Hemolitičko–uremijski sindrom

Dijagnostika i tretman E.coli 0157:H7

Jedna od nekoliko trombotičnih mikroangiopatija , hemolitičko-uremijski sindrom (HUS) je karakteriziran trijasom : trombocitopenija, hemolitička anemija i akutna bubrežna insuficijencija. HUS se javlja najčešće kod djece i predstavlja najčešći uzrok akutne renalne insuficijencije u pedijatrisjkoj populaciji. Više od 90% slučajeva HUS-a je povezano E.coli – enterohemoragičnim tipom i to serotipom 0157:H7 koja uzrokuje krvave prolive. Drugi uzroci HUS povezani sa prolivima uključuju gastrointestinalne infekcije sa crijevnim patogenima primarno Shigella dysenteriae.

Uzroci HUS-a mogu biti i atipičini. Atipični su povezani sa drugim bakterijama kao invazivne infekcije Streptococcus pneumonia. Može biti i povezan sa virusnim infekcijama ili nakon tretmana sa određenim antineoplastičnim lijekovima (mitomicin, bleomicin) ili lijekovi koji se ordiniraju nakon transplantacije (tacrolimus,everolimus,ciklosporin) (1-3). Neki slučajevi HUS-a nastanu i nakon maligniteta i trudnoće (4).

Najčešći tip mikroangiopatije sa renalnom insuficijencijom kod odraslih , atipični HUS ima lošiju prognozu nego HUS povezan sa proljevom. Istraživači su dokazali da atipični HUS je povezan sa mutacijom gena koji kodira proteine uključene u regulaciju alternativnog puta komplementa i u zaštiti ćelija domaćina od aktivacije komplementa (5).

Nedavno je European Pediatric Study Group za HUS objavila novi klasifikacijski sistem za HUS i povezana medicinska stanja uključujući trombocitopenijsku purpuru (Tabela 1) (6). Ovaj članak će se fokusirati na tipični HUS i laboratorijske testove koji se koriste u evaluaciji pacijenata sa simptomima.

Tabela 1. Klasifikacija hemolitičko-uremijskog sindroma

Nivo 1: Etiologija poznata

Nivo 2: Etiologija nepoznata

1 i. infekcija uzrokovana
a. Shiga i shiga-like toxin koji produkuje bakterija  (enterohemoragijska  E. coli, Shigella dysenteriae tip 1)
b. Streptococcus pneumoniae

1 ii. Poremećaji regulacije komplementa
a. genetsko
b. stečeno

1 iii. ADAMTS13 deficijencija
a. Genetsko
b. Stečeno

1 iv. Defektan metabolizma cobalamina

1 v. kininom uzrokovano

2 i. HIV

2 ii. Malignitet, hemoterapija, jonizirajuće zračenje

2 iii. Inhibitori calcineurina i transplantacija

2 iv. Trudnoća , HELLP sindrom, oralni kontraceptivi

2 v. sistemski lupus eritematosus, antifosfolipidni sindrom

2 vi. Glomerulonefropatija

2 vii. Porodično uzrokovan nivo 1

2 viii. Neklasificiran

Ova klasifikacijska šema European Pediatric Study Group za HUS uključuje jedan nivo za one slučajeve HUS gdje je etiologija poznata dok nivo 2 uključuje ona stanja gdje specifični uzrok za HUS nije opisan.

Izvor: Referenca 6.

E. coli O157:H7

E. coli O157:H7 je bio prvi identificirani patogen , 1982 kada je ovaj soj povezan sa dvije epidemije krvavih proliva koja se desila u Oregonu i Mičigenu nakon konzumacije kontaminiranih hamburgera (7). Soj je izolovan iz stolice pacijenata i iz nedovoljno kuhanog mesa te je identificiran Shiga-like toxin (Stxs) od E.coli serotip O157:H7.

Od ovih prvih izvještaja o epidemiji gastroenteritisa uzrokovanih serotipom O157:H7 koji su se desili u školama, staračkim domovima i zajednicama. Izvori mikroorganizama su bili u mljevenoj junetini, salami, svježe pripremljenom nepasteriziranom jabukovom soku, jezerima i netretiranim bunarima. Takođe je dokumentovan prenos direktnim kontaktom sa životinja u zološkim vrtovima (8). Mnogi dodatni serotipovi E.coli takođe produkuju Stxs i uzrokuju dijareju , hemoragijske kolitise i HUS.

E. coli O157:H7 i HUS

Spektar kliničkih sindroma od asimptomatskih infekcija do hemoragijskih kolitisa sa HUS-om mogu nastati nakon konzumiranja E.coli O157:H7. U asimptomatskim infekcijama, uzročnik se može izolovati iz uzorka stolice. Istraživanjem Kanadske epidemije gastroenteritisa pronađeno je da 31% od 62 djece koji su bili izloženi mikroorganizmu su bili bez simptoma. Deset od ovih 19 asimptomatskih imali su serološki dokaz infekcije (9). Ovi podaci govore da ovaj soj može uzrokovati gastroenteritise sa prolivima bez krvi. Ove osobe će rijeđe razviti HUS; iako većina infekcija sa E.coli O157:H7 napreduje ka hemoragijskom kolitisu.

Inkubacijski period je 1-8 dana, simptomi hemoragijskog kolitisa uključuju abdominalne grčeve, tresavicu, blagu febrilnost, bol u desnom donjem kvadrantu i vodenasti proliv koji postane krvav sa sluzi. Simptomi gornjeg gastrointestinalnog trakta kao mučnina i povraćanje mogu se pojaviti u početku kliničkog toka. Biopsija kolona pokaže edem i eritem sluznice kolona, erozivne lezije, kapilarne trombe i krvarenje. Abnormalnosti su najdominantnije u cekumu, colon ascedensu, transversumu (10). Pacijenti obično imaju leukocitozu sa skretanjem u lijevo, dok hematokrit, sedimentacija , elektroliti, jetreni enzimi, INR su normalni ili nešto uvećani. Akutna dijarealna bolest obično traje 3-8 dana i traje kod djece duže nego kod odraslih.

Mnogi pacijenti sa tipičnim HUS-om imaju prodromalno gastroenteritis sa krvavim prolivima što je najčešći simptom. Mogu takođe razviti mikroangiopatsku hemolitičku anemiju, trombocitopeniju i renalnu insuficijenciju. Neurološke komplikacije nisu dio klasičnog trijasa koji se vidi kod HUS-a ali abnormalnosti CNS – a kao letragija i grčevi javljaju se kod 30% pacijenata (11). U studijama povezanim sa epidemijama E.coli O157:H7, stopa progresije od hemoragijskog kolitisa ka HUS-u varira od 3% do 30%, ali istraživači su utvdili da je stopa progresije u rasponu od 5% do 8% (12).

Indikatori koji su povezani sa razvojem HUS-a uključuju leukocitozu na početku, visoku temperaturu. Kod odraslih HUS može progredirati ka trombocitopenijskoj purpuri. Ovi pacijenti mogu razviti febrilnost i neurološke simptome skupa sa klasičnim trijasom HUS-a. Nažalost 5-10% djece umre od infekcije i mortalitet je veći kod starijih pacijenata.

Patologija HUS-a i tretman

Histopatologija E. coli O157:H7 povezane sa HUS-om sugerira da patologija bolesti uključuje direktno oštećenje endotela krvnog suda što je povezano sa sistemskom apsorpcijom Stxs iz gastrointestinalnog trakta. Istraživači vjeruju da inflamacija sluznice kolona poboljšava apsorpciju Stxs iz crijeva.

Istraživanja na životinjama su pokazala da Stxs dovodi do trombotičnih, mikroangiofilnih lezija koje su histološki slične onima kod bolesnika s HUS-om. Ova oštećenja aktiviraju koagulacijske događaje koji uzrokuju stvaranje intravaskularnog tromba. Ishemija uzrokovana trombima (trombociti/fibrin) u krvnim sudovima debelog crijeva dovodi do hemoragijskog kolitisa. HUS se razvija kada se ovi trombi formiraju u bubrezima. Direktna uloga Stxs u razvoju oštećenja vaskularnog endotela, lokalne intravaskularne koagulacije, i taloženja fibrina u HUS-u je također podržano nalazom povišenog titra neutralizirajućih antitijela usmjerenih protiv Stxs u bolesnika sa hemoragičnim kolitisom-povezanih sa HUS-om.

U retrospektivnoj studiji slučajevi HUS-a praćeni 10 godina u Minesoti, E. coli O157:H7 je otkrivena u 13 (50%) od 26 pacijenata (13). Ista studija je takođe dokumentovala povećanu incidence HUS-a u Minesoti. Prospektivna studija iz 1987. koja je provedena u Pacific Northwest pronašla je da 58% pacijenata sa HUS-om imaju primarno infekcije sa E. coli O157:H7 i druga studija provedena u British Columbia, Canada pronašla je infekciju E. coli O157:H7 u 9 (64%) od 14 djece sa HUS-om (14,15). Dok većina epidemija hemoragijskog kolitisa i HUS-a je uzrokovano oblikom STEC serogrupe O157:H7 , oko 50% sporadičnih slučajeva je uzrokovano tipom koji pripada serotipu non-O157:H7. Ovi drugi serotipovi uključuju grupe : O26, O39, O103:H2, O111:H8, O113, O118, O121, O128, i O157.

Tretman hemoragijskog kolitisa i HUS-a povezanih sa E. coli O157:H7 je kontraverzan (16). Dok neke studije sugeriraju da tretman sa antimikrobnim lijekovima može produžiti trajanje hemoragijskog kolitisa i povećati rizik od razvoja HUS-a, druga istraživanja nisu ovo pokazala (17,18). Studije in vitro i in vivo su pokazale da određeni antimikrobici koji djeluju tako da interferiraju sa DNA mikroorganizma (fluorokinoloni, trimetoprim) mogu povećati količinu Stxs , te će povećanje koncentracije toksina u gastrointestinalnom traktu povećati morbiditet i mortalitet. Odsustvo kliničkih podataka koji podržavaju davanje antimikrobika , Američko udruženje za infektivne bolesti trenutno preporučuje da se pacijenti sa infekcijom E.coli O157:H7 ne trebaju liječiti sa anti-infektivnim lijekovima i trebaju se pažljivo monitorirati zbog mogućeg razvoja renalne disfunkcije što je karakteristično za HUS (17).

Shiga-like toksini i drugi faktori virulencije

Sojevi E.coli O157:H7 i nekoliko drugih serotipova E.coli produkuju Stxs koji je sličan Shiga toksinu koji proizvodi Shigella dysenteriae. Dva toksina, poznati kao Stx-1 i Stx-2 imaju dejstvo slično Shiga toksinu od Shigellae. Stx-1 je identičan shigela toksinu a Stx-2 pokazuje 56% homolognost sa Stx-1. Novi Stxs od E.coli otkriveni kod životinja su opisani: Stx-2d, Stx-2e (povezani sa bolesti golubova) i Stx-2f (povezani sa infekcijom ptica). Tokogeni izolati od infekcija kod ljudi obično produkuje Stx-2 i Stx-2 tip nazvan Stx-2c. Nedavno su istraživači opisali tip Stx, Stx-2dactivatable koja se aktivira enzimima prisutnim u crijevnom mukusu i povezana je sa slučajevima HUS-a.

Strukturni geni za Stxs nalaze se na bakteriofagu i sojevi koji su fagocitirani ovim bakteriofagom su u stanju proizvesti toksine. Stxs su sačinjeni od 5 vezanih (B) subjedinica i jedne aktivne (A) subjedinice. Subjednica B veže se za globotriaosyl-ceramide (Gb-3), a aktivna subjedinica (A) enzimatski cijepa specifične N-glikozidne veze u 28S RNA ribosomalne subjedinice 60S, sprječavajući vezanje 1-dependent aminoacyl-tRNA za ribosom (19). Rezultat je inhibirana sinteza protein u zahvaćenoj ćeliji.

Stx proteini vezani ovim receptorima globotriaosyl-ceramide koji su prisutni u gastrointestinalnom traktu, CNS-u i korteksu bubrega dovode do oštećenja i otoka endotelnih ćelija glomerula. Rezultat je oštećenje bazalne membrane, smanjena kapilarna perfuzija bubrega i deponovanje trombova (trombociti/fibrin) , sve ovo dovodi do razvoja renalne insuficijencije. Stx protein stimuliraju produkciju i otpuštanje inflamatornih citokina iz mnogih ćelija uključujući i endotelne ćelije. Ovi citokini regulišu produkciju dodatnih Stx receptora , poboljšavajući sistemsku apsorpciju toksina.

Stx-2 je određen virulencijom što je najvažnije i povezan je sa povećanim rizikom od HUS-a. tri su gena koja kodiraju Stx-1 , više je od 12 gena koji kodiraju Stx-2. Neki od ovih Stx-2 gena su pronađeni u sojevima E.coli koji su izolovani iz životinja, dok su drugi u vezi sa oboljenjem ljudi.

Drugi faktori virulencije u sojevima E.coli O157:H7 su pili – hemorsgijski coli pili (HCP) koji dovode do prijanjanja mikroorganizma za mukozu debelog crijeva (20). Uzorci seruma od pacijenata sa HUS-om reaguju sa HCP antigenima, sugerirajući da ovi pili su aktivni kod inficiranih pacijenata i igraju značajnu ulogu u patogenezi bolesti.

Laboratorijska dijagnostika E. coli O157:H7

Mnogi pristupi se mogu koristiti za otkrivanje E.coli O157:H7 iz stolice. Mnogi izolati E. coli O157:H7 ne mogu fermentirati sorbitol. Laboratorije koriste MacConkey agar koji sadrži 1% sorbitol (Sorbital MacConkey agar, SMAC) umjesto laktoze da bi utvrdili E. coli O157:H7 u uzorcima krvavih proljevastih stolica. Rano nakon infekcije kultivacija na SMAC obično naraste sorbitol-negativna E. coli O157:H7; kako bolest napreduje stopa izolacije brzo opada.

Neke studije su pokazale da je direktna tehnika kultivacije manje od idelane sa senzitivnošću od 50% do 60%. Neki komercijalni dobavljači su napravili modifikaciju SMAC-a da bi se poboljšao selektivni oporavak E. coli O157:H7. Npr. jedna formulacija (Hardy Diagnostics, Santa Martia, Calif.) SMAC agaru dodati su kalijum telurit i cefixim (0.5 µg/mL). ova podloga inhibira rast non-STEC sojeva i većinu drugih non-sorbitol fermentirajućih sojeva koji se mogu naći u stolici. SMAC neće detektovati non-O157:H7 E. coli ili sojeve E. coli O157:H7 koji mogu metabolizirati sorbitol.

Druga selektivna podloga Rainbow agar O157 (Biolog Inc., Hayward, Calif.) , sadrži heromogeni substrat za enzim β-glucuronidase. E. coli O157:H7 obično ne proizvodi ovaj enzim, dok većina sojeva non-O157:H7 E. coli proizvodi. Na ovom agaru većina sojeva E.coli raste kao ljubičaste,plave ili tamno roze kolonije ali sojevi O157:H7 rastu kao crne,sive ili plavoljubičaste kolonije

Jednom izolovani, sojevima E.coli treba odrediti serotip somatski (O) ili flagelarni (H) antibeni i testirati ih na Stx produkciju. Nekoliko sorbitol negativnih kolonija treba subkultivisati i odrediti serotip da li su O157:H7. Sumnjivi izolati iz selektivnih podloga moraju se testirati na mogućnost produkcije Stxs. Nisu sve sorbitol-negativne, E.coli O157:H7, i nekoliko sorbitol pozitivnih E.coli su sposobne da produkuju Stxs, uzrokuju hemoragijski colitis i HUS.

Laboratorije mogu testirati na produkciju Stxs koristeći različite metode. Referentna procedura je test Vero ćelijski citotoksicitet (21). U ovom testu , uzorak stolice ili izolirana E.coli se kultivišu na MacConkey podlozi, potom se centrifugiraju , tretiraju antibioticima i inkubiraju sa Vero staničnim kulturama. Nakon 2-3 dana , culture se ispituju na citotoksičnost. Ako se primjeti citotoksičnost, uzorak stolice ili mikroorganizma se mješa sa Stx – specifičnim poliklonalnim anti-toksinom i inkubira. Dio orginalne suspenzije i neutraliziranog uzorka se stavi u Vero stanične culture i inkubira. Prisustvo citotoksičnosti u kulturama tretiranih toksinom i odsustvo citotoksičnosti u kulturama izloženim neutraližirajućoj suspstanciji čini test pozitivnim.

Laboratorije takođe mogu koristiti EIA za detekciju Stx direktno iz stolice. Dostupnost dva testa odobrena od FDA , ProspecT Shiga Toxin E. coli (STEC) test (Remel Laboratories, Lenexa. Kan.) i Premier EHEC EIA (Meridian Bioscience, Inc., Cincinnati, Ohio), učinili su mogućim da laboratorije lako učine skrining stolice na Stx mikroorganizme neovisno o serotipu soja E.coli.

Meridian Bioscience, Inc. predstavili su ImmunoCardSTAT! EHEC, brzi imunohromatografski test koji detektuje Stx-1 i Stx-2 direktno iz stolice.

U ProspecT testu, poliklonalna antitijela protiv Stx-1 i Stx-2 koja su fiksirana na mikrotitarske bunačiće i vežu toksine u uzorku i monoklonalna antitijela miša konjugirana sa peroksidazom hrena detektuju vezani Stx protein. U Premier testu, monoklonalna antitijela protiv Stx-1 i Stx-2 su prisutna u mikrotitarskim bunarima za vezanje antigena i poliklonalna anti-Stx-1 i anti-Stx-2 antitijela vezana za peroksidazu hrena detektuju vezane toksine.

Sa ovim EIA , laboratorije mogu tetsirati uzorak stolice ili stolicu iz Cary-Blair. S druge strane, stolica se inokulira u 5ml MacConkey agara i inkubira 16–24 sata na 35–37°C. Dio ove kulture se kasnije koristi za detekciju toksina pomoću EIA. Inokulum za Premier EIA može se pripremiti od pojedinačne kolonije ili nekoliko kolonija direktno sa agara. Senzitivnost Premier EIA za detekciju Stx-1 i Stx-2 prelazi 90% (22,23).

Uzorci stolice koji EIA Stx pozitivan treba inokulirati na hranjivu podlogu zbog oporavka izolovanih kolonija za serotipizaciju. Stx EIA-pozitivni uzorci trebaju se kultivisati na SMAC agaru ili Rainbow O157 agaru za detekciju sorbitol-negativnih kolonija E. coli O157:H7. Nekoliko latex aglutinacijskih testova su dostupni komercijalno za serotipizaciju sumnjive E. coli O157:H7 i uključuje Dryspot E. coli O157 (Oxoid, Cambridge, U.K. ), RIM E. coli O157:H7 latex test (Remel, Lenexa, Kan.), Wellcolex E. coli O157 latex aglutinacijski kit (Remel), i Wellcolex E. coli O157:H7 kit (Remel).

Identificiranje epidemija

Epidemije E. coli O157:H7 povezane sa HUS-om su rijetke ali predstavljaju smrtonosnu prijetnju djeci i odraslima. HUS se javlja najčešće u obliku teškog gastroenteritisa karakteriziranim obilnim , krvavim prolivima. Laboratoriji mogu doprinijeti uspješnom postavljanju dijagnoze i liječenja ovih bolesti nudeći protokole tetsiranja koji točno određuju uzročnika u pravodobno vrijeme.

Reference

1. Dlott JS, Danielson CF, Blue-Hnidy DE, et al. Drug-induced thrombotic thrombocytopenic purpura/hemolytic uremic syndrome: a concise review. Ther Apher Dial 2004;8:102–111.

2. Pratap B, Abraham G, Srinivas CN, et al. Post-renal transplant hemolytic uremic syndrome following combination therapy with tacrolimus and everolimus. Saudi J Kidney Dis Transplant 2007;18:609–612.

3. Waters AM, Kerecuk L, Lik D, et al. Hemolytic uremic syndrome associated with invasive pneumococcal disease: the United Kingdom experience. J Pediatr 2007;151:140–144.

4. George JN. The association of pregnancy with thrombotic thrombocytopenic purpura-hemolytic uremic syndrome. Curr Opin Hematol 2003;10:229–244.

5. Kavanagh D, Richards A, Atkinson J. Complement regulatory genes and hemolytic uremic syndrome. Annu Rev Med 2008;59:293–309.

6. Besbas N, Karpman D, Landau D, et al. A classification of hemolytic uremic syndrome and thrombotic thrombocytopenic purpura and related disorders. Kidney Int 2006;70:423–431.

7. Riley LW, Remis RS, Helgerson SD, et al. Hemorrhagic colitis associated with a rare Escherichia coli serotype. N Engl J Med 1983;308:681–685.

8. Davies M, Engel J, Griffin D, et al. Outbreaks of Escherichia coli O157:H7 associated with petting zoos. Morbid Mortal Weekly Rep 2005;54:1277–1280.

9. Laboratory Center of Disease Control. Outbreak of gastrointestinal disease —Ontario. Canada Diseases Weekly Rep 1987;13:5–8.

10. Kelly J, Oryshak A, Wenetsek M, et al. The colonic pathology of Escherichia coli O157:H7 infection. Am J Surg Pathol 1990;14:87–92.

11. Cimolai N, Morrison BJ, Carter JE. Risk factors for the central nervous system manifestations of gastroenteritis-associated hemolytic uremic syndrome. Pediatrics 1992;90:616–621.

12. Ochoa TJ, Cleary TG. Epidemiology and spectrum of disease of Escherichia coli O157. Curr Opin Infect Dis 2003;16:259–263.

13. Martin DL, MacDonald KL, White KE, et al. The epidemiology and clinical aspects of the hemolytic-uremic syndrome in Minnesota. N Engl J Med 1990;323:1161–1167.

14. Gransden WR, Damm MA, Anderson JD, et al. Further evidence associating hemolytic-uremic syndrome with infection by Verotoxin-producing Escherichia coli O157:H7. J Infect Dis 1986;154:522–524.

15. Niell MA, Tarr PI, Clausen CR, et al. Escherichia coli O157:H7 as the predominant pathogen associated with hemolytic-uremic syndrome: a prospective study in the Pacific Northwest. Pediatrics 1987;80:37–40.

16. Orth D, Grif K, Zimmerhackl LB, et al. Prevention and treatment of enterohemorrhagic Escherichia coli infections in humans. Expert Rev Anti-Infect Ther 2008;6:101–108.

17. Guerrant RL, Van Gilder T, Steiner TS, et al. Practice guidelines for the management of infectious diarrhea. Clin Infect Dis 2001;32:331–351.

18. Safdar N, Said A, Gangnon RE, et al. Risk of hemolytic uremic syndrome after antibiotic treatment of Escherichia coli O157:H7 enteritis: a meta-analysis. JAMA 2002;288:996–1001.

19. Nakajima H, Kiyokawa N, Katagiri YU, et al. Kinetic analysis of binding between Shiga toxin and receptor glycolipid Gb3Cer by surface plasmon resonance. J Biol Chem 2001;276:42915–42922.

20. Xicohtencatl-Cortes J, Monteiro-Neto V, Ledesma MA, et al. Intestinal adherence associated with type IV pili of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7. J Clin Invest 2007;117:3519–3529.

21. Novicki TJ, Daly JA, Mottice SL, et al. Comparison of sorbitol MacConkey agar and a two-step method which utilizes enzyme-linked immunosorbent assay toxin testing and a chromogenic agar to detect and isolate enterohemorrhagic Escherichia coli. J Clin Microbiol 2000;38:547–551.

22. Kehl SC. Role of the laboratory in the diagnosis of enterohemorrhagic Escherichia coli infections. J Clin Microbiol 2002;40:2711–2715.

23. Mackenzie AMR, Lebel P, Orrbine E, Rowe PC, et al. Sensitivities and specificities of Premier E. coli 0157 and Premier EHEC enzyme immunoassays for diagnosis of infection with verotoxin (shiga-like toxin)-producing Escherichia coli. J Clin Microbiol 1998;36:1608–1611.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*