toxinas Shiga de Escherichia coli

Shigella dysenteriae tipo 1 provoca disenteria bacilária e produz a toxina clássica de Shiga (Stx). Algumas E. coli patogénicas que produzem doenças em seres humanos ou animais produzem toxinas (actualmente designadas Stx1 e Stx2) estreitamente relacionadas com Stx. Estas toxinas de E. coli Shiga eram anteriormente denominadas toxinas semelhantes a Shiga (SLT) ou toxinas Vero (VT). E. coli que causam colite hemorrágica e síndrome hemolítica uremica em seres humanos (E. enterohemorrágica. coli ) produzem tipicamente moderadas a grandes quantidades de Stx1, Stx2, ou ambos, e E. coli que causam a doença do edema em suínos produzir uma variante do Stx2 chamado Stx2e.

Classificação de toxinas Shiga é baseado no seu antigenicity, sequências de aminoácidos e propriedades bioquímicas. Stx1 e Stx são antigenicamente indistinguíveis e diferem por uma única substituição conservadora de aminoácidos. Stx2 e Stx2e não se cruzam antigenicamente com Stx/Stx1, mas exibem crossreactividade antigênica parcial entre si. As sequências de aminoácidos de Stx2 e Stx2e são mais homólogas entre si do que com Stx/Stx1. Variantes adicionais do Stx2 designado Stx2c e Stx2d foram caracterizadas. A actividade biológica do Stx2d, mas não a do Stx2, Stx2c e Stx2e, é activada por incubação da toxina na presença de muco intestinal humano.

O operons que codificam Stx1 e Stx2 estão localizados em diferentes fagos em EHEC e individuais cepas EHEC pode produzir Stx1 apenas, uma ou mais variantes de Stx2, ou ambos Stx1 e Stx2. The operons for Stx in S. dysenteriae type 1 and for Stx2e in E. a coli está localizada no cromossoma bacteriano. A síntese de Stx por S. dysenteriae tipo 1 e Stx1 por E. coli é inibida por altas concentrações de ferro no meio de crescimento, e esta repressão dependente do ferro é mediada pela pele. Em contraste, a síntese de Stx2 e Stx2e por E. coli não é regulada pelo ferro.

the prototype converting phages for Stx1, designated H19A and H19B, were isolated from EHEC estirpe H19 (O26:H11), which was obtained from an infantile diarreia outbreak in Great Britain. Morfologicamente, estes fagos têm uma cauda comprida, flexível e não-contratual e uma cabeça hexagonal. A hibridação do ADN revelou que a fag H19B é parcialmente homóloga com a colifagem lambda. In phage H19B the genes that encode Stx1 are located far from the phage attachment locus. O protótipo de phage de conversão para Stx2, designado 933W, foi isolado da estirpe EHEC 933 (O157:H7), que produz Stx1 e Stx2. Phage 933W is morphologically distinct from the H19 phages and has a very short, noncontractile tail. Uma conversão de fagos para Stx1 designado 933J, originalmente reportado de EHEC tensão 933, é indistinguível do fago H19A, e as tentativas subsequentes para recuperar fagos de tensão 933 em dois laboratórios rendeu apenas 933W-como fagos. Experiências de hibridação demonstraram que a estirpe EHEC 933 contém sequências homólogas com ADN da FAG H19A, aumentando a possibilidade de que uma estirpe EHEC 933 possa conter uma FAG de conversão defeituosa para Stx1 relacionada com a fag H19A.

Stx e as toxinas Shiga de E. coli são todas proteínas oligoméricas com um polipéptido A e cinco polipeptídeos B idênticos. A exposição da toxina à tripsina e a redução de uma ligação de dissulfureto de intracain convertem o polipéptido A em fragmentos A1 e A2. Os polipeptídeos B ligam-se a receptores glicosfingolípidos específicos nas membranas plasmáticas das células sensíveis. O receptor preferido para Stx, Stx1 e Stx2 é a globotriaosilceramida (Gb3), enquanto o receptor preferido para Stx2e é a globotetraosilceramida (Gb4). A ligação da toxina a estes glicolípidos específicos provoca endocitose mediada pelos receptores, absorção através de fossas revestidas e transporte retrógrado da toxina para o retículo Golgi e endoplasmático. O fragmento A1 é translocado para o citosol, provavelmente do retículo endoplasmático, por um mecanismo que não depende da acidificação dos endossomas. O passo final na intoxicação é a inibição da síntese proteica, que é causada pela remoção de um resíduo de adenina específico de 28S rRNA em 60 subunidades ribossomais pela atividade RNA n-glicosidase altamente específica do fragmento A001. A ação intracelular do fragmento A1 de Stx e as toxinas de E. coli Shiga é idêntica à do rícino, e os locais ativos dessas toxinas têm estruturas homólogas. A cristalografia de raios-X também demonstrou que se conservou um desdobramento tridimensional entre os polipéptidos B de Stx/Stx1 e a enterotoxina de E. coli com laboratório térmico, apesar da falta de homologia da sequência de aminoácidos.o papel da toxina Shiga na patogênese da disenteria não é claro. S. dysenteriae tipo 1 e outras espécies de Shigella causa bacillary disenteria, caracterizada por sangue, diarréia mucóide e inflamação do cólon, embora a disenteria causada por S. dysenteriae tipo 1 em seres humanos ou macacos, normalmente, é mais grave do que o causado por S. dysenteriae tipo 1 mutantes ou outros shigellae que produzem pouca ou nenhuma toxina Shiga. Estes achados sugerem que a toxina Shiga não é essencial para a patogênese da disenteria, mas que contribui para a gravidade da doença.

evidência epidemiológica claramente identifica EHEC como uma causa de colite hemorrágica, mas os papéis de Stx1 e Stx2 na patogênese dessa doença não são claramente definidos. Da mesma forma, síndrome hemolítico-urêmica é claramente uma seqüela de infecções causadas por E. coli que produzem altos níveis de Stx1, Stx2, ou ambos, mas um modelo animal que replica com precisão a patologia observada em humanos com síndrome hemolítico-urêmica ainda não está disponível. Um consenso emergente de numerosos estudos sobre bacillary disenteria, colite hemorrágica e síndrome hemolítico-urêmica, no entanto, é que o dano às células endoteliais da vasculatura no cólon e nos rins causada por Stx ou relacionados com toxinas de E. coli é um importante aspecto da patogênese dessas doenças. No caso da doença do edema, a injecção de Stx2e purificado em suínos imita a doença que ocorre naturalmente. Os dados são convincentes, portanto, que o Stx2e tem um papel direto e dominante na patogênese da doença do edema.