Infectie en conjugatie in E. Coli

EHEC O104:H4 is een nieuwe variant van EHEC, een entero-hemorragische E. coli-stam. Deze variant heeft veel slachtoffers gemaakt de afgelopen weken in en buiten Duitsland en het dodental loopt nog steeds op tot 39 vandaag. Voorheen waren er vooral in de VS en Japan problemen met de variant EHEC O157:H7. Escherichia coli of E. coli is niet altijd agressief. Integendeel zelfs. De bacterie maakt normaal deel uit van onze darmflora en is daar bijzonder nuttig. De agressieve vormen als deze EHEC’s komen voort uit de overdracht van genetisch materiaal tussen virussen en bacteriën enerzijds en bacteriën onderling anderzijds.

De EHEC-bacterie wordt overgebracht van de feces naar de mond. Besmetting kan ook plaatsvinden door de consumptie van met feces besmette groenten of ander voedsel. Groenten kunnen bijvoorbeeld bemest zijn. De bacterie komt bij de mens in de darmen terecht en produceert daar shega-toxinen oftewel verotoxinen die in eerste instantie de darmwand aantasten met als gevolg diarree met bloed. Soms volgt daarop nierfalen en uiteindelijk de dood.

Bacteriofaag die zijn DNA injecteert in een bacteriecel

Officieel is taugé nu de bron van de besmetting in Duitsland. Maar waar komen deze agressieve varianten vandaan, hoe kunnen ze ontstaan? Veel deskundigen spreken van virussen die E. coli infecteren en daarbij het gen voor shega-toxinen overbrengen naar de bacterie. Het gaat hierbij om bacteriofagen. Dit zijn virussen die specifiek bacteriën infecteren. Ze zetten zich vast aan de celwand van de bacterie en injecteren hun eigen genetisch materiaal, hun DNA, in de bacteriecel. Bevat dit DNA het gen voor shega-toxinen, dan is vervolgens de bacterie in staat shega-toxinen te produceren en af te scheiden.

Conjugatie tussen een donor bacterie en een ontvangende bacterie

Het verotoxine kan ook doorgegeven worden tussen bacteriën onderling. Men spreekt dan van conjugatie of ‘horizontal gene transfer’ (HGT). In dit proces wisselen bacteriën DNA uit via een pilus, een kanaal dat zich tussen twee bacteriën vormt. Door dit kanaal worden plasmiden (kleine stukjes DNA) uitgewisseld. Bevat dit plasmide het gen voor shega-toxine dat zich van de donorbacterie naar de ontvangende bacterie verplaats dan wordt ook de ontvanger een EHEC ofwel een E. coli die shega-toxinen produceert. In weinig tijd worden alle ‘gezonde’ E.coli veranderd in gevaarlijke ziekteverwekkers.

Sommigen spreken in het geval van EHEC vooral van infectie door bacteriofagen, terwijl anderen zich vooral concentreren op conjugatie. De darmen van veedieren zijn ongevoelig voor verotoxinen en bevatten veel bacteriofagen. Het is waarschijnlijk dat het shega-toxine in eerste instantie door de bacteriofaag in de bacterie geïnjecteerd wordt en dat de verspreiding van het shega-gen onder de bacteriën vervolgens via conjugatie verloopt. Er is ook geobserveerd dat antibiotica infectie van bacteriën met bacteriofagen kan bevorderen.

Een dergelijke bacterie wordt extra gevaarlijk als deze ook nog eens resistent wordt tegen antibiotica. De Duitse variant is tegen bijna alle antibiotica resistent. Deze resistentie komt voort uit het overvloedig gebruik van antibiotica vooral in de veeteelt. Hier worden dieren vaak preventief aan antibiotica blootgesteld. Bacteriën muteren en er ontstaat ergens een resistente bacterie. Deze vermenigvuldigt zich in tegenstelling tot de gevoelige bacteriën en domineert uiteindelijk de hele populatie. Maar hoe raakt een gen dat resistentie biedt zo verspreid tussen verschillende soorten bacteriën? Conjugatie kan ook heel goed plaatsvinden tussen verschillende soorten bacteriën en dat is waarschijnlijk wat er gebeurt. De ontwikkeling van resistentie is een groeiend probleem, niet alleen in verband met EHEC.

Vandaag zijn er in Frankrijk  zeven kinderen besmet met een variant van EHEC. Het schijnt (gelukkig) om een andere stam te gaan.

Uit TheGaurdian en NatureNews

17 juni 2011 NRC: De EHEC-bacterie die in Nederland twee besmettingen veroorzaakte is bij het RIVM onbekend.