Bakterijos atmaina O104:H4 gamina šiga toksiną, kuris sukelia stiprų viduriavimą ir pažeidžia inkstus nuo E. coli susirgusiems hemoliziniu ureminiu sindromu (HUS).
Šiga toksino genai yra ne bakterijos genai, o fago (viruso) genai. Kai E. coli bakterija užkrečiama šiga toksiną gaminančiu virusu, ji sukelia ligą.
Gali būti, kad viruso genų plitimą gali didinti antibiotikai. Antibiotikais veikiama bakterija reaguoja vadinamuoju SOS atsaku – virusas ima daugintis. Virusui sparčiai dauginantis, atsiveria bakterijos ląstelės ir išleidžia virusą bei išskiria toksiną, todėl E. coli infekcijos paprastai nėra gydomos antibiotikais.
Viena iš neįprastų O104:H4 atmainos savybių yra genai, lemiantys atsparumą įvairioms antibiotikų klasėms. Tai verčia manyti, kad aplinkoje, iš kurios bakterijos atkeliavo, jos buvo veikiamos antibiotikais ir įgijo jiems atsparumą. Liverpulio universiteto (D. Britanija) mikrobiologė Heather Allison ir konsultacijų įmonės „Leavitt Partners“ iš Vašingtono (JAV) maisto saugumo priežiūros direktorius Davidas Achesonas sutinka, jog visai tikėtina, kad šiga toksiną gaminančio fago paplitimą tikrai galėjo paskatinti antibiotikų poveikis aplinkoje ar žemės ūkyje.
D. Achesonas tyrinėjo šį klausimą vadovaudamas mokslininkų grupei Tufts universitete (JAV). Grupės tikslas praėjusio amžiaus pabaigoje buvo tyrinėti šiga toksinus gaminančių E. coli molekulinę patogenezę. Jo teigimu, šiga toksiną gaminantis fagas perduodamas tarp E. coli bakterijų kuomet jos yra veikiamos mažesnėmis už terapines antibiotiko ciprofloksacino dozėmis in vitro ir pelių žarnynuose.
„Tai yra stebima laboratorijose, tačiau sunku įrodyti, kad tai vyksta ir aplinkoje“, - sakė D. Achesonas. Tačiau jis įsitikinęs, kad tai įmanoma: „Naujų patogenų atsiradimas dėl fagų išskyrimo yra neabejotinas bendresnio pavojaus aplinkai veiksnys esant paplitusiam antibiotikų vartojimui“.
Galimas įtariamasis yra ir antibiotikų vartojimas žemės ūkyje. „Ypač daug fagų yra galvijų žarnynuose“, - sakė Europos verotoksiną gaminančių E. coli referentinės laboratorijos Italijoje atstovas Alfredo Caprioli (verotoksinas yra kitas šiga toksino pavadinimas). O žarnynas yra tokia aplinka, kurioje fagas gali judėti tarp skirtingų bakterijų, todėl žarnyne gali rastis naujų patogeniškų atmainų.
Šiga toksinai jau daugiau nei šimtą metų sukėlinėja ligas, kurių vienas iš simptomų yra viduriavimas – bakterijų Šigelijų gentis ir Šiga toksinas buvo pavadinti japono mediko Kioši Šiga vardu. Jis per dizenterijos protrūkį Japonijoje 1897 metais identifikavo bakterijas. Pasak H. Allison, šiga toksiną gaminantys fagai tikriausiai perėmė šiga toksino genus iš šių bakterijų ir nuo 1980 metų tuos genus dalija kitoms bakterijoms, įskaitant įvairias E. coli atmainas.
„Aptinkame vis daugiau šiga toksiną gaminančių atmainų“, - sakė Cincinačio universiteto (JAV) mikrobiologė Alison Weiss.
Kaip per kelis dešimtmečius taip išplito šiga toksiną gaminantis fagas? H. Allison tvirtina, kad jis pasižymi neįprastomis savybėmis, suteikiančiomis jam svarbių privalumų. Bakterijas fagas užkrečia jungdamasis prie baltymo BamA. Šio baltymo būna daugelio skirtingų bakterijų paviršiuose, taigi, galimų fago taikinių spektras yra labai platus. Dauguma fagų ląstelę-taikinį gali užkrėsti tik kartą, o šiga toksiną gaminantis fagas tą pačią ląstelę gali užkrėsti daug kartų, taip padidindamas ląstelės patogeninį potencialą. Be to, fagas gali išlikti ląstelių išorėje – pavyzdžiui, vandenyje ar dirvoje.
A. Weiss pridūrė, kad užsikrėtimas fagu taip pat suteikia pranašumą ir bakterijoms. „Bakterijai patekus į aplinką – tarkim, mėšlą – jomis maitinasi kiti mikroorganizmai, pavyzdžiui, vienaląsčiai. Toksinai naikina kitus mikroorganizmus, taip suteikdamas pranašumą bakterijoms“.
Šiga toksiną nešiojančiu fagu užsikrečia vis daugiau E. coli atmainų, tačiau svarbu yra tai, kad fagas plinta ir kitose bakterijų klasėse. Nustatyta O104:H4 atmainos seka ir paaiškėjo, kad ji turi daug bendrų savybių su enteroagregacinėmis E. coli (EAEC) atmainomis. „EAEC atmainos paprastai nesiejamos su zoonozinėmis infekcijomis, o EAEC ir šigos toksino kombinacija yra labai neįprasta“, - sako A. Caprioli.
Toks padidėjęs šiga toksiną gaminančio fago universalumas reiškia, kad ateityje gali tekti susidurti ir su daugiau naujų pavojingų bakterijų atmainų.
