La Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC), definida por su elaboración de enterotoxinas termolábiles (LT) y/o termoestables (ST), es una causa común de enfermedad diarreica en los países en desarrollo. La administración eficiente de estas toxinas requiere que ETEC involucre a los enterocitos del huésped objetivo. Este compromiso se logra utilizando una variedad de moléculas de adhesina de E. coli conservadas y específicas de patovar, así como factores de colonización codificados por plásmidos. Algunas de estas adhesinas experimentan una modulación transcripcional significativa a medida que ETEC se encuentra con epitelios intestinales, lo que tal vez sugiera que facilitan cooperativamente la interacción con el huésped. Entre los genes significativamente regulados al alza en el contacto celular se encuentran los que codifican los pili de tipo 1. Por lo tanto, investigamos el papel desempeñado por estos pili para facilitar la adhesión de ETEC y la administración de toxinas al epitelio intestinal modelo. Demostramos que los pili de tipo 1, codificados en el genoma central de E. coli, desempeñan un papel esencial en la virulencia de ETEC, actuando en concierto con las fimbrias del factor de colonización específico (CF) del patovar codificado por plásmido para promover la adhesión bacteriana óptima al epitelio intestinal cultivado (CIE) y a las monocapas epiteliales diferenciadas de las células madre del intestino delgado humano. Los pili tipo 1 se puntean con la adhesina FimH que reconoce la manosa con especificidad estereoquímica. Por lo tanto, el aumento de la producción de proteínas altamente manosiladas en el epitelio intestinal promovió la adhesión de ETEC mediada por FimH, mientras que, por el contrario, la interrupción de las interacciones lectina-epitelio de FimH con manosa soluble, anticuerpos anti-FimH o mutagénesis de fimH bloqueó eficazmente la adhesión de ETEC. Además, los mutantes fimH se vieron significativamente afectados en la administración de toxinas tanto estables al calor como lábiles al calor a las células epiteliales diana in vitro, y estos mutantes fueron sustancialmente menos virulentos en los ensayos de bucle ileal de conejo, un modelo clásico de patogénesis de ETEC. En conjunto, nuestros datos sugieren que estos pili altamente conservados desempeñan un papel esencial en la virulencia de estos diversos patógenos.

Les Escherichia coli entérotoxiques (ETEC), définis par leur élaboration d'entérotoxines thermolabiles (LT) et/ou thermostables (ST), sont une cause fréquente de maladies diarrhéiques dans les pays en développement. L'administration efficace de ces toxines nécessite que l'ETEC engage les entérocytes de l'hôte cible. Cet engagement est accompli en utilisant une variété de molécules d'adhésine d'E. coli spécifiques et conservées du pathovar ainsi que des facteurs de colonisation codés par des plasmides. Certaines de ces adhésines subissent une modulation transcriptionnelle importante à mesure que l'ETEC rencontre des épithéliums intestinaux, ce qui suggère peut-être qu'elles facilitent l'interaction avec l'hôte. Parmi les gènes significativement régulés à la hausse au contact cellulaire figurent ceux codant pour les pili de type 1. Nous avons donc étudié le rôle joué par ces pili dans la facilitation de l'adhésion à l'ETEC et de l'administration de toxines aux épithéliums intestinaux modèles. Nous démontrons que les pili de type 1, codés dans le génome central d'E. coli, jouent un rôle essentiel dans la virulence de l'ETEC, agissant de concert avec les fimbriae du facteur de colonisation spécifique du pathovar (CF) codées par les plasmides pour favoriser une adhésion bactérienne optimale à l'épithélium intestinal cultivé (Cie) et aux monocouches épithéliales différenciées des petites cellules souches intestinales humaines. Les pili de type 1 sont dotés de l'adhésine FimH qui reconnaît le mannose avec une spécificité stéréochimique. Ainsi, une production accrue de protéines hautement mannosylées sur l'épithélium intestinal favorise l'adhésion à l'ETEC médiée par la FimH, tandis qu'à l'inverse, l'interruption des interactions entre la lectine FimH et l'épithélium avec le mannose soluble, les anticorps anti-FimH ou la mutagenèse de la fimH bloque efficacement l'adhésion à l'ETEC. De plus, les mutants fimH étaient significativement altérés dans l'administration de toxines thermostables et thermolabiles aux cellules épithéliales cibles in vitro, et ces mutants étaient nettement moins virulents dans les tests de la boucle iléale de lapin, un modèle classique de pathogenèse ETEC. Collectivement, nos données suggèrent que ces pili hautement conservés jouent un rôle essentiel dans la virulence de ces divers agents pathogènes.

Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), defined by their elaboration of heat-labile (LT) and/or heat-stable (ST) enterotoxins, are a common cause of diarrheal illness in developing countries. Efficient delivery of these toxins requires ETEC to engage target host enterocytes. This engagement is accomplished using a variety of pathovar-specific and conserved E. coli adhesin molecules as well as plasmid encoded colonization factors. Some of these adhesins undergo significant transcriptional modulation as ETEC encounter intestinal epithelia, perhaps suggesting that they cooperatively facilitate interaction with the host. Among genes significantly upregulated on cell contact are those encoding type 1 pili. We therefore investigated the role played by these pili in facilitating ETEC adhesion, and toxin delivery to model intestinal epithelia. We demonstrate that type 1 pili, encoded in the E. coli core genome, play an essential role in ETEC virulence, acting in concert with plasmid-encoded pathovar specific colonization factor (CF) fimbriae to promote optimal bacterial adhesion to cultured intestinal epithelium (CIE) and to epithelial monolayers differentiated from human small intestinal stem cells. Type 1 pili are tipped with the FimH adhesin which recognizes mannose with stereochemical specificity. Thus, enhanced production of highly mannosylated proteins on intestinal epithelia promoted FimH-mediated ETEC adhesion, while conversely, interruption of FimH lectin-epithelial interactions with soluble mannose, anti-FimH antibodies or mutagenesis of fimH effectively blocked ETEC adhesion. Moreover, fimH mutants were significantly impaired in delivery of both heat-stable and heat-labile toxins to the target epithelial cells in vitro, and these mutants were substantially less virulent in rabbit ileal loop assays, a classical model of ETEC pathogenesis. Collectively, our data suggest that these highly conserved pili play an essential role in virulence of these diverse pathogens.

تعد الإشريكية القولونية المسببة للتسمم المعوي (ETEC)، والتي يتم تعريفها من خلال تطويرها للسموم المعوية المقاومة للحرارة (LT) و/أو المستقرة للحرارة (ST)، سببًا شائعًا لمرض الإسهال في البلدان النامية. يتطلب التوصيل الفعال لهذه السموم من هيئة تقويم التعليم والتدريب إشراك الخلايا المعوية المضيفة المستهدفة. يتم إنجاز هذه المشاركة باستخدام مجموعة متنوعة من جزيئات E. coli اللاصقة الخاصة والمحفوظة بالإضافة إلى عوامل الاستعمار المشفرة بالبلازميد. تخضع بعض هذه المواد اللاصقة لتعديل نسخ كبير حيث تواجه ETEC ظهارة معوية، ربما مما يشير إلى أنها تسهل التفاعل مع المضيف بشكل تعاوني. من بين الجينات التي يتم تنظيمها بشكل كبير على اتصال الخلية تلك التي ترمز إلى النوع الأول من الشعيرات الدموية. لذلك قمنا بالتحقيق في الدور الذي تلعبه هذه الشعيرات في تسهيل التصاق ETEC، وتوصيل السموم إلى الظهارة المعوية النموذجية. نوضح أن الشعيرات من النوع 1، المشفرة في الجينوم الأساسي للإشريكية القولونية، تلعب دورًا أساسيًا في ضراوة ETEC، وتعمل بالتنسيق مع عامل استعمار محدد باثوفار مشفر بالبلازميد (CF) لتعزيز الالتصاق البكتيري الأمثل للظهارة المعوية المستزرعة (CIE) والطبقات الأحادية الظهارية المتمايزة عن الخلايا الجذعية المعوية الدقيقة البشرية. يتم إمالة الشعيرات من النوع 1 باستخدام لاصق FimH الذي يتعرف على المانوز بالخصوصية الكيميائية الفراغية. وبالتالي، فإن الإنتاج المعزز للبروتينات عالية المانوسيلات على الظهارة المعوية عزز التصاق ETEC بوساطة FimH، بينما على العكس من ذلك، أدى انقطاع التفاعلات الظهارية FimH مع مانوز قابل للذوبان أو أجسام مضادة لـ FimH أو طفرة في fimH إلى منع التصاق ETEC بشكل فعال. علاوة على ذلك، تم إضعاف طفرات fimH بشكل كبير في توصيل كل من السموم المستقرة حراريًا والمقاومة للحرارة إلى الخلايا الظهارية المستهدفة في المختبر، وكانت هذه الطفرات أقل ضراوة إلى حد كبير في فحوصات الحلقة اللفائفية للأرانب، وهو نموذج كلاسيكي لإمراض ETEC. بشكل جماعي، تشير بياناتنا إلى أن هذه الشعيرات المحفوظة للغاية تلعب دورًا أساسيًا في ضراوة هذه مسببات الأمراض المتنوعة.