cu diaree redusa, pasagera,
fetida, apoi se produce o constipatie. Poate apare moarte prin toxiemie. Forma cu paraplegie debuteaza de
obicei cu enterita. Semnele clinice sunt asemanatoare, dupa 2 - 3 zile insa,
se observa tulburari nervoase la membrele posterioare: vaccilatii,
dificultati la ridicare, pina la decubit lateral (13). Bacteriile pot patrunde din mediu
prin canalul galactofor, apoi se multiplica in laptele rezidual din sinusul
galactofor. Factorii de virulenta ale tulpinilor responsabile de mamite nu au
fost inca identificati. Se pare ca tulpinile pot poseda factori de aderenta
dar nu s-au identificat ca fiind specifici (22). 1.7.2.3.
Infectia naturala la pasari La infectia naturala sunt
receptive multe specii de pasari: gaina, curca, bibilica, fazanul, rata,
gisca. Boala este mai frecventa la puii de gaina si la bobocii de rata si
gisca. Infectia se produce mai frecvent pe cale respiratorie, mai rar
digestiva (28, 30)
La necropsie se observa ca embrionii
au aspect viscos, de culoare galben - verzuie. In forma acuta la puii de
gaina se observa inflamatia
seroaselor si a pericardului, hepatoza, splina marita, culoare de
visina putreda. La adulte ficatul este marit, friabil, cu zone de hepatita
hemoragico-necrotica, uneori peritonita fibrino-purulenta; enterita catarala
cu puncte hemoragice pe seroasa intestinala. In forma cronica se constata
noduli in diferite organe (intestin, ficat, rinichi, splina, cord, ovar,
stomac glandular, pulmoni, piele). Marimea nodulilor este variabila: de la
punctiformi la marimea unui ou (30). Tulpinile izolate mai frecvent fac parte din serotipurile O1
, O2 si O78. La acestea au fost identificate sinteza de
aerobactina, existenta unei antigene
capsulare K1 , fimbrii F1 si a unor fimbrii notate P.
Unele tulpini sunt producatoare de toxine LT (28). 1.7.2.4.
Infectia naturala la carnivore Escherichia coli la carnivore este implicata in infectii
intestinale (diareea colibacilara) si extraintestinale (septicemii, cistite,
pielonefrite, metrite). Au fost identificate tulpini ETEC
si VTEC [n principal, mai rar tulpini EHEC si EPEC. Tulpinile ETEC se remarca prin
capacitatea lor de a produce enterotoxine termostabile (STa, STb) si
termolabile (LT-I, LT-II). VTEC pot produce verotoxine VT1,
VT2 sau VT2v, unele tulpini pot sintetiza si factorul EAE (6). 1.7.2.5.
Infectia
naturala la iepure Infectiile intestinale cu Escherichia coli, la iepure, sunt produse
de tulpini enteropatogene (EPEC), mai ales in sistemul de crestere
industrial. La iepurii domestici EPEC nu are un rol important in etiologia
enteritelor. Mecanismul patogenitatii consta in
atasarea bacteriilor de mucoasa intestinala si distrugerea vilozitatilor.
Bacilii nu produc enterotoxine ST sau LT cunoscute si nu sunt enteroinvazivi.
S-au identificat si tulpini producatoare de VT1 sau de "toxina
citoletala dilatanta" (CLDT) (20). La nou-nascuti au fost
identificate mai multe serotipuri responsabile de aparitia diareei: O2
, O8 , O15 , O103. Responsabile de diareea
de dupa intarcare s-au gasit serotipurile: O20 , O109 ,
O153 , O128 , O132 si O2. Numarul de colibacili din intestin
este partial determinat si de concentratia de acizi grasi volatili (AGV) si
de pH: la un pH de 6,5 si la o concentratie de AGV de 70 mmol / kg
proliferarea E. coli este inhibata (20). Sugarii sunt protejati in general
contra colibacilozei neonatale prin prezenta de IgA in lapte chiar fara ca
mama sa fi fost vaccinata (38). Tabelul 4.
Patologia indusa de Escherichia coli (35)
1.7.3.
Infectia experimentala S-au efectuat inoculari
experimentale la diverse animale, dintre care si vitei, purcei, pui de gaina
sau embrioni pentru a determina patogenitatea unor tulpini. Dintre numeroasele
metode utilizate, cele mai frecvente sunt: ·
Testul ansei ligaturate pe iepure - se efectueaza
in scopul punerii in evidenta a capacitatii E. coli de a produce enterotoxine. Uneori da rezultate neconcludente
din motive inca necunoscute. Se utilizeaza pentru tulpini de origine umana
sau de provenienta necunoscuta. ·
Testul ansei ligaturate pe purcei - se utilizeaza in aceleasi scopuri ca
testul anterior, dovedindu-se calitativ superior fata de acesta. Este foarte
sensibil si adecvat mai ales pentru tulpinile de provenienta porcina. ·
Testul intragastric pe soareci sugari - este usor
de efectuat, dar necesita multi soareci sugari si nu evidentiaza chiar toate
tulpinile producatoare de enterotoxina termostabila (ST). ·
Testul cutanat pe iepure - pentru evidentierea
factorului de permeabilitate vasculara ·
Testul Sereny (testul keratoconjunctivitei la
cobai) - pentru cercetarea virulentei la tulpinile enteroinvazive de Escherichia coli care din punct de
vedere antigenic sunt iinrudite cu Shigella (16, 35, 9). 1.8.
Implicatia speciei Escherichia coli serotipul O157:H7 in
patologie Prima data acest serotip a fost izolat in 1975 in SUA, de la pacienti care prezentau diaree hemoragica,
sugerindu-se ca ar putea fi un germen patogen pentru om, dar abia in 1982 s-a
f`cut legatura dintre E.coli O157:H7 si colita hemoragica a pacientilor.
Datorita asocierii cu colita hemoragica acest serotip a fost incadrat in
grupul E. coli enterohemoragic (EHEC) (29, 10, 5). Escherichia coli O157:H7
prezinta caracterele morfologice, culturale si biochimice tipice pentru
specia Escherichia coli, cu
exceptia incapacitatii de a fermenta sorbitolul si de a produce b-D-galactozidaza
si b-D-glucuronidaza.
Spre deosebire de alte serotipuri E.coli
O157:H7 se dezvolta mai discret la suprafata
agarului nutritiv, formind colonii mai mici. Pe agarul Mac Conkey cu sorbitol
formeaza colonii sorbitol negative, transparente si mult mai mici decit coloniile
tulpinilor sorbitol pozitive care
sunt mult mai mari si colorate in
rosu. Se dezvolta bine pe medii obisnuite, la temperaturi intre 30 si 42 °C (10).
Inactivarea E.coli O157:H7
din carnea de vita, porc sau pui are loc la temperaturi mai mari de 64 °C.
Congelata la -20 °C ramine
viabila 9 luni (43, 10). Se poate multiplica dar cu o rata redusa la
temperatura de refrigerare daca celelalte conditii sunt favorabile. S-a constatat ca se multiplica in sucul de mere nefermentat (cidru),
[n unele salate, sosuri sau maioneze acide. Se poate multiplica pina la un pH
minim de 4,5(43, 10, 34). E.coli O157:H7
a mai fost izolata si din apa, iaurt, lapte nepasteurizat, carne si produse
din carne netratate termic (34, 43). Escherichia coli O157:H7 este responsabila
de colita hemoragica, diareea hemoragica, si sindromul hemolitic - uremic
(HUS) la om (10, 12, 43, 34). HUS este o complicatie a colitei hemoragice produsa de EHEC la copii
sub 5 ani si persoane in virsta. Este o afectiune renala acuta, insotita de o
anemie hemolitica microangiopatica, trombocitopenie, uneori si de semne
nervoase. Tulpinile EHEC sunt frecvente in afectiunile diareice la vitel (39,
10). La porc se intilnesc mai frecvent serotipurile O138:K41
, O139:K82 , O141:K85 , ce sunt
cauza aparitiei "bolii edemelor". Aceste tulpini produc o varianta
a toxinei VT2 (VT2v) care injectata la purcei reproduce simptomele si
leziunile bolii edemelor. Administrarea orala la porc a serotipului O157:H7
reproduce de asemenea semnele bolii edemelor (10). Indivizii cu colita hemoragica provocata de E.coli O157:H7 nu prezinta febra, ceea ce
sugereaza ca serotipul acesta nu este invaziv si nu intra in sistemul
circulator. De aici s-a dedus ca bacteria colonizeaza intestinul, elaboreaza
toxinele, care apoi actioneaza asupra colonului (10). Mecanismele de aderenta ale tulpinilor EHEC nu sunt bine cunoscute. La
majoritatea tulpinilor s-a demonstrat o aderenta fimbriala cu determinism
plasmidic. EHEC produc leziuni de atasare si
distrugere a microvilozitatilor intestinale. Recent s-a identificat gena eae
responsabila de sinteza FAE (factorul de atasare - distrugere) (10, 37). Tot
gena eae este implicata si in sinteza de intimina (o proteina
membranara ce favorizeaza atasarea bacteriei de enterocit) (12).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|