Sorveglianza delle infezioni da Escherichia coli O157 e altri E.coli verocitotossina-produttori (VTEC) in Italia

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1 QUALYFOOD - Cremona Sorveglianza delle infezioni da Escherichia coli O157 e altri E.coli verocitotossina-produttori (VTEC) in Italia Alfredo Caprioli Reparto Zoonosi Trasmesse da Alimenti ed Epidemiologia Veterinaria Dipartimento di Sanità Alimentare e Animale Istituto Superiore di Sanità, Roma

2 Istituto Superiore di Sanità (ISS) Community Reference Laboratory (CRL) for Escherichia coli, including verotoxigenic E. coli (VTEC) Laboratorio Nazionale di Riferimento (NRL) per Escherichia coli,

3 Infezioni da E.coli O157 Manifestazione clinica molto grave Dose infettante molto bassa Epidemie nella comunità molto estese Origine zoonosica Uno dei più temibili patogeni alimentari!

4 Epidemia da E.coli O157, Giappone, estate 1996

5 Epidemia da E.coli O157, Scozia, Dicembre 1996

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7 VEROCITOTOSSINA (VT) Effetto citopatico su cellule VERO (Konowalchuk et al. 1977) Quasi identica alla tossina di Shigella dysenteriae tipo 1 (Shiga toxin) (O Brien et al. 1983)

8 Shiga-tossine Inibizione sintesi proteica Effetto citopatico su cellule in coltura Letale per gli animali da esperimento A Subunit B Subunits

9 Nomenclatura Vero-cytotoxin-producing E.coli (VTEC) Shiga-like toxin-producing E.coli (SLTEC) Shiga-toxin-producing E.coli (STEC) Enterohemorrhagic E.coli (EHEC)

10 E.coli Enteroemorragici (EHEC)

11 E.coli O157 virulence factors Adhesion LEE Hemolysin E-hly toxb Mobile genetic elements: Phages Genomic islands Plasmid A 1+2 B B B A 1+2 B B B Shiga toxin-production A 1+2 B B B

12 Attaching/effacing lesion on the intestinal mucosa

13 Attaching/effacing lesion on the intestinal mucosa

14 Attaching/effacing lesion on the intestinal mucosa

15 E.coli Enteroemorragici (EHEC) VTEC ASSOCIATED WITH SEVERE HUMAN DISEASE (BD, HUS) VTEC Many serotypes Attaching/Effacing adhesion Belong to a restricted number of serogroups: O157, O26, O103, O111, O145 Are defined as Enterohemorrhagic E.coli

16 MANIFESTAZIONE CLINICA Intestinale Infezione asintomatica Diarrea acquosa Colite emorragica Sistemica Sindrome emolitico uremica

17 Sindrome emolitico uremica (SEU) Anemia emolitica microangiopatica Trombocitopenia Insufficienza renale acuta (richiede dialisi)

18 Sindrome emolitico uremica (SEU) E la manifestazione clinica più caratteristica e grave dell infezione da VTEC Si manifesta nel 5-10% dei casi di infezione Rappresenta quindi un indice attendibile dell incidenza delle infezioni da VTEC

19 An International network for the surveillance of Enteric Infections - Salmonella and VTEC O157 Funded by the EC, DG Health and Consumer Protection (previously by DG 12 under Framework 4)

20 Italia Attività Coordinamento: Istituto Superiore di Sanità Sorveglianza delle infezioni da Salmonella Sorveglianza delle infezioni da VTEC Sorveglianza pilota delle infezioni da Campylobacter e altri patogeni

21 Italia Sorveglianza infezioni da VTEC Sorveglianza sindrome emolitica uremica (SEU) Società Italiana di Nefrologia Pediatrica Sorveglianza diarree emorragiche Associazione Microbiologi Clinici Italiani

22 Sorveglianza della SEU in Italia Coordinamento: Ospedale Santobono, napoli per gli aspetti clinici Centri di nefrologia pediatrica Istituto Superiore di Sanità per epidemiologia e microbiologia

23 Italia Sorveglianza infezioni da VTEC,

24 Italia Sorveglianza infezioni da VTEC,

25 Italia Sorveglianza infezioni da VTEC, Casi di infezione da VTEC per sierogruppo Sierogruppo O Frequenza di identificazione Percentuale 39,3% 21,1% 12,0% 8,8% 5,2% 1,6% 1,6% 1,3% 1,0% * Isolamento di ceppo VTEC non tipizzabile ** Casi identificati mediante VT fecale o adesa ai PMN

26 Italia Sindrome Uremico Emolitica, Casi di SEU per residenza (N=378) Incidenza media annuale 0,27 x res. tra 0 e 15 anni

27 Incidenza della SEU in Europa (0-14 anni) 1-2/ ,4-0.9/ ,3/ Incidenza media in Italia ( ) 0,27/

28 Italia Sindrome Uremico Emolitica, Incidenza media annuale per regione di residenza dei pazienti (Range: 0-0,50) x res anni

29 1982 E.coli O157 recognised as a pathogen 1982, USA and Canada Outbreaks of severe bloody diarrhea associated with consumption of hamburgers in fast food restaurants No common pathogens, E.coli O157:H7 isolated from cases and from the hamburgers E.coli O157:H7: uncommon serotype never associated with human disease before

30 1987 E.coli O157 is a zoonotic pathogen Healthy ruminants, and in particular cattle, are the natural reservoir of E.coli O157 (and other STEC) Orskov, et al. Cattle as reservoir of verotoxin-producing Escherichia coli O157:H7. Lancet Aug 1;2(8553):276.

31 E.coli O157 in bovini al macello in Italia Bovini al macello: manzi e vacche riforma: 3-15% vitelli carne bianca: 0% Conedera et al. 1997, J Vet Med 44:301 Bonardi et al. 1999, Vet Microbiol 67:203 Contaminazione carcasse: animali O157+: 35% animali O157-: 7% (adiacenti a O157+) Bonardi et al. 2001, Int J Food Microbiol 66: 47-53

32 E.coli O157 negli animali: pecora Indagine su agnelli al macello a Roma: da latte: 0 su 243 svezzati: 1 su 378 (0.3%) Battisti A, Lovari S, Franco A, Egidio AD, Tozzoli R, Caprioli A, Morabito S. Prevalence of Escherichia coli O157 in lambs at slaughter in Rome, central Italy Epidemiol Infect Sep 30;1-5 [Epub ahead of print]

33 E.coli O157 negli animali: bufalo Campania, Indagine su animali di 6-18 mesi di età 42 su 289 animali esaminati (14.5%) 21 su 65 aziende controllate (32.3%) Galiero G, Conedera G, Alfano D, Caprioli A. Isolation of verocytotoxin-producing Escherichia coli O157 from water buffaloes (Bubalus bubalis) in southern Italy Veterinary Record 2005;156:382-3

34 Trasmissione dell infezione da E.coli O157 Alimenti di origine animale Carni macinate/hamburger non adeguatamente cotti Temperatura efficace: 70 C x 2 a cuore Latte non pasteurizzato contaminazione fecale o ricontaminato, prodotti caseari a base di latte crudo

35 Prevalenza di E.coli O157 in alimenti in Italia Ricerca Corrente IZS VE 001/98 Finanziamento Ministero della Sanità, art. 12 D.L. 502, ) Campione Carni macinate bovine commercializzazione stabilimenti autorizzati DPR 309/98 Metodica per l isolamento ISO 16654:2001 (UNI 10983) E.coli O157 : 4 su 931 (0,43%) Conedera et al. Escherichia coli O157 in minced beef and dairy products in Italy. Int J Food Microbiol. 2004;96:67-73

36 E.coli O157 in latte e prodotti caseari Latte di massa Padhye e Doyle (1991), USA 10 % (11/115) Hancock et al. (1994), USA 0/603 Neaves et al. (1996), UK 0/586 Heuvelink et al. (1998), Olanda 0/1011 Coia et al. (2001), * Scozia 0/500 Rubini et al (1999) * Italia 0,3% (2/314) latte ovino Formaggi da latte crudo Coia et al. (2001), *Scozia 0/739 *: metodo IMS

37 Prevalenza di E.coli O157 in alimenti in Italia Ricerca Corrente IZS VE 001/98 Finanziamento Ministero della Sanità, art. 12 D.L. 502, ) Campione Prodotti lattiero-caseari (n = 2935) commercializzazione stabilimenti di trasformazione trasformazione diretta Metodica per l isolamento ISO 16654:2001 (UNI 10983)

38 Prevalenza di E.coli O157 in alimenti in Italia Ricerca Corrente IZS VE 001/98 Finanziamento Ministero della Sanità, art. 12 D.L. 502, ) E.coli O157 : 0 su Conedera G, et al. Escherichia coli O157 in minced beef and dairy products in Italy. Int J Food Microbiol. 2004;96:67-73

39 Trasmissione dell infezione da E.coli O157: latte e prodotti caseari Numerosi episodi epidemici da E.coli O157 associati a latte crudo o ricontaminato e a formaggi a base di latte crudo in vari Paesi Fattori di rischio: consuetudine al consumo di latte crudo formaggi locali tipici a base di latte crudo

40 Sopravvivenza di E.coli O157 Latte: replicazione a temperatura 5 C Formaggi: sopravvivenza prolungata Reitsma, 1996: 60 gg, con contaminazione latte di 1cfu/ml Maher, 2001: 90 gg con contaminazione latte di 30 cfu/ml Vernozy-Rozand, 2000: 42 gg con contaminazione latte caprino di 10 cfu/ml Sopravvivenza di E.coli O157 La stagionatura non è step sufficiente di controllo Sopravvivenza anche in condizioni di acidità (batteri lattici) La pasteurizzazione distrugge E.coli O157

41 Infezioni da VTEC: dose infettante E.coli O157 epidemia Jack in the box, USA (Griffin et al. 1994) < 700 CFU/hamburger E.coli O157 epidemia salami, USA (Tilden et al. 1996) < 50 CFU/persona E.coli O111 epidemia salami, Australia (Paton et al. 1996) < 1CFU/ 10g mettwurst

42 Ricerca di VTEC O157 negli alimenti Bassa dose infettante Necessità di rilevare cariche basse Necessità di metodi sensibili

43 Ricerca di VTEC O157 negli alimenti Isolamento di VTEC O157 ISO 16654:2001 (UNI 10983) Ricerca di marker O157-specifici in colture di arricchimento con: PCR (geni O157-specifici) Immuno-assays (O157,H7,VT)

44 Arricchimento mediante separazione immunomagnetica (IMS)

45 lsolamento di E. coli O157

46 Identificazione di E. coli O157

47 Conferma di E. coli O157 Amplificazione PCR dei geni VT Saggio di citotossicità su cellule Vero

48 Trasmissione dell infezione da E.coli O157 Alimentare (primaria) Contaminazione ambientale

49 Escherichia coli O157: fattori di rischio Scotland (JE Coia et al, J. Infect 36:317, 1998) Manipolazione di alimenti crudi (40%) Giardinaggio (36%) Vita o visita in aziende agricole (20%) Contatto diretto o indiretto con letame (17%) Approvigionamento di acqua privato (12%) Recenti conte elevate di coliformi nell acqua potabile (12%)

50 E.coli O157 acquired by animal contact Children visiting Farms Petting zoos Fairs Camping

51 Epidemie di infezione da E.coli O157 Finlandia, casi, balneazione in lago Georgia, casi, parco acquatico Inghilterra, 1999 >7casi, festival musicale Inghilterra, casi, balneazione in mare Washington, casi, balneazione in lago Illinois, casi, festa all aperto New York, casi, fiera (acqua contaminata) Ontario, casi, fiera (contatto con animali) Washington, casi, zoo (contatto con animali)

52 Waterborne outbreak of E.coli O157, Walkerton Canada, 2000 Contamination of municipal drinking water Population 5,000 Ill 2,300 HUS 27 Deaths 7

53 E.coli O157 - Epidemie associate a vegetali Giappone, casi, germogli USA, casi, lattuga USA casi, succo di mela USA/Canada casi, succo di mela Giappone, casi, germogli Michigan, casi, germogli Indiana, casi, cavoli Ohio, casi, cavoli Oklahoma, casi, succo di mela

54 E.coli O157 - USA - Settembre 2006 Epidemia associata a spinaci consumati crudi 192 casi confermati 30 casi di SEU 2 decessi

55 Contaminazione ambientale da E.coli O157 The strongest associations with human STEC infection were the ratio of beef cattle number to human population and the application of manure to the surface of agricultural land by a solid spreader and by a liquid spreader.

56 Animal Waste Pollution in America, an Emerging National Problem Democratic Staff Report, US Senate Agriculture Committee (1998) US Manure Estimates, tons of animal manure / person / year 130 times greater than amount of human waste

57 Corretto smaltimento dei reflui zootecnici!

58 Sorveglianza e controllo delle infezioni da VTEC Stretta cooperazione tra: Clinici Microbiologi Epidemiologi Veterinari Produttori a livello nazionale e comunitario

59 Escherichia coli O157 e altri VTEC ISS S. Morabito G. Scavia F. Minelli ML. Marziano R. Tozzoli A. Fioravanti Registro Italiano SEU C. Pecoraro e la Società Italiana di Nefrologia pediatrica IZS Venezie Dip. Pordenone G. Conedera IZS Lazio e Toscana Roma A. Battisti IZS Mezzogiorno Dip. Salerno G. Galiero Univ. Parma Ist. Ispezione AOA S. Bonardi

60 Grazie per l attenzione