logo

You are here

Warning message

Attention! This event has already passed.

Genetic variability of Escherichia coli strains producing Shiga toxin

Thursday, 27 October, 2005 - 17:00
Campus: Brussels Humanities, Sciences & Engineering campus
Faculty: Science and Bio-engineering Sciences
G
0.23
Liesbet De Baets
phd defence

Shiga toxine-producerende E. coli (STEC) werden voor het eerst herkend als humane
pathogenen in 1982. Een op dat ogenblik zeldzaam E. coli serotype, O157:H7, was
geassocieerd met twee uitbraken van hemorrhagische colitis (HC) in de Verenigde Staten.
Op heden zijn er meer dan 100 STEC serotypes geassocieerd met ziekte bij de mens en
deze subgroep van STEC worden enterohemorrhagische E. coli (EHEC) genoemd. Klinische
symptomen omvatten initieel abdominale pijn en diarree, maar uiteindelijk kan
hemolytisch uremisch syndroom (HUS) en dood optreden. In de Verenigde Staten en het
Verenigd Koninkrijk werden runderen onomstotelijk herkend als bron van EHEC infecties
waarbij meestal gezonde dieren drager zijn van de kiem. In België daerentegen is er
minder geweten over het voorkomen van STEC bij runderen en andere landbouwdieren.
Een eerste doelstelling van dit proefschrift was daarom de genetische typering van STEC
en EHEC stammen om aldus de menselijke isolaten te vergelijken met verwante, bij dieren
aangetoffen kiemen en het reservoir voor menselijke infecties te onderzoeken.

De Shiga toxines (Stx) zijn de belangrijkste virulentiefactor van STEC en worden
onderverdeeld in twee immunologisch verschillende groepen, Stx1 en Stx2. De toxines
bestaan uit één enzymatische A subeenheid en 5 receptor-bindende B subeenheden. Stx1
is geconserveerd, maar van Stx2 zijn verschillende varianten beschreven. Een tweede
doelstelling van dit proefschrift was daarom een beter inzicht te verwerven in het
pathogeen potentieel van de natuurlijk voorkomende Stx2 varianten.

Voor de genetische typering van STEC en EHEC stammen hebben we een PCR-RFLP
typeringssysteem voor stx2 genen van STEC stammen ontwikkeld. Het systeem overstijgt
beschreven typeringssytemen in discriminerend vermogen en houdt een rationele
nomenclatuur voor Stx2 varianten in (PHIA). Bovendien laat het de identificatie van
nieuwe stx2 varianten toe en van STEC/EHEC isolaten die meer dan één stx2 gen dragen.
Typering van de stx2 genen van een willekeurige selectie van 36 boviene en 27 humane
isolaten, behorend tot serogroepen die frequent geïsoleerd worden bij de mens, leverde
een groter aantal PHIA patronen op voor de boviene isolaten in vergelijking met humane
isolaten. We stelden daarom de hypothese voorop dat de Stx2 varianten die voorkomen in
menselijke isolaten slechts een subgroep zijn van deze die gevonden worden in boviene
isolaten. In een tweede fase werd de typering uitgebreid naar andere serotypes en
dierlijke isolaten van andere oorsprong: schapen, wilde dieren... We concludeerden dat
drie varianten vooral voorkomen in E. coli isolaten geassocieerd met ernstige ziekte. Het
reservoir voor STEC die deze varianten dragen is het rund. Eén variant werd vaak
aangetroffen in E. coli isolaten van asymptomatishe patiënten. Het reservoir is hier vooral
schapen en wilde dieren. De overige Stx2 varianten werden niet frequent aangetroffen in
de Belgische STEC/EHEC collectie in onze studie.

In de studie naar het pathogeen potentieel van de Stx2 varianten werden 14 natuurlijke
varianten, waaronder vijf die als nieuw geïdentificeerd werden, geëvalueerd voor hun
cytotoxiciteit voor Verocellen. Tien Stx2 varianten vertoonden gelijke CD50 titers. We
vonden geen hogere cytotoxiciteit voor de varianten Stx2EDL933, Stx2c en Stx2OX3b, die
vaker geassocieerd zijn met ernstige ziekte, noch een lagere cytotoxiciteit voor vier
nieuwe varianten die zelden geassocieerd zijn met HC en HUS. Drie varianten waren
minder toxisch en één variant was meer toxisch dan Stx2EDL933. Analyse van de
aminozuurvariaties en de kristalstructuur van Stx2EDL933 toonde twee ´hot spots´van
variatie in de A subeenheid. Deze zijn gelegen enerzijds ter hoogte van posities belangrijk
voor de structuur aan de furine(klievingsplaats en anderzijds in het C(terminaal peptide
waar de A subeenheid uitsteekt uit de centrale porie gevormd door de B pentameer.

De epidemiologie en de pathogenese van EHEC infecties is duidelijk nog niet volledig
opgehelderd. De incidentie van ziekte kan immers niet alleen verklaard worden door
eigenschappen van de pathogeen alleen, maar een complexe interactie tussen gastheer,
pathogeen en omgevingsfactoren speelt een belangrijke rol.