PMC

An die Redaktion: Enteropathogene Escherichia coli (EPEC), 1 der 6 Pathotypen von diarrheogenen E. coli (DEC), fördert anhaftende Läsionen in eukaryotischen Zellen. Diese Läsionen werden durch Intimin vermittelt, ein adhäsives Protein der äußeren Membran, das durch das eae (E. coli attaching-effacing) Gen kodiert wird (1). EPEC wird derzeit in typische und atypische Untergruppen eingeteilt. Während typische EPEC das EPEC-Adhärenzfaktor-Plasmid (pEAF) tragen, das für den bündelbildenden Pilus (BFP) und einen komplexen Regulator verschiedener Virulenzgene (Per) kodiert (1), fehlt atypischen EPEC das pEAF (oder sie exprimieren kein funktionelles BFP) (1,2). Typische EPEC exprimieren das lokalisierte Adhärenzmuster (LA), das durch kompakte Bakteriencluster auf HeLa- und HEp-2-Zellen gekennzeichnet ist (1). Umgekehrt exprimieren atypische EPEC meist das LA-ähnliche Muster (mit losen Bakterienclustern) oder Adhärenzmuster anderer DEC-Pathotypen (2).

Enteroaggregative E. coli (EAEC), ein weiterer DEC-Pathotyp, wird durch das charakteristische aggregative Adhärenzmuster (AA) in HeLa/HEp-2-Zellen identifiziert; Bakterien heften sich in Aggregaten an Zelloberflächen sowie um Zellen herum an (1,3). EAEC kolonisieren die Darmschleimhaut und bilden einen dicken Biofilm, der eine verlängerte Kolonisation begünstigt und eine Mangelernährung induziert (1-3). Tatsächlich ist dieser Pathotyp heterogen in Bezug auf das Vorhandensein putativer Virulenzgene und wurde kürzlich in typische und atypische EAEC unterteilt, die AggR (einen globalen Regulator der EAEC-Virulenz) tragen bzw. nicht tragen (1,3).

Wir haben kürzlich am Instituto de Puericultura e Pediatria Martagão Gesteria in Rio de Janeiro, Brasilien, eine Studie zur Ätiologie von Durchfallerkrankungen bei Kindern mit niedrigem sozioökonomischem Status durchgeführt (V.B.C. Girão et al, unpub. Daten). In der Studie wurden alle E. coli-Isolate hinsichtlich ihrer Adhärenzmuster in HeLa-Zellen und des Vorhandenseins spezifischer Virulenzgene der DEC-Pathotypen nach zuvor berichteten Methoden analysiert (4,5). Unter 481 untersuchten Kindern (<2 Jahre alt) mit Durchfall trugen 16 (3,3 %) E. coli-Stämme, die LA und AA (LA/AA) gemeinsam exprimierten, ein Phänotyp, der bei Stämmen von 99 Kontrollkindern ohne Durchfall im selben Krankenhaus nicht gefunden wurde. Der LA/AA-Phänotyp wurde sowohl in einzelnen Kolonien jedes Stammes als auch in HEp-2-Zellen bestätigt. In beiden Zelllinien zeigten verlängerte Assays (6 Stunden), dass sich ein reifer Biofilm entwickelt hatte, der den LA-Phänotyp maskierte.

Obwohl die LA/AA-Koexpression in einigen humanen E. coli bereits von Bouzari et al. (6) berichtet wurde, fehlen weitere Informationen über diese Isolate. Da die Expression von LA und AA zur Klassifizierung von fäkalen E. coli als typische EPEC bzw. EAEC (1,3) verwendet wird, ist die Klassifizierung solcher Stämme innerhalb der DEC-Pathotypen zudem schwierig. Um ihre am besten geeignete Klassifizierung zu bestimmen, haben wir die 16 LA/AA-Stämme unserer Sammlung weiter charakterisiert (Tabelle). Koloniehybridisierungstests, die zur Suche nach zusätzlichen E. coli-Virulenzgenen (bfpA, perA, E-hly, daaC, cdt, cnf, hly, aggR, aggC, aafC, aap, shf, irp2, pet, pic, astA, pap, afa, sfa, efa, paa, saa, enfA) (1,3-5,7) zeigte, dass alle Stämme eae, bfpA und perA trugen und 13 auch die EAF-Sequenz (ein kryptischer pEAF-Marker). Weniger häufig gefundene Gene waren paa, shf, irp2, astA und efa, die restlichen Gene fehlten. Die BFP-Expression wurde in allen Stämmen durch Immunoblot bestätigt, und die Positivität im Fluoreszenz-Actin-Färbeassay (8) zeigte, dass sie anhaftende/ablösende Läsionen produzieren können. Die PCR-Analyse von 4 (α, β, γ und δ) (9) von mindestens 10 anerkannten Intimin-Subtypen (1) zeigte, dass der Subtyp δ am häufigsten war. Die Serotypisierung (5) identifizierte mindestens 10 verschiedene Serotypen unter den 16 Stämmen, was zeigt, dass sie nicht einen einzigen Klon bilden. Zwei Serotypen (O119:H6 und O142:H6) werden häufig unter typischen EPEC gefunden (2). Bestimmte typische und atypische EPEC-Serotypen wurden mit unterschiedlichen Intimin-Subtypen in Verbindung gebracht (9). Auch unsere LA/AA-Stämme des gleichen Serotyps trugen den gleichen Intimin-Subtyp. Kürzlich wiesen Carvalho et al. (10) die LA/AA-Expression in 4 von 21 Eae-positiven E. coli-Stämmen nach, die aus Affen mit Diarrhoe isoliert wurden. Alle 4 Stämme exprimierten BFP und ließen die EAF-Sequenz vermissen; wie in unserer Studie gehörte 1 zum Serotyp O142:H6 und trug Intimin α.

Die Klassifizierung von E. coli innerhalb der DEC-Pathotypen hat epidemiologische und klinische Implikationen für das Management von Durchfallerkrankungen. Das Auffinden von E. coli-Isolaten, die LA/AA ko-exprimieren, verdeutlicht jedoch erneut die Schwierigkeit, Bakterien aufgrund ihres Adhärenz-Phänotyps oder Genotyps (insbesondere wenn sie auf mobilen genetischen Elementen basieren) Gruppen zuzuordnen. Da unsere Analyse mit molekularen Methoden zeigte, dass diese Stämme mehr Merkmale typischer EPEC tragen und das AggR-Regulon fehlt, schlagen wir vor, sie als typische EPEC zu klassifizieren. Typische EPEC sind als Krankheitserreger anerkannt, atypische EAEC dagegen nicht (3). Darüber hinaus kann die Fähigkeit, gleichzeitig anhaftende/ablösende Läsionen und Biofilmproduktion zu induzieren, das Potenzial dieser Stämme erhöhen, Durchfall zu verursachen und die Verweildauer der Bakterien im Darm zu verlängern, wodurch sich die Mangelernährung des Patienten verschlechtert.