Alfredo Caprioli. Escherichia coli

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1 IL RUOLO DEL LABORATORIO NELLA DIAGNOSI DELLE ZOONOSI - Roma 1/10/2014 Zoonosi trasmesse da alimenti: diagnostica ed epidemiologia delle infezioni da E.coli produttori di Shiga-tossina (STEC) Alfredo Caprioli EU Reference Laboratory for Escherichia coli Dip. Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare Istituto Superiore di Sanità, Roma Escherichia coli E un normale costituente della flora intestinale dell uomo e degli animali E capace di sopravvivere nell ambiente Alcuni ceppi hanno acquisito diverse combinazioni di geni di virulenza, sono patogeni e causano: infezioni extraintestinali (sepsi/meningiti, UTI) infezioni intestinali (diarrea e possibili sequele) La plasticità del genoma conferisce a E. coli la capacità di adattarsi a nicchie ecologiche diverse

2 E.coli O157 chromosome E.coli K12 sequences Genomic islands Integrated prophages 1,387 genes absent in E.coli K12 Perna et al. Nature, 409: , 2001 E.coli: una specie, molti batteri diversi! STEC ETEC EIEC ExPEC K/12 Commensal EAEC cmd=retrieve&dopt=overview&list_uids=167

3 Diarrheagenic E. coli At least 6 patho-groups Kaper et al, Nature Reviews; Microbiology 2004 E. coli enteritogeni e sicurezza alimentare Shiga-toxin-producing E.coli (STEC) A Subunit Verocytotoxin-producing E.coli (VTEC) B Subunits Enterohemorrhagic E.coli (EHEC) Adesione attaching/effacing

4 Infezioni da E. coli enteritogeni: epidemiologia Shiga-toxin-producing E.coli (STEC) Ciclo zoonotico Trasmissione alimentare E. coli entero-tossigeni (ETEC) E. coli entero-invasivi (EIEC) E. coli entero-aggregativi (EAggEC) E.coli entero-patogeni (EPEC) Ciclo inter umano Trasmissione oro fecale VTEC: Verocytotoxin-producing E. coli tra i più temibili patogeni alimentari! Manifestazione clinica molto grave Colite emorragica Sindrome Emolitico Uremica (SEU) Insufficienza renale acuta (richiede dialisi)

5 Sindrome emolitico uremica (SEU) Anemia emolitica microangiopatica Trombocitopenia Insufficienza renale acuta (richiede dialisi) 80% dei casi è associata a infezione intestinale da VTEC Si verifica nel 5-10% dei bambini con infezione intestinale da VTEC Patogenesi delle infezioni da VTEC nell uomo Ingestione 2-4 giorni Adesione/colonizazione Crampi addominali, diarrea 1-2 giorni Passaggio VT nella mucosa - Azione su endoteli colon Diarrea emorragica 90% Guarigione 5-7 giorni 10% SEU Passaggio VT nel sangue Azione della VT sugli endoteli renali

6 May June July Date of disease onset 2011 (Diarrhea) VTEC: Verocytotoxin-producing E. coli tra i più temibili patogeni alimentari! Epidemie nella comunità (Scozia e Giappone, 1996) Outbreak of Shiga toxin-producing E. coli in Germany STEC-Gastroenteritis HUS Number of cases 2 Giugno

7 Italia (Cilento), 2005 Italia (Puglia), 2013

8 Italia 2013 Germania 2011 VTEC: orgine zoonotica Portatori asintomatici Colonizzazione

9 VTEC vie di trasmissione: alimentare Filiere animali: contaminazione primaria di carne e latte VTEC vie di trasmissione: ambientale Contaminazione ambientale Suolo Acque superficiali

10 VTEC vie di trasmissione: alimentare Filiera vegetale VTEC vie di trasmissione: contatto diretto Contatto Diretto con i ruminanti Visita ad aziende agricole - petting zoos

11 FWD VTEC: 5,671 cases Sorveglianza EU (TESSy): VTEC Casi di infezione da VTEC nella UE (FWD-TESSy)

12 Sorveglianza EU (TESSy): VTEC e SEU Casi confermati VTEC n= 16,667 di cui SEU n= % 4% 6% 6% 5% Sorveglianza EU (TESSy): VTEC e SEU VTEC n % 75% 50% 25% 0% O91 O26 O111 O145 O91 O103 O26 O n 1794 n 1936 n 2211 n 1891 n 2699 n 951 SEU n % 75% 50% 25% 0% O O111 O145 O91 O103 O26 O157 n 61 n 83 n 141 n 112 n 170 n 46

13 Dal 1988 sorveglianza della SEU, dal 2005 Registro SEU La SEU è un robusto indicatore delle infezioni da VTEC nella popolazione Nephrology Units Reporting of HUS cases Sampling for VTEC investigation Epidemiological investigation Italian HUS Registry ISS Diagnostic results EU-Ref Lab. for E.coli Feed-back Casi di SEU segnalati al registro N tot casi: 806 Media casi per anno: 32 (range 12 50) no. of HUS cases year

14 Incidenza SEU per regione casi SEU : 0,26 casi per (0-15 yrs) : 0, : 0,36 complessiva: 0,35 casi per ,92 (<5 yrs.) -RR= LOMBARDIA CAMPANIA VENETO PIEMONTE PUGLIA EMILIA ROMAGNA LAZIO TOSCANA TRENTINO_A.A. MARCHE CALABRIA SICILIA FRIULI VENEZIA GIULIA ABRUZZO basilicata VALLE D'AOSTA UMBRIA LIGURIA SARDEGNA MOLISE n incidenza 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Casi per 100,000 Sierogruppi di E.coli isolati dai casi di SEU (n 422) no. of HUS cases O157 O26 O111 O145 O103 others VTEC serogroup

15 Sierogruppi di E.coli isolati dai casi di SEU (n 422) O157 O26 O111 O145 O103 others % of total VTEC+ cases 100% 75% 50% 25% 0% Years HUS outbreaks and clusters Torino 3 cases O Parma 2 cases O Lombardia 9 cases O Triveneto + Emilia Romagna 15 cases O Ancona 3 cases O Foggia 3 cases O Napoli 3 cases O Salerno 3+3 cases O26

16 HUS outbreak and clusters Sondrio 4 cases O127 AggR+ (+ 11 non-hus) 2013 Treviso 2 cases O San Benedetto Tronto 2 cases O26? 2013 Puglia 22 cases O26 Diagnosi di laboratorio delle infezioni da STEC Esame diretto delle feci (per STEC o per O157) Tossina libera nelle feci - Vero cell assay Geni STEC stx, eae, O157 - Real Time PCR - Commercial immuno-assays Immuno-card ELISA - Stx o antigene O157

17 Diagnosi di laboratorio delle infezioni da STEC Isolamento ceppi STEC - Vero cell assay PCR for stx genes - Commercial immuno-assays Diagnosi di laboratorio delle infezioni da STEC STEC O157 Semina tu terreni selettivi- differenziali (SMAC, CT SMAC, Chromagar...) Agglutinazione con sieri/lattici anti-o157 Conferma come STEC e tipizzazione al Laboratorio di Riferimento

18 Diagnosi di laboratorio delle infezioni da STEC Diagnosi sierologica Ricerca anticorpi anti-lps di: O157 O26 O103 O111 O145 O104 Disponibile presso il Laboratorio di Riferimento Grazie per l attenzione