Caracterización genotípica y biofilms de E. coli shigatoxigénica aisladas de casos clínicos humanos / Genotypic characterization and biofilms of shigatoxigenic E. coli isolated from human clinical cases

Resumen Escherichia coli shigatoxigénica (STEC) está involucrada en el desarrollo del síndrome urémico hemolítico, entre otras enfermedades que son de gran importancia para la salud pública e inocuidad alimentaria a nivel mundial. La capacidad de STEC de formar biofilms en los alimentos y en diferentes superficies podría conducir a la contaminación cruzada por el desprendimiento de las células bacterianas. El objetivo del presente trabajo fue detectar la presencia de genes que codifican factores de adherencia mediante la técnica de PCR y determinar la capacidad de formación de biofilms por medio de cultivo en microplacas de poliestireno de 96 pocillos y la técnica de cristal violeta, en cepas de STEC aisladas de muestras clínicas humanas en la ciudad de Mar del Plata, Argentina. El perfil de genes de adherencia más frecuente fue efa1, iha, fimCD, ehaA, lpfA1-3, lpfA2-2, cah (43,9%). Todas las cepas de STEC formaron biofilms con valores de densidad óptica entre 0,209 y 3,251 y el 54,4% (31/57) de las mismas fueron clasificadas como fuertes formadoras de biofilms. La capacidad de formación de biofilms de STEC constituye un riesgo evidente en la transmisión de este patógeno al ser humano a tener en cuenta para su vigilancia y control.

Abstract Shigatoxigenic Escherichia coli (STEC) is involved in the development of hemolytic uremic syndrome, among other diseases that are relevant to public health and food safety worldwide. The ability of STEC to form biofilms in food and on different surfaces could lead to cross-contamination by shedding bacterial cells. The aim of this work was to detect the presence of genes encoding adherence factors by the PCR technique and to determine the biofilm formation ability by culture in 96-well polystyrene microplates and the crystal violet technique, in STEC strains isolated from human clinical samples in Mar del Plata city, Argentina. The most frequent adherence gene profile was efa1, iha, fimCD, ehaA, lpfA1-3, lpfA2-2, cah (43.9%). All STEC strains formed biofilms with optical density values between 0.209 and 3.251. Also, the 54.4% (31/57) of STEC strains were classified as strong biofilm formers. The ability of STEC to form biofilms constitutes an evident risk in the transmission of this pathogen to humans, which must be taken into account for its surveillance and control.

Resumo A Escherichia coli shigatoxigênica (STEC) está envolvida no desenvolvimento da síndrome hemolítica urêmica, entre outras doenças relevantes para a saúde pública e segurança alimentar em todo o mundo. A capacidade do STEC de formar biofilmes nos alimentos e em diferentes superfícies poderia levar à contaminação cruzada através do desprendimento de células bacterianas. O objetivo do presente trabalho foi detectar a presença de genes que codificam fatores de aderência através da técnica PCR e determinar a capacidade de formação de biofilme por cultura em microplacas de poliestireno de 96 poços e da técnica de cristal violeta, em cepas STEC isoladas de amostras clínicas humanas na cidade de Mar del Plata, Argentina. O perfil de genes de aderência mais frequente foi efa1, iha, fimCD, ehaA, lpfA1-3, lpfA2-2, cah (43,9%). Todas as cepas de STEC formaram biofilmes com valores de densidade ótica entre 0,209 e 3,251. Também, os 54,4% (31/57) das estirpes STEC foram classificados como fortes formadores de biofilmes. A habilidade de formação de biofilmes de STEC constitui um risco evidente na transmissão deste patógeno ao humano, que deve ser levado em consideração para sua vigilância e controle.

Biomarcadores y blancos moleculares del complemento en el diagnóstico de las microangiopatías trombóticas / Complement biomarkers and molecular targets in the diagnosis of thrombotic microangiopathies / Biomarcadores e alvos moleculares do complemento no diagnóstico das microangiopatias trombóticas

Resumen El sistema del complemento juega un papel central en la inmunidad innata, es una línea de defensa contra patógenos y participa en la homeostasis. La activación anormal del complemento contribuye al desarrollo de patologías de variable severidad, tanto inmunológicas y hematológicas como renales. Entre ellas, las microangiopatías trombóticas (MAT) representan un grupo de enfermedades raras con manifestaciones clínicas comunes caracterizadas por anemia hemolítica no inmune, trombocitopenia y daño de órgano(s) blanco. Si bien la clasificación de las MAT sigue siendo desafiante y no ha sido internacionalmente estandarizada, la descripción de entidades asociadas a anomalías del complemento fue comprobada con la eficiencia de la terapia anticomplemento en los pacientes. Las herramientas de diagnóstico desarrolladas en las últimas décadas son esenciales actualmente para diferenciar las MAT más características del grupo; esto es, la púrpura trombótica trombocitopénica (PTT) y el síndrome urémico hemolítico (SUH). En el presente trabajo se presenta una revisión del funcionamiento del sistema del complemento en condiciones fisiológicas, para poder explicar luego cuáles son las alteraciones del sistema implicadas en el desarrollo de las MAT y describir las herramientas disponibles para detectarlas en el laboratorio.

Abstract The complement system plays a crucial role in the innate immune response, being the first-line defense against pathogens and regulating homeostasis. Uncontrolled complement activation can cause immunologic, hematologic as well as renal syndromes of variable severity. Among them, thrombotic microangiopathies (TMA) represent a group of rare diseases characterised by similar clinical manifestations such as microangiopathic hemolytic anemia (MAHA), peripheral thrombocytopenia and organ injury. Although TMA classification is still challenging and no international consensus has been reached, complement-associated disorders have been described thanks to the efficiency of anti-complement therapy in patients. Diagnostic tools developed in the last decades are essential to differentiate the two most well characterized TMA: thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) and hemolytic uremic syndrome (HUS). This review will describe how the complement system works in physiological conditions in order to explain how complement abnormalities are involved in TMA, and finally how to detect those anomalies using laboratory tests.

Resumo O sistema do complemento desempenha um papel central na imunidade inata, sendo uma linha de defesa contra patógenos e participando da homeostase. A ativação anormal do complemento contribui para o desenvolvimento de patologias de gravidade variável, como imunológicas, hematológicas e renais. Entre elas, as microangiopatias trombóticas (MAT) representam um grupo de doenças raras com manifestações clínicas comuns caracterizadas por anemia hemolítica não imune, trombocitopenia e lesão de órgão(s) alvo. Embora a classificação das MAT continue sendo desafiadora e não tenha sido padronizada internacionalmente, a descrição de entidades associadas a anomalias do complemento foi comprovada com a eficiência da terapia anticomplemento nos pacientes. As ferramentas de diagnóstico desenvolvidas nas últimas décadas são atualmente essenciais para diferenciar as MAT mais características do grupo, que são a púrpura trombocitopênica trombótica (PTT) e a síndrome hemolítica urêmica atípica (SHU). Neste trabalho, é apresentada uma revisão do funcionamento do sistema de complemento em condições fisiológicas, a fim de explicar posteriormente quais são as alterações do sistema compreendidas no desenvolvimento das MAT, e descrever as ferramentas disponíveis para detectá-las em laboratório.

Hemolysis, Elevated Liver Enzymes, Low Platelets Syndrome Superimposed on Hemolytic Uremic Syndrome / Síndrome HELLP sobreposta a síndrome hemolítica-urêmica

Abstract A pregnancy complicated by typical hemolytic uremic syndrome (HUS) and hemolysis, elevated liver enzymes, low platelets (HELLP) syndrome is reported. At 20 weeks of gestation, a case of HUS was diagnosed, with Shiga toxin-producing Escherichia coli identified. Plasmapheresis allowed continuation of the pregnancy for 5 weeks. Superimposed preeclampsia and HELLP syndrome were diagnosed after the establishment of nephrotic range proteinuria, hypertension and recurrence of hemolysis. This is a singular case, as it demonstrates that HELLP syndrome can superimpose upon HUS, a fact that can impact future research on reproductive immunology. It also reminds clinicians that the overlapping of clinical and laboratory findings in HELLP syndrome makes the diagnosis of other thrombotic microangiopathies during pregnancy a clinical challenge.

Resumo Descreve-se um caso clínico em que às 20 semanas de gestação é diagnosticada síndrome hemolítica-urêmica com isolamento de Escherichia coli produtora de toxina Shiga. A terapêutica com plasmaferese permitiu a manutenção da gravidez ao longo de 5 semanas. O surgimento de proteinúria nefrótica, hipertensão e recorrência de hemólise conduziu ao diagnóstico de sobreposição de pré-eclâmpsia e síndrome HELLP. Este caso é singular, pois demonstra que a síndrome HELLP pode se sobrepor a uma síndrome hemolítica-urêmica, um fato que pode influenciar futuras investigações no âmbito de imunologia reprodutiva. Reforça-se, ainda, que o diagnóstico de outras microangiopatias trombóticas durante a gestação é um desafio clínico ocasionado pela sobreposição de manifestações clínicas e laboratoriais com a síndrome HELLP.

Escherichia coli enterohemorrágica O157: H7 em bovinos leiteiros saudáveis no Centro-Oeste do Brasil: ocorrência e caracterização molecular / Enterohemorrhagic Escherichia coli O157: H7 from healthy dairy cattle in Mid-West Brazil: occurrence and molecular characterization

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) serotype O157:H7 represents the major Shiga toxin-producing E. coli (STEC) strain related to large outbreaks and severe diseases such as hemorrhagic colitis (HC) and the potentially lethal hemolytic uremic syndrome (HUS). The aim of this study was to report the occurrence and molecular characterization of O157:H7 isolates obtained by rectal swab from 52 healthy dairy cattle belonging to 21 farms in Mid-West of Brazil. Detection of 16SrRNA, stx1, stx2, rfbO157, fliCh7, eae, ehxA, saa, cnf1, chuA, yjaA and TSPE4.C2 genes was performed by PCR. The isolates were further characterized by serotyping. Two hundred and sixty E. coli isolates were obtained, of which 126 were characterized as STEC. Two isolates from the same cow were identified as serotype O157:H7. Both isolates presented the stx2, eae, ehxA, saa and cnf1 virulence factor genes and the chuA gene in the phylogenetic classification (virulent group D), suggesting that they were clones. The prevalence of O157:H7 was found to be 1.92% (1/52 animals), demonstrating that healthy dairy cattle from farms in the Mid-West of Brazil are an important reservoir for highly pathogenic E. coli O157:H7.

Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) sorotipo O157:H7 representa as principais cepas de E. coli produtoras de toxina Shiga (STEC) relatadas em grandes surtos e doenças graves, tais como colite hemorrágica (CH) e síndrome hemolítica urêmica (SHU), potencialmente letais. O objetivo deste estudo foi reportar a ocorrência e caracterização molecular de STEC 0157:H7 isoladas por swab retal de 52 bovinos saudáveis pertencentes a 21 rebanhos leiteiros do Centro-Oeste do Brasil. A detecção dos genes 16SrRNA, stx1, stx2, rfbO157, fliCh7, eae, ehxA, saa, cnf1, chuA, yjaA e TSPE4.C2 foi realizada por PCR. Os isolados foram ainda caracterizados por sorotipagem. Dos 260 isolados de E. coli obtidos, 126 foram caracterizados como STEC. Dois deles, oriundos do mesmo animal, foram caracterizados como pertencentes ao sorotipo O157:H7. Ambos apresentaram os genes de virulência stx2, eae, ehxA, saa e cnf1 e na caracterização filogenética, o gene chuA (grupo patogênico D), sugerindo que eles foram clones. A prevalência de O157:H7 foi de 1,92% (1/52 animais), demonstrando que os bovinos leiteiros saudáveis de fazendas do Centro-Oeste do Brasil são importantes reservatórios de E. coli O157:H7 altamente patogênicas.

Microangiopatias trombóticas: púrpura trombocitopênica trombótica e síndrome hemolítico-urêmica / Thrombotic microangiopathies: thrombotic thrombocytopenic purpura / hemolytic uremic syndrome

As microangiopatias trombóticas (MATs) são condições caracterizadas por oclusão microvascular generalizada por trombos de plaquetas, trombocitopenia, e anemia hemolítica microangiopática. Duas manifestações fenotípicas típicas das MATs são a síndrome hemolítica urêmica (SHU) e a púrpura trombocitopênica trombótica (PTT). Outras doenças ocasionalmente apresentam manifestações similares. Na dependência de prevalecer a lesão renal ou a cerebral, duas entidades patologicamente indistinguíveis, mas de alguma forma clinicamente diferentes, têm sido descritas: a SHU e a PTT. Injúria das células endoteliais é o fator desencadeante central na sequência de eventos que levam a MAT. Perda da trombo resistência fisiológica, adesão de leucócitos no endotélio lesado, consumo de complemento, liberação e fragmentação anormais do fator de von Willebrand (FvW), e aumento do estresse de cisalhamento vascular podem sustentar e ampliar o processo microangiopático. Anormalidades intrínsecas do sistema do complemento e do FvW podem acompanhar a predisposição genética à doença, que pode ter um papel chave, em particular nas formas recorrentes e familiares. Nos casos de SHU associada à diarreia (SHU+D), o dano endotelial renal é mediado (pelo menos em parte) pela Shigatoxina (Stx) bacteriana, uma família de toxinas elaboradas por certas cepas da Escherichia coli e Shigella dysenteriae. A evolução é geralmente boa na criança, na SHU associada a Stx, enquanto sequelas renais e neurológicas são mais frequentemente encontradas em adultos, formas familiares e atípicas da SHU e na PTT. Estudos recentes têm demonstrado que a deficiência na clivagem do FvW pela proteinase ADAMTS13 pode ser genética ou mais comumente adquirida, resultante da produção de anticorpos inibidores da ADAMTS13, causando a PTT. Durante a última década, demonstrou-se que a SHU atípica (SHU-D) é uma doença de desregulação da via alternativa do complemento. Uma série de mutações e polimorfismo em genes que codificam proteínas reguladoras do complemento sozinhas ou em combinação podem levar a SHU atípica. Aproximadamente 60 por cento dos casos de SHU atípica têm mutações do tipo "perda da função" em genes que codificam as proteínas reguladoras do complemento, as quais protegem as células hospedeiras da ativação do complemento: fator H do complemento (FHC), fator I (FIC) e proteína cofator de membrana (PCM ou CD46), ou mutações do tipo "ganho da função" em genes que codificam o FHC ou C3. Além disso, aproximadamente 10 por cento dos pacientes com SHU atípica têm deficiência na função do FHC devido a anticorpos anti-FHC. Mesmo que as MATs sejam condições altamente heterogêneas, um terço dos pacientes tem deficiência severa da ADA-MTS13. Transfusões de plaquetas são contraindicadas nesses pacientes. Infusão de plasma ou plasma exchange (PE) é o único tratamento eficiente.

Thrombotic microangiopathies (TMAs) are pathological conditions characterized by generalized microvascular occlusion by platelet thrombi, thrombocytopenia, and microangiopathic hemolytic anemia. Two typical phenotypes of TMAs are hemolytic- uremic syndrome (HUS) and thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP). Other disorders occasionally present with similar manifestations. Depending on whether renal or brain lesions prevail, two pathologically indistinguishable but somehow clinically different disorders have been described: HUS and TTP. Injury to the endothelial cell is the central and likely inciting factor in the sequence of events leading to TMA. Loss of physiological thromboresistance, leukocyte adhesion to damaged endothelium, complement consumption, abnormal von Willebrand factor release and fragmentation, and increased vascular shear stress may then sustain and amplify the microangiopathic process. Intrinsic abnormalities of the complement system and of the von Willebrand factor pathway may account for a genetic predisposition to the disease that may play a paramount role in particular in familial and recurrent forms. In the case of diarrhea-associated HUS (D+HUS), renal endothelial damage is mediated (at least in large part) by the bacterial agent Shigatoxin (Stx), which is actually a family of toxins elaborated by certain strains of Escherichia coli and Shigella dysenteriae. Outcome is usually good in childhood, Shiga toxin-associated HUS, whereas renal and neurological sequelae are more frequently reported in adult, atypical, and familial forms of HUS and in TTP. Recent studies have demonstrated that deficiency in the von Willebrand factor cleaving protease ADAMTS13, due to deficiency of ADAMTS13 can be genetic or more common, acquired, resulting from autoimmune production of inhibitory anti-ADAMTS13 antibodies, that causes TTP. During the last decade, atypical HUS (aHUS) has been demonstrated to be a disorder of the complement alternative pathway dysregulation, as there is a growing list of mutations and polymorphisms in the genes encoding the complement regulatory proteins that alone or in combination may lead to aHUS. Approximately 60 percent of aHUS patients have so-called 'loss-of-function' mutations in the genes encoding the complement regulatory proteins, which normally protect host cells from complement activation: complement factor H (CFH), factor I (CFI) and membrane cofactor protein (MCP or CD46), or have 'gain-of-function' mutations in the genes encoding the complement factor B or C3. In addition, approximately 10 percent of aHUS patients have a functional CFH deficiency due to anti-CFH antibodies. Although TMAs are highly heterogeneous pathological conditions, one-third of TMA patients have severe deficiency of ADAMTS13. Platelet transfusions are contraindicated. Plasma infusion or exchange (PE) is the only treatment of proven efficacy.