Shiga-Toxin

Shiga-Toxin ist ein Virulenzfaktor von pathogenen Escherichia coli Stämmen (siehe EHEC-Infektion). Der Name stammt von der Ähnlichkeit mit dem Zytotoxin von Shigella dysenteriae, einem Krankheitserreger, der die bakterielle Ruhr (Shigellose, eine schwere Durchfallkrankheit) auslöst. Escherichia-coli-Stämme, die Shiga-Toxin produzieren werden häufig mit dem Akronym STEC (Shiga-toxin-producing E. coli) abgekürzt. Es gibt zwei Typen des Shiga-Toxins, das „Shiga-like Toxin 1“, abgekürzt SLT1, und das „Shiga-like Toxin 2“, abgekürzt SLT2.

Nachweis

Das 1982 beschriebene Shiga-Toxin ist identisch mit dem Verotoxin, welches schon 1977 als ein Zytotoxin beschrieben wurde, das die Zellen der Verozellkultur schädigt [1]. Die Vero-Zelllinie stammt von Nierenepithelzellen und wird auch heute noch für Zellkulturen benutzt, die für einen in-vivo-Test auf Shiga-Toxin (oder Shiga-ähnliche Toxine) in Extrakten von Stuhlproben oder Lebensmitteln dienen können.

Als Schnelltests auf das Shiga-Toxin werden Immunoassays (ELISA) verwendet. Das für die für die Bildung des Shiga-Toxins zuständige DNA-Sequenz kann mittels einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR) in Stuhlproben, Körperflüssigkeiten und in Lebensmitteln nachgewiesen werden [2]. Die PCR spielt inzwischen für die Diagnostik einer Infektion mit den Shiga-produzierenden Escherichia coli und die Untersuchung von Lebensmitteln, die mit diesen Bakterien kontaminiert sind, eine entscheidende de Rolle. Von den multiplen E.-coli-Serotypen bilden etwa 500 Shiga-Toxin; für Erkrankungen sind jedoch nur etwa 10 Serotypen verantwortlich; am häufigsten ist O157:H7 mit Ausbrüchen von Erkrankunen assoziiert [3].

Wirkung

Die Wirkung der Shiga-Toxine ist von Rezeptoren abhängig (Globotriaosylceramide (Gb3Cer) -Rezeptor) , die an den Zelloberflächen von Endothelien speziell kleiner Blutgefäße vorliegen und über die sie in die Zellen aufgenommen werden. Die Endothelien werden dadurch so verändert, dass sie von Leukozyten angegriffen werden und die Bildung lokaler Thromben fördern [4][5]. So schädigen die Toxine beispielsweise auch die Endothelzellen der Glomerula der Nieren, was zur Nierenschädigung und zum hämolytsich-urämischen Syndrom führt. Die Nieren exprimieren besonders viel der Gb3Cer-Rezeptoren [6]. Solche Rezeptoren fehlen in Wiederkäuern, so dass sie die EHEC im Darm beherbergen können, ohne durch sie krank zu werden. Daher sind vor allem Rinder eine Quelle von Infektionen für den Menschen.

Erkrankung

Die Erkrankung, die durch das Shiga-Toxin ausgelöst wird, beinhaltet eine blutige Diarrhö, ein Nierenversagen (auch blutiger Urin möglich) sowie eine Zersetzung der roten Blutkörperchen (Hämolyse) (zusammengenommen das Bild eines hämolytisch urämischen Syndroms, HUS), eine variable Beteiligung auch anderer Organe wie des Gehirns (Enzephalopathie), der Lungen, und der Bauchspeicheldrüse (Pankreatitis). Gemeinsam ist diesen Manifestationen eine Schädigung der kleinen Blutgefäße (s.o.) mit der Bildung kleiner Gerinnsel. Erkrankungen durch Shiga-Toxin kommen durch Keime zustande, die dieses Toxin zu bilden vermögen, so z. B. Shigellen (siehe unter Bakterielle Ruhr), EHEC-Infektion oder möglicherweise auch durch eine Infektion anderer E.-coli-Stämme (wie EAEC-Infektion), wenn sie die Fähigkeit zur Bildung von Shiga-Toxinen erlangen.

Verweise

Literatur

  1. ? Infect. Immun. 1977; 18 (3): 775–9
  2. ? Chin. Med. J. 2002: 115 (6): 815–8
  3. ? J Anim Sci. 2007 Mar;85(13 Suppl):E45-62
  4. ? Infect Immun. 2005 Dec;73(12):8306-16
  5. ? Pediatr Nephrol. 2010 Nov;25(11):2231-40
  6. ? J Biol Chem. 1993 Jul 25;268(21):15484-8