Action of the Shiga Toxin type 2 produced by enterohaemorragic Escherichia coli (EHEC) in the Nervous Central System

La toxina Shiga 2 (Stx2) producida por Escherichia coli enterohemorrágica es la principal causa de diarrea asociada a síndrome urémico hemolítico e insuficiencia renal. El 30 % de la población infantil que sufre SUH padece alteraciones en el sistema nervioso central (SNC). Nos propusimos determinar la expresión del receptor Gb3, el cual produce la entrada de la toxina en las células que lo poseen, en condiciones normales y luego de la administración intracerebroventricular de Stx2 en cerebros de roedores. Observamos que el receptor Gb3 se expresa en neuronas y aumenta con la administración local de Stx2. La interacción Gb3-Stx2 en neuronas podría contribuir al daño producido por las encefalopatías derivadas del SUH en niños intoxicados por ingestión de productos contaminados por E. coli enterohemorrágica. También caracterizamos el efecto de dosis subletales de Stx2 (dsStx2) administrada vía intravenosa por ultraestructura que se correlacionó con tests de comportamiento por primera vez. Este modelo translacional nos fue útil para determinar que dosis subletales de la toxina son capaces de generar un daño cronológico significativo de eventos en cerebros de ratones, que podría explicar las lesiones neurológicas que remiten o resultan ser permanentes en pacientes intoxicados. Un significativo edema perivascular se observó luego de 2 días de la administración sistémica de Stx2, daño en astrocitos a los 4 días, y en neuronas y oligodendrocitos luego de 8 días. También fue importante encontrar extravasación de mastocitos y sinapsis interrumpidas. Finalmente el tratamiento de la Dexametasona, un antiinflamatorio, el Lactobacillus Plantarum, y/o anticuerpos anti-Stx2 logran neutralizar la acción de Stx2. Estos estudios servirán como antecedentes para desentrañar a futuro los mecanismos celulares y moleculares involucrados en los procesos neuropatológicos durante la fase aguda de la intoxicación. En base a este conocimiento, agentes terapéuticos pueden ser utilizados para neutralizar la Stx2 a nivel central.Shiga toxin (Stx2) produced by Escherichia coli enterohemorragic is the main cause of diarrhea associated to the hemolytic uremic syndrome. 30% of the child population that suffers from HUS shows alterations in the central neurosystem (CNS). We observed that Stx2’s receptor Gb3 is expressed in neurons and it’s expression is upregulated after the administration of Stx2. The Gb3-Stx2 interaction in neurons could contribute to the damage produced by HUS derived encephalopaties in children. We also studied the effect of the sub lethal doses of Stx2 administrated endovenously and for first time we found comportamental changes in mice. This translational model was useful to determine that sublethal doses of Stx2 are able to produce a significative chronologic damage in the mice brain, that might explain the neuropatological lesions that occurs in intoxicated patients. Two days after the administration of Stx2 we observed perivascular edema, astrocitary damage at the 4th day and damage in neurons and oligodendrocites at the 8th day. Another important discovery was to found tripartite synapses and mastocyte extravasation. Finally a treatment with Dexamethasone, an antiinflamatory, the Lactobacillus Plantarum, and/or antibodies anti-Stx2 neutralize the action of Stx2. These studies will serve as antecedents to unveil the cell and molecular mechanisms involved in the neuropathologic processes during the acute phase of the intoxication. Based on this knowledge, therapeutic agents can be used to neutralize Stx2 at central level.Fil:Tironi Farinati, Alicia Carla Flavia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina