Sinalização química e virulência de Escherichia coli O104:H4 (EAEC Stx+)

Abstract

A sinalização química é o mecanismo através do qual bactérias patogênicas interagem com o hospedeiro e sua microbiota, de modo a promover a regulação dos seus mecanismos de virulência. O estudo da sinalização química, em bactérias entéricas, do sistema de 2-componentes QseBC via autoindutor-3 (AI-3), epinefrina (Epi) e norepinefrina (NE), tem aberto perspectivas para desvendar novos mecanismos. Escherichia coli O104:H4 possui características fenotípicas clássicas de E. coli enteroagregativa (EAEC) e se apresenta positiva para toxina de Shiga, encontrada em cepas de E. coli enterohemorrágica (EHEC). A presença dessa toxina pode levar o hospedeiro ao desenvolvimento de complicações mais graves, como a síndrome hemolítica urêmica (SHU). Dessa forma, essa combinação se torna altamente perigosa e patogênica a humanos, conforme observado no surto epidêmico em 2011 na Europa. O presente estudo teve como objetivo investigar a sinalização química e os mecanismos de patogenicidade em EAEC O104:H4 C227-11, já descritos em EAEC e EHEC, bem como buscar mecanismos ainda não elucidados na literatura. Comparada com cepas protótipos de E. coli diarreiogênicas, os resultados demonstraram que a cepa C227-11 possui um fenótipo de adesão e formação de biofilme acentuados. Em meio ácido, apresentou mais robustez na sobrevivência e maior motilidade em relação à EAEC 042. Também foi possível observar que o nível de expressão gênica para qseC apresentou-se semelhante ao de EHEC e exerce um importante papel na ativação da expressão de fatores de virulência, evidenciando, desse modo, a sua possibilidade de participação em mecanismos relacionados. Em ensaio in vivo, foi observada uma considerável variação na microbiota frente à C227-11, bem como foram reveladas diferenças significativas entre as demais EAEC, que, em sua maioria, não apresentaram grandes alterações no decorrer dos dias analisados, com predominância do Filo Bacteroidetes em relação ao Filo Firmicutes. Concluiu-se que seu perfil acentuado de adesão e sua elevada tolerância ao meio ácido provavelmente contribuíram para o estabelecimento da patogênese durante o período de surto. Tendo em vista o resultado da expressão gênica de qseC, cabe salientar a importância da investigação dessa e de outras vias de sinalização em EAEC O104:H4 Stx+, assim como de sua interação com a microbiota, de modo não apenas a compreender a relação patógeno-hospedeiro, como também contribuir para o desenvolvimento de terapias futuras.

Chemical signalling is the mechanism through which pathogenic bacteria interact with the host microbiota, in order to promote regulation of virulence mechanisms. The study of chemical signalling in two-component system QseBC in enteric bacteria, by autoinducer- 3 (AI-3), epinephrine (Epi) e norepinephrine (NE), has opened perspectives to discover new mechanisms. Escherichia coli O104:H4 has classic phenotypic characteristics of enteroaggregative E. coli (EAEC) and presents itself positive for Shiga toxin, which is found in enterohemorrhagic E. coli strains (EHEC). This toxin may lead the host to the development of more serious diseases, such as the Hemolytic Uremic Syndrome (HUS). Therefore, this combination is highly dangerous and pathogenic to humans, as observed during the epidemic outbreak in Europe in 2011. This study aimed to investigate chemical signalling and mechanisms of pathogenicity in EAEC O104:H4 C227-11, already described in EAEC and EHEC, as well as mechanisms still not elucidated in literature. Compared to prototype strains of diarrheagenic E. coli, the results have shown that C227- 11 has accentuated phenotype of adhesion and biofilm formation. In acid medium, it presented more strength of survival and more motility than EAEC 042. In addition, gene expression level in qseC was found similar to EHEC and it holds an important participation in activation of virulence factors expression, highlighting, thereby, the possibility of its participation in related mechanisms. Through in vivo tests, it was noticed considerable variation of microbiota, compared to C227-11, just as significant differences among other EAEC that mostly did not present great alterations during analysed days, with predominance of Bacteroidetes over Firmicutes Phylum. The conclusion was that its large profile of adhesion and its elevated tolerance to acid medium probably contributed to the establishment of pathogenesis during the outbreak period. Considering the result of gene expression of qseC, it must be stressed the importance of researching this subject and other signalling pathways in EAEC O104:H4 Stx+, just as its interaction with microbiota, in order not only to understand the host-pathogen relationship, but also to contribute to the development of future therapies.