Adherence of enteroaggregative Escherichia coli to the ileal and colonic mucosa: an in vitro study utilizing the scanning electron microscopy / Aderência da Escherichia coli enteroagregativa a mucosas ileal e colônica: estudo in vitro utilizando microscopia eletrônica de varredura

ABSTRACT

CONTEXT Enteroaggregative Escherichia coli strains have been associated with persistent diarrhea in several developing countries. In vivo procedures with animal models, in vitro assays with cellular lines and in vitro organ culture with intestinal fragments have been utilized to study these bacteria and their pathogenicity. OBJECTIVE: The present experimental research assessed the pathogenic interactions of three enteroaggregative Escherichia coli strains, using the in vitro organ culture, in order to show the adherence to different regions of both, the ileal and the colonic mucosa and demonstrate possible mechanisms that could have the participation in the prolongation of diarrheiogenic process. METHODS: This study used intestinal fragments from terminal ileum and colon that were excised from pediatric patients undergoing intestinal surgeries and from adult patients that underwent to colonoscopic procedures. Each strain was tested with three intestinal fragments for each region. Tissue was fixed for scanning electron microscopic analysis. RESULTS: These bacteria colonized ileal and colonic mucosa in the typical stacked-brick configuration in the ileum and colon. In both regions, the strains were seen over a great amount of mucus and sometimes over the intact epithelium. In some regions, there is a probable evidence of effacement of the microvilli. It was possible to see adhered to the intestinal surface, bacteria fimbrial structures that could be responsible for the adherence process. CONCLUSION: In order to cause diarrhea, enteroaggregative Escherichia coli strains adhere to the intestinal mucosa, create a mucoid biofilm on the small bowel surface that could justify the digestive-absorptive abnormalities and consequently, prolonging the diarrhea.

RESUMO

CONTEXTO: Cepas de Escherichia coli enteroagregativa têm sido associadas à diarreia persistente em vários países em desenvolvimento. Procedimentos in vivo com modelos animais, cultura de órgão in vitro com fragmentos intestinais e ensaios in vitro com linhas celulares têm sido utilizados para estudar essas bactérias e a sua patogenicidade. OBJETIVO: A presente investigação experimental avaliou as interações patogênicas de três cepas de Escherichia coli enteroagregativa, usando cultura de órgão in vitro, para mostrar a aderência a diferentes regiões do intestino íleo e cólons e demonstrar possíveis mecanismos que poderiam ter participação na perpetuação do processo diarréico. MÉTODOS: Este estudo usou fragmentos de íleo terminal e cólon que foram retirados de pacientes pediátricos submetidos a cirurgias intestinais e de pacientes adultos que foram submetidos a colonoscopias. Cada cepa foi testada com três fragmentos intestinais para cada região. O tecido foi fixado para análise sob microscopia eletrônica de varredura. RESULTADOS: Estas bactérias colonizaram mucosa ileal e colônica na configuração típica de pilhas de tijolos. Em ambas as regiões, as bactérias foram vistas sobre grande quantidade de muco e, às vezes, sobre o epitélio intacto. Em algumas áreas, há evidência de provável achatamento de vilosidades. Foi possível ver sobre a superfície intestinal, estruturas fimbriais bacterianas que poderiam estar relacionadas ao processo de adesão. CONCLUSÕES: Para causar diarreia, cepas de Escherichia coli enteroagregativa aderem à mucosa intestinal e criam um biofilme de muco sobre a superfície do intestino delgado, o que poderia justificar as anormalidades digestivo-absortivas e, por conseguinte, prolongar a diarreia.