تعد الاصابات التي تسببها بكتيريا E.coli الممرضة خارج الأمعاء السبب الرئيس للمرض والوفيات والتكاليف المرتفعة المتعلقة بالعلاج. اذ تتكيف بكتيريا E.coli مع بيئة المضيف (المثانة والكلى ومجرى الدم ) وتلعب عوامل الضراوة دورًا مهما في المراحل الأولى من التداخل مع بيئة المضيف اذ يوجد نوعين أساسين من عوامل الضراوة، النوع الاول يتم التعبير عنها على سطح الخلية (التي تؤدي وظائف التصاق بالأنسجة والغزو، وكذلك تكوين الأغشية الحيوية) و النوع الاخر التي يتم إنتاجها داخل الخلية البكتيرية ومن ثم تصديرها إلى موقع الإصابة مثل السموم البكتيرية .(Miranda-Estrada et al., 2017)
اوضحت الدراسات ان العديد من عوامل الضراوة (virulence factors) تم تشخيصها في بكتريا E.coli الممرضة خارج الامعاء ExPEC و أن سلالات مجموعة B2 تحتوي على العديد من الجينات المشفرة للعدد الأكبر من عوامل الضراوة مقارنة بالمجموعات الأخرى من بكتيريا E.coli. ومن بين سلالات بكتيريا E.coli العائدة الى مجموعة B2 التي تحتوي على العديد من جينات المقاومة و عوامل ضراوة ، تشفر هذه العزلات لعوامل ضراوة مختلفة مثل السموم و المحفظة و البروتينات المساعدة في الاختراق (invasins) والمواد اللاصقة التي بمجموعها تساهم في إمراضية بكتيريا E.coli وبالتالي التسبب بالتهاب المسالك البولية الشديد او الحاد Chanoine et al., 2014) Nicolas)
ان الجينات المشفرة لعوامل الضراوة في بكتيريا E.coli المسببة لالتهابات المسالك البولية (UPEC) يمكن ان تكون موجودة في الكروموسومات حصراً مثل الجينات pap و hly او مرتبطة حصريا بالبلازمید مثل جينات iss و traT أو يمكن أن تكون في أي من الموقعين مثل the aerobactin operon و afaldra B. تمتلك جينات عوامل الضراوة المحمولة بالبلازميد وسيلة واضحة للانتقال الأفقي بين سلالات بكتيريا E.coli و تميل هذه الجينات إلى الانتشار على نطاق أوسع ولكن بشكل متقطع داخل الأنواع أكثر من الجينات المحمولة على الكروموسوم .(Kudinha, 2017)
و يمكن أن تكون الجينات الموجودة في الجزر المسببة للأمراض مرتبطة أيضا بالضراوة وتشفر مجموعة متنوعة من عوامل الضراوة المختلفة مثل عوامل الالتصاق (P fimbriae) والسموم (مثل الهيموليسين (hemolysin ) والعامل الناخر السام للخلايا (cytotoxic necrotizing factor ) وانظمة الافراز و ناقلات الحديد مثل aerobactin و yersinabactin) ، وان من أهم جينات الضراوة لسلالات بكتيريا E.coli الممرضة المرتبطة بالتهابات المسالك البولية الشديدة هي جين aerobactin) aer ) و جین P fimbriae) pap ) و جین type 1 fimbriae) fimH) و جين fimbrial adhesion I) afal ) و جین hemolysin) hly) و جین S fimbriae) star ) وايضا هناك جينات ضراوة اخرى ( , vaC, ibeA, fyuA) kpsMT, traT, iutA usp) قد تشترك ايضا في العملية الإمراضية (2017 .Munkhdelger et al).
تستخدم بكتيريا E.coli الممرضة للجهاز البولي مجموعة واسعة من عوامل الضراوة لاستعمار المضيف فالبروتين (repeat-in-toxin (RTX الذي ينتج عن طريق الجين tos A والذي يتم التعبير عنه على وجه التحديد في المسالك البولية يساهم بشكل كبير في ضراوة وبقاء بكتيريا E.coli الممرضة للجهاز البولي UPEC.
ان الجين tos A الموجود في سلالات ضمن المجموعة التطورية B2 من بكتيريا E.coli ، يستخدم كواسم للسلالات التي تحتوي أيضا على عدد كبير من عوامل الضراوة التي تتميز بها بكتيريا E.coli الممرضة للجهاز البولي UPEC .يمكن التنبؤ على وجود جين tos A في عزلة بكتريا E.coli وذلك باستعمار ناجح لنموذج الفئران لتسببها بانتشار عدوى المسالك البولية ، بغض النظر عن مصدر العزلة هنا كشف تحليل مفصل لوظيفة tos A أن هذا الجين مرتبط نسبيا بالجينات التي تشفر نظام إفراز محفوظ من النوع 1 مشابه لأفراد عائلة (repeat-in-toxin (RTX الآخرين حيث وجد ان الجين tos A المترجمة على سطح الخلية يساعد على:
(1) الالتصاق على الخلايا المضيفة المشتقة من الجهاز البولي العلوي.
(2) البقاء على قيد الحياة في حالات العدوى المنتشرة .
(3) لتعزيز القدرة على القتل أثناء تسمم الدم كما تم تقييمه في نموذجين حيوانيين مختلفين للعدوى.
(Vigil et al., 2021)
Integrons عناصر وراثية موجودة في البكتيريا ، يمكنها التقاط أشرطة الجينات المقاومة لمضادات الميكروبات والتعبير عنها . ترتبط Integrons ارتباطا وثيقا بنشر الجينات المضادة للميكروبات بين أجناس مختلفة من البكتيريا. تم العثور على عدة أنواع من فئات Integron في الوقت الحاضر في البكتيريا. غالبا ما توجد الأعداد الصحيحة في البلازميدات أو الترانسبوزونات المعدية، والتي يمكنها تسهل قابلية نقل الجينات المضادة للميكروبات بين البكتيريا. ظهور مثل هذا العامل الممرض Integrons قد يساهم بشكل كبير في زيادة انتشار مقاومة المضادات الحيوية، خاصة الفئتين 1 و 2، لها امتداد واسع في البكتريا المعوية .Enterobacteriace وقد أدى ذلك الى التكهن بأن Integrons ربما تشارك في نشر الجينات المقاومة لمضادات الميكروبات في بكتريا (Huang et al., 2020) E.coli
تعمل ألياف Curli ، المشفرة بواسطة جينات (csg (B,A,C ، على تعزيز تكوين الأغشية الحيوية في بكتريا E.coli والبكتيريا المعوية الأخرى. يعتمد إنتاج هذه الألياف على تنشيط نسخ CsgD والذي يعزز أيضا التخليق الحيوي للسليلوز ومع ذلك، يظل تعبير (csg (B,A,C معتمداً على درجة الحرارة ووسط النمو. ينتج عن التعبير التأسيسي لبروتين CsgD أنماط نسخ متغيرة لما لا يقل عن 24 جينًا جديدًا، فضلا عن الجينات المعتمدة مسبقا على CsgD ((Brombacher et al,. 2006.
وتعد المواد اللاصقة نقاط الاتصال الأساس مع المضيف والتي تساعد في إنشاء العدوى والاستعمار. CsgA تنتج مادة لاصقة ، هي المكون الهيكلي الرئيس للألياف المتعرجة curli التي تشكل البوليمرات المتجانسة من عدة مئات من الوحدات .نظرًا لالتصاقها على سطح الخلية يتم التعرف على ألياف الضفيرة بواسطة الجهاز المناعي للمضيف، مما ينتج عنه استجابة مناعية عالية وبالتالي يمكن أن تكون بمثابة مرشح لقاح فعال. وقد كشفت فحوصات المناعة الخلوية مثل التنميط المتماثل للأجسام المضادة، وتحليل تكاثر الخلايا الطحالية في المختبر ، والتنميط الخلوي عن استجابة مناعية مختلطة للخلايا التائية المساعدة. ( 2021 ,.Karan et al).
المصادر:
Miranda-Estrada, L. I., Ruíz-Rosas, M., Molina-López, J., Parra-Rojas, I., González-Villalobos, E., & Castro-Alarcón, N. (2017). Relationship between virulence factors, resistance to antibiotics and phylogenetic groups of uropathogenic Escherichia coli in two locations in Mexico. Enfermedades infecciosas y microbiologia clinica (English ed.), 35(7), 426-433.
Nicolas-Chanoine, M. H., Bertrand, X., & Madec, J. Y. (2014). Escherichia coli ST131, an intriguing clonal group. Clinical microbiology reviews, 27(3), 543-574.
Kudinha, T. (2017). The pathogenesis of Escherichia coli urinary tract infection. Escherichia coli—Recent Advances on Physiology, Pathogenesis and Biotechnological Applications. InTech, 45-61.
Munkhdelger, Y., Gunregjav, N., Dorjpurev, A., Juniichiro, N., & Sarantuya, J. (2017). Detection of virulence genes, phylogenetic group and antibiotic resistance of uropathogenic Escherichia coli in Mongolia. The Journal of Infection in Developing Countries, 11(01), 51-57.
Vigil, G. D., Winebarger, A. R., Kobayashi, K., Cheimets, P. N., Champey, P. R., Savage, S. L., ... & Walsh, R. W. (2021). Marshall Grazing Incidence X-ray Spectrometer Slitjaw Imager Implementation and Performance. Solar Physics, 296(6), 1-16.
Huang, J., Lan, F., Lu, Y., & Li, B. (2020). Characterization of integrons and antimicrobial resistance in Escherichia coli sequence type 131 isolates. Canadian Journal of Infectious Diseases and Medical Microbiology, 2020.
Brombacher, E., Baratto, A., Dorel, C., & Landini, P. (2006). Gene expression regulation by the curli activator CsgD protein: modulation of cellulose biosynthesis and control of negative determinants for microbial adhesion. Journal of bacteriology, 188(6), 2027-2037.
Karan, S., Choudhury, D., & Dixit, A. (2021). Immunogenic characterization and protective efficacy of recombinant CsgA, major subunit of curli fibers, against Vibrio parahaemolyticus. Applied Microbiology and Biotechnology, 105(2), 599-616.
