ZPRÁVY CEM (SZÚ, Praha) 2000; 9(2): 78-79

 

Incidence kolicinogenie mezi kmeny rodu Escherichia humánního původu

__________________________________________________________________________________________

Jan Šmarda, Hana Lhotová

 

 

Souhrn__________________________________________________________________________

 

Byla testována produkce bakteriocinů a citlivost vůči nim ve třech recentních druzích rodu Escherichia: E. hermanii, E. vulneris a E. fergusonii. V křížovém pokusu bylo testováno vždy 30 kmenů každého druhu, každý proti každému. U kmenů E. hermanii nebyla nalezena žádná bakteriocinogenie, ale 57% kmenů bylo lyzogenních, u E. vulneris nebyl rovněž žádný kmen bakteriocinogenní, ale jen 10% lyzogenních a u E. fergusonii bylo 11% bakteriocinogenních a 11% (4 kmeny) lyzogenních. 2 z nich tvoří patrně koliciny, 2 mikrociny. To vše jsou nápadné rozdíly oproti   E. coli, kde je 41% lidských kmenů kolicinogenních.

________________________________________________________________________________

 

 

            Po třičtvrtě století jsme znali jedinou escherichii: Escherichia coli (Migula 1895) Castellani a Chalmers 1919. V posledních 26 letech se nám však rod Escherichia rozrostl o 4 další druhy: roku 1973 přibyla E. blattae [1], roku 1982 E. hermanii [2] a E. vulneris [3]    a posléze roku 1984 E. fergusonii [4].

 

Přitom už od roku 1925 je známo, že mnohé kmeny E. coli syntetizují charakteristické antibioticky – leč kmenově specificky – působící proteiny, nazvané koliciny [5]. A ukázalo se, že koliciny jsou často produkovány i kmeny jiných rodů čeledi Enterobacteriaceae. Když pak byly obdobné proteiny objeveny i jako produkty dalších čeledí eubakterií (nejdříve gramnegativních, pak i grampozitivních), byly obecně nazvány bakteriociny.

 

Byla publikována řada sdělení o přirozené incidenci kolicinogenie (plasmidově vázané produkce kolicinů) mezi kmeny E. coli různé ekologické provenience, podložené různou mírou spolehlivosti. Sami jsme se – snad dosti spolehlivě – v poslední době rozsáhlým screeningem přesvědčili, že v naší populaci dnes produkuje kolicin (či několik kolicinů současně) 41% lidských kmenů E. coli ve zdravém tlustém střevě [6]. V této souvislosti nás také zajímalo, je-li incidence kolicinogenie obdobná i mezi kmeny ostatních druhů rodu Escherichia. Tento výzkum byl proveden v rámci grantových projektů GAČR č. 310/98/0038 a FRVŠ MŠMT č. 404/1999; a přinesl nám překvapení.

 

Především naši studenti zjistili, že sbírkové kmeny  E. fergusonii a E. vulneris (měli k dispozici po třech kmenech) jsou různou, byť jen nízkou měrou citlivé (nesou tedy receptory) k různému počtu standardních kolicinů E. coli a Shigella sonnei. (Mezi kmeny     E. hermanii tuto citlivost nezjistili vůbec.) Ale hlavně ukázali, že využitím indikátorových kmenů E. coli pro typové koliciny nelze najít žádnou jejich produkční aktivitu. To naznačovalo, že koliciny známé u E. coli asi příliš často neprodukují. Zkusili tedy, lze-li nějakou bakteriocinovou aktivitu prokázat alespoň mezi nimi navzájem: 9 sbírkových kmenů, které měli, vyšetřili křížovým pokusem – každý s každým ( jako potenciální producent i jako potenciální indikátor). Ani zde se však neobjevil žádný pozitivní výsledek.

 

A tak jsme nastoupili k rozhodujícímu „útoku“. Ze sbírky NRL pro E. coli a shigely (SZÚ - CEM) jsme vybrali po 30 kmenech diagnostikovaných jako E. hermanii, E. vulneris a E. fergusonii. Kmeny E. hermanii byly vesměs získány z humánních klinických materiálů, E. vulneris naprostou většinou rovněž a E. fergusonii převážně z lidských stolic. (Kmeny E. blattae nejsou v našich sbírkách dostupné.) Získané kmeny jsme po těchto druhových skupinách podrobili křížovému pokusu: v každé byl každý kmen testován s každým, tj. v každé bylo provedeno 900 screeningových vyšetření a každé z nich bylo 3x opakováno. A zde jsou výsledky.

 

Escherichia hermanii: nebyl nalezen žádný kmen bakteriocinogenní, ale 57% bylo lyzogenních (produkovalo bakteriofága či fágy). Escherichia vulneris: nebyl nalezen žádný kmen bakteriocinogenní a pouze 10% kmenů lyzogenních. Escherichia fergusonii: byly nalezeny pouze 4 kmeny (11%) bakteriocinogenní a rovněž 11% kmenů lyzogenních; z toho byl 1 kmen současně bakteriocinogenní i lyzogenní. – Dva ze zjištěných bakteriocinů inhibují i indikátory pro koliciny a jsou tedy s největší pravděpodobností typové koliciny, jejichž plasmidy byly z  E. coli spontánně přeneseny. (Col-plasmid jednoho z nich byl už  i identifikován: jde o kolicin E1.) Bude vhodná revize druhového určení těchto dvou produkčních kmenů. Ostatní dva zjištění producenti pak tvoří koliciny resp. bakteriociny dosud neznámých typů, na něž kmeny E. coli nejsou citlivé.

 

Incidence kolicinogenie u zkoumaných Escherichií je tedy buď rovna nule nebo je      (u E. fergusonii) několikanásobně nižší než u E. coli. Zato je E. hermanii velmi často lyzogenní, u E. vulneris a E. fergusonii je incidence lyzogenie nízká. Každý druh se tedy po těchto stránkách jeví jinak – a všechny tři jsou zásadně odlišné od E. coli. Snad tedy naše vyšetřování přineslo dodatečný funkční argument pro diferenciaci těchto recentních druhů rodu Escherichia.

 

LITERATURA

 

[1] Burgess NRH, McDermott SN, Whiting I. Aerobic bacteria occuring in the hind-gut of the cockroach, Blatta orientalis. J. Hyg.1973; 71: 1-7.

[2] Brenner DJ, Davis BR, Steigerwalt AG, Riddle CF, McWhorter AC, Allen SD, Farmer III JJ, Saitoh Y, Fanning R. Atypical biogroups of Escherichia coli found in clinical specimens and description of Escherichia hermanii sp. nov. J. Clin. Microbiol. 1982; 15: 703-713.

[3] Brenner DJ, McWhorter AC, Leete Knutson JK, Steigerwalt AG. Escherichia vulneris:     a new species of Enterobacteriaceae associated with human wounds. J. Clin. Microbiol. 1982; 15: 1133-1140.

[4] Farmer III JJ, Fanning GR, Davis BR, O´Hara CM, Riddle CF, Hickman-Brenner FW, Asbury MA, Lowery III VA, Brenner DJ. Escherichia fergusonii and Enterobacter taylorae, two new species of Enterobacteriaceae isolated from human specimens. J. Clin. Microbiol. 1984; 21: 77-81.

[5] Gratia A. Sur un remarquable exemple de l´antagonisme entre deux souches de colibacille. Compt. rend. Soc. Biol. 1925; 93: 1040-1041.

[6] Šmarda J, Obdržálek V. Incidence of colicinogenic strains among human Escherichia coli. Submitted.

 

 

Prof. MUDr Jan Šmarda, DrSc.

Biologický ústav LF MU

Joštova 10, 662 43 Brno

RNDr. Hana Lhotová, CSc.

NRL pro E.coli a shigely, SZÚ- CEM