Extraintestinal E.coli in animali allevati ed alimenti di di origine animale

Carlo Cantoni,Libero docente  di Ispezione degli alimenti di origine animale.Milano

Stefano Ibba,medico veterinario.Milano

Le Escherichia coli sono bacilli gram negativi  molto versatili con la capacità di localizzarsi e colonizzare in diversi ambienti. Sebbene questi microrganismi si trovino prevalentemente nel tratto intestinale dell’essere umano ed animale possono anche venire isolati da diversi substrati ambientali. I ceppi di E.coli possono essere divisi in tre ampi  gruppi caratterizzati, in base alla loro virulenza e da loro tropismo, in commensali, patogeni  intestinali e patogeni extraintestinali. I ceppi commensali di E.coli costituiscono il gruppo principale della popolazione fecale facoltativa dell’essere umano sano,dei mammiferi e dei volatili. Nell’intestino degli ospiti questi batteri sono presenti  con rapporto simbiotico e sono innocui, tranne quando si verificano cadute drastiche del potere immunitario o nel caso di presenza di lesioni intestinali.

La maggior parte dei ceppi di E.coli commensalidell’intestino umano appartengono al gruppo  filogentetico e sono privi di geni e di isole di virulenza  che sono  presenti, invece, nei ceppi patogeni intestinali ed extra- intestinali.Contrariamente ai ceppi commensali , le E.coli patogene si trovano  di rado nella popolazione  batterica fecale degli ospiti sani e si rivelano tali,provocando gastroenteriti o coliti quando sono ingeriti in numero  sufficiente nell’ospite.Si  conoscono sei categorie ,o patotipi,di  E.coli patogene intestinali : gli enterotossigenici  (ETEC),i produttori di tossina Shiga enteroemorragici  (STEC/EHEC),gli enteropatogeni (EPEC),gli enteroinvasivi(ETEC),gli enteroaggreganti (EAEC) e i diffusamenti aderenti (DAEC).La Shigella (sebbene sia un microrganismo differente da E.coli) può essere considerata il settimo patotipo. (Russo &Coll.2000).

Con la determinazione del polimorfismo elettroforetico delle esterasi e di altri enzimi sono  stati individuati i seguenti gruppi di  Escherichia coli , A  , B1,B2,C,D, ed E. La patogenicità dei singoli ceppi è l’espressione di specifiche combinazioni di fattori di virulenza che possono venire acquisiti per trasferimento orizzontale (ad esempio: plasmidi o fagi lisogeni),da ceppi di linee  evolutive  distanti. Tranne la capacità di causare malattie enteriche, i patotipi citati  sono  incapaci di causare altre patologieal di fuori dal tratto intestinale ma esistono altri patotipi di E coli in grado di causare  patologie sistemiche extra intestinali denominati ExPEC.In questa sede  vengono trattati solo quelli riguardanti la spdecie umana.

E.coli extraintestinali

Le infezioni extraintestinali (EI) causate da E.coli extraintestinali sono comuni in soggetti di tutte le età e possono  manifestarsi a danno di tutti gli organi  e di altri siti anatomici. Le tipiche infezioni da E.coli com-prendono infezioni urinarie (UTImenin),giti neonatali o in seguito ad intervento chirurgico,diverse infezioni addominali,polmoniti (specialmente in pazienti ospedalizzati),infezioni vascolari, osteomilelitie Infezioni del muscolare, possono, inoltre,verificarsi setticemie-tessuto

I ceppi ExPC sono stati definiti da Johnson & coll.(2003) come E.coli contenenti 2 o più dei seguenti fattori di virulenza:papA P sub unità strutturale delle fimbrie) e/o papC (isieme di fimbrie),sta/fac (sub unita di fimbrie D e FIC),afa/dra(dr:antigene legante le adesine), KpsMT II (unità capsulare polisaccaridica del gruppo 2) e intA (recettore di aereobactina). Altri indicatori di virulenza sono riportati nella tabella I.

Tabella n .! Fattori addizionali di virulenza che possono essere presenti in  ExPEC

Genotipo di virulenza                     geni codificanti

·         pap  GIII                                           unità adenosiniche varianti P fimbriale

·         csg                                                     curli

·         fim                                                     adesina fimbriale tipo I

·         sfas                                               lectina fimbriale –acetil-glucosaminica

·         adesina regolante il ferro

·         fyuA                                             recettore di yetsiniobactina

·         ire Iha                                                A                                            recettore sideroforo

·         int A                                            recettore aereobactina

·         Kpts  MT II                                 subunita polisaccaridica capsulare  gruppo2

·         K1                                               K1 (gruppo 2)varianti kps

·         IbeA                                              invasine di endotelio cerebrale

·         TraT                                             resistenza al complemento sierico

·         iss                                               aumento  sopravvivenza nel siero

·         ampT                                          subunita della proteasi T  extramembrana

·         cvac                                           sub unità strutturale colicina V

·         mal X                                          isola  CFT073dipatogenicità

·         emolisina

·         Cnf 1                                         fattore di necrosi,citotossico

·         cdtB                                          tossina citoletale (proteina B)

·         da  Smith & coll,(2007)

Antibiotico resistenza di  ExPEC

La resistenza agli antibiotici  betalattamici (ESBL) è una caratteristica fondamentale dei ceppi di  E.coli responsabili di infezioni (Oteo & coll.2005;Pitout & coll.2005). Gli antibiotici betalattamici sono raggruppati In  sei gruppi con  le relative sottoclassi a seconda di come l’anello lattamico si legaal resto della molecola e secondo dell’originedella molecola  come riportato nella tabellan.2

Tabella n. 2 Classificazione degli antibiotici betalattamici

Classe                                             sottoclasse

Penicilline                                       Penicilline,Aminopenicilline,UreidopenicillineCarbossipenicilline.Penicillasi

                                                         Aminpenicilline

Cefemici                                         Cefalosporine di prima generazione,Cefalosporine di seconda generazione,

                                                          Cefalosporine di terza generazione,Cefalosporine di quarta generazione,

                                                            Cefamine,Oxacefemici,ceftriazone,cefixirina

Cefemici orali)                                  cefalosporine ,Carbapenemici

Monobattamici                                es, aztreonam
Penemici                                           Carbapenemici Penemici 

Beta lattamasi inibitori  

Identificazione dei ceppi di exPEC    

Oltre alla sierotipizzazione oggi si usa la tecnica MSLT (0 Multilocus sequence typing) che permette di individuare il gruppo originario (A,B1,B2,D) e la sequenza, per esempio O 25:H4-B2-SM 131 Menges  coll.2012  ). Usando queste tecniche si è constatata la presenza di ExpPEC in animali allevati ed in alimenti di origine animale e si è evidenziata la possibilità di trasmissione di tali ceppi all’essere umano tramite queste fonti .Nella tabella n .3 sono riportate  le evidenze della esistenza di fonti  alimentari e di vie di trasmissione di   ExPEC alla specie umana secondo Manges  coll. (2012)

Tabella n.3 esistenza antimicrobica ed animali portatori di ceppi ExPEC

Gruppi ExPEC umani	Resistenza antimicrobica	Produzione ESBL	Pollame/carne	Suini/carne	Bovini/carne
O25:H4-B2-  ST 131	+	+	+	+	+
O11/O17/O77:H 18-D-ST 69	+		+	+	+
O15:K 52:H1-D-S393	+
Sierotipo (vario )A-ST10	+	+	+	+
Sierotipo (vario)-D-117	+	+	+
O1/O2/O18:K1:H7-B2-ST95	+	+	+
O6:H1-B2-ST73	+	+
Sierotipo (vario)-D-ST405	+	+
O75:K+:H5-B2-ST 14	+

                

Nota:Moltei  E.coli ST 10 non sono ExPC,quelli Exp sono  antibitico resistenti.

  Il  sierotipo E.coli si à reso responsabile di infezioni UTI nell’essere numano ed è stato isolato da animali selvaggi ,animali da macello,da campioni di carne di pollo in Canada (Vincent,2010)da polli.e suiniin  Spagna Cortes coll.(2010).

E.coli è stata isolata dai suini e da casi di UTI in Danimarca e in Norvegia.

Il  sierotipo E.coli 011 /17/77;K52:H18-D.ST69  (denominato anche g o gruppo clonale A) è stato isolato in California e in altre parti del mondo quale causa riconosciuta di infezioni urinarie in diverse parti del mondo (Johnson & coll: 2006,Dias &coll 2009;Johnson 2011). Le fonti originarie del microrganismo sono il suino,il pollo e,probabilmente ,il bovino (Ramchandni &coll.2005;Vincent & coll.2010,Johnson 2011).In uno studio sperimentale eseguito somministrando topini da laboratorio ,ceppi CgA isolati da pazienti umani e da  carni di pollo  hanno  provocato infezioni UTI   negli animali contaminati dimostrandosi cosi che le carni di pollo contaminate da ceppi Cga possano essere causa di UTI anche nell’essere umano (Jacobsen & coll:2010).

Il complesso clonale del sierotipo E.coli (vario)-A-ST 10 (ST10 e i vari ST10 collegati),sebbene si siano dimostrati suscettibili agli antibiotici,colonizzatori intestinali umani e poco virulenti,sono stati pure  ritenuti causa di infezioni umane e produttori di ESBL.Questi ceppi sono stati isolati da casi clinici,da alimenti carnei (pollo,suino) e da mangimi per animali (Cortes & Coll.2010; Oteo Coll.2009; Cohen Stuart & Coll.2012).

Inoltre, in uno studio eseguito in Olanda,ceppi ST10 CTX-1 sono stati isolati da emocolture umane e nel pollame,mentre ceppi di ST 10 TEM-52 lo sono stato da urino colture umane e da pollame. Un altro studio,anch’esso eseguito in Olanda, ha consentito di isolare ed identificare E.coli ST10 produttori di ESBL presenti  in carni di pollo, in altri tipi di carne, campioni fecali di essere umani sani, e da emocolture umane Overdevest & coll.2011: Manges 2012).Ancora, in  Canada sono stati isolati ceppi ST 10 antibiotico resistentida campioni clinici mani,pollame,feci di suino,in carni porzionate di pollo (Racicot Bergeron & coll.2012).

Il sierotipo E.coli S117(vario)-D-ST117, appartenente alla linea APEC (ceppi di origine aviare,Mora & Coll.2011).è stato isolato da una setticemia umana e ceppi di ST 117 sono stati isolati da carni di pollo e nell’essere umano (Leverstein & coll.2011; Overderest & coll.2011)

Il sierotipo strettamente correlato E.coli O114:H4-ST117 è stato, a sua volta, trovato in un caso umano di UTI ed in porzioni di carne di pollo in Canada (Vincent & coll.2010).

E.coli O1/oìO2/O18:K1:H7-B2-ST 95,appartenente  al gruppo clonale APEC (Antao & Coll.2009), è un patogeno umano ritenuto responsabile del 6% delle infezioni extraibtestinali (Gibreel & Coll. 2012). Questo microrganismo è risultato presente negli umani e nei polli sani, in meloni e in infezioni umane (Mora & Coll.2009;Vincent & Coll.2010).

Altri  sierotipi di E.coli  (O1,O2, e O 18)sono stati isolati da diverse fonti animali(Johnson & coll.(2008)

I ceppi di E.coli O18-B2-ST 95,oltre a casi di meningiti neonatali hanno pure  provocato setticemie nei polli (Moulin-Schouler &Coll.2007) e, a loro volta, ceppi di E.Coli O18-B2-ST 95, isolati da casi di colibacillosi aviare (APEC) hanno provocato meningiti neonatali nel ratto (Twendale &Coll.2010).Tutto ciò indica che i ceppi APEC ST 95 si possono ritenere  agenti  causa di zoonosi.

Manges & Coll. (2012) fanno presente  che  sono conosciuti altri gruppi di ExPEC patogeni per  l’essere umano non associabili ad animali viventi o ad alimenti di origine animale e responsabili di infezioni extraintestinali,ad esempio E.coli o15:K52:H1-D-ST 93 causa di infezioni extraintestinali appunto. Questo microrganismo è strettamente correlato a O11/O17/O77:K52:H18-D-ST 69.Altre E .Coli sono  lo O6/H:1-B2-ST69 ,l’E.Coli O6/H1-B2-ST 73,l’E.coli sierotipo (vario).D-ST 405 e il sierotipo O75:K+:H5-B2-ST14. Tutti questi ceppi batterici sono antibiotico resistenti ed ESBL produttori.

I dati riportati,ottenuti con ricerche specifiche, dimostrando con sempre maggiore evidenza  la potenziale capacità di certi gruppi di ExPE  isolabili da animali e in carne derivate possono provocare infezioni  extraintestinali nell’essere umano. Infatti le somiglianze tra gli ExPEC umani e i ceppi di E.coli isolati da polli.tacchini.suini,  suggeriscono la possibilità di loro trasmissione diretta all ‘essere umano. Viceversa la

sicura trasmissione dei ceppi  ExPEC dagli alimenti all’uomo necessità di ulteriore conferme. E’ tuttavia possibile la contaminazione crociata da carcasse di pollo manipolate nelle cucine ad altri alimenti ivi preparati (Manges & Coll.2012). Un altro  fattore ignoto  è il numero di E.coli ExPEC causante l’infezione.

Determinazione batteriologica di ceppi ExPc

L’isolamento di ExPEC deve essere eseguita utilizzando terreni cromogeni che permettono di distinguerli in base alla  colorazione delle colonie cresciute dalle altre  Enterobatteriacee eventualmente presenti e da altri contaminanti quali Pseudomonas.Acinetobacter e Stenotrophomonas spp.

I terreni cromogeni selettivi utilizzabili sono:

-CromID ESBL (bioMerieux)

-Brilliance ESBL (Oxoid)

-CHRomagar ESBL  e CHROMagar CTX (CHROmagar)

Terreno cromogeno	antibiotico	enzima	E.coli	Klebsiella	Proteus
Cromid ESBL	cefpodoxima	beta -glucoronidasi	rosso/rosa
		beta- glucosidasi		verde/blu	bruno grigiastro
		triptofano deaminasi			Nero o     marrone
Brillance ESBL	cefpodoxima	beta-glucoronidasi +betagalattosidasi	blu
		beta-glucoronidasi	rosso
		beta galattosidasi		verde
		triptofano deaminasi			alone marrone
CHROMagar		non dichiarati	rosso scuro	blu	alone marrone

Caratteristiche delle colonie di batteri non fermentanti Gram – cresciute su terreni cromogeni

Terreno cromogeno	Pseudomonas	Acinetobacter	Stenotrophomonas
cromoID  ESBBL	assenza di colorazione	bianca	priva di colore
	rosata/brunastra per produzione di piocianina
Brilliance ESBL	prive di colore per  Produzione di pio cianina	priva di colore/ bianca	la maggior parte bianca
CHROMagar ESBL	verde/bruna o bianca	priva di colore o bianca

Riassunto

E.coli sono batteri versatili presentandosi come commensali, patogeni intestinali ed extraintestinali. Studi recenti hanno prospettato la possibilità di attività patogena di sierotipi ExPEC presenti e trasmessida animali ed alimenti di origine animali. Sono descritti i sierotipi ESBL produttori responsabili di infezioniextra intestinali.

Summary

ExPC E.coli,food animal and food trasmission to human.

E.coli bacteria are commensals, intestinal and extraintestinal pathogens. Animal food and animal food products contaminated have been considered of possible causes of extraintestinal infection for the presence of ESBL Coli. In the text the responsible serotypes have been described and the isolation media have been reported.

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