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Cytolethal distending toxins in Shiga toxin-producing Escherichia coli: alleles, serotype distribution and biological effects

Department of Hygiene, Microbiology and Social Medicine, Innsbruck Medical University and Austrian Reference Laboratory for Enterohaemorrhagic Escherichia coli, Schöpfstrasse 41, A-6020 Innsbruck, Austria.
Journal of Medical Microbiology (Impact Factor: 2.27). 12/2006; 55(Pt 11):1487-92. DOI: 10.1099/jmm.0.46666-0
Source: PubMed

ABSTRACT To assess the prevalence of cytolethal distending toxin (CDT) among Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC), 202 STEC strains were investigated using PCRs targeting various cdt alleles (cdt-I to cdt-V). Seven of the 202 strains contained cdt-III and an additional seven contained cdt-V. All 14 cdt-positive strains produced biologically active CDT, as demonstrated by a progressive distension of cultured Chinese hamster ovary cells. The CDT-positive STEC belonged to eight different serotypes, including sorbitol-fermenting O157 : NM (non-motile). The data demonstrate that CDT is present in some STEC serotypes only. However, more studies are required to evaluate whether CDT presence is associated with severe disease.

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Available from: Reinhard Würzner, Jun 16, 2015
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    ABSTRACT: Cytolethal distending toxins (CDT) are considered the prototype of inhibitory cyclomodulins, and are produced by a wide range of Gram-negative pathogenic bacteria, including Escherichia coli strains of various sero- and pathotypes. CDT is a heterotripartite toxin consisting of three protein subunits, CdtA, CdtB and CdtC. The active subunit, CdtB has DNase activity and causes DNA damage and cell cycle arrest in the target cell. However, several studies have highlighted different roles for CdtA and CdtC subunits. In order to reveal the necessity of CdtA and CdtC subunit proteins in the CDT-specific phenotype, expression clones containing the cdt-V subunit genes were constructed. Using cell culture assays, we demonstrated that clones expressing only the CdtB subunit or in combination with only CdtA or CdtC were unable to trigger the specific cell cycle arrest and changes in cell morphology in HeLa cells. At the same time, the recombinant clone harbouring the whole cdt-V operon caused all the CDT-associated characteristic phenotypes. All these results verify that all the three CDT subunit proteins are necessary for the genotoxic effect caused by CDT-V.
    Acta Veterinaria Hungarica 03/2015; 63(1):1-10. DOI:10.1556/AVet.2015.001 · 0.80 Impact Factor
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    ABSTRACT: Enterohämorrhagische Escherichia coli sind ein wichtiges Nahrungsmittelpathogen in Industrieländern. Ihr natürliches Reservoir ist der Darm von Wiederkäuern, vor allem Kühen. Beim Menschen kann EHEC zu lebensbedrohlichen Symptomen wie dem hämolytisch-uremischen Syndrom führen. Die meisten Opfer sind Kleinkinder. Der Mechanismus der Infektion im Menschen ist bekannt, aber man weiß nicht genau, wie EHEC in der Umwelt verbreitet werden und so von einem Wirt zum anderen gelangen. Hier wurden insgesamt 65 Promoterregionen von Genen des EHEC-Serotyps O157:H7 bezüglich einer möglichen Aktivierung bei Kontakt mit verschiedenen alternativen Wirts- oder Vektororganismen untersucht. Darunter befanden sich auch die Gene der Locus of Enterocyte Effacement Pathogenitätsinsel, die EHEC und EPEC gemeinsam ist. Als mögliche Interaktionspartner wurden die Nematode Caenorhabditis elegans, die Protozoe Acanthamoeba castellanii und die Kresse Arabidopsis thaliana ausgewählt. Promoterregionen wurden definiert als die 100bp upstream Region für die LEE-Gene und die 500bp upstream Region für alle anderen getesteten Gene. Auf einem Plasmid wurden Promoter-luxCDABE Fusionskonstrukte erzeugt und in EHEC transformiert. Die transformierten EHEC wurden in 96-Well-Platten mit den Testorganismen in Kontakt gebracht. Die emittierte Lumineszenz wurde in einem Victor3 Plattenlesegerät gemessen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, daß im C. elegans Modell eine ähnliche Interaktion wie im menschlichen Wirt stattzufinden scheint. Kontakt mit A. castellanii führte zu nur geringer Aktivierung einiger Promoterregionen. Diese Interaktion steigert sich allerdings mit toten A. castellanii, was darauf schließen läßt, daß lebende Amöben sich effektiv gegen EHEC zur Wehr setzen können. Das interessanteste Ergebnis dieser Arbeit ist die Fähigkeit von EHEC, in der Pflanze A. thaliana einen Phänotyp hervorzurufen. Zudem wurden in Kontakt mit diesem Organismus die meisten Promoterregionen aktiviert, und die Aktivierungsrate war am höchsten. Also scheint die Art der Interaktion zwischen EHEC und C. elegans derjenigen in Säugetieren zu ähneln. Das würde C. elegans zu einem guten Modellorganismus machen, der vielleicht auch als Vektor für EHEC in der Umwelt dienen könnte. Die Amöbe A. castellanii dagegen scheint keine Rolle bei der Verbreitung von EHEC zu spielen. Ein Kontakt mit A. thaliana führt zu einer starken genetischen Reaktion bei EHEC, die auch mehrere Virulenzfaktoren betrifft. Zudem erzeugen EHEC einen Phänotyp in infizierten A. thaliana-Pflanzen. Die Aktivierung der Gene ist hier sogar stärker als im Säugetier. Dies alles deutet darauf hin, daß A. thaliana ein bisher unbekannter Wirtsorganismus für EHEC ist.
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    ABSTRACT: Background Calf diarrhea is a major economic concern in bovine industry all around the world. This study was carried out in order to investigate distribution of virulence genes, pathotypes, serogroups and antibiotic resistance properties of Escherichia coli isolated from diarrheic calves. Results Totally, 76.45% of 824 diarrheic fecal samples collected from Isfahan, Chaharmahal, Fars and Khuzestan provinces, Iran were positive for E. coli and all of them were also positive for cnf2, hlyA, cdtIII, f17c, lt, st, stx1, eae, ehly, stx2 and cnf1 virulence genes. Chaharmahal had the highest prevalence of STEC (84.61%), while Isfahan had the lowest (71.95%). E. coli serogroups had the highest frequency in 1–7 days old calves and winter season. Distribution of ETEC, EHEC, AEEC and NTEC pathotypes among E. coli isolates were 28.41%, 5.07%, 29.52% and 3.49%, respectively. Statistical analyses were significant for presence of bacteria between various seasons and ages. All isolates had the high resistance to penicillin (100%), streptomycin (98.25%) and tetracycline (98.09%) antibiotics. The most commonly detected resistance genes were aadA1, sul1, aac[3]-IV, CITM, and dfrA1. The most prevalent serogroup among STEC was O26. Conclusions Our findings should raise awareness about antibiotic resistance in diarrheic calves in Iran. Clinicians should exercise caution when prescribing antibiotics.
    Biological research 06/2014; 47(1):28. DOI:10.1186/0717-6287-47-28 · 1.04 Impact Factor