Escherichia coli produttoridi Verocototossina: Un microorganismo patogenoin continua evoluzione

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1 Escherichia coli produttoridi Verocototossina: Un microorganismo patogenoin continua evoluzione Stefano Morabito EU Reference Laboratory for E. coli Dipartimento di Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare Istituto Superiore di Sanità Roma, Italia

2 ETEC VTEC EIEC ExPEC K/12 Commensali EAEC list_uids=167

3 Verocytotoxin-producing E. coli Tra i più temibili patogeni alimentari! Manifestazione clinica: Molto grave Dose infettante Molto bassa ( CFU!) Epidemie in comunità Di grandi dimensioni

4 VTEC: ManifestazioneClinica Intestinale - Asintomatica - Diarrea Acquosa - Colite Emorragica Sistemica Hemolitic Uremic Syndrome (HUS) Interessamento Neurologico Istituto Superiore di Sanità -Dip. Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare EU Reference Laboratory for E.coli

5 Patogenesi delle infezioni da VTEC Ingestione 2-4 giorni Adesione/colonizazione Crampi Addominali, diarrea 1-2 giorni Vtxin circolo Azione sull endotelio del colon Diarrea Emorragica 90% Recovery 5-7 giorni 10% SEU Azione delle Vtx sull endotelio del glomerulo renale

6 SindromeEmoliticoUremica(SEU) Anemia Emolitica Trombocitopenia Insufficienza renale acuta Principale causa di insufficienza renale nei bambini. Richiede dialisi Trattemanto con antibiotici non è efficace ed è controindicato Istituto Superiore di Sanità - Dip. Sanità Pubblica Veterinaria e Sicurezza Alimentare EU Reference Laboratory for E.coli

7 VTEC sonopatogenizoonotici Alimenti di origine animale: Contaminazione Primaria

8 VTEC sonopatogenizoonotici Contaminazione dell ambiente Suolo Acque di superficie

9 VTEC Complessità Genomica Adesione Hemolysin LEE OI-122 OI-57 E-hly toxb Elementi Genetici Mobili: Fagi Isole genomiche Plasmidi B A B B B A B B A B B B Verocytotoxins

10 VTEC=patogeno? VTEC ASSOCIATI CON LE FORME MORBOSE PIU GRAVI (DE, SEU) VTEC >100 sierogrouppi Nel serbatoio animale e nell ambiente O157 O26, O45, O111, O103, O121, O145 Fattori di Virulenza Addizionali Attaching/Effacing adhesion Courtesy of Prof. Helge Karch

11 VTEC=patogeno? ASSOCIATI CON FORME MORBOSE ANCHE GRAVI Fattoridi VirulenzaAddizionaliin sostituzione del locus LEE O76, O78, O91, O113, O117, O146, O174,. Invasine, adesine, Subtilasi Courtesy of Prof. Helge Karch

12 VTEC: Nomenclatura VTEC: E. coli che produce Vtx STEC: E. coli che produce Vtx O157: Sierogruppo di E. coli. A volte produce Vtx EHEC: E. coli enteroemorraggici(lee-positivi) Top fiveserogroups : SerogruppiVTEC associati a casi di SEU (O26, O111, O103, O145+O157) HAS: HUS-associated VTEC Seropathotypes A-E: grouppidi VTEC che causano malattia grave o leggera o presenti nel solo serbatoio animale.

13 VTEC O104:H4 Germania EWRS 22 Maggio Source: Robert Koch Institute. Report: Final presentation and evaluation of epidemiological findings in the EHEC O104:H4 outbreak, Germany Berlin Urgent inquiry 24 Maggio STEC-Gastroenteritis HUS Number of cases May June July Date of disease onset 2011 (Diarrhea)

14 Incidenza di SEU durante l epidemia Casi/100,000 Da: Robert Koch Institute. Report: Final presentation and evaluation of epidemiological findings in the EHEC O104:H4 outbreak, Germany Berlin 2011.

15 VTEC O104:H4 Germania ,842 casi 2987 non-seu 18 Decessi (0.6%) 855 SEU 35 Decessi (4.1%) SEU -68% Donne -Medianaetà42 anni(0-91 anni) -Diarreaemorragica79%

16 Emergenza di un nuovo tipo di VTEC

17 EHEC/EPEC Adesione attaching/effacing EAEC Adesione Entero-aggregativa

18 Vtx-producingEAEC Adesione Stacked brick Aai EAST-1 Agg E. coli con genoma EAEC ha acquisito un Fago-Stx B A B B B A B B A B B B Shigatoxin-

19 Vtx-producingEAEC EAEC O111:H10 8 HUS EAEC O86:NM 1 HUS EAEC O104:H4 1 HUS 1992 France 2000 Japan 2001 Germany Questi VTEC sono in fase di stabilizzazione EAEC O104:H HUS Italy EAEC O104:H4 850 HUS EAEC O104:H4 1 HUS EAEC O111:H21 1 HUS EAEC O127:H4 4 HUS 2010 Finland 2011 Germany, France 2012 Northern Ireland 2013 Italy

20 EAEC sonopatogenia trasmissione interumana

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22 Da: Nutritionand Healthin DevelopingCountries. Richard D. Sembaand martin W. BloemEds. Humana Press. 2008

23 Takenfrom: Hungry Planet: What the World Eats by Peter Menzel and Faith D'Aluisio (Sep 1, 2007)

24 VTEC O104 entra in EU con semi di Fieno Greco Epidemia in Germania. Assenzadi confermamicrobiologica ma forte evidenzaepidemiologica 16 casi in una scuola in Francia Tracing Back exercise EFSA

25 Il mercato degli alimenti cambia

26 Importazioni di alimenti in EU (2009, Milioni di ) Source: Eurostat Comext Patogeniemergentipossonoessereintrodottein Europa con alimentie materieprime provenientidaipaesiin via di sviluppo

27 Carte sur la géographie des grands flux migratoires. Atlas desmigrations, Le Monde-La Vie / CNHI / Sciences-Po

28 EFSA Journal 2015;13(12):4330 Vtx2e

29 Il Piccione è un serbatoio naturale di VTEC

30 VTEC dei piccioni e malattia nell uomo Fino al 2004, Vtx2f-VTEC (LEE-positivi) erano considerati una variante Host-adapted Vtx2f pigeon-adapted toxin ceppi produttori di vtx2f patogeni diarreagenici emergenti 1998 Piccioni serbatoio naturale di VTEC Identificazione di ceppi di E. coli produttori di Vtx2f come causa di diarrea nell uomo Primo caso di SEU causato da E. coli produttore di Vtx2f identificazione della Vtx2f Nel 2015 altri tre casi di SEU!!

31 0 Dim m2 (13,81%) espc espf O132 Ont O96 O145 O125 O45 tccp O45 O45 O75 O128 O4 O4 Ont espa nlec asta cif O113 O63 O63 O111 O63 O63 O111 O63 O111 nleb espb O80 O26 O55 O103 O26 O26 O26 O26 O26 O26 etpd O121 O26 O26 O145 O111 O111 O111 espj iha O111 iss O26 nlea O26 O26 katp espp toxb ehxa efa1 lpfa VT2f diarrhea VT2f pigeon VT2f HUS Non-O157 VTEC Figure 1. Ordination plot showing the the principal component analysis of the virulence profiles of VT2f strains from diarrhea (orange), pigeos (green), HUS (red). non-o157 VTEC not producing VT2f are labeled in mauve Isolates clustering together have similar virulence profiles. The strength of the contribution of a specific virulence marker to the explained variation is indicated by the projected length of the line on the horizontal and vertical axes. Dim1 and Dim2 represent the first two dimensions of the PCA Dim1 (22,41%)

32 SEU VTEC-Vtx2f: Ipotesi sull emergenza di un clone che causa SEU CDTIII O122-island O26:H11 O55:H9 O80:H2 B1 phylotype β-intimin CDTI/IV po157 Piccioni B1 phylotype Stx2f β-intimin O128, O145:H34 O15, O20, O25, B2 phylotype O45, O73, O75, α2-intimin O115, O152 CDTI O119:H21 O63:H6, O113:H6 O125:H6 O128:H2, O132:H34, O178:H7 Diarrea

33 Altri reports: C. freundii, E. albertii

34 Un nuovoparadigmaper la diagnosticaclinicae l epidemiologiadelleinfezioni VTEC: sintesi di due microrganismi + I cloni VTEC stabilizzati che causano malattia nell uomo sono diversi: Ceppi tipici che causano SEU (LEE positivivi) Ceppi di E. coli Enteroaggregativi vtx2-produttori Ceppi LEE negativi produttori di SubAB Ceppi produttori di tossine host-adapted (Vtx2f) ETEC produttori di Vtx2d

35 Conclusioni I VTEC sonounaclasseampiadi ceppidi E. coli cheproduconoverocitotossina Apparentemente non tutti i VTEC sono patogeni Perchècausinola malattianell uomodevonoavereun appartoper la colonizzazione del tratto intestinale I tipi di VTEC isolatida casidi malattianell uomosonoin continuo aumento ChiarireI meccanismidell emergenzadellenuovevariantiaiutaa identificarei serbatoi animali e capire l epidemiologia delle infezioni nell uomo

36 Grazie per l attenzione