Rola toksyn w zakażeniach bakterią E. coli

Zespół naukowców odkrył, że toksyna wytwarzana przez naturalnie występujące E. coli pomaga bakteriom osiedlać się w jelicie bydła i zwiększa prawdopodobieństwo przeniesienia bakterii na inne zwierzęta w stadzie.

Naukowcy z Instytutu Badawczego Moredun, Roslin Institute (University of Edinburgh), Biomathematics and Statistics Scotland oraz partnerzy wykazali, że szybki i wysoki poziom ekspresji toksyn oznacza również, że zakażone osoby mogą mieć poważniejsze objawy.

Badanie zostało sfinansowane przez Food Standards Agency oraz Food Standards Scotland. Badanie opublikowano w czasopiśmie PLOS Pathogens.

Kluczowa rola typu toksyny Shiga

Enterohaemorrhagic E. coli (EHEC) O157 to podgrupa E. coli obecna w przewodzie pokarmowym bydła, nie powodująca chorób u tych zwierząt. Jednak EHEC O157 w kale zakażonego bydła może zostać przeniesiona na ludzi poprzez narażenie na skażoną wodę, mięso lub warzywa.

EHEC produkuje toksyny Shiga różnych podtypów. Toksyny te mogą powodować różne choroby, od biegunki z lub bez krwi, po cięższe i potencjalnie śmiertelne choroby nerek. Najbardziej niebezpiecznym podtypem toksyny jest podtyp 2a (Stx2a).

W Wielkiej Brytanii szczepy typu faga (ang. phage type PT) 21/28 O157 są główną przyczyną zagrażających życiu zakażeń EHEC, a ten typ faga często koduje typy toksyn Stx2a i Stx2c.

„Nasze badanie pokazuje po raz pierwszy, że toksyna Stx2a odgrywa kluczową rolę w umożliwieniu E. coli O157 kolonizacji jelita bydła, zwiększając zdolność bakterii pozytywnych pod względem Stx2a do przenoszenia między zwierzętami i wydalania na wysokim poziomie do środowiska”, powiedział dr , Tom McNeilly, z Instytutu Badawczego Moredun.

„Ma to znaczenie, ponieważ uważa się, że większość zakażeń u ludzi pochodzi od bydła, a zakażenia szczepami E. coli O157 zawierającymi Stx2a są związane z cięższymi postaciami chorób ludzkich”.

Przetrwanie i szybkość wytwarzania

W badaniu zbadano rolę Stx2a w kolonizacji jelit bydła i wykazano, że ma on zasadnicze znaczenie w zwiększeniu przenoszenia EHEC O157 między bydłem z powodu dwóch czynników.

Po pierwsze, Stx2a jest wytwarzany szybciej przez bakterie niż inne toksyny Shiga, a po drugie, Stx2a promuje utrzymywanie się bakterii w komórkach wyściełających przewód pokarmowy bydła poprzez zmniejszenie ich rotacji.

To pozwala zainfekowanym komórkom przetrwać dłużej i zwiększa prawdopodobieństwo, że bydło wydalą bakterie z kałem. Zwiększa to szansę przeniesienia bakterii na inne bydło w stadzie, a także na ludzi.

Profesor David Gally z Roslin Institute powiedział, że badanie wyjaśnia, że ​​podtyp Stx2a jest powszechny w szczepach E. coli O157, ponieważ można go wytwarzać szybciej niż inne podtypy Stx.

„Po drugie, nasza praca pokazuje, w jaki sposób toksyna może zapewnić przewagę gospodarzowi zwierzęcemu, w zasadzie poprzez zatrzymanie zwykłego obrotu komórkami jelitowymi, które usuną przylegające E. coli; więc bakterie łatwiej kolonizują, utrzymują się w jelitach i mogą być wydalane na w wysokich stężeniach, aby zarazić inne zwierzęta i prawdopodobnie ludzi ”.

Moredun Research Institute, Roslin Technologies, Scotland's Rural College i Roslin Institute na University of Edinburgh finansują również komercyjny rozwój szczepionki dla bydła E. coli O157: H7.

Szczepionka eksperymentalna została opracowana w celu ograniczenia wydalania i przenoszenia E. coli O157: H7 z bydła.

Roslin Technologies przeprowadzi dwuetapową próbę walidacyjną od maja do września 2020 r. W badaniach terenowych zbadane zostanie „super-przenoszenie” u bydła, które polega na przenoszeniu dużych ilości bakterii z kałem, aby sprawdzić, czy szczepionka zapobiega wydalaniu bakterii i czy jest przydatna do użytku komercyjnego.

Źródło:

https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1008003