UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2012-2013
INFECTIE EN PATHOGENESE VAN ESCHERICHIA COLI O157:H7 IN MENS EN DIER
door
Elske PUT
Promotoren:
MSc. Evelien Kieckens Prof. dr. Eric Cox
Literatuurstudie in het kader van de Masterproef
© 2013 Elske Put (01108273)
Universiteit Gent, haar werknemers of studenten bieden geen enkele garantie met betrekking tot juistheid of volledigheid van de gegevens vervat in deze masterproef, noch dat de inhoud van deze masterproef geen inbreuk uitmaakt op of aanleiding kan geven tot inbreuken op de rechten van derden. Universiteit Gent, haar werknemers of studenten aanvaarden geen aansprakelijkheid of verantwoordelijkheid voor enig gebruik dat door iemand anders wordt gemaakt van de inhoud van de masterproef, noch voor enig vertrouwen dat wordt gesteld in advies of informatie vervat in de masterproef.
UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2012-2013
INFECTIE EN PATHOGENESE VAN ESCHERICHIA COLI O157:H7 IN MENS EN DIER
door
Elske PUT
Promotoren:
MSc. Evelien Kieckens Prof. dr. Eric Cox
Literatuurstudie in het kader van de Masterproef
© 2013 Elske Put (01108273)
VOORWOORD Via deze weg wil ik allereerst mijn promotor, Evelien Kieckens, bedanken. Tijdens het schrijven van deze literatuurstudie heb ik veel baat gehad aan haar opmerkingen, aanwijzingen en suggesties voor interessante referenties. Hiernaast bedank ik ook professor Eric Cox in zijn rol als tweede promotor. Ook ben ik dank verschuldigd aan Iris Pepping en professor Freddy Haesebrouck voor hun hulp bij het verzamelen van belangrijke bronnen. Ten laatste wil ik mijn ouders, huisgenoten en andere vrienden bedanken voor hun steun en begrip tijdens de afgelopen periode.
BIJLAGE I: LIJST VAN AFKORTINGEN E. coli
Escherichia coli
EHEC
Enterohemorragische Escherichia coli
AE lesies
‘Attaching and effacing’ lesies
Stx
Shiga toxines
VT
Vero(cyto)toxines
STEC
Shiga toxine producerende Escherichia coli
VTEC
Vero(cyto)toxine producerende Escherichia coli
HC
Hemorragische colitis
HUS
Hemolytisch uremisch syndroom
TTP
Trombotische trombocytopenische purpura
EAEC
Enteroaggregatieve Escherichia coli
LPS
Lipopolysacharide
IL
Interleukine
TNF
Tumor necrose factor
SMAC
Sorbitol bevattende MacConkey agar
CT-SMAC
Sorbitol bevattende MacConkey agar met cefixime en tellurite
ELISA
Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay
PCR
Polymerase kettingreactie
ETEC
Enterotoxigene Escherichia coli
EPEC
Enteropathogene Escherichia coli
EIEC
Eenteroinvasieve Escherichia coli
ST
Hitte stabiel enterotoxine
LT
Hitte labiel enterotoxine
CFU
Colony forming units
T3SS
Type III secretie systeem
LEE
Locus for enterocyte effacement
Esp
E. coli gesecreteerde proteïnen
Tir
Getransloceerde intimine receptor
N-WASP proteïne
Neuraal Wiskott-Aldrich syndroom proteïne
Tccp
Tir-cytoskelet koppeling proteïne
Gb3
Globotriaosylceramide
SRP
Siderofoor receptor en porine proteïnes
pO157
Plasmide O157
THP1
Humane monocyten cellijn
EAST1
Enteroaggregatieve Escherichia coli hitte-stabiel enterotoxine 1
VEGF
Vasculaire endotheliale groeifactor
vWf
von Willebrand factor
IFN
Interferon
INHOUDSOPGAVE SAMENVATTING .................................................................................................................................... 1 INLEIDING ............................................................................................................................................... 2 LITERATUURSTUDIE ............................................................................................................................. 3 1.
Escherichia coli ........................................................................................................................ 3 1.1 Serologische classificatie van Escherichia coli ......................................................................... 3 1.1
Classificatie van diarreeveroorzakende types van Escherichia coli .................................... 4
1.2
Detectiemethoden voor Escherichia coli O157:H7 .............................................................. 4
2.
Infectie met Escherichia coli O157:H7..................................................................................... 5 2.1
Verspreiding van de bacterie ............................................................................................... 5
2.2
Overdracht van de bacterie naar de mens .......................................................................... 6
2.3
Kolonisatie in herkauwers .................................................................................................... 8
2.3.1
Rund ................................................................................................................................ 9
2.3.2
Kleine herkauwers ......................................................................................................... 10
2.4
Preventie van de verspreiding vanuit herkauwers ............................................................. 11
2.4.1
Vaccinatie ...................................................................................................................... 11
2.4.2
Voeding .......................................................................................................................... 12
2.4.3
Probiotica ....................................................................................................................... 13
2.4.4
Antibacteriële stoffen ..................................................................................................... 13
2.4.5
Bacteriofagen ................................................................................................................. 14
2.4.6
Methodes tijdens vleesverwerking................................................................................. 14
3.
Pathogenese van een Escherichia coli O157:H7 infectie...................................................... 15 3.1
Shiga toxines ..................................................................................................................... 15
3.2
Enterohemolysine .............................................................................................................. 16
3.3
Pathogenese bij dieren ...................................................................................................... 16
3.4
Pathogenese bij mensen ................................................................................................... 17
3.4.1
Hemorragische colitis .................................................................................................... 18
3.4.2
Hemolytisch uremisch syndroom ................................................................................... 19
3.4.3
Trombotische trombocytopenische purpura .................................................................. 20
3.5
De behandeling van een Escherichia coli O157:H7 infectie in mensen ............................ 20
DISCUSSIE ........................................................................................................................................... 22 REFERENTIELIJST .............................................................................................................................. 23
SAMENVATTING Enterohemorragische Escherichia coli (EHEC) O157:H7 is een gram negatieve pathogene bacterie die verantwoordelijk is voor ernstige voedselgerelateerde ziektebeelden bij de mens zoals hemorragische colitis, hemolytisch uremisch syndroom en trombocytopenische trombotische purpura. Een besmetting van de voedselketen kan enorme economische gevolgen hebben omdat besmet voedsel van de markt moet worden gehaald. EHEC zijn Shiga-toxine producerende bacteriën die via binding op de glycolipide receptor een effect hebben op cellen in het endotheel en de nier. De bacterie wordt naar de mens overgedragen vanuit herkauwers via voedsel, de omgeving, direct contact met dieren en mens-op-mens transmissie. Door het vormen van ‘attaching en effacing’ lesies met behulp van het type III secretie systeem kan de bacterie koloniseren. E. coli O157:H7 is geen onderdeel van de normale flora van het gastro-intestinaal stelsel en veroorzaakt een immuunrespons na infectie. Deze immuunrespons is echter onvoldoende voor bescherming tegen herinfecties. Bij runderen is er een tropisme voor de rectoanale overgang aangetoond, terwijl er in schapen en geiten geen specifiek tropisme kon gezien worden. De ernst van de humane symptomen en het lange termijn effect als gevolg van nierproblemen resulteren in hoge kosten. De huidige behandeling beperkt zicht tot een ondersteunende zorg, aangezien er geen therapie bestaat tegen een E. coli O157:H7 infectie. Het gebruik van antibiotica wordt afgeraden omdat ze de vrijstelling van Shiga-toxines uit de bacteriën kunnen bevorderen en zo de symptomen verergeren. Om de verspreiding van de herkauwers naar de mens te verminderen, maakt men gebruik van vaccinatie, probiotica, antibacteriële stoffen, bacteriofagen en maatregelen tijdens de vleesverwerking. Deze strategieën zijn echter inefficiënt en daarom moet er gezocht worden naar nieuwe alternatieven om de besmetting van runderen met E. coli O157:H7 te verminderen.
Sleutelwoorden: Escherichia coli O157:H7 – Herkauwers – Infectie – Mens – Pathogenese
1
INLEIDING Escherichia coli (E. coli) is een vaak voorkomende bacterie die onderdeel is van de natuurlijke flora van het maagdarmkanaal van mens en dier. Sommige stammen zijn echter zeer pathogeen en kunnen ernstige ziektebeelden veroorzaken. Enterohemorragische Escherichia coli (EHEC), waarvan E.
coli
O157:H7
het
best
bestudeerde
voorbeeld
is,
vormen
een
belangrijke
groep
voedselgerelateerde pathogenen die verantwoordelijk zijn voor ernstige ziektebeelden bij de mens (1). In 2011 stond E. coli O157:H7 in de Verenigde Staten in de top vijf van voedselgeassocieerde pathogenen die aanleiding geven tot hospitalisatie (2). In België worden sinds 1996 jaarlijks tussen de 43 en 53 patiënten met ziektesymptomen ten gevolge van een E. coli O157 infectie gediagnosticeerd. Enkel Salmonella enterica en Campylobacter jejuni en coli komen vaker voor (3). EHEC bacteriën zijn in staat om ‘attaching en effacing’ (AE) lesies te veroorzaken in het maagdarmkanaal en produceren Shigatoxines (Stx), ook verotoxines of verocytotoxines (VT) genoemd omdat ze toxisch zijn voor Vero cellen. Bacteriën die Stx kunnen produceren worden ook wel Shigatoxine producerende E. coli (STEC) of verocytotoxine producerende E. coli (VTEC) genoemd. EHEC kan dus beschouwd worden als een subgroep van STEC. Herkauwers zoals runderen, schapen en geiten zijn het belangrijkste reservoir maar vertonen geen klinische symptomen na een infectie. In mensen kan een EHEC infectie echter chronische ziektebeelden zoals hemorragische
colitis
(HC),
hemolytisch
uremisch
syndroom
(HUS)
en/of
trombotische
trombocytopenische purpura (TTP) veroorzaken (1). E. coli O157:H7 werd in 1982 voor het eerst ontdekt als de oorzaak van twee uitbraken met bloederige diarree in 1982 in de V.S. (4). In 1983 werd dit serotype ook gelinkt aan enkele patiënten met HUS (5). Pas na een grote uitbraak in verschillende staten in de V.S. in 1993 werd E. coli O157:H7 beschouwd als een belangrijk en potentieel gevaarlijk pathogeen. Tussen 1982 en 2002 zijn in de USA in totaal 350 uitbraken (d.w.z. ≥ 2 patiënten met een gemeenschappelijke infectiebron) gerapporteerd, waarbij 4,1% van de patiënten HUS ontwikkelde en 0,5% overleed (6). In 1996 was er een grote epidemie in Japan waarbij meer dan 6000 scholieren besmet werden met E. coli O157 na het eten van massaproductiemaaltijden. Meer dan 670 patiënten werden opgenomen in ziekenhuizen en 3 kinderen overleefden de infectie niet (3). Naast E. coli O157 zijn er nog andere EHEC serogroepen die aanleiding kunnen geven tot ziekte bij mensen, zoals O26 en O111 waarvan uitbraken met humane ziektegevallen in verschillende landen zijn gemeld (7). In 2011 dacht men in Duitsland te maken te hebben met een nieuwe uitbraak van EHEC op basis van de klinische tekens (HC en HUS) (1). Tijdens deze uitbraak werden bijna 4000 mensen geïnfecteerd en werden 900 cases van HUS vastgesteld waarbij 54 mensen overleden (8). Uiteindelijk bleek dit het O104:H4 serotype te zijn dat wél Stx kon produceren maar geen AE lesies veroorzaakte. Deze STEC bacterie kon adhereren en koloniseren in het maagdarmkanaal zoals enteroaggregatieve E. coli (EAEC) met behulp van adhesines (1). Hoewel men vermoedt dat groentekiemen geïmporteerd uit Egypte de oorzaak kunnen zijn, is de bacterie zelf daarin nooit aangetoond (8).
2
LITERATUURSTUDIE 1. Escherichia coli 1.1 Serologische classificatie van Escherichia coli
E. coli is een gram negatieve staafvormige bacterie behorend tot het genus Escherichia binnen de familie Enterobacteriaceae. E. coli bacteriën worden serologisch geclassificeerd op basis van hun antigenen. Routinematig worden de O antigenen van het lipopolysacharide (LPS) en de H antigenen van de flagel bepaald. Er bestaan 174 verschillende O antigenen en 53 verschillende H antigenen (9). LPS is een onderdeel van de buitenste membraan van de celwand van de bacterie. Zoals te zien is in figuur 1, bestaat LPS uit een buitenste polysacharide deel, een kern van suikers en een binnenste laag van langketenige vetzuren (lipide A). Het buitenste deel is het O antigen dat wordt gebruikt voor identificatie. LPS kan vrijkomen bij schade aan de celwand en wordt dan een zeer schadelijk endotoxine door het vrijkomen van het lipide A deel (10). LPS roept een sterke immuunrespons op omdat monocyten en macrofagen reageren door het vrijstellen van pro-inflammatoire mediatoren zoals interleukine-6 (IL-6), IL-1β en tumor necrose factor-α (TNF-α). Lokaal zorgen deze stoffen voor een stimulatie van de ontsteking en een sturing van het immuunsysteem zodat de infectie snel onder controle komt. Als LPS in de bloedbaan komt, is er echter een kans op een systemische ontstekingsreactie die gepaard gaat met orgaanfalen, shock en eventueel sterfte (11). De flagel zorgt voor beweging van de bacterie naar of weg van stoffen (chemotaxis). Een flagel is opgebouwd uit drie delen, die te zien zijn in figuur 2: het basale lichaam, een haak en het filament. Het basale lichaam vormt de verbinding met de rest van de bacterie en is de motor van de flagel. De haak zorgt voor de verbinding met het filament dat is opgebouwd uit het proteïne flagelline, dit is het H antigen. Flagelline is variabel in het centrale deel van het filament waardoor er verschillende H antigenen kunnen gevonden worden (12,13).
Fig. 1. De verschillende onderdelen van het
Fig. 2. De opbouw
van een flagel. Het basale
lipopolysacharide (uit Swain et al., 11).
lichaam bestaat uit vier ringen, waaraan de haak en het filament zijn bevestigd (naar Todar, 14).
3
1.1 Classificatie van diarreeveroorzakende types van Escherichia coli
Van de E. coli stammen die diarree kunnen veroorzaken worden vijf belangrijke categorieën onderscheiden. Dit zijn enterotoxigene E. coli (ETEC), enteropathogene E. coli (EPEC), enteroinvasieve E. coli (EIEC), enteroaggregatieve E. coli (EAEC) en enterohemorragische E. coli (EHEC). Hiernaast zijn er nog E. coli stammen waarvan het klinisch belang onduidelijk is (15). ETEC produceren het hitte-stabiel (ST) en/of het hitte-labiel (LT) enteroxotoxine. Deze stammen veroorzaken diarree bij reizigers en kinderen in ontwikkelingslanden. Naast diarree kunnen patiënten abdominale krampen, misselijkheid en hoofdpijn hebben (15). EPEC en EHEC veroorzaken AE lesies in de darm, waardoor na vasthechten de villi worden weggevaagd. Bij jonge kinderen veroorzaakt EPEC een persisterende diarree met overgeven en koorts. EHEC is hiernaast in staat om Stx te produceren zodat HC, HUS en TTP kunnen ontstaan (15,16). EIEC zijn in staat om enterocyten van het colon te invaderen zodat een waterige, soms bloederige, diarree ontstaat. Deze categorie komt minder vaak voor dan ETEC en EPEC. EAEC adhereren aan enterocyten door middel van aggregatie, waarbij de bacteriën zich aan elkaar vasthechten tegen het oppervlak van de gastheercel. Kinderen, reizigers en aids patiënten kunnen diarree krijgen bij een infectie met EAEC, waarbij ook abdominale pijn en koorts optreedt (15).
1.2 Detectiemethoden voor Escherichia coli O157:H7
Verschillende eigenschappen van E. coli kunnen worden gebruikt voor het detecteren van de bacterie. Zo zijn ze katalase positief, nitraat reductase positief, indol positief en oxidase negatief. Verder kunnen ze aëroob of anaëroob vermeerderen en groeien ze goed op de MacConkey agar, een selectieve voedingsbodem voor gram negatieve bacteriën. E. coli bacteriën geven roze kolonies bij groei op deze agar omdat ze in staat zijn lactose te fermenteren (15, 17). Om specifiek E. coli O157:H7 te detecteren, kan men selectieve agars gebruiken. Ten eerste kan men sorbitol toevoegen aan de MacConkey agar (SMAC). Het grootste deel van de E. coli bacteriën kan sorbitol snel fermenteren waardoor ze roze kleuren op SMAC. De meeste O157 stammen zijn daarentegen niet in staat om sorbitol te fermenteren waardoor de kolonies grijs blijven (15). Om E. coli O157:H7 te kunnen onderscheiden van andere kiemen die sorbitol niet kunnen fermenteren, is de CT-SMAC ontwikkeld. Aan SMAC wordt dan tellurite en cefixime toegevoegd, waardoor niet-O157 E. coli en andere kiemen, zoals Proteus spp., worden geïnhibeerd (18). Vóór het uitvoeren van testen kan het nodig zijn een staal, zoals feces, eerst aan te rijken omdat er vaak een laag aantal E. coli aanwezig is. Meestal wordt hiervoor een Tryptose of E. coli bouillon gebruikt, waaraan selectieve stoffen zoals een antibioticum worden toegevoegd. Een staal wordt geïncubeerd op 37°C voor 16-24 uur lang, rekening houdend met de werkingsduur van de selectieve stoffen (19). Een specifieke manier om de concentratie in een staal te vergroten, is het gebruik van immunomagnetische separatie. Hierbij worden magnetische beads gebruikt, die zijn gecoat met polyklonale antistoffen tegen E. coli O157:H7. Door een magnetisch veld op het staal te zetten,
4
worden de complexen van beads met bacteriën geconcentreerd waarna deze worden uitgeplaat op een agar (17, 20). Verschillende testen zijn ontwikkeld om E. coli O157:H7 te detecteren in stalen. Veel gebruikte methoden tegenwoordig zijn de Enzyme Linked Immuno Sorbent Assays (ELISA) en polymerase kettingreactie (PCR). Een ELISA maakt gebruik van gecoate en detectie antilichamen waartussen een Stx of O157 antigeen wordt gevangen. Het detectie antilichaam is gebonden aan een enzym of een secundair antilichaam met enzym waardoor een reactie plaatsvindt bij het toevoegen van een substraat. Als er antigenen van EHEC aanwezig zijn zal deze reactie plaatsvinden en kan men een kleurverandering in het staal waarnemen. Deze ELISA is beschikbaar in commerciële kits. De PCR-methode maakt gebruik van het DNA om E. coli O157:H7 te detecteren. Na denaturatie van het DNA worden primers gebruikt die binden aan specifieke regio’s in het enkelstrengig DNA om amplificatie van bepaalde genen mogelijk te maken. Na amplificatie van de fragmenten worden deze gescheiden via agarose gel elektroforese (17). Multiplex PCR maakt het mogelijk om meerdere sequenties tegelijkertijd te amplificeren, hierdoor is deze methode veel sneller dan de conventionele PCR (21). Door het gebruik van real-time PCR kan de amplificatie van fragmenten al gezien worden tijdens het plaatsvinden van de reactie in plaats van enkel erna (22). Een PCR kan uitgevoerd worden op een enkele kolonie van een cultuur, op een bouilloncultuur of zelfs rechtstreeks op een staal. Verschillende genen worden gebruikt om de bacterie op te sporen. Een voorbeeld is het fliC gen, dat codeert voor het H7-antigen (23). Om toxineproductie te detecteren kunnen de Stx genen gebruikt worden (24).
2. Infectie met Escherichia coli O157:H7 2.1 Verspreiding van de bacterie
E. coli O157:H7 kan zich verspreiden in de omgeving doordat overleving en/of vermeerdering buiten het gastro-intestinaal stelsel van zijn gastheren mogelijk is. In organisch materiaal kan de kiem lang overleven, maar de bacterie is gevoelig aan uitdrogen en desinfectantia zoals polymyxine B en chloorhexidine (15, 25). De bacterie kan overleven en vermenigvuldigen in fecaal materiaal (26). E. coli O157:H7 kiemen, geïsoleerd uit mensen, kunnen verschillende maanden overleven in rundermest bij temperaturen van 22°C en 37°C (27). Afhankelijk van de omstandigheden, kan de bacterie ook voor langere periodes overleven in schapenmest. Hierdoor wordt het belang van fecale besmetting van het milieu duidelijk (28). Hiernaast kan de bacterie ook overleven in bodembedekking, zoals stro en zaagsel, en wordt de groei bevorderd als er runderurine aanwezig is. Materiaalkeuze kan een rol spelen in de mogelijke verspreiding omdat de bacterie in zand, vergeleken met zaagsel, minder lang kan overleven (29, 30, 31). Overblijfselen van voeder, zoals hooi dat binnen of buiten een stal ligt, kunnen ook fungeren als een overlevingsbron van E. coli (30).
5
Tevens kan EHEC overleven op verschillende gladde materialen, zoals hout of gegalvaniseerd staal. Bij een lage temperatuur (5°C) zal de bacterie langer overleven en ook het toevoegen van vocht heeft een positieve invloed op de overlevingsduur (32). Hoge temperaturen en droogte werken de overleving van de bacteriën tegen (25). Ook in de bodem kan de bacterie overleven. Hierbij zijn de samenstelling en textuur van de grond bepalend voor de overlevingsduur van E. coli. In klei overleeft de bacterie langer dan in zand. Klei heeft een fijnere textuur dan zand en bevat meer nutriënten, zoals stikstof en organische koolstof (33). Water kan eveneens optreden als een reservoir of bron van infectie voor E. coli O157:H7 op een boerderij. Een positief dier kan de rest van de kudde besmetten door te drinken uit dezelfde watertrog (34, 35). Ook in een meer of zwembad kan de bacterie overleven (6). Er zijn vele factoren die de overleving in water beïnvloeden, waarbij temperatuur, watertype, -bron en concentratie van bacteriën van groot belang zijn (35). Een andere manier waarop E. coli O157:H7 zich kan handhaven in de omgeving is door het vormen van biofilms. Hierdoor is de bacterie beter beschermd tegen invloeden van buitenaf en heeft het een betere overlevingskans in het milieu. Omdat E. coli op vele materialen, waaronder roestvrij staal, biofilms kan maken, kan deze manier van verspreiding gevolgen hebben tijdens de verwerking van vlees door contaminatie van gereedschappen of de omgeving. Om de biofilms te verwijderen, is het nodig om de materialen eerst fysisch schoon te maken en pas daarna desinfectantia te gebruiken (36).
2.2 Overdracht van de bacterie naar de mens
Fig. 3. De belangrijkste infectieroutes naar de mens: besmet voedsel, omgeving, direct contact met dieren en mens op mens transmissie (uit Fairbrother en Nadeau, 37).
6
E. coli O157:H7 kan op verschillende manieren overgedragen worden naar mensen. De infectieuze dosis van de bacterie is zeer laag (1 tot 100 ‘colony forming units’ (CFU’s)) in vergelijking met bijvoorbeeld EPEC, waarvan 10
8
10
tot 10
CFU nodig is. Dit bevordert de infectie en de
verspreiding (38, 39). Figuur 3 toont dat er vier belangrijke infectieroutes zijn: besmet voedsel, de omgeving, contact met besmette dieren en mens-mens transmissie. Een eerste infectieweg verloopt via het consumeren van besmet voedsel afkomstig van het reservoir, de herkauwers. Hierbij speelt onder andere de consumptie van onvoldoende gekookt, onvoldoende gebakken of rauw vlees een belangrijke rol (26). Vlees kan besmet worden met E. coli O157:H7 door fecale contaminatie van de huid en later het karkas of door biofilms op messen in de vleesverwerking (26, 36). Gehakt is een ideaal medium omdat de bacterie zich snel kan verspreiden in het vlees en er gemakkelijk kruiscontaminatie optreedt (26). Het consumeren van ongaar gehakt kan dus een risico zijn voor infectie met E. coli (40). Hiernaast kunnen ongepasteuriseerde melk en afgeleide producten een bron van infectie zijn voor mensen (6). Deze producten zijn afkomstig van koeien, schapen of geiten (41, 26). Andere voedsel-gerelateerde infectiebronnen kunnen fruit en groenten zijn. Bij verschillende groenten, zoals sla en spinazie, kan E. coli O157:H7 aanwezig zijn op het oppervlak door contaminatie van het gebruikte water of via de aanwezigheid van wilde dieren en boerderijen in de omgeving (42, 26). Een deel van deze infecties kan ook verklaard worden door kruiscontaminatie in de keuken (6). Producten gemaakt van fruit, zoals appelcider, kunnen ook infecties veroorzaken bij de mens (43). Pasteuriseren of het toevoegen van bepaalde stoffen, zoals kaneelolie, kan zorgen voor een reductie van het aantal bacteriën (26). Een tweede belangrijke infectiebron is de omgeving, waarbij men besmet kan worden door te lopen op een grasveld waarop vee heeft gegraasd. Zoals eerder vermeld is mest een goede voedingsbodem voor E. coli waardoor deze weide een bron van infectie kan zijn (44). Hiernaast is gecontamineerd omgevingswater een mogelijke oorzaak van infecties. Oppervlaktewater kan besmet worden met EHEC via het afvloeien van water van weides waarop runderen hebben gelopen en via bemesting met besmette feces. In veel landen is het water in rivieren en stromen besmet met mest (45). Ook in Nederland werd de bacterie gevonden in drinkwaterbronnen in de nabijheid van weides (46). De verspreiding van de bacterie in de omgeving wordt in de hand gewerkt doordat het water een mogelijk reservoir voor E. coli O157:H7 kan zijn. De grootste EHEC uitbraak gerelateerd aan besmetting van water werd gezien in Canada. De drinkwatervoorziening was gecontamineerd door regenwater afkomstig van velden waarop E. coli O157:H7 positieve runderen graasden. Deze uitbraak resulteerde in 7 doden en meer dan 2300 positieve individuen (45). Mensen kunnen ook besmet worden met de bacterie door te zwemmen in water dat gecontamineerd is met E. coli (6, 47). Een derde infectiebron is het directe contact met herkauwers en/of hun mest. Zoals eerder beschreven, blijft E. coli lang aanwezig en infectieus in de omgeving. Hierdoor kan bijvoorbeeld het bezoeken van een kinderboerderij een risico inhouden als er geïnfecteerde dieren aanwezig zijn of waren (48). Aangezien E. coli O157:H7 meerdere dagen kan overleven op de huid van koeien na contact met mest, kan het aanraken van de dieren gevaarlijk zijn (6, 49). Huisdieren die nabij vee leven kunnen ook drager zijn op hun vacht door het contact met vee en zo een bron van besmetting voor mensen zijn (50). Ook honden en katten die niet op een boerderij leven, zijn al in verband
7
gebracht met besmettingen (51). De infectie kan dan optreden na hand-tot-mond overdracht. Handen wassen na contact met vee of hun omgeving kan het optreden van deze infecties reduceren (6). Een laatste bron is het directe contact tussen mensen. Omdat de infectieuze dosis laag is, kan mens-mens transmissie snel optreden met een grote uitbraak tot gevolg (52). Plaatsen waar veel mensen samenkomen, zoals scholen of kinderopvang, kunnen bijdragen aan de verspreiding. Handhygiëne en het voorkomen van contact met ontlasting kan erg belangrijk zijn bij het beperken van deze verspreiding (6).
2.3 Kolonisatie in herkauwers
E. coli O157:H7 koloniseert de darmtractus van herkauwers en vormt daarbij AE lesies (53). Dit proces verloopt in stappen waarbij er een initiële vasthechting aan de intestinale epitheliale cel is, gevolgd door het verdwijnen van microvilli en secretie van verschillende virulentiefactoren via een bacterieel type III secretie systeem (T3SS). Door de signaaltransductie wordt een intiem contact tussen de bacterie en de gastheercel gevormd. Er treden veranderingen op in het cytoskelet en er wordt een voetstukje gevormd waarop de bacterie rust (54).
Fig. 4. Het type III secretie systeem, waarmee de bacterie een verbinding maakt met een gastheercel (uit Garmendia et al., 55).
8
Om AE lesies te kunnen veroorzaken, moet E. coli O157:H7 beschikken over het ‘Locus for Enterocyte Effacement’ (LEE). De genen in deze regio coderen voor belangrijke virulentiefactoren, zoals het T3SS, E. coli gesecreteerde proteïnes (Esp), intimine en de getransloceerde intimine receptor (Tir) (56). Bij de initiële adhesie speelt het T3SS een belangrijke rol. Dit systeem zorgt voor een translocatie van EspB en EspD naar de gastheercel, zoals te zien is in figuur 4. Voor deze translocatie is het naaldvormige proteïne EscF van belang. Hieraan wordt een filamenteuze structuur, gevormd door polymerisatie van EspA proteïnes, vastgehecht. Dit buisvormig aanhangsel vormt een verbinding met de gastheercel, zodat translocatie mogelijk wordt (55, 57). Op deze manier kan de intracellulaire structuur van de gastheercel worden veranderd, terwijl de bacterie zelf extracellulair blijft. Er vinden veranderingen plaats in het actine cytoskelet, de microtubuli en de ‘tight junctions’. Door het beïnvloeden van de tight junctions verhoogt de permeabiliteit van de cellulaire contacten en gaat de barrièrefunctie van de darm verloren (55, 58). Na de translocatie wordt EspA losgekoppeld van de bacteriële cel om een intieme adhesie mogelijk te maken (59). Voor de intieme vasthechting van E. coli O157:H7 aan de enterocyt zijn intimine en Tir noodzakelijk. Tir werd, zoals EspB en EspD, overgebracht naar de gastheercel via de EspA filamenten en bevindt zich dan ter hoogte van de plasma membraan (59, 60). Deze receptor bestaat uit een haarspeld structuur in het cytosol en een extracellulaire lus tussen twee transmembranaire delen waaraan intimine kan binden (61). Intimine bevindt zich voor een deel in de buitenste membraan van de bacterie en strekt zich met een ander deel uit buiten de bacterie waardoor het kan binden op receptoren (62). Er zijn vijf verschillende types van intimine (α, β, γ,δ ε), waarvan intimine γ specifiek is voor E. coli O157 en EPEC O55:H7. Intimine kan binden aan Tir, maar ook aan bepaalde receptoren van gastheercellen. Het type intimine kan hierdoor een invloed hebben op de plaats van aanhechting van E. coli O157:H7 (63). Tir zorgt voor een verandering in het cytoskelet van de cel door te binden aan het N-WASP proteïne (neuraal Wiskott-Aldrich syndroom proteïne) met behulp van het Tircytoskelet koppeling proteïne (TccP/EspF), dat gesecreteerd wordt door T3SS (64). Filamenteus actine verzamelt zich onder de receptor, waardoor een voetstuk ontstaat waarop de bacterie rust. Ook andere substanties van het cytoskelet, zoals α-actinine en taline, accumuleren in het voetstuk en binden actine (55, 61).
2.3.1
Rund
Runderen zijn één van de belangrijkste bronnen van EHEC-infecties bij mensen. De dieren worden asymptomatische dragers als hun maagdarmkanaal wordt gekoloniseerd (65). E. coli O157:H7 kan echter niet beschouwd worden als een deel van de normale flora van het maagdarmkanaal omdat de kolonisatie aanleiding geeft tot een lokale immuunreactie met vorming van antistoffen (66). Uit de studie van Naylor et al. (67) blijkt dat de kolonisatie van E. coli O157:H7 bacteriën vooral aanwezig is aan het einde van het rectum. De grootste aantallen worden aangetroffen op de rectoanale junctie waar het cilindrisch epitheel van het rectum overgaat in het plaveisel epitheel van de anus. Op deze plaats werden na kolonisatie ook AE-lesies vastgesteld (68). De rectoanale junctie is rijk aan lymfoïde follikels, die de reden kunnen zijn dat de EHEC bacteriën hier koloniseren. Naylor et al. (67) stelden
9
deze hypothese op omdat al gekend is dat andere Enterobacteriaceae een tropisme hebben voor lymfoïdrijk weefsel. Daarnaast stelde men in eerder onderzoek vast dat intimine γ, belangrijk in de kolonisatie, een rol kan spelen in de specificiteit van E.coli O157:H7 voor Peyerse platen in mensen (69). Een binding van EHEC aan de lymfoïde follikels in de terminale regio van het rectum in kalveren kon in later onderzoek echter niet bevestigd worden, waardoor de reden voor het tropisme van de rectoanale junctie nog onbekend blijft (66). E. coli O157:H7 wordt na kolonisatie in grote hoeveelheden uitgescheiden in de feces. Bij experimenteel geïnoculeerde kalveren werden AE lesies gevonden in het rectum, waardoor de eerdere bevindingen bevestigd werden. Hiernaast werden echter ook kleinere hoeveelheden E. coli O157:H7 aangetroffen in de pens, dunne darm, proximale colon en in lymfoïd weefsel distaal van de ileocecale klep (66). Er zijn grote verschillen in de uitscheiding tussen dieren onderling. Dieren die verantwoordelijk zijn voor een grotere transmissie dan andere dieren als gevolg van een langere persistentie van de 4
excretie, door het uitscheiden van zeer grote hoeveelheden (meer dan 10 CFU/gram feces) of door een combinatie van deze factoren, worden ‘supershedders’ genoemd (67, 70). De kolonisatie van EHEC ter hoogte van de rectoanale junctie heeft het meeste invloed op het aantal uitgescheiden bacteriën (67). Door de aanwezigheid van supershedders is slechts een klein aantal runderen verantwoordelijk voor het grootste deel van de transmissie van EHEC (71). De huid van deze supershedders kan sterk gecontamineerd worden door E. coli O157:H7 waardoor er een grotere kans is op karkascontaminatie bij het slachten (72). Recent is gebleken dat vele factoren een invloed kunnen hebben op de transmissie en concentratie van uitscheiding. Van belang hierbij zijn de leeftijd van het dier, het seizoen, de voeding, de aanwezigheid van stress, de huisvesting, het management, intermitterende of continue excretie en het genotype van E. coli O157:H7 (73). Over de prevalentie van EHEC bij runderen zijn vele verschillende studies gedaan. In NoordAmerika zijn prevalenties gevonden van 10% tot 26% bij vleeskoeien (74, 75). Soortgelijke cijfers zijn bekend vanuit Europa, onder andere in Italië waar in een studie 11% van de onderzochte karkassen positief werden bevonden (76, 77). Uit een studie gedaan in 2002 in België bleek dat 6 tot 10% van de runderen hier besmet is met E. coli O157:H7 (78). In vele studies wordt geen rekening gehouden met supershedders, waardoor er grote variaties in onderzoeksresultaten kunnen ontstaan (65). De studie van Low et al. (79) heeft onderscheid gemaakt tussen de supershedders en andere positieve runderen in Schotland, waarbij de prevalenties respectievelijk 3,7 % en 11% waren. De verschillende onderzoekers hebben echter nog geen overeenstemming bereikt over de precieze definitie van een supershedder, mede door de vele factoren die de mate van excretie van EHEC bepalen (80).
2.3.2
Kleine herkauwers
Naast runderen kunnen ook kleine herkauwers, zoals het schaap en de geit, besmet worden met EHEC en zo een bron van infectie voor de mens zijn. Besmettingen komen voornamelijk voor door het consumeren van melkproducten en kaas (81). Omdat geiten vaker contact maken met mensen, zijn zij een grotere directe bron van infectie dan schapen (54).
10
Geiten kunnen na orale inoculatie grote hoeveelheden E. coli O157:H7 uitscheiden gedurende enkele weken, wat wijst op kolonisatie. In het caecum, colon en rectum werden na een aantal dagen AE lesies en kiemen gezien (53, 82). Ook in experimenteel geïnoculeerde schapen konden AE lesies terug gevonden worden in het caecum en rectum. Kiemen werden ook in andere delen van het maagdarmstelsel, zoals duodenum en jejunum, gevonden na cultuur (83). Uit deze studies blijkt dat E. coli O157:H7 bij de kleine herkauwers niet hetzelfde weefseltropisme vertoont als bij het rund. Ook werd er geen specifiek tropisme gevonden voor lymfoïde weefsels (53). De prevalentie van E. coli O157:H7 is minder onderzocht in kleine herkauwers dan bij rundvee. Tijdens een studie in Nederland uit 1998 (84) werd E. coli O157 gevonden in 3,8% tot 4,1% van de schapen in slachthuizen. Hierbij werd een grote gelijkenis gevonden tussen de geïsoleerde genotypes van runderen, schapen en mensen. Beide diersoorten zijn dus een belangrijk reservoir voor de mens. In Italië werd een prevalentie bij volwassen schapen in slachthuizen gemeten van 7,1% en bij een studie in Schotland werd een prevalentie gevonden van 3,4% (85, 86). In Californië, USA, werd een studie naar de prevalentie gedaan op drie schapenbedrijven. Er werd een grote variatie gevonden, waarbij de prevalentie het hoogst was bij jonge schapen die met een energierijk voeder werden vetgemest. Ook werd er meer E. coli O157:H7 gedetecteerd in de zomermaanden, wat overeenkomt met de bevindingen in Italië (85, 87)).
2.4 Preventie van de verspreiding vanuit herkauwers
Omdat E. coli O157:H7 een risico kan inhouden voor de mens, is men op zoek gegaan naar manieren om de verspreiding vanuit herkauwers te verminderen. Door het verminderen van besmettingen op bedrijfsniveau kan men de contaminatie van producten van herkauwers verminderen én kunnen besmettingen van mensen door direct contact en omgevingscontaminatie worden verminderd. Hierbij is het management van de veehouderij van belang (77). Men heeft geprobeerd de uitscheiding van EHEC te verminderen door middel van vaccinatie, voedingsaanpassingen, probiotica, antibacteriële stoffen en bacteriofagen. Daarnaast heeft men ook maatregelen genomen om contaminatie tijdens de verwerking van producten voor humane consumptie te verminderen.
2.4.1
Vaccinatie
Eén van de mogelijkheden om fecale uitscheiding te verminderen, kan vaccineren zijn. In Canada TM
is het Econiche -vaccin ontwikkeld op basis van T3SS proteïnen dat in Canada en het Verenigd Koninkrijk op de markt is gebracht (88). Verschillende studies hebben het effect van vaccinatie met T3SS onderzocht. Uit een aantal studies, onder experimentele omstandigheden en met behulp van een klinische veldstudie, bleek dat vee significant minder EHEC bacteriën uitscheidt na vaccinatie. In het serum van gevaccineerde kalveren werden hogere titers van antistoffen tegen T3SS proteïnes gevonden dan bij de niet-gevaccineerde dieren (89, 90). In tegenstelling tot deze resultaten konden Van Donkersgoed et al. (91) geen significant effect op de uitscheiding van E. coli O157:H7 na vaccinatie met T3SS proteïnes aantonen. Na het veranderen van de samenstelling van het vaccin, in
11
het bijzonder het adjuvans, werd in een andere studie het effect op de kolonisatie in het terminale rectum onderzocht. De met Econiche
TM
gevaccineerde dieren hadden 92% minder kans om op deze
plaats gekoloniseerd te worden ten opzichte van niet-gevaccineerde dieren (92). Daarnaast is er ook een vaccin ontwikkeld op basis van de siderofoor receptor en porine proteïnes (SRP) van de bacterie door het bedrijf Epitopix, dat geregistreerd is in de V.S. (93). De siderofoor receptor zorgt ervoor dat EHEC ijzer kan opnemen, wat nooodzakelijk is voor groei en kolonisatie van de bacterie. Door te vaccineren kunnen runderen antistoffen ontwikkelen tegen de receptor waardoor de opname van ijzer door de bacterie wordt geblokkeerd. Uit onderzoek is gebleken dat runderen na toediening van het vaccin op basis van SRP minder E. coli O157:H7 gingen uitscheiden in de mest (94). Snedeker et al. (95) hebben de resultaten over het effect van de vaccinaties tegen T3SS en SRP van verschillende studies vergeleken. Hoewel er een significante reductie van fecale uitscheiding werd gevonden, waren de resultaten vrij uiteenlopend waarschijnlijk omdat er verschillende dosissen en locaties voor vaccinatie zijn gebruikt in de studies. Ook werden bij de experimentele studies kleine groepen van runderen gebruikt waardoor het onduidelijk is of de resultaten geëxtrapoleerd kunnen worden naar commerciële bedrijven waar vele runderen bij elkaar worden gehuisvest (95). Naast T3SS en SRP is ook intimine gebruikt om herkauwers te vaccineren. Bij kalveren, gevaccineerd met intimine γ en EspB, werd na experimentele inoculatie met E. coli O157:H7 een lagere fecale uitscheiding vastgesteld dan bij niet-gevaccineerde dieren (96). Ook een vaccin op basis van intimine, EspA en Tir bleek te zorgen voor een verminderde fecale uitscheiding (97). Eerdere onderzoeken naar het effect van een vaccin op basis van intimine of EspA gaven aanleiding tot verhoogde concentraties antistoffen maar hadden geen significante invloed op de uitscheiding van EHEC (98, 99). In een recente studie is een vaccin gebaseerd op intimine γ ontwikkeld, waarbij verzwakte Salmonella bacteriën werden gebruikt als vector. Muizen vertoonden hoge concentraties antistoffen en een reductie van de fecale EHEC excretie na vaccinatie (100).
2.4.2
Voeding
Als tweede mogelijkheid is er onderzocht of de voeding van runderen een invloed op de kolonisatie en uitscheiding van E. coli O157:H7 heeft (101). Aanleiding hiervoor was het onderzoek van Diez-Gonzalez et al., (102). Hieruit bleek dat runderen die voornamelijk granen kregen, meer E. coli bacteriën hadden dan runderen die voornamelijk hooi of gras aten. Verschillende diëten uit de Verenigde Staten werden onderzocht op hun effect op EHEC uitscheiding. Vrije vetzuren blijken een belangrijke rol te spelen omdat ze toxisch zijn voor E. coli (101). Over het verschil tussen graan- en grasdiëten zijn uiteenlopende resultaten gevonden. Uit sommige onderzoeken bleek inderdaad dat granen zorgen voor een verminderde E. coli uitscheiding maar een ander onderzoek vond juist een hogere excretie van EHEC bij grazende dieren (101, 103). Hiernaast werd aangetoond dat voeding op basis van gerst zorgt voor een hogere prevalentie en een hogere uitscheiding in de mest ten opzichte van voeders op basis van maïs. Gerst wordt sneller gefermenteerd dan maïs waardoor er minder vrije vetzuren aanwezig zijn op de kolonisatieplaats van EHEC en de fecale pH hoger wordt (101). Tussen deze voeders is er geen verschil in de overleving in de feces, waardoor dit geen verklaring is voor de
12
hogere prevalentie (104). Als voeding voor vee kan ook een bijproduct van de ethanolproductie vanuit graan worden gebruikt, genaamd ‘distillers grain’. Dit kan in natte of droge vorm aan het vee worden gegeven voor de vetmesting. Uit onderzoek blijkt dat beide vormen aanleiding kunnen geven tot een hogere prevalentie van E. coli O157:H7 (105, 106). Naast deze voeders is ook het effect van vasten onderzocht, omdat dit wordt gebruikt voor en tijdens transporteren van het vee. Een aantal dagen vasten zorgt voor een verlaging van het aantal vrije vetzuren in het colon waardoor dit kan zorgen voor een toename van het uitscheiden van EHEC en voor het verhogen van de vatbaarheid voor kolonisatie (107).
2.4.3
Probiotica
Probiotica werden ook onderzocht voor hun effect op de verspreiding van E. coli O157:H7. Probiotica zijn commensale bacteriën die worden gegeven aan mens en dier om het aantal pathogene bacteriën in het maagdarmkanaal te verminderen door competitie (108). Door het toevoegen van probiotica aan het voeder van runderen wordt geprobeerd om de prevalentie van EHEC te doen dalen. De vergelijking van de resultaten van verschillende onderzoeken maakte duidelijk dat het oraal toedienen van een combinatie van Lactobacillus acidophilus en Propionibacterium freudenreichii zorgt voor een significante verlaging van de prevalentie van EHEC in runderen (109).
2.4.4
Antibacteriële stoffen
Tevens is onderzocht wat het effect van antibacteriële stoffen op de uitscheiding van EHEC is. Een voorbeeld hiervan is lactoferrine, een glycoproteïne dat ijzer kan binden en aanwezig is in onder andere mucosale secreties en melk. Lactoferrine heeft vele functies, waarvan de regulatie van de immuunrespons en bescherming tegen microbiële infecties hier vooral van belang zijn (110). In het geval van E. coli O157:H7 heeft lactoferrine een bacteriostatisch effect en zorgt het voor katalyse van EspA en EspB (111). Preventieve orale toediening van lactoferrine aan schapen geeft aanleiding tot een lager aantal geëxcreteerde bacteriën en een vermindering van de uitscheidingsduur (112). Ook chitosan, toegevoegd aan het voeder van runderen als micropartikels, geeft een reductie van EHEC uitscheiding. Chitosan is een natuurlijk polymeer dat wordt gebruikt om geneesmiddelen en vaccins tot in de distale delen van het maagdarmkanaal te brengen. Het effect van chitosan micropartikels op de uitscheiding van E. coli O157:H7 werd ontdekt doordat in een studie de controledieren, die enkel de micropartikels kregen, een verminderde excretie hadden. In vitro werd gezien dat de bacterie gaat binden aan chitosan micropartikels, wat kan verklaard worden doordat de chitosan molecules positief en de bacteriën negatief geladen zijn (113). Polymyxine B en chloorhexidine zijn tevens onderzocht in een experimentele studie op hun invloed op de excretie van EHEC. Beide antibacteriële stoffen zorgen voor een daling van de excretie bij directe toediening op de rectale mucosae (114).
13
2.4.5
Bacteriofagen
Een andere manier om de uitscheiding te verminderen, is het gebruik van bacteriofagen oraal of op de rectale mucosa ter hoogte van de rectoanale junctie (115). Bacteriofagen zijn bacteriële virussen die specifieke bacteriën invaderen. Nadat hun genoom in het chromosoom van de bacterie is geïncorporeerd, kunnen ze aanleiding geven tot een lytische cyclus waarbij het metabolisme van de bacterie wordt veranderd en deze ten onder gaat (116). Herhaalde rectale toediening van een combinatie van verschillende bacteriofagen in stieren zorgde voor een vermindering van de excretie maar niet voor een eliminatie van de bacterie. In muizen werd het aantal E. coli O157:H7 bacteriën in de darm sterk verminderd tot niet detecteerbaar na orale toediening. Orale toediening van een O157 specifieke bacteriofaag in schapen zorgde echter niet voor een vermindering van het aantal bacteriën. Redenen hiervoor kunnen de verschillen in spijsverteringsstelsel zijn of de plaats waar de bacterie vermenigvuldigt in de verschillende diersoorten (115). Ook in de voedselindustrie kunnen bacteriofagen eventueel ingezet worden, aangezien uit onderzoek is gebleken dat het aantal E. coli O157:H7 bacteriën op kippenhuid verminderde na toevoegen van een bacteriofaag (117).
2.4.6
Methodes tijdens vleesverwerking
Tijdens het verwerken van producten die afkomstig zijn van herkauwers, kan men maatregelen nemen om infecties te voorkomen. E. coli O157:H7 wordt niet vernietigd door de producten in te vriezen maar de groeicyclus stopt wel bij temperaturen lager dan 8°C (118, 119). Tijdens het verwerken van vlees houdt men daarom rekening met de omgevingstemperatuur en de tijdsduur. Bij temperaturen tot 10°C groeit EHEC traag. Op kamertemperatuur (rond 23°C) blijft de hoeveelheid E. coli O157:H7 de eerste 6 uur gelijk maar na langere tijd zal het aantal bacteriën stijgen (120). Verhitting kan worden gebruikt om de contaminatie met EHEC te verminderen of te elimineren. Men heeft aangetoond dat EHEC kan worden geëlimineerd uit geitenmelk door te verwarmen tot 72°C (121). Droge hitte sterilisatie kan gebruikt worden om de oppervlaktecontaminatie te verminderen. Bij temperaturen van 90 en 100°C wordt een grote reductie van het aantal E. coli O157:H7 bacteriën bekomen. Een nadeel van de droge hitte is dat het uitzicht van het vlees hierdoor verandert en dat dit niet efficiënt is bij gehakt tegen diepe contaminatie (26, 122). Chemische methodes kunnen ook worden gebruikt om de contaminatie door EHEC te verminderen. Een melkzuurdip kan zorgen voor een daling van CFU’s op gehakt en het rundvlees waarvan het wordt gemaakt (123). Sinds februari 2013 is het gebruik van melkzuur op runderkarkassen toegelaten in de Europese Unie (124). In de V.S. wordt lactoferrine gebruikt in een spray om het aantal micro-organismen op het oppervlak van vlees te verminderen. Deze spray, genaamd Activin
TM
bevat geïmmobiliseerd en natuurlijk lactoferrine.
Bij contact met E. coli O157:H7 en andere gram negatieve bacteriën, gaat Activin
TM
binden aan de
celwand van de bacterie. Hierdoor worden de cellulaire functies van de bacterie geïnhibeerd en wordt de binding van EHEC aan het vlees voorkomen. Hoewel het effect op E. coli O157:H7 niet significant groter is dan conventionele methodes (melkzuurspray en hogedrukreiniging), zorgt Activin
TM
voor een
reductie van het aantal coliformen en melkzuurbacteriën op vlees (123).
14
3. Pathogenese van een Escherichia coli O157:H7 infectie 3.1 Shiga toxines
E. coli O157:H7 kan twee types Stx produceren. Stx1 is identiek aan het toxine van Shigella dysenteriae terwijl Stx2 voor 56% homoloog is aan Stx1 (9). Stx1 vertoont minder variatie (Stx1c en Stx1d) in aminozuursequenties dan Stx2, waarvan 5 subtypes (Stx2c, Stx2d, Stx2e, Stx2f en Stx2g) geïdentificeerd zijn (125). Stx2e is de oorzaak van slingerziekte bij varkens (126). Stx2 wordt geassocieerd met ernstige symptomen bij mensen (9). De genen voor Stx zijn gelegen op een lambdoïde bacteriofaag (9). Deze bacteriofaag kan een lysogene cyclus doormaken, waarbij het genoom als een profaag kan worden geïncorporeerd in het bacteriële genoom (127). Een bacterie kan meerdere bacteriofagen met genen voor Stx bevatten, zodat het mogelijk is verschillende varianten tegelijk te produceren (128). Inductie van de bacteriofaag kan gebeuren door stoffen die de celwand of het DNA beschadigen, zoals antibiotica. Dit leidt tot een snelle stijging in toxineproductie en lyse van de bacteriële celwand. Quinolones, trimethoprim en furazolidone zijn voorbeelden van antimicrobiële stoffen waarvoor dit effect op STEC is aangetoond (129). Stx bindt aan een glycolipide receptor (Gb3) aan het oppervlak van een epitheel- of endotheelcel en komt de gastheercel binnen via receptor gemedieerde endocytose. Gb3 wordt bij de mens vooral gevonden in het endotheel en epitheel van de nier, microvasculaire endotheliale cellen in de lamina propria van de darm, trombocyten en bepaalde soorten lymfocyten (130). Runderen hebben geen Gb3 receptoren op endotheliale cellen, wat kan verklaren waarom vee asymptomatisch blijft bij infectie met E. coli O157:H7 (131). Voor het binden van Stx is niet alleen het aantal receptoren van belang, maar ook de organisatie van de membraan en de aanwezige isovormen van de receptor zijn belangrijk. De samenstelling van de membraan kan een invloed hebben op de bereikbaarheid van Gb3, waarbij vooral cholesterol en de fosfolipiden een belangrijke rol spelen. De verschillende isovormen van Gb3 hebben verschillende bindingsaffiniteiten voor Stx (128, 132). Ook zijn er verschillen ten opzicht van het type Stx. Gb3 heeft een tien keer hogere bindingsaffiniteit met Stx1 ten opzichte van Stx2, hoewel de binding met Stx2 stabieler is en Stx2 vaker verantwoordelijk is voor ziekte bij mensen. Als beide toxines worden geproduceerd door een EHEC bacterie, zal er bindingscompetitie optreden waardoor in verhouding minder Stx2 kan binden. Stx2 is hierdoor minder in staat een systemische effect uit te oefenen zodat een stam die positief is voor beide toxines aanleiding geeft tot minder ernstige ziektesymptomen (133, 134, 135). Na de endocytose en transfer door het Golgi apparaat zal Stx binden aan het ruw endoplasmatisch reticulum. Tijdens het transport door het Golgi apparaat wordt Stx geknipt in een A en B subunit door een enzyme, furine, waarna het A fragment een interactie aangaat met het 28S eukaryoot RNA van ribosomen (9). Door depurinatie, waarbij een adenine wordt verwijderd, worden de ribosomen geïnactiveerd waardoor de elongatie van peptides stopt. Dit kan letaal zijn voor de betrokken gastheercel (136). Door de depurinatie wordt ook een signaal transductie gestart die de ribotoxische stress respons wordt genoemd. Hierdoor worden cytokines en chemokines geactiveerd waardoor onder andere apoptose van de cel wordt geïnduceerd (137).
15
Stx kan een verhoogde expressie van nucleoline, een receptor voor intimine, veroorzaken op het oppervlak van epitheliale cellen. Hierdoor wordt er een toename van de adhesie van EHEC-bacteriën aan epitheliale cellen gezien (138). Daarnaast kan Stx een invloed uitoefenen op het immuunsysteem door het verminderen van de functie van T- en B-cellen bij binding. Tevens kan het toxine de activiteit van polymorfonucleaire leukocyten verminderen waardoor er minder bescherming tegenover de bacterie is (139). Ook monocyten en macrofagen zijn gevoelig aan Stx en zullen bij binding proinflammatoire cytokines loslaten waardoor de gevolgen van Stx groter kunnen worden (140).
3.2 Enterohemolysine
E. coli O157:H7 bezit een hemolysine dat enterohemolysine wordt genoemd en waarvan de genen zijn gelegen op het plasmide O157 (pO157) (9). Een plasmide is extrachromosomaal DNA dat onafhankelijk van de chromosomen kan repliceren en mobiel is. Plasmiden bevatten gewoonlijk geen genetische informatie over essentiële cellulaire functies maar kunnen wel coderen voor virulentiefactoren zoals toxines en in het geval van E. coli voor enterohemolysine (141). Enterohemolysine is een hemolysine dat celgeassocieerd is en enkel hemolyse veroorzaakt op bloedagar met gewassen rode bloedcellen van schapen in tegenstelling tot α-hemolysine dat ook op ongewassen rode bloedcellen hemolyse vertoont en wordt geïsoleerd uit vele andere E. coli serotypes (142). Door hemolyse te veroorzaken stelt enterohemolysine waarschijnlijk ijzer, een groeilimiterende factor, vrij zodat EHEC kan overleven in de darm (9). Zhang et al. (143) ontdekten dat enterohemolysine zorgt voor de inductie van IL-1β dat tijdens een infectie met E. coli O157:H7 een rol speelt in het ontstaan van koorts en ontstekingsreacties. Het kan ook de darmbarrière verstoren, waardoor Stx gemakkelijk in het bloed kan komen. IL-1β zorgt tevens voor een toename van de expressie van Gb3 op endotheliale cellen. Hiernaast zag men dat enterohemolysine cytotoxisch is voor THP-1 cellen (humane monocyten) (143). Enterohemolysine blijkt ook een interactie met het immuunsysteem
aan te
gaan
aangezien in het serum
van patiënten antistoffen tegen
enterohemolysine kunnen worden gevonden (144).
3.3 Pathogenese bij dieren
Herkauwers zijn asymptomatische dragers van E. coli O157:H7. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat een eerste infectie resulteert in een immuunrespons die onvoldoende is voor de bescherming tegen herinfectie. Na experimentele orale inoculatie met E. coli O157:H7 kunnen in het serum van runderen antistoffen tegen het O-antigeen en LEE-gecodeerde proteïnes (Tir, intimine, EspB en EspA) worden gevonden (145, 146). Runderen die seropositief waren voor aanvang van het experiment konden gekoloniseerd worden door EHEC na inoculatie, wat er op wijst dat de antistoffen niet voldoende zijn voor bescherming (146). Ook een lokale immuunrespons op de plaats van kolonisatie, de rectoanale junctie, is aangetoond bij runderen. Men vond IgA antistoffen tegen onder andere T3SS proteïnes, het O-antigeen en H7 flagelline (147). Rectale inoculatie van schapen zorgde voor een cellulaire
16
immuunrespons tegen EspA en intimine maar de dieren produceerden geen antistoffen lokaal of in het serum. De cellulaire afweerreactie kon de dieren niet beschermen tegen een herinfectie (148). Uit onderzoek van Hoffman et al. (145) blijkt dat kalveren, die werden geïnoculeerd met Stxpositieve E. coli O157:H7 bacteriën, een hogere fecale excretie van de bacterie hebben ten opzichte van kalveren met Stx-negatieve stammen. Ook was de lymfoproliferatieve reactie van de kalveren met de Stx-positieve bacteriën significant lager wat betekent dat ze een verminderde cellulaire immuunrespons hebben tegenover E. coli O157:H7. Eerder bleek al dat boviene intra-epitheliale lymfocyten aan hun oppervlakte de globotriaosylceramide (Gb3) receptor expresseren waarop Stx kan binden. Stx1 is in staat om de proliferatie van de lymfocyten te blokkeren waardoor EHEC kan interfereren met de lokale immuunrespons (149). Het produceren van Stx door EHEC kan dus zorgen voor een verminderde of vertraagde cellulaire immuunrespons in runderen (145).
3.4 Pathogenese bij mensen
E. coli O157:H7 veroorzaakt vooral ziektesymptomen bij kinderen en oudere mensen. De meeste uitbraken van STEC infecties worden gezien in de zomermaanden. De incubatieperiode, het interval tussen opname van de bacterie en het begin van de symptomen, varieert van twee tot twaalf dagen met een gemiddelde van drie dagen. Het verloop van de infectie is te zien in figuur 5. Na het optreden van diarree, ontwikkelt een deel van de patiënten symptomen van HUS en/of TTP (5). Sommige patiënten blijven asymptomatisch (150).
Fig. 5. Het verloop van een E. coli O157:H7 infectie in mensen (uit Mead en Griffin, 151).
Een snelle diagnose van een E. coli O157:H7 infectie is essentieel om de verspreiding van de bacterie naar familieleden en andere personen te voorkomen. Voor de diagnose in mensen kan men fecesstalen gebruiken die worden uitgeplaat op SMAC of CT-SMAC. Kleurloze kolonies worden verder onderzocht (152). Mogelijkheden hierbij zijn ELISA en PCR, die eerder zijn beschreven (17). Een andere manier is immunochromatografie, waarvan commerciële kits zijn ontwikkeld zoals de ImmunoCard Stat! E. coli O157:H7. Het staal migreert hierbij over een membraan, waarbij de 17
antigenen van de bacterie binden met monoclonale antistoffen tegen O157 en H7 die zijn gelabeld met goud. Een positieve reactie wordt duidelijk als een gekleurde band (17). Hoewel minder waarschijnlijk, kan HUS ook veroorzaakt worden door niet-O157:H7 STEC. Om deze bacteriën ook te kunnen detecteren, kan men Stx gaan identificeren (5). Dit kan tevens met behulp van ELISA en PCR (17). Naast detectie van de bacterie zelf, maakt men ook gebruik van serologische testen. Dit wordt vooral gebruikt wanneer patiënten pas naar de dokter gaan als de ziekte voorbij het beginstadium is en EHEC niet meer in de feces kan worden teruggevonden. Men kan antistoffen tegen O157 LPS in het serum detecteren met behulp van een ELISA test. Antistoffen tegen LPS worden slechts zelden gevonden in gezonde personen waardoor ze relatief specifiek zijn voor een infectie met E. coli O157:H7 (39). In de beginfase van een EHEC infectie kunnen LPS en flagelline worden gebonden aan enterocyten waardoor pro-inflammatoire cytokines, zoals IL-8, worden vrijgezet (153). Dit geeft aanleiding tot migratie van neutrofielen en activatie van fagocyten. De fagocytose wordt echter verhinderd doordat E. coli O157:H7 EspJ en EspF produceert na adhesie aan de enterocyten (154). Bij een persisterende infectie wordt de productie van interferon-γ (IFNγ) door lymfocyten geïnhibeerd door lymfostatine en kan EspB zorgen voor een daling van de activatie van fagocyten (155, 156). Antistoffen tegen Stx worden gevonden in patiënten met een EHEC infectie maar ook gezonde mensen kunnen deze antistoffen hebben (80). Ook zijn niet in alle gevallen met een infectie antistoffen aanwezig. Een reden hiervoor kan zijn dat de concentratie van het toxine in de bloedbaan te laag is om te worden herkend door het immuunsysteem (80). Patiënten gaan echter ook antistoffen ontwikkelen tegen andere antigenen van EHEC, met name EspA, EspB, intimine en Tir. Vooral antistoffen tegen EspB en Tir zijn gedurende langere tijd na de initiële infectie in hoge concentraties aanwezig in het serum van patiënten. Voor serologische diagnostiek kan men, naast LPS, ook gebruik maken van deze antistoffen (157, 158). Antilichamen tegen Stx kunnen niet gebruikt worden door de verschillen in immuunrespons tussen mensen (80).
3.4.1
Hemorragische colitis
HC begint met ernstige abdominale krampen die binnen enkele uren worden gevolgd door een waterige diarree, die in de meeste gevallen zelflimiterend is. Deze diarree gaat na één tot drie dagen over in bloederige uitscheiding, veroorzaakt door hemorragieën in de distale delen van de darmen. De patiënt heeft geen koorts en op colonoscopie kunnen bloedingen, oedeem en roodverkleuring van de darmwand worden gezien in het ascenderend en proximaal transverse colon (150). Diarree kan ontstaan door het adhereren van E. coli O157:H7 aan het intestinale epitheel van het colon. Dit geeft aanleiding tot de expressie van genen uit de LEE-regio en de vorming van AE lesies waarna een ontstekingsreactie ontstaat. HC kan ontstaan door schade aan het mucosale endotheel, veroorzaakt door vrijgezette Stx (139). Stx kan de onderliggende weefsels en bloedvaten mogelijk bereiken door lesies in de darmbarrière of door translocatie door intacte epitheliale cellen (39).
18
3.4.2
Hemolytisch uremisch syndroom
HUS bestaat uit drie symptomen: acuut nierfalen, trombocytopenie en microangiopathische hemolytische anemie. HUS wordt meestal veroorzaakt door STEC, maar kan in een minderheid van de gevallen erfelijk zijn of veroorzaakt worden door chronische ziekte of andere aandoeningen. Bij een STEC-infectie wordt dit ziektebeeld het meest gezien in kinderen en ontwikkelt het zich een paar dagen na de diarree symptomen (77). Bij uitbraken vertoont meestal 7 tot 10% van de patiënten symptomen van HUS, hoewel dit percentage in sommige uitbraken hoger ligt (159). HUS wordt veroorzaakt doordat Stx in de bloedcirculatie van patiënten komt tijdens het doormaken van HC. Het grootste deel van de patiënten die een toxemie doormaken zijn in staat om te herstellen zonder het ontwikkelen van nierfalen, zoals te zien is in figuur 6 (160).
Fig 6. Het verloop van de ziektesymptomen na het ontwikkelen van HUS (naar Mead en Griffin, 151).
Hemolyse in HUS patiënten ontstaat waarschijnlijk door fysieke beschadiging van rode bloedcellen bij het passeren van kleine bloedvaten waarin trombi worden gevormd. De patiënten hebben een hogere neiging tot bloedstolling door de inhibitie van fibrinolyse en een toename van intravasculaire fibrine- en trombinevorming. Deze abnormale bloedstolling ontwikkelt zich vóór het ontstaan van azotemie en trombocytopenie. Ook geïnfecteerde kinderen die geen HUS ontwikkelen kunnen een hogere bloedstolling dan normaal hebben. Daarnaast werd bij bijna alle zieke kinderen een daling van de hematocriet vastgesteld, veroorzaakt door een toename van het bloedvolume of een verhoogd verbruik van trombocyten. Bij de meeste patiënten herstelt de hematocriet zich binnen een week na het begin van de diarree. Het is nog onbekend waarom de ene patiënt wel HUS ontwikkeld en de andere niet (5). Zoals eerder vermeld, kan Stx schade aanrichten in de nier door de aanwezigheid van zijn receptor (Gb3). Meer specifiek kan Gb3 worden gevonden in glomerulaire (podocyten, endotheliale en mesangiale cellen) en extraglomerulaire cellen (proximale tubfulus) (160, 161). Stx zorgt in het glomerulaire endotheel voor gezwollen en losgekomen cellen, waardoor de filtratiefunctie wordt verstoord en proteïnurie kan ontstaan (160). Hierdoor kunnen secundair bloedplaatjes en het 19
coagulatieproces worden geactiveerd met het ontstaan van trombotische microangiopathie, het aantasten van de kleine bloedvaten door trombosevorming (162). Het occluderen van capillairen door de trombi kan zorgen voor een fysieke beschadiging van rode bloedcellen en een verminderde bloedtoevoer naar de nier waardoor nierinsufficiëntie ontstaat (39). Podocyten spelen ook een rol in de filtratiebarrière en produceren daarnaast vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF), dat onder andere gebruikt wordt om het glomerulaire endotheel te onderhouden (163). In vitro is al aangetoond dat Stx2 zorgt voor een daling in VEGF productie en een stijging van endotheline-1, een vasoconstrictor dat een rol speelt in de renale homeostase (164, 165). Proximale tubuluscellen reabsorberen water en opgeloste stoffen, zoals glucose en aminozuren, zodat deze in de juiste hoeveelheden aanwezig blijven in de circulatie (166). Stx zorgen voor celdood van proximale tubuluscellen met als gevolg dat de reabsorptie vermindert (160).
3.4.3
Trombotische trombocytopenische purpura
Patiënten met TTP zijn vaak
volwassenen met gelijkaardige symptomen aan HUS
(trombocytopenie, microangiopathische hemolytische anemie en nierfalen). Ze hebben daarbij koorts en neurologische symptomen zoals lethargie, erge hoofdpijn, convulsies en encefalopathie (39). Deze aandoening komt weinig voor hoewel bij een uitbraak van E. coli O157:H7 in 1986 8% van de patiënten met HC uiteindelijk TTP kreeg (67). De schade bij TTP wordt veroorzaakt door de vorming van trombi in capillairen in verschillende organen, waaronder de nier en de hersenen (162, 167). De trombotische microangiopathie ontstaat door de vorming van bloedplaatjesaggregaten. Stx kan dit activeren en zo de oorzaak zijn van TTP (168). Daarnaast zijn in het plasma van TTP-patiënten grote hoeveelheden von Willebrand factor (vWf) multimeren gevonden die kunnen binden aan trombocyten en zo kunnen zorgen voor de aanwezigheid van aggregaten. Dit wordt ook in de hand gewerkt door een inhibitie van het vWf metalloprotease, dat normaal zorgt voor proteolyse van vWf (169).
3.5 De behandeling van een Escherichia coli O157:H7 infectie in mensen
De huidige behandeling van patiënten met een E. coli O157:H7 infectie beperkt zich tot een ondersteunende zorg. Om te voorkomen dat HUS zich ontwikkelt, moet men bij patiënten met bloederige, pijnlijke diarree zonder koorts altijd rekening houden met een EHEC infectie. Om schade aan de nier te voorkomen wordt intraveneuze vochttoediening aangeraden. Veel patiënten ontwikkelen oedeem waardoor het moeilijk kan zijn om de hydratatiestatus correct te beoordelen zodat verdere monitoring nodig is. Ook indien de patiënt reeds HUS heeft moet men voldoende vocht geven om de renale perfusie op peil te houden. Een continue monitoring om hypervolemie te voorkomen is hierbij essentieel omdat dit de symptomen kan verergeren (5). Patiënten die verdacht worden van een E. coli O157:H7 infectie mogen geen antibiotica krijgen, omdat ze de kans op het ontwikkelen van HUS vergroten (5). De reden is dat de antibiotica zorgen voor lyse van de bacterie waardoor Stx vrijkomt of voor inductie van bacteriofagen met een stijging
20
van de toxineproductie. Vooral fluoroquinolones en trimethoprim kunnen aanleiding geven tot toxineproductie (129). Ook middelen om de diarree te stoppen, zoals loperamide, zijn geassocieerd met een verhoogd risico op HUS (170). Niet-steroïdale ontstekingsremmers zijn gecontraïndiceerd, omdat deze stoffen de bloedtoevoer naar de nier verminderen (171). Aangezien tijdens een EHEC infectie slechts een kleine hoeveelheid antistoffen tegen Stx wordt gevormd door het lichaam, kan het mogelijk zijn dat het toedienen van antistoffen beschermt tegen het ontwikkelen van HUS. Onderzoek heeft aangetoond dat Stx2-specifieke antistoffen bij biggen beschermen tegen sterfte door systemische complicaties (172).
21
DISCUSSIE E. coli O157:H7 is een welbestudeerde veroorzaker van ernstige ziektesymptomen bij de mens wereldwijd. Toch zijn er nog veel onduidelijkheden over de kolonisatie en infectie bij mens en dier. Door de vele onderzoeken en daaraan vasthangende, soms tegenstrijdige, resultaten is het soms moeilijk de juiste conclusies te trekken. Eén van de onderwerpen waarover meer studie nodig is, is de kolonisatie in herkauwers. Hoewel de manier van kolonisatie wel al bekend is geworden, is de reden van het tropisme voor de rectoanale junctie bij rundvee nog altijd niet eenduidig aangetoond. Ook in andere delen van het gastrointestinale stelsel is E. coli O157:H7 gevonden maar dit kan te wijten zijn aan de zeer hoge concentratie bacteriën die werd gebruikt in die studie (66). Men kan tot op heden de verschillen met kleine herkauwers niet verklaren. Daarnaast is er veel discussie over de definitie en het al of niet bestaan van supershedders onder de herkauwers (80). Dit bemoeilijkt het interpreteren van data. Over de immuunrespons van herkauwers die ontstaat na kolonisatie zijn nog onduidelijkheden. De dieren reageren met de productie van antistoffen en een cellulaire afweer maar zijn toch niet in staat om een volgende infectie te voorkomen (146, 148). De reden hiervoor is nog niet gevonden. Men weet dat herkauwers in de verspreiding van EHEC een belangrijke rol spelen. Er is dan ook veel onderzoek uitgevoerd naar manieren om deze verspreiding te verminderen, vooral door de excretie te proberen te beperken. Uit de vele studies zijn nog geen overtuigende conclusies gekomen. De meeste onderzoekers vinden een vermindering van de excretie van EHEC bij het toepassen van vaccinaties (92, 94, 96, 97, 100), maar aan de andere kant zijn er onderzoeksgroepen die geen significant effect konden vaststellen (91, 98, 99). Ook over de invloed van voeding zijn vele verschillende en tegenstrijdige conclusies gedaan (101, 102, 103). Een andere moeilijkheid bij de studies is dat de meeste zich concentreren op de rundveesector in Amerika. Door verschillen in huisvesting en voeding kunnen de resultaten niet zomaar worden geëxtrapoleerd naar de situatie in België en de rest van Europa. Dit kan ook een oorzaak zijn van de verschillen in prevalenties tussen studies aangezien deze onderzoeken in verschillende landen hebben plaatsgevonden (74, 75, 76, 77, 78). Hiernaast zijn een aantal conclusies, vooral over antibacteriële stoffen en bacteriofagen, positief in experimentele studies maar is het nog de vraag of deze methoden kunnen toegepast worden in de praktijk op een rundveebedrijf (114, 115). Ook over de infectie bij mensen zijn nog een aantal onduidelijkheden. Zo weet men niet welke factoren ervoor zorgen dat HUS zich gaat ontwikkelen (5). Ook is niet duidelijk geworden waarom vooral kinderen HUS ontwikkelen terwijl TTP vooral ontstaat bij volwassenen. Een andere onduidelijkheid is het feit dat antistoffen tegen Stx kunnen worden gevonden in zieke én gezonde mensen (80). De redenen waarom de ene persoon wel en de andere geen ziektesymptomen gaat ontwikkelen, zijn niet bekend. De therapie bij mensen zorgt voor veel problemen doordat antibiotica niet gebruikt kunnen worden en de symptomen zelfs kunnen verergeren (5). Men doet onderzoek naar het gebruiken van antilichamen en er zijn al goede resultaten beschikbaar bij biggen (172). Verder onderzoek zal uit moeten wijzen of dit gebruikt kan worden als behandeling bij mensen.
22
REFERENTIELIJST 1.
2. 3.
4.
5. 6. 7. 8.
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
16. 17. 18. 19.
20.
21. 22. 23.
Piérard D., De Greve H., Haesebrouck F., Mainil J. (2012). O157:H7 and O104:H4 Vero/Shiga toxinproducing Escherichia coli outbreaks: respective role of cattle and humans. Veterinary Research 43 (13). Centers for Disease Control and Prevention. CDC 2011 Estimates: Findings. Internetreferentie: http://www.cdc.gov/foodborneburden/2011-foodborne-estimates.html (geconsulteerd op 2 maart 2013). Piérard D., De Zutter L., Cobbaut K., Lauwers S. (2008). Enterohemorragische Escherichia coli O157, andere serotypes en hun voorkomen in België bij mens, dier en in levensmiddelen. Vlaams Infectieziektenbulletin 66 (4), 15-19. Wells J.G., Davis B.R., Wachsmuth I.K., Riley L.W., Remis R.S., Sokolow R., Morris G.K. (1983). Labaratory Investigation of Hemorrhagic Colitis Outbreaks Associated with a Rare Escherichia coli Serotype. Journal of Clinical Microbiology 18, 512-520. Tarr P.I., Gordon C.A., Chandler W.L. (2005). Shiga-toxin-producing Escherichia coli and haemolytic uremic syndrome. The Lancet 365, 1073-1086. Rangel J.M., Sparling P.H., Crowe C., Griffin P.M., Swerdlow D.L. (2005). Epidemiology of Escherichia coli O157:H7 Outbreaks, United States, 1982-2002. Emerging Infectious Diseases 11, 603-609. Bettelheim K.A. (2007). The Non-O157 Shiga-Toxigenic (Verocytotoxigenic) Escherichia coli; under-rated pathogens. Critical Reviews in Microbiology 33, 67-87. Karch H., Denamur E., Dobrindt U., Finlay B.B., Hengge R., Johannes L., Ron E.Z., Tønjum T., Sansonetti P.J., Vicente M. (2012). The enemy within us: lessons form the 2011 European Escherichia coli O104:H4 outbreak. EMBO Molecular Medicine 4, 841-848. Gyles C.L., Fairbrother J.M. (2010). Escherichia coli. In: Gyles C.L., Prescott J.F., Songer J.G., Thoen C.O. (Editors) Pathogenesis of Bacterial Infections in Animals, 4th edition, Blackwell Publishing, Ames, p. 279-284. Swain P., Nayak S.K., Nanda P.K., Dash S. (2008). Biological effects of bacterial lipopolysaccharide (endotoxin) in fish: A review. Fish & Shellfish Immunology 25, 191-201. Erridge C., Bennett-Guerrero E., Poxton I.R. (2002). Structure and function of lipopolysaccharides. Microbes and Infection 4, 837-851. Wang L., Rothemund D., Curd H., Reeves P.R. (2003). Species-Wide Variation in the Escherichia coli Flagellin (H-Antigen) Gene. Journal of Bacteriology 185, 2936-2943. Winstanley C., Morgan J.A.W. (1997). The bacterial flagellin gene as a biomarker for detection, population genetics and epidemiological analysis. Microbiology 143, 3071-3084. Todar K. (2012). Structure and Function of Bacterial Cells. In: Todar’s Online Textbook of Bacteriology, http://www.textbookofbacteriology.net (geconsulteerd op 16 maart 2013). Nataro J.P., Bopp C.A., Fields P.I., Kaper J.B., Strockbine N.A (2007). Escherichia, Shigella and Salmonella. In: Murray P.R., Baron E.J., Jorgenson J.H., Pfaller M.A., Yolken R.H. (Editors) Manual of Clinical Microbiology, 9th edition, ASM Press, Washington, p. 670-687. Nataro J.P., Kaper J.B. (1998). Diarrheagenic Escherichia coli. Clinical Microbiology Reviews 11, 142-201. Madic, J. (2008). Methods for Detection of Shiga-Toxin Producing Escherichia coli (STEC). Detection of Bacteria, Viruses, Parasites and Fungi: Bioterrorism prevention, 53-86. Zadik, P.M., Chapman P.A., Siddons C.A. (1993). Use of tellurite for the selection of verocytotoxigenic Escherichia coli O157. Journal of Medical Microbiology 39, 155-158. Vimont, A., Vernozy-Rozand C., Montet M.P., Lazizzera C., Bavai C., Delignette-Muller M.L. (2006). Modeling and predicting the simultaneous growth of Escherichia coli O157:H7 and ground beef background microflora for various enrichment protocols. Applied and Environmental Microbiology 72, 261-268. Chapman P.A., Wright D.J., Siddons C.A. (1994). A comparison of immunomagnetic separation and direct culture for the isolation of verocytotoxin-producing Escherichia coli O157 from bovine faeces. Journal of Medical Microbiology 40, 424-427. Markoulatos P., Siafakas N., Moncany M. (2002). Multiplex Polymerase Chain Reaction: A Practical Approach. Journal of Clinical Laboratory Analysis 16, 47-51. Mackay I.M. (2004). Real-time PCR in the microbiology laboratory. Clinical Microbiology and Infection 10, 190-212. Fields P.I., Blom K., Hughes H.J., Helsel L.O., Feng P., Swaminathan B. (1997). Molecular Characterization of the Gene Encoding H Antigen in Escherichia coli and Development of a PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism Test for Identification of E. coli O157:H7 and O157:NM. Journal of Clinical Microbiology 35, 1066-1070.
23
24. Hu Y., Zhang Q., Meitzler J.C. (1999). Rapid and sensitive detection of Escherichia coli O157:H7 in bovine faeces by a multiplex PCR. Journal of Applied Microbiology 87, 867-876. 25. Bolton D.J., O’Neill C.J., Duffy G., Baylis C.L., Tozzoli R., Morabito S., Wasteson Y., Lofdahl S. (2009). Ecology of Pathogenic Escherichia coli. Conferentie: Pathogenic Escherichia coli Network, Oslo, 5-6 maart 2009. 26. Ferens W.A., Hovde C.J. (2011). Escherichia coli O157:H7: Animal Reservoir and Sources of Human Infection. Foodborne Pathogens and Disease 8, 465-487. 27. Wang G., Zhao T., Doyle M.P. (1996). Fate of Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in Bovine Feces. Applied and Environmental Microbiology 62, 2567-2570. 28. Kudva I.T., Blanch K., Hovde C.J. (1998). Analysis of Escherichia coli O157:H7 Survival in Ovine or Bovine Manure and Manure Slurry. Applied and Environmental Microbiology 64, 3166-3174. 29. Conedera G., Chapman P.A., Marangon S., Tisato E., Dalvit P., Zuin A. (2001). A field survey of Eschericha coli O157 ecology on a cattle farm in Italy. International Journal of Food Microbiology 66, 85-93. 30. Davis M.A., Cloud-Hansen K.A., Carpenter J., Hovde C.J. (2005). Escherichia coli O157:H7 in Environments of Culture-Positive Cattle. Applied and Environmental Microbiology 71, 6816-6822. 31. LeJeune J.T., Kauffman M.D. (2005). Effect of sand and sawdust bedding materials on the fecal prevalence of Escherichia coli O157:H7 in dairy cows. Applied and Environmental Microbiology 71, 326-330. 32. Williams A.P., Avery L.M., Killham K., Jones D.L. (2005). Persistence of Escherichia coli O157 on farm surfaces under different environmental conditions. Journal of Applied Microbiology 98, 1075-1083. 33. Ma J., Ibekwe A.M., Yi X., Wang H., Yamazaki A., Crowley D.E., Yang C. (2011). Persistence of Escherichia coli O157:H7 and Its Mutants in Soils. PLoS ONE 6, 1-9. 34. LeJeune J.T., Besser T.E., Hancock D.D. (2001). Cattle Water Throughs as Reservoirs of Escherichia coli O157. Applied and Environmental Microbiology 67, 3053-3057. 35. McGee P., Bolton D.J., Sheridan J.J., Earley B., Kelly G., Leonard N. (2002). Survival of Escherichia coli O157:H7 in farm water: its role as a vector in the transmission of the organism within herds. Journal of Applied Microbiology 93, 705-713. 36. Simpson Beauchamp C., Dourou D., Geornaras I., Yoon Y., Scanga J.A., Belk K.E., Smith G.C., Nychas G.E., Sofos J.N. (2012). Transfer, Attachment and Formation of Biofilms by Escherichia coli O157:H7 on Meat-Contact Surface Materials. Journal of Food Science 77, 343-347. 37. Fairbrother J.M., Nadeau É. (2006). Escherichia coli: on-farm contamination of animals. Revue Scientifique et technique 25, 555-569. 38. Mellies J.L., Barron A.M.S., Carmona A.M. (2007). Enteropathogenic and Enterohemorrhagic Escherichia coli Virulence Gene Regulation. Infection and Immunity 75, 4199-4210. 39. Paton J.C., Paton A. W. (1998). Pathogenesis and Diagnosis of Shiga Toxin-Producing Escherichia coli infections. Clinical Microbiology Reviews 11, 450-479. 40. Vaillant V., Espié E., de Valk H. , Durr U., Barataud D., Bouvet P., Grimont F., Desenclos J. (2009). Undercooked ground beef and person-to-person transmission as major risk factors for sporadic hemolytic uremic syndrome related to Shiga-toxin producing Escherichia coli infections in children in France. The Pediatric Infectious Disease Journal 28, 650-653. 41. Denny J., Bhat M., Eckmann K. (2008). Outbreak of Escherichia coli O157:H7 Associated with Raw Milk Consumption in the Pacific Northwest. Foodborne Pathogens and Disease 5, 321-328. 42. Jay M.T., Cooley M., Carychao D., Wiscomb G.W., Sweitzer R.A., Crawford-Miksza L., Farrar J.A., Lau D.K., O’Connel J., Millington A., Asmundson R.V., Atwill E.R., Mandrell R.E. (2007). Escherichia coli O157:H7 in Feral Swine near Spinach Fields and Cattle, Central California Coast. Emerging Infectious Diseases 13, 1908-1911. 43. Hilborn, E.D., Mshar P.A., FiorentinoT.R., Dembek Z.F., Barrett T.J., Howard R.T., Cartter M.L. (2000). An outbreak of Escherichia coli O157:H7 infections and haemolytic uraemic syndrome associated with consumption of unpasteurized apple cider. Epidemiology and Infection 124, 31-36. 44. Crampin M., Willshaw G., Hancock R., Djuretic T., Elstob C., Rouse A., Cheasty T., Stuart J. (1999). Outbreak of Escherichia coli O157 Infection Associated with a Music Festival. European Journal of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 18, 286-288. 45. Hrudey, S.E., Payment P., Huck P.M., Gillham R.W., Hrudey E.J. (2003). A fatal waterborne disease epidemic in Walkerton, Ontario: comparison with other waterborne outbreaks in the developed world. Water Science and Technology 47 (3), 7-14. 46. Schets F.M., During M., Italiaander R., Heijnen L., Rutjes S.A., van der Zwaluw W.K., de Roda Husman A.M. (2005). Escherichia coli O157:H7 in drinking water from private water supplies in the Netherlands. Water Research 39, 4485-4493.
24
47. Ackman D., Marks S., Mack P., Caldwell M., Root T., Birkhead G. (1997). Swimming-associated haemorrhagic colitis due to Escherichia coli O157:H7 infection: evidence of prolonged contamination of a th fresh water lake. 35 Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy, San Francisco, 17-22 september 1995. 48. Heuvelink A.E., van Heerwaarden C., Zwartkruis-Nahuis J.T.M., van Oosterom R., Edink K., van Duynhoven Y.T.H.P., de Boer E. (2002). Escherichia coli O157 infection associated with a petting zoo. Epidemiology and Infection 129, 295-302. 49. Arthur T.M., Nou X., Kalchayanand N., Bosilevac J.M., Wheeler T., Koohmaraie M. (2011). Survival of Escherichia coli O157:H7 on Cattle Hides. Applied and Environmental Microbiology 77, 3002-3008. 50. Hogg R.A., Holmes J.P., Ghebrehewet S., Elders K., Hart J., Whiteside C., Willshaw G.A., Cheasty T., Kay A., Lynch K., Pritchard G.C. (2009). Probable zoonotic transmission of verocytotoxigenic Escherichia coli O157 by dogs. Veterinary record 164, 304-305. 51. Busch U., Hörmansdorfer S., Schranner S., Huber I., Bogner K.H., Sing A. (2007). Enterohemorrhagic Escherichia coli excretion by child and her cat. Emerging Infectious Diseases 13, 348-349. 52. Seto E.Y.W., Soller J.A., Colford J.M. (2007). Strategies to reduce person-to-person transmission during widespread Escherichia coli O157:H7 outbreak. Emerging Infectious Disease 13, 860-866. 53. La Ragione R.M., Ahmed N.M.Y, Best A., Clifford D., Weyer U., Cooley W.A., Johnson L., Pearson G.R., Woodward M.J. (2005). Colonization of 8-week-old conventionally reared goats by Escherichia coli O157:H7 after oral inoculation. Journal of Medical Microbiology 54, 485-492. 54. La Ragione R.M., Best A., Woodward M.J., Wales A.D. (2009). Escherichia coli O157:H7 colonization in small domestic ruminants. FEMS Microbiology Reviews 33, 394-410. 55. Garmendia J., Frankel G., Crepin V.F. (2005). Enteropathogenic and enterohemorrhagic Escherichia coli infections: translocation, translocation, translocation. Infection and Immunity 73, 2573-2585. 56. DeVinney R., Gauthier A., Abe A., Finlay B.B. (1999). Enteropathogenic Escherichia coli: a pathogen that inserts its own receptor into host cells. Cellular and Molecular Life Sciences 55, 961-976. 57. Wilson R.K., Shaw R.K., Daniell S., Knutton S., Frankel G. (2001). Role of EscF, a putative needle complex protein, in the type III protein translocation system of enteropathogenic Escherichia coli. Cellular Microbiology 3, 753-762. 58. Viswanathan V.K., Koutsouris A., Lukic S., Pilkinton M., Simonovic I., Simonovic M., Hecht G. (2004). Comparative Analysis of EspF from Enteropathogenic and Enterhemorrhagic Escherichia coli in Alteration of Epithelial Barrier Function. Infection and Immunity 72, 3218-3227. 59. Knutton S., Rosenshine I., Pallen M.J., Nisan I., Neves B.C., Bain C., Wolff C., Dougan G., Frankel G. (1998). A novel EspA-associated surface organelle of enteropathogenic Escherichia coli involved in protein translocation into epithelial cells. EMBO Journal 17, 2166-2176. 60. Deibel C., Kramer S., Charkaborty T., Ebel F. (1998). EspE, a novel secreted protein of attaching and effacing bacteria, is directly translocated into infected host cells, where it appears as a tyrosinephosphorylated 90 kDa protein. Molecular Microbiology 28, 463-474. 61. DeVinney R., Stein M., Reinscheid D., Abe A., Ruschkowski S., Finlay B.B. (1999). Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 produces Tir, which is translocated to the host cell membrane but is not tyrosine phosphorylated. Infection and Immunity 67, 2389-2398. 62. Touzé T., Hayward R.D., Eswaran J., Leong J.M., Koronakis V. (2004). Self-associaton of EPEC intimin mediated by the beta-barrel-containing anchor domain: a role in clustering of the Tir receptor. Molecular Microbiology 51, 73-87. 63. Fitzhenry R.J., Pickard D.J., Hartland E.L., Reece S., Dougan G., Phillips A.D., Frankel G. (2002). Intimin type influences the site of human intestinal mucosa colonisation by enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7. Gut 50, 180-185. 64. Vlisidou I., Dziva F., La Ragione R.M., Best A., Garmendia J., Hawes P., Monaghan P., Cawthraw S.A., Frankel G., Woodward M.J., Stevens M.P. (2006). Role of intimin-Tir interactions and the Tir-cytoskeleton coupling protein in the colonization of calves and lambs by Escherichia coli O157:H7. Infection and Immunity 74, 758-764. 65. Naylor S.W., Gally D.L., Low J.C. (2005). Enterohaemorrhagic E. coli in veterinary medicine. International Journal of Medical Microbiology 295, 419-441. 66. Nart, P., Naylor S.W., Huntley J.F., McKendrick I.J., Gally D.L., Low J.C. (2008). Responses of Cattle to Gastrointestinal Colonization by Escherichia coli O157:H7. Infection and Immunity 76, 5366-5372. 67. Naylor S.W., Low J.C., Besser T.E., Mahajan A., Gunn G.J., Pearce M.C., McKendrick I.J., Smith D.G.E., Gally D.L. (2003). Lymphoid Follicle-Dense Mucosa at the Terminal Rectum Is the Principal Site of Colonization of Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in the Bovine Host. Infection and Immunity 71, 1505-1512.
25
68. Naylor S.W., Roe A.J., Nart P., Spears K., Smith D.G.E., Low J.C., Gally D.L. (2005). Escherichia coli O157:H7 forms attaching and effacing lesions at the terminal rectum of cattle and colonization requires the LEE4 operon. Micriobiology 151, 2773-2781. 69. Phillips A.D., Navabpour S., Hicks S., Dougan G., Wallis T., Frankel G. (2000). Enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7 target Peyer’s patches in humans and cause attaching/effacing lesions in both human and bovine intestine. Gut 47, 377-381. 70. Cobbold R.N., Hancock D.D., Rice D.H., Berg J., Stilborn R., Hovde C.J., Besser T.E. (2007). Rectoanal Junction Colonization of Feedlot Cattle by Escherichia coli O157:H7 and Its Association with Supershedders and Excretion Dynamics. Applied and Environmental Microbiology 73, 1563-1568. 71. Matthews L., McKendrick I.J., Ternent H., Gunn G.J., Synge B., Woolhouse M.E.J. (2006). Super-shedding cattle and the transmission dynamics of Escherichia coli O157. Epidemiology and Infection 134, 131-142. 72. Arthur T.M., Brichta-Harhay D.M., Bosilevac J.M., Kalchayanand N., Shackelford S.D., Wheeler T.L., Koohmaraie M. (2010). Super shedding of Escherichia coli O157:H7 by cattle and the impact on beef carcass contamination. Meat Science 86, 32-37. 73. Kulow M.J., Gonzales T.K., Pertzborn K.M., Dahm J., Miller B.A., Park D., Gautam R., Kaspar C.W., Ivanek R., Döpfer D. (2012). Differences in Colonization and Shedding Patterns after Oral Challenge of Cattle with Three Escherichia coli O157:H7 Strains. Applied and Environmental Microbiology 78, 8045-8055. 74. Gannon V.P.J., Graham T.A., King R., Michel P., Read S., Ziebell K., Johnson R.P. (2002). Escherichia coli O157:H7 infection in cows and calves in a beef cattle herd in Alberta, Canada. Epidemiology and Infection 129, 163-172. 75. Sargeant J.M., Sanderson M.W., Smith R.A., Griffin D.D. (2003). Escherichia coli O157 in feedlot cattle feces and water in four major feeder-cattle states in the USA. Preventive Veterinary Medicine 61, 127-135. 76. Alonso S., Mora A., Blanco M., Blanco J.E., Dahbi G., Ferreiro M.R., López C., Alberghini L., Albonetti S., Echeita A., Trevisani M., Blanco J. (2007). Fecal carriage of Escherichia coli O157:H7 and carcass contamination in cattle at slaughter in northern Italy. International Microbiology 10, 109-116. 77. Karmali, M.A., Gannon V., Sargeant J.M. (2010). Verocytotoxin producing Escherichia coli (VTEC). Veterinary Microbiology 140, 360-370. 78. Piérard D., De Zutter L., Cobbaut K., Lauvers S. (2006). Enterohemorrhagische Escherichia coli 0157 en andere serotypes: voorkomen in België bij mens, dier en levensmiddelen. 22ste seminarie Diagnose en surveillance van infectieuze aandoeningen, Wetenschappelijk Instituut voor de Volksgezondheid te Brussel. 79. Low J.C., McKendrick I.J., McKechnie C., Fenlon D., Naylor S.W., Currie C., Smith D.G.E., Allison L., Gally D.L. (2005). Rectal Carriage of Enterohemorrhagic Escherichia coli O157 in Slaughtered Cattle. Applied and Environmental Microbiology 71, 95-97. 80. Joris M.A. (2011). Prevalence, characterization and long-term follow up of Enterohemorrhagic Escherichia coli and type III secretion system specific antibodies in cattle. Doctoraatsthesis Faculteit Diergeneeskunde, Gent, 29-40. 81. Rey J., Sánchez S., Blanco J.E., Hermoso de Mendoza J., Hermoso de Mendoza M., García A., Gil C., Tejero N., Rubio R, Alonso J.M. (2006). Prevalence, serotypes and virulence genes of Shiga toxin-producing Escherichia coli isolated from ovine and caprine milk and other dairy products in Spain. International Journal of Food Microbiology 107, 212-217. 82. Wales A.D., Pearson G.R., Roe J.M., Hayes C.M., La Ragione R.M., Woodward M.J. (2005). Attachingeffacing Lesions Associated with Escherichia coli O157:H7 and Other Bacteria in Experimentally Infected Conventional Neonatal Goats. Journal of Comparative Pathology 132, 185-194. 83. Woodward M.J., Best A., Sprigings K.A., Pearson G.R., Skuse A.M., Wales A., Hayes C.M., Roe J.M., Low J.C., La Ragione R.M. (2003). Non-toxigenic Escherichia coli O157:H7 strain NCTC12900 causes attachingeffacing lesions and eae-dependant persistence in weaned sheep. International Journal of Medical Microbiology 293, 299-308. 84. Heuvelink A.E., van den Biggelaar F.L.A.M., de Boer E., Herbes R.G., Melchers W.J.G., Huis in ’t veld J.H.J., Monnens L.A.H. (1998). Isolation and Characterization of Verocytotoxin-Producing Escherichia coli O157 strains from Dutch Cattle and Sheep. Journal of Clinical Microbiology 36, 878-882. 85. Franco A., Lovari S., Cordaro G., Di Matteo P., Sorbara L., Iurescia M., Donati V., Buccella C., Battisti A. (2009). Prevalence and Concentration of Verotoxigenic Escherichia coli O157:H7 in Adult Sheep at Slaughter from Italy. Zoonoses and Public Health 56, 215-220. 86. Evans J., Knight H., McKendrick I.J., Stevenson H., Barbudo A.V., Gunn G.J., Low J.C. (2011). Prevalence of Escherichia coli O157:H7 and serogroups O26, O103, O111 and O145 in sheep presented for slaughter in Scotland. Journal of Medical Microbiology 60,653-660. 87. Kilonzo C., Atwill E.R., Mandrell R., Garrick M., Villanueva V., Hoar B.R. (2011). Prevalence and Molecular Characterization of Escherichia coli O157:H7 by Multiple-Locus Variable-Number Tandem Repeat Analysis
26
and Pulsed-Field Gel Electrophoresis in Three Sheep Farming Operations in California. Journal of Food Protection 74, 1413-1421. 88. Bioniche One Health (2009). Econiche: E. coli vaccine. Internetreferentie: http://www.econichevaccine.com/ (geconsulteerd op 17 maart 2013). 89. Potter A.A., Klashinsky S., Li Y., Frey E., Townsend H., Rogan D., Erickson G., Hinkley S.,Klopfenstein T., Moxley R.A., Smith D.R., Finlay B.B. (2004). Decreased shedding of Escherichia coli O157:H7 by cattle following vaccination with type III secreted proteins. Vaccine 22, 362-369. 90. Allen K.J., Rogan D., Finlay B.B., Potter A.A., Asper D.J. (2011). Vaccination with type III secreted proteins leads to decreased shedding in calves after experimental infection with Escherichia coli O157. Canadian Journal of Veterinary Research 75, 98-105. 91. Van Donkersgoed J., Hancock D., Rogan D., Potter A.A. (2005). Escherichia coli O157:H7 vaccine field trial in 9 feedlots in Alberta and Saskatchewan. Canadian Veterinary Journal 46, 724-728. 92. Smith D.R., Moxley R.A., Peterson R.E., Klopfenstein T.J., Erickson G.E., Bretschneider G., Berberov E.M., Clowser S. (2009). A Two-Dose Regimen of a Vaccine Against Type III Secreted Proteins Reduced Escherichia coli O157:H7 Colonization of the Terminal Rectum in Beef Cattle in Commercial Feedlots. Foodborne Pathogens and Disease 6, 155-161. 93. Epitopix (2009). Epitopix – SRP Technology. Internetreferentie: http://www.epitopix.com/news_display. aspx?id=45 (geconsulteerd op 17 maart 2013). 94. Fox J.T., Thomson D.U., Drouillard J.S., Thornton A.B., Burkhardt D.T., Emery D.A., Nagaraja T.G. (2009). Efficacy of Escherichia coli O157:H7 Siderophore Receptor/Porin Proteins-Based Vaccine in Feedlot Cattle Naturally Shedding E. coli O157. Foodborne Pathogens and Disease 6, 893-899. 95. Snedeker K.G., Campbell M., Sargeant J.M. (2012). A Systematic Review of Vaccinations to Reduce the Shedding of Escherichia coli O157 in the Faeces of Domestic Ruminants. Zoonosis and Public Health 59, 126-138. 96. Vilte D.A., Larzábal M., Garbaccio S., Gamella M., Rabinovitz B.C., Elizondo A.M., Cantet R.J.C., Delgado F., Meikle V., Cataldi A., Mercado E.C. (2011). Reduced faecal shedding of Escherichia coli O157:H7 in cattle following systemic vaccination with γ-intimin C280 and EspB proteins. Vaccine 29, 3962-3968. 97. McNeilly T.N., Mitchell M.C., Rosser t., McAteer S., Low J.C., Smith D.G.E., Huntley J.F., Mahajan A., Gally D.L. (2010). Immunization of cattle with a combination of purified intimin-531, EspA and Tir significantly reduces shedding of Escherichia coli O157:H7 following oral challenge. Vaccine 28, 1422-1428. 98. Dziva F., Vlisidou I., Crepin V.F., Wallis T.S., Frankel G., Stevens M.P. (2007). Vaccination of calves with EspA, a key colonisation factor of Escherichia coli O157:H7, induces antigen-specific humoral responses but does not confer protection against intestinal colonisation. Veterinary Microbiology 123, 254-261. 99. Van Diemen P.M., Dziva F., Abu-Median A., Wallis T.S., van den Bosch H., Dougan G., Chanter N., Frankel G., Stevens M.P. (2007). Subunit vaccines based on intimin and Efa-1 polypeptides induce humoral immunity in cattle but do not protect against intestinal colonisation by enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7 or O26:H-. Veterinary Immunology and Immunopathology 116, 47-58. 100. Oliveira A.F., Cardoso S.A., dos Reis Almeida F.B., de Oliveira L.L., Pitondo-Silva A., Soares S.G., Hanna E.S. (2012). Oral immunization with attenuated Salmonella vaccine expressing Escherichia coli O157:H7 intimin gamma triggers both systemic and mucosal humoral immunity in mice. Microbiology and Immunology 56, 513-522. 101. Callaway T.R., Carr M.A., Edrington T.S., Anderson R.C., Nisbet D.J. (2009). Diet, Escherichia coli O157:H7, and Cattle: A Review After 10 Years. Current Issues in Molecular Biology 11, 67-79. 102. Diez-Gonzalez F., Callaway T.R., Kizoulis M.G., Russell J.B. (1998). Grain Feeding and the Dissemination of Acid-Resistant Escherichia coli form Cattle. Science 281, 1666-1668. 103. Van Baale M.J., Sargeant J.M., Gnad D.P., DeBey B.M., Lechtenberg K.F., Nagaraja T.G. (2004). Effect of Forage of Grain Diets with or without Monensin on Ruminal Persistence and Fecal Escherichia coli O157:H7 in Cattle. Applied and Environmental Microbiology 70, 5336-5342. 104. Bach S.J., Stanford K., McAllister T.A. (2005). Survival of Escherichia coli O157:H7 in Feces From Corn- and Barley-fed Steers. FEMS Microbiology Letters 252, 25-33. 105. Jacob M.E., Fox J.T., Drouillard J.S., Renter D.G., Nagaraja T.G. (2008). Effects of Dried Distillers’ Grain on Fecal Prevalence and Growth of Escherichia coli O157 in Batch Culture Fermentations from Cattle. Applied and Environmental Microbiology 74, 38-43. 106. Jacob M.E., Fox J.T., Narayanan S.K., Drouillard J.S., Renter D.G., Nagaraja T.G. (2008). Effects of feeding wet corn distillers grain with solubles with or without monensin and tylosin on the prevalence and antimicrobial susceptibilities of fecal foodborne pathogenic and commensal bacteria in feedlot cattle. Journal of Animal Science 86, 1182-1190.
27
107. Cray W.C., Casey T.A., Bosworth B.T., Rasmussen M.A. (1998). Effect of Dietary Stress on Fecal Shedding of Escherichia coli O157:H7 in Calves. Applied and Environmental Microbiology 64, 1975-1979. 108. Fuller R. (1989). Probiotics in man and animals. Journal of Applied Bacteriology 66, 365-378. 109. Sargeant J.M., Amezcua M.R., Rajic A., Waddell L. (2007). Pre-harvest Interventions to Reduce the Shedding of E. coli o157 in the Faeces of Weaned Domestic Ruminants: A Systematic Review. Zoonoses and Public Health 54, 260-277. 110. Krissansen G.W. (2007). Emerging Health Properties of Whey Proteins and Their Clinical Implications. Journal of American College of Nutrition 26, 713S-723S. 111. Atef Yekta M., Verdonck F., van den Broek W., Goddeeris B.M., Cox e., Vanrompay D. (2010). Lactoferrin inhibits E. coli O157:H7 growth and attachment to intestinal epithelial cells. Veterinarni Medicina 55, 359-368. 112. Atef Yekta M., Cox E., Goddeeris B.M., Vanrompay D. (2011). Reduction of Escherichia coli O157:H7 excretion in sheep by oral lactoferrin administration. Veterinary Microbiology 150, 373-378. 113. Jeong K.C., Kang M.Y., Kang J., Baumler D.J., Kaspar C.W. (2011). Reduction of Escherichia coli O157:H7 Shedding in Cattle by Addition of Chitosan Microparticles to Feed. Applied and Environmental Microbiology 77, 2611-2616. 114. Naylor S.W., Nart P., Sales J., Flockhart A., Gally D.L., Low J.C. (2007). Impact of the Direct Application of Therapeutic Agents to the Terminal Recta of Experimentally Colonized Calves on Escherichia coli O157:H7 Shedding. Applied and Environmental Microbiology 73, 1493-1500. 115. Sheng H., Knecht H.J., Kudva I.T., Hovde C.J.(2006). Application of Bacteriophage To Control Intestinal Escherichia coli O157:H7 Levels in Ruminants. Applied and Environmental Microbiology 72 (8), 5359-5366. 116. Sulakvelidze A., Alavidze Z., Morris J.G. (2001). Bacteriophage therapy. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 45, 649-659. 117. Lopez-Cuevas O., Campo N.C.D., Leon-Felix J., Valdez-Torres B., Chaidez C. (2012). Evaluation of bacteriophage AV-08 for simultaneous biocontrol of Salmonella Montevideo and Escherichia coli O157:H7 in experimentally contamined chicken skin. Journal of Food Safety 32, 305-310. 118. Rajkowski K.T., Marmer B.S. (1995). Growth of Escherichia coli O157:H7 at fluctuating incubation temperatures. Journal of Food Protection 58, 1307-1313. 119. Ansay S.E., Darling K.A., Kaspar C.W. (1999). Survival of Escherichia coli O157:H7 in ground-beef patties during storage at 2, -2, 15 and then -2 degrees C, and -20 degrees C. Journal of Food Protection 62, 12431247. 120. Mann J.E., Brashears M.M. (2006). Validation of time and temperature values as critical limits for the control of Escherichia coli O157:H7 during the production of fresh ground beef. Journal of Food Protection 69, 19781982. 121. Parry-Hanson A., Jooste P.J., Buys E.M. (2009). The influence of lactoperoxidase, heat and low pH on survival of acid-adapted and non-adapted Escherichia coli O157:H7 in goat milk. International Dairy Journal 19, 417-421. 122. McCann M.S., McGovern A.C., McDowell D.A., Blair I.S., Sheridan J.J. (2006). Surface decontamination of beef inoculated with Salmonella Typhimurium DT104 or Escherichia coli O157:H7 using dry air in a novel heat treatment apparatus. Journal of Applied Microbiology 101, 1177-1187. TM 123. Tittor A.W. (2005). Efficacy of electrostatically sprayed Activin (activated lactoferrin), hot water, high pressure water and lactic acid individually and used in a multihurdle approach to remove Escherichia coli O157:H7 from beef tissues. Proefschrift Oklahoma State University, Tulsa, 23-77. 124. Bureau voor publicaties van de Europese Unie (2013). Verordening (EU) Nr. 101/2013 betreffende het gebruik van melkzuur voor de terugdringing van microbiologische oppervlaktecontaminatie van runderkarkassen. Publicatieblad van de Europese Unie 56 (L34). 125. Caprioli A., Morabito S, Brugère H., Oswald E. (2005). Enterohaemorrhagic Escherichia coli: emerging issues on virulence and modes of transmission. Veterinary Research 36, 289-311. 126. Songer J.G., Post K.W. (2005). The Genera Escherichia and Shigella. In: Veterinary Microbiology: Bacterial and fungal agents of animal disease, Elsevier Saunders, St. Louis, p. 113-119. 127. Rotman E., Amado l., Kuzminov A. (2010). Unauthorized Horizontal Spread in the Laboratory Environment: The Tactics of Lula, a Temperate Lambdoid Bacteriophage of Escherichia coli. PLoS One 5 (6). 128. Bergan J., Lingelem A.B.D., Simm R., Skotland T., Sandvig K. (2012) Shiga toxins. Toxicon 60, 1085-1107. 129. Kimmitt P.T., Harwood C.R., Barer M.R. (2000). Toxin Gene Expression by Shiga Toxin-Producing Escherichia coli: the Role of Antibiotics and the Bacterial SOS Response. Emerging Infectious Diseases 6, 458-465. 130. Engedal N., Skotland T., Torgersen M.L., Sandvig K. (2011). Shiga toxin and its use in targeted cancer therapy and imaging. Microbial Biotechnology 4, 32-46.
28
131. Pruimboom-Brees I.M., Moran T.W., Ackermann M.R., Nystrom E.D., Samuel J.E., Cornick N.A., Moon H.W. (2000). Cattle lack vascular receptors for Escherichia coli O157:H7 Shiga toxins. Proceedings of the National Academy of Sciensces of the United States of America 97, 10325-10329. 132. Lingwood C.A., Binnington B., Manis A., Branch D.R. (2010). Globotriaosyl ceramide receptor function – Where membrane structure and pathology intersect. FEBS Letters 584, 1879-1886. 133. Itoh K., Tezuka T., Inoue K., Tada H., Suzuki T. (2001). Different Binding Property of Verotoxin-1 and Verotoxin-2 Against Their Glycolipid Receptor, Globotriaosylceramide. The Tohoku Journal of Experimental Medicine 195, 237-243. 134. Nakajima H., Kiyokawa N., Katagiri Y.U., Taguchi T., Suzuki T., Sekino T., Mimori K., Ebata T., Saito M., Nakao H., Takeda T., Fujimoto J. (2001). Kinetic Analysis of Binding between Shiga Toxin and Receptor Glycolipid Gb3Cer by Surface Plasmon Resonance. Journal of Biological Chemistry 276, 42915-42922. 135. Tzipori S., Sheoran A., Akiyoshi D., Donohue-Rolfe A., Trachtman H. (2004). Antibody Therapy in the Management of Shiga Toxin-Induced Hemolytic Uremic Syndrome. Clinical Microbiology R eviews 17, 926941. 136. Obrig T.G., Moran T.P., Brown J.E. (1987). The mode of action of Shiga toxin on peptide elongation of eukaryotic protein synthesis. Biochemical Journal 244, 287-294. 137. Jandhyala D.M., Ahluwalia A., Obrig T., Thorpe C.M. (2008). ZAK: a MAP3Kinase that transduces Shiga toxin- and ricin-induced proinflammatory cytokine expression. Cellular Microbiology 10, 1468-1477. 138. Robinson C.M., Sinclair J.F., Smith M.J., O’Brien A.D. (2006). Shiga toxin of enterohemorrhagic Escherichia coli type O157:H7 promotes intestinal colonization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103, 9667-9672. 139. Smith D.G.E., Naylor S.W., Gally D. L. (2002). Consequences of EHEC colonisation in humans and cattle. International Journal of Medical Microbiology 292, 169-183. 140. Foster G.H., Armstrong C.S., Sakiri R., Tesh V.L. (2000). Shiga Toxin-Induced Tumor Necrosis Factor Alpha Expression: Requirement for Toxin Enzymatic Activity and Monocyte Protein Kinase C and Protein Tyrosine Kinases. Infection and Immunity 68, 5183-5189. 141. Frost L.S., Leplae R., Summers A.O., Toussaint A. (2005). Mobile genetic elements: The agents of open source evolution. Nature Reviews Microbiology 3, 722-732. 142. Taneike I., Zhang H.M., Wakisaka-Saito N., Yuamamoto T. (2002). Enterohemolysin operon of Shiga toxinproducing Escherichia coli: a virulence function of inflammatory cytokine production from human monocytes. FEBS Letters 524, 219-224. 143. Zhang X., Cheng Y., Xiong Y., Ye C., Zheng H., Sun, H., Zhao H., Ren Z., Xu J. (2012). Entero-hemorrhagic Escherichia coli Specific Enterohemolysin Induced IL-1β in Human Macrophages and EHEC-induced IL-1β Required Activation of NLRP3 Inflammasome. PLoS One 7 (11). 144. Schmidt H., Beutin L., Karch H. (1995). Molecular Analysis of the Plasmid-Encoded Hemolysin of Escherichia coil O157:H7 Strain EDL 933. Infection and Immunity 63, 1055-1061. 145. Hoffman M.A., Menge C., Casey T.A., Laegreid W., Bosworth B.T., Dean-Nystrom E.A. (2006). Bovine Immune Response to Shiga-Toxigenic Escherichia coli O157:H7. Clinical and Vaccine Immunology 13, 13221327. 146. Brettschneider G., Berberov E.M., Moxley R.A. (2007) Isotype-specific antibody response against Escherichia coli O157:H7 locus of enterocyte effacement proteins in adult beef cattle following experimental infection. Veterinary Immunology and Immunopathology 118, 229-238. 147. Nart, P., Holden N., McAteer S.P., Wang D., Flockhart A.F., Naylor S.W., Low J.C., Gally D.L., Huntley .F. (2008). Mucosal antibody responses of colonized cattle to Escherichia coli O157-secreted proteins, flagellin, outer membrane proteins and lipopolysaccharide. FEMS Immunology and Medical Microbiology 52, 59-68. 148. Vande Walle K., Atef Yekta M., Verdonck F., De Zutter L., Cox E. (2010). Rectal inoculation of sheep with Escherichia coli O157:H7 results in persistent infection in the absence of a protective immune response. Veterinary Microbiology 147, 376-382. 149. Menge C., Blessenohl M., Eisenberg T., Stamm I., Baljer G. (2004). Bovine Ileal Intraepithelial Lymphocytes Represent Target Cells for Shiga Toxin 1 from Escherichia coli. Infection and Immunity 72, 1896-1905. 150. Yoon, J.W., Hovde C.J. (2008). All blood, No stool: enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 infection. Journal of Veterinary Science 9, 219-231. 151. Mead P.S., Griffin P.M. Escherchia coli O157:H7. Lancet 352, 1207-1212. 152. Pennington H. (2010). Escherichia coli O157. Lancet 376, 1428-1435. 153. Savkovic S.D., Koutsouris A., Hecht G. (1997). Activation of NF-kappa B in intestinal epithelial cells by enteropathogenic Escherichia coli. American Journal of Physiology 273, C1160-1167.
29
154. Marchès O., Covarelli V., Dahan S., Cougoule C., Bhatta P., Frankel G., Caron E. (2008). EspJ of enteropathogenic and enterohaemorrhagic Escherichia coli inhibits opsono-phagocytosis. Cellular Microbiology 10, 1104-1115. 155. Klapproth J.M., Scaletsky I.C., McNamara B.P., Lai L.C., Malstrom C., James S.P., Donnenberg M.S. (2000). A large toxin from pathogenic Escherichia coli strains that inhibits lymphocyte activation. Infection and Immunity 68, 2148-2155. 156. Hauf N., Chakraborty T. (2003). Suppresion of NF-kappa B activation and proinflammatory cytokine expression by Shiga toxin-producing Escherichia coli. Journal of Immunology 170, 2074-2082. 157. Li Y., Frey E., Mackenzie A.M.R., Finlay B.B. (2000). Human Response to Escherichia coli O157:H7 Infection: Antibodies to Secreted Virulence Factors. Infection and Immunity 68, 5090-5095. 158. Karpman D., Bekassy Z.D., Sjögren A.C., Dubois M.S., Karmali M.A., Mascarenhas M., Jarvis K.G., Gansheroff L.J., O’Brien A.D., Arbus G.S., Kaper J.B. (2002). Antibodies to intimin and Escherichia coli secreted proteins A and B in patients with enterohemorrhagic Escherichia coli infections. Pediatric Nephrology 17, 201-211. 159. Manning S.D., Motiwala A.S., Springman A.C., Qi W., Lacher D.W., Ouellette L.M., Mladonicky J.M., Somsel P., Rudrik J.T., Dietrich S.E., Zhang W., Swaminathan B., Alland D., Whittam T.S. (2008). Variation in virulence among clades of Escherichia coli O157:H7 associated with disease outbreaks. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105, 4868-4873. 160. Obrig T.G. (2010). Escherichia coli Shiga Toxin Mechanisms of Action in Renal Disease. Toxins 2, 27692794. 161. Hughes A.K., Stricklett P.K., Kohan D.E. (1998). Cytotoxic effect of Shiga toxin-1 on human proximal tubule cells. Kidney International 54, 426-437. 162. Siegler R.L. (2003). Postdiarrheal Shiga Toxin-Mediated Hemolytic Uremic Syndrome. The Journal of American Medical Association 290, 1379-1381. 163. Fogo A.B. (2009). The multi-talented podocyte. Nephrology Dialysis Transplantation 24 (11), 3269-3270. 164. Morigi M., Buelli S., Zanchi C., Longaretti L., Macconi D., Benigni A., Moioli D., Remuzzi G., Zoja C. (2006). Shigatoxin-induced endothelin-1 expression in cultured podocytes autocrinally mediates actin remodelling. American Journal of Pathology 169, 1965-1975. 165. Psotka M.A., Obata F., Kolling G.L., Gross L.K., Saleem M.A., Satchell S.C., Mathieson P.W., Obrig T.G. (2009). Shiga Toxin 2 Targets the Murine Renal Collecting Duct Epithelium. Infection and Immunity 77, 959969. 166. Sjaastad Ø.V., Hove K., Sand O. (2003). The Kidneys and the Urinary Tract. In: Physiology of Domestic Animals. Scandinavian Veterinary Press, Oslo, p. 427-475. 167. Tzipori S., Chow C.W., Powell H.R. (1988). Cerebral infection with Escherichia coli O157:H7 in humans and gnotobiotic piglets. Journal of Clinical Pathology 41, 1099-1103. 168. Rose P.E., Armour J.A., Williams C.E., Hill F.G. (1985). Verotoxin and neuraminidase induced platelet aggregation activity in plasma: their possible role in the pathogenesis of the heamolytic uraemic syndrome. Journal of Clinical Pathology 38, 438-441. 169. Chow T.W., Turner N.A., Chintaqumpala M., McPherson P.D., Nolasco L.H., Rice L., Hellums J.D., Moake J.L. (1998). Increased von Willebrand Factor Binding to Platelets in Single Episode and Recurrent Types of Thrombotic Thrombocytopenic Purpura. American Journal of Hematology 57, 293-302. 170. Bell B.P., Griffin P.M., Lozano P., Christie D.L., Kobayashi J.M., Tarr P.I. (1997). Predictors of hemolytic uremic syndrome in children during a large outbreak of Escherichia coli O157:H7 infections. Pediatrics 100 (1). 171. Murray M.D., Brater D.C. (1993). Renal Toxicity of the Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs. Annual Review of Pharmacology and Toxicology 33, 435-465. 172. Sheoran A.S., Chapman-Bonofiglio S., Harvey B.R., Mukherjee J., Georgiou G., Donohue-Rolfe A., Tzipori S. (2005). Human Antibody against Shiga Toxin 2 Administered to Piglets after the Onset of Diarrhea Due to Escherichia coli O157:H Prevents Fatal Systemic Complications. Infection and Immunity 73, 4607-4613.
30
