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 principalcausa 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 dela toxina en las células que lo poseen, en condiciones normales y luego de laadministración intracerebroventricular de Stx2 en cerebros de roedores. Observamos queel 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 lasencefalopatías derivadas del SUH en niños intoxicados por ingestión de productoscontaminados por E. coli enterohemorrágica. También caracterizamos el efecto de dosissubletales de Stx2 (dsStx2) administrada vía intravenosa por ultraestructura que secorrelacionó con tests de comportamiento por primera vez. Este modelo translacional nosfue útil para determinar que dosis subletales de la toxina son capaces de generar un dañocronológico significativo de eventos en cerebros de ratones, que podría explicar laslesiones neurológicas que remiten o resultan ser permanentes en pacientes intoxicados. Un significativo edema perivascular se observó luego de 2 días de la administraciónsistémica de Stx2, daño en astrocitos a los 4 días, y en neuronas y oligodendrocitos luegode 8 días. También fue importante encontrar extravasación de mastocitos y sinapsisinterrumpidas. 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 mecanismoscelulares y moleculares involucrados en los procesos neuropatológicos durante la faseaguda de la intoxicación. En base a este conocimiento, agentes terapéuticos pueden serutilizados para neutralizar la Stx2 a nivel central. Shiga toxin (Stx2) produced by Escherichia coli enterohemorragic is the maincause of diarrhea associated to the hemolytic uremic syndrome. 30% of the childpopulation 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 expressionis upregulated after the administration of Stx2. The Gb3-Stx2 interaction inneurons could contribute to the damage produced by HUS derivedencephalopaties in children. We also studied the effect of the sub lethal doses of Stx2 administratedendovenously and for first time we found comportamental changes in mice. Thistranslational model was useful to determine that sublethal doses of Stx2 are able toproduce a significative chronologic damage in the mice brain, that might explain theneuropatological lesions that occurs in intoxicated patients. Two days after theadministration of Stx2 we observed perivascular edema, astrocitary damage at the 4th day and damage in neurons and oligodendrocites at the 8th day. Anotherimportant 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 molecularmechanisms involved in the neuropathologic processes during the acute phase ofthe intoxication. Based on this knowledge, therapeutic agents can be used toneutralize Stx2 at central level. Fil: Tironi Farinati, Alicia Carla Flavia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.