|LABORATORIUM

5-6/2015

fot. Thinkstock

D I AG N O S T Y K A L A B O R ATO R YJ N A

Przeżywalność Yersinia enterocolitica we krwi i jej składnikach Survivability of Yersinia enterocolitica in blood and blood components mgr Katarzyna Miętka1, dr Elżbieta Klausa2, dr hab. Gabriela Bugla-Płoskońska, prof. UWr1 1

2

ZAKŁAD MIKROBIOLOGII, INSTYTUT GENETYKI I MIKROBIOLOGII, WYDZIAŁ NAUK BIOLOGICZNYCH, UNIWERSYTET WROCŁAWSKI (CHAIR OF MICROBIOLOGY, INSTITUTE OF GENETICS AND MICROBIOLOGY, FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES, UNIVERSITY OF WROCLAW (UWR))

REGIONALNE CENTRUM KRWIODAWSTWA I KRWIOLECZNICTWA IM. PROF. DR. HAB. TADEUSZA DOROBISZA, WROCŁAW (TADEUSZ DOROBISZ, REGIONAL CENTRE OF BLOOD DONATION AND HEMATOLOGY, WROCLAW)

STRESZCZENIE

Yersinia enterocolitica jest dla człowieka

fakultatywnym patogenem wewnątrzkomórkowym. Dzięki czynnikom

SUMMARY

Yersinia enterocolitica is a facultative

intracellular pathogen. Due to virulence factors such

wirulencji takim jak adhezyna YadA czy białka Yops jest zdolna

as adhesin YadA or proteins Yop Y. enterocolitica is capable

do przeżycia w komórkach eukariotycznych. Posocznice będące

to survive inside the eucaryotic cells. Septicemia after

następstwem przeniesienia pałeczek Y. enterocolitica podczas przetaczania

contaminated by Y. enterocolitica blood products

krwi i/lub jej składników nie są zjawiskiem powszechnym. Wysoka

trasfusion is an uncommon phenomenon, however

śmiertelność wśród pacjentów z jersiniozą poprzetoczeniową wskazuje

high mortality rate among the cases is the reason

na ryzyko zakażenia biorców krwi lub jej składników pobranych od dawcy

why attention should be paid to the risk of TTI.

znajdującego się w okresie bezobjawowej bakteriemii przejściowej.

KEYWORDS

SŁOWA KLUCZOWE

after blood transfusion, blood and blood components,

Yersinia enterocolitica, jersinioza,

sepsa poprzetoczeniowa, krew i jej składniki

Yersinia enterocolitica, yersinisis, sepsis

TTI (Transfusion Transmitted Infections)

31

LABORATORIUM 5-6/2015

| DIAGNOST YKA

L A B O R ATO R YJ N A

ersinia enterocolitica to psychrofilne, Gram-ujemne pałeczki należące do rodziny Enterobacteriaceae, wywołujące u ludzi wielopostaciowe zakażenia układu pokarmowego, zapalenie węzłów chłonnych, rumień guzowaty lub jatrogenne posocznice. Cechy charakterystyczne tego gatunku to: • zdolność do wzrostu w temperaturze 4°C; • wzrost na podłożach diagnostycznych przez 48 godzin; • bardzo duża zdolność dostosowywania się do zmieniających się warunków środowiska; • utrata urzęsienia w temperaturze 37°C; • ekspresja czynników wirulencji w temperaturze 37°C; • zdolność do produkcji ureazy rozkładającej mocznik [9]. Pałeczki Y. enterocolitica powszechnie występują w różnych środowiskach na całym świecie, ale częściej izolowane są w krajach o chłodnym klimacie, np. w krajach skandynawskich. W większości przypadków wykrywanym szczepem Y. enterocolitica wśród ludzi są serotypy 4/O:3 i 2/O:9 [2]. Y. enterocolitica izolowano także od zwierząt stałocieplnych, takich jak: owce, kozy, konie, a przede wszystkim świnie, które uznawane są za głównych gospodarzy. Z tego powodu wieprzowina jest głównym źródłem tych pałeczek, powodujących u ludzi zapalenie węzłów chłonnych, zapalenie jelit i żołądka [2, 9].

Y

䓉RYZYKO ZAKAŻENIA DROGĄ PRZETOCZENIA KRWI LUB JEJ SKŁADNIKÓW

Po pobraniu krwi pełnej każda jednostka poddawana jest odpowiednim procedurom preparatyki mającej na celu uzyskanie składników krwi. Procedury te obejmują również badania przeglądowe technikami biologii molekularnej i serologicznymi w kierunku wykrycia czynników zakaźnych oraz zapewnienie właściwych warunków przechowywania. Rutynowej diagnostyce bakteriologicznej nie podlegają składniki krwi, które poddawane są preparatyce w systemie zamkniętym pojemników z tworzyw sztucznych. Z krwi pełnej otrzymywane są takie składniki, jak: • koncentrat krwinek płytkowych; • osocze świeżo mrożone; • koncentrat krwinek czerwonych [5]. Koncentrat krwinek płytkowych (KKP) uznawany jest za składnik, który stanowi dla biorcy największe ryzyko zakażenia, ODDZIAŁYWANIE BAKTERII Z PŁYTKAMI KRWI

YERSINIA ENTEROCOLITICA

Agregacja płytek krwi

Brak, niezależnie od temperatury inkubacji

Aktywacja płytek krwi

Brak

Adherencja płytek krwi do komórek bakterii Interakcja komórek bakterii z płytkami krwi

YERSINIA PSEUDOTUBERCULOSIS

Wzmożona w temperaturze 37°C, zależna od ekspresji YadA Ścisłe otoczenie komórek bakterii przez trombocyty

Tab.1. Interakcja bakterii z rodzaju Yersinia z płytkami krwi [1]

32

Występuje, gdy temperatura inkubacji jest niska. Warunkiem jest również ekspresja inwazyny Inv Występuje, gdy temperatura inkubacji jest niska. Warunkiem jest również ekspresja inwazyny Inv Może zachodzić w temperaturze 37°C, niezależnie od aktywacji płytek krwi Inwazja płytek krwi przez bakterie

ersinia enterocolitica is a species of psychotropic, Gramnegative bacillus-shaped bacteria from the family Enterobacteriaceae, responsible for multiform infections of the digestive tract, lymphadenitis, erythema nodosum, and iatrogenic septicaemia in humans. The species is characterized by: • ability to grow at the temperature of 4°C; • growing on diagnostic substrates for 48 hours; • high adaptability to changing environmental conditions; • loss of ciliation at the temperature of 37°C; • expression of virulent factors at the temperature of 37°C; • ability to produce urease [9]. Y. enterocolitica are common in many environments around the world but they are more often isolated in cold climate countries, e.g. in Scandinavia. In the majority of cases, the strains of Y. enterocolitica found in humans are serotypes 4/O:2 and 2/O:9 [2]. Y. enterocolitica was also isolated from samples taken from warm-blooded animals such as sheep, goats, horses, and most of all pigs, which are considered the main hosts. Consequently, pork is the chief source of these bacilli, which cause lymphadenitis and gastroenteritis in humans [2, 9].

Y

䓉RISK OF INFECTION BY TRANSFUSION OF BLOOD OR BLOOD COMPONENTS

After a whole blood donation, each unit is subjected to appropriate processing procedures in order to obtain blood components. These procedures also include screening tests using the techniques of molecular biology and serology to detect infectious factors and ensure appropriate storage conditions. Blood components are not subject to routine bacteriological diagnosis, undergoing preparation in a closed system of plastic containers. Components obtained from whole blood include: • platelet concentrate; • fresh frozen plasma; • packed red blood cells [5]. Platelet concentrate (PC) is considered as the component which poses to the recipient the greatest risk of infection, primarily with bacteria [6]. This is due to its storage temperature of 20–24°C. This temperature facilitates the rapid INTERACTION BETWEEN YERSINIA ENTEROCOLITICA BACTERIA AND PLATELETS

Platelet aggregation

None, regardless of incubation temperature

Platelet activation

None

Platelet adherence to bacterial cells Interaction of bacterial cells with platelets

Increased at the temperature of 37°C, dependent on YadA expression The bacteria are closely surrounded by thrombocytes

YERSINIA PSEUDOTUBERCULOSIS Present when the incubation temperature is low. The Inv invasive protein must also be expressed Present when the incubation temperature is low. The Inv invasive protein must also be expressed May occur at the temperature of 37°C, regardless of platelet activation The bacteria invade the platelets

Table 1. Interaction between Yersinia genus bacteria and blood platelets [1]

D I AG N O S T Y K A L A B O R ATO R YJ N A

P

ałeczki Y. enterocolitica powszechnie występują w różnych środowiskach na całym świecie, ale częściej izolowane są w krajach o chłodnym klimacie, np. w krajach skandynawskich

przede wszystkim bakteriami [6]. Powodem jest temperatura przechowywania: 20-24qC. Taka temperatura umożliwia wzrost bakterii potencjalnie znajdujących się w KKP. Jedna jednostka KKP zawiera 0,45-0,95 × 1011 krwinek płytkowych zawieszonych w ok. 50 ml osocza oraz 0,05-0,2 × 109 leukocytów i 0,2-1 × 109 erytrocytów. KKP podczas przechowywania musi być stale mieszany na mieszadle horyzontalnym lub obrotowym [3, 6]. Termin ważności KKP w pojemnikach „oddychających” określono na 5 dni, przy czym dzień pobrania krwi pełnej nie jest w to wliczany. Kolejny składnik krwi, który otrzymywany jest z krwi pełnej, to świeżo mrożone osocze (FFP). Osocze przechowywane jest w stanie zamrożenia w temperaturze od -18qC do -25qC przez 3 miesiące lub w temperaturze poniżej -25qC przez 36 miesięcy. FFP zawiera zarówno labilne, jak i stabilne czynniki krzepnięcia, albuminę, globulinę, białko całkowite i czynnik VIII. Im szybciej osocze zostanie zamrożone, tym więcej będzie zawierało czynników krzepnięcia. Najcenniejsze jest to osocze, które zamrożono do 8 godzin od pobrania krwi pełnej [5]. Do użytku klinicznego może być przeznaczone FFP po karencji, przy czym karencjonowanie polega na przechowywaniu FFP przez co najmniej 16 tygodni i wykonaniu po tym czasie powtórnie badań przeglądowych w kierunku czynników zakaźnych. Za zakwalifikowane do użytku klinicznego uznaje się osocze ze wstępnie i powtórnie otrzymanymi ujemnymi wynikami [3]. Nieznacznie zmienione zasady stosowane są w Holandii. Świeżo mrożone osocze jest zamrażane na 6 miesięcy. Pula osocza jest zwalniana do użytku klinicznego wtedy, gdy testy serologiczne dawcy po drugim oddaniu krwi pełnej mają wyniki ujemne na obecność przeciwciał przeciwko HIV, HBV i HCV [3]. KKP są każdorazowo badane na obecność mikroorganizmów i jeśli wynik jest pozytywny, wszystkie składniki od tego samego dawcy podlegają utylizacji [3]. Koncentrat krwinek czerwonych (KKCz) to trzeci składnik krwi otrzymywany z jednej jednostki krwi pełnej. W zależności od parametrów wirowania KKCz może zawierać różne ilości krwinek płytkowych i leukocytów. KKCz przechowywany w temperaturze od 2qC do 6qC zachowuje ważność w zależności od płynu konserwującego przez okres 21 (CPD) dni lub 35 (CPDA) dni. Dodanie roztworu wzbogacającego umożliwia przechowywanie KKCz przez 42 dni. W składzie roztworu wzbogacającego znajdują się: chlorek sodu, adenina, glukoza oraz mannitol [6]. Dane Instytutu Pasteura wskazują, że Y. enterocolitica może być częściej przenoszona podczas przetaczania KKCz wtedy, gdy KKCz przechowywany był dłużej niż 4 tygodnie [2].

|LABORATORIUM

5-6/2015

growth of bacteria, potentially present in PC. One PC unit contains 0.45–0.95 × 1011 blood platelets, suspended in about 50 ml of plasma, as well as 0.05–0.2 × 109 leukocytes and 0.2–1 × 1011 erythrocytes. During storage, PC has to be constantly agitated using a horizontal or rotary agitator [3, 6]. The expiry date for PC stored in „breathing” containers was defined as 5 days, without including the day of whole blood donation. The next blood component obtained from whole blood is fresh frozen plasma (FFP). Plasma is stored frozen at temperatures between -18°C and -25°C for 3 months, or at temperatures below -25°C for 36 months. FFP contains both labile and stable coagulation factors, albumin, globulin, total protein, and factor VIII. The sooner the plasma is frozen, the more coagulation factors it contains. The plasma which was frozen within 8 hours from whole blood donation is the most valuable [5]. FFP is intended for clinical use after a grace period, which involves storing it for at least 16 weeks and subjecting it again to screening tests for infectious factors after that time. The plasma which obtains negative results in both series of tests is considered as qualified for clinical use [3]. The rules applied in the Netherlands are slightly different. FFP is frozen for 6 months. The plasma pool is released for clinical use only when the serological tests of the donor after the subsequent whole blood donation give negative results for anti-HIV, HBV, and HCV antibodies [3]. FFP is screened for the presence of microorganisms every time, and if the result is positive, all components from the same donor are subject to disposal [3]. Packed red blood cells (pRBC) are the third blood component obtained from a single unit of whole blood. Depending on centrifuging settings, pRBC may contain various amounts of blood platelets and leukocytes. Stored at the temperatures between 2°C and 6°C, pRBC can be stored for 21 or 35 days, depending on the preservative f luid used (CPD or CPDA, respectively). The addition of nutrient solution allows pRBC to be stored for 42 days. The nutrient solution includes sodium chloride, adenine, glucose, and mannitol [6]. The Pasteur Institute data indicate that Y. enterocolitica may be transferred more often during pRVC transfusion when the pRBC has been stored for more than 4 weeks [2]. 䓉TRANSFUSION SEPTICAEMIAS

A systemic infection following transfusion of blood or blood components takes place when there are bacterial cells in the blood of the donor with an asymptomatic bacteraemia, and the recipient’s organism triggers a strong inflammatory reaction in response. The source of bacterial infection following transfusion of blood or blood components may be endogenous or exogenous. Blood usually becomes infected during the collection of blood from the donor due to the inappropriate preparation of the place of insertion or interference with the integrity of the closed system of plastic containers. A donor with an asymptomatic bacteraemia is a much less frequent cause of the bacterial infection of blood leading to a post-transfusion septicaemia. Bacteraemia in a donor may be an endogenous source of infection of blood components. 33

| DIAGNOST YKA

L A B O R ATO R YJ N A

fot. arch. autorek

LABORATORIUM 5-6/2015

䓉POSOCZNICE POPRZETOCZENIOWE

Do zakażenia ogólnoustrojowego następującego po przetoczeniu krwi lub jej składnika dochodzi wtedy, gdy komórki bakterii są obecne we krwi dawcy z bezobjawową bakteriemią, a odpowiedź organizmu biorcy polega na wywołaniu silnej reakcji zapalnej. Źródło bakteryjnej infekcji w następstwie przetoczenia krwi lub jej składników może być endogenne lub egzogenne. Najczęściej do zakażenia krwi dochodzi podczas pobierania krwi od dawcy z powodu nieodpowiedniego przygotowania miejsca wkłucia lub naruszenia integralności systemu zamkniętego pojemników z tworzyw sztucznych. Znacznie rzadziej przyczyną zakażenia bakteryjnego krwi, a następnie posocznicy poprzetoczeniowej, jest dawca z bezobjawową bakteriemią. Bakteriemia występująca u dawców może być endogennym źródłem zakażenia składników krwi. Bakteriemia u dawców może być wywoływana przez Treponema pallidum, Borrelia burgdorferi czy Brucella abortus. Egzogennym źródłem bakterii w pobieranej krwi są bakterie znajdujące się na nieprawidłowo zdezynfekowanej skórze lub tuż pod nią [6]. 䓉MECHANIZMY PRZEŻYWANIA Y. ENTEROCOLITICA WE KRWI I JEJ SKŁADNIKACH

Ważny jest sposób, w jaki Y. enterocolitica ze środowiska zewnątrzkomórkowego – na przykład ze światła jelita – przedostaje się do układu krążenia i potrafi w tym środowisku przetrwać. Transmisja ze światła jelita do głębszych tkanek organizmu odbywa się dzięki makrofagom – komórkom fagocytarnym układu immunologicznego [8]. Komórki Y. enterocolitica są w stanie przedostać się do układu krążenia i przeżyć wewnątrz makrofagów nawet kilka dni po przebytym zakażeniu układu pokarmowego. Przeżywalność w środowisku krwi przez bakterie Y. enterocolitica jest możliwa dzięki wydzielaniu białek efektorowych Yops (ang. Yersinia outer proteins) oraz adhezynie YadA. Adhezyna YadA nadaje oporność komórkom bakterii na działanie układu dopełniacza poprzez hamowanie powstawania kompleksu atakującego błonę bakterii, a tym samym hamowanie lizy bakterii. Natomiast białka efektorowe Yops umożliwiają przeżycie wewnątrz komórki eukariotycznej dzięki bezpośredniemu oddziaływaniu z jej cytoszkieletem aktynowym, prowadzącym do apoptozy lub zaburzenia funkcjonowania komórki eukariotycznej [6, 7]. Krótko trwające i samoograniczające zakażenia układu pokarmowego, często niedostrzegane przez nosicieli, mogą skutkować bakteriemią. Bakteriemia Y. enterocolitica pozostaje bezobjawowa, ponieważ liczba bakterii, która znajduje się w układzie krążenia, jest niska (nawet mniej niż 10 kolonii na 1 mL krwi) [2]. Pałeczki Y. enterocolitica znajdujące się w układzie krążenia nosiciela, zatem w temperaturze 37qC, eksponują do środowiska zewnętrznego takie czynniki wirulencji, jak YadA czy wydzielają systemem sekrecji białka efektorowe Yops. Jest to warunek niezbędny do przetrwania i uniknięcia fagocytozy. Wraz ze spadającą temperaturą pobranej krwi ekspresja wspomnianych czynników wirulencji ulega zahamowaniu, co jednak nie wpływa na zmniejszenie liczebności komórek bakterii, ponieważ w wyniku obniżania temperatury również i bakteriobójcza aktywność dopełniacza ulega osłabieniu [1]. Ryzyko reakcji 34

Fot. 1. Wzrost Y. enterocolitica na podłożu diagnostycznym CIN (skrót pochodzi od nazw czynników hamujących wzrost mikroorganizmów innych niż Yersinia spp.: cefulsodyna, irgasan, nowobiocyna), wzrost kolonii w postaci rbe – red bulls eye – kolonie z ciemnoczerwonym środkiem i przejaśnieniem wokół oraz na podłożu mocznikowym, na którym reakcja rozkładu mocznika wywołuje zmianę żółtego koloru podłoża na różowy Fig. 1. Growth of Y. enterocolitica on CIN (acronym of cefsulodin – irgasan – novobiocin, the factors inhibiting the growth of microorganisms other than Yersinia spp.) diagnostic substrate, the growing colonies take on the red bull’s eye (rbe) form – dark red in the centre, brightening to the sides, and on the urea substrate where the urolysis changes the colour of the substrate from yellow to pink

The bacteraemia in donors may be caused by Treponema pallidum, Borrelia burgdorferi, or Brucella abortus. The exogenous source of bacteria in donated blood consists of the bacteria present on improperly disinfected skin or just below it [6]. 䓉MECHANISMS ALLOWING Y. ENTEROCOLITICA TO SURVIVE IN BLOOD AND BLOOD COMPONENTS

What is important is the way Y. enterocolitica ingress from extracellular environment – such as the intestinal lumen – into the bloodstream and are able to survive in this environment. The transmission from the intestinal lumen to the deeper tissues of the organism occurs due to macrophages, the phagocytic cells of the immune system [8]. Y. enterocolitica are able to ingress into the circulatory system and survive inside the macrophages even several days after a digestive system infection. The survival of Y. enterocolitica in the environment of blood is made possible by the secretion of Yops (Yersinia outer proteins) effector proteins and YadA cell adhesion molecule (CAM). The YadA CAM allows the bacteria to resist the activity of the complement system by inhibiting the formation of the complex attacking the bacterial cell membrane, and thus inhibiting the lysis of bacteria, whereas the Yops effector proteins allow them to survive inside an eucaryotic cell by reacting directly with its actin cytoskeleton, leading to the apoptosis or disturbed function of the eucaryotic cell [6, 7].

D I AG N O S T Y K A L A B O R ATO R YJ N A

zapalnych związanych z przetoczeniem krwi jest proporcjonalne do czasu i temperatury przechowywania krwi i jej składników. Jednak niska temperatura przechowania KKCz nie działa hamująco na proliferację psychrofilnej Y. enterocolitica. KKP przechowywane w temperaturze pokojowej stanowią znacznie korzystniejsze środowisko do przeżycia i namnażania Y. enterocolitica, ponieważ temperatura ta jest optymalna dla wzrostu Y. enterocolitica [6]. KKCz jest składnikiem krwi najczęściej przetaczanym. Zawiera nie tylko czerwone krwinki, ale również różne liczby płytek krwi i leukocytów [6]. Ponadto w skład KKCz wchodzą również antykoagulanty, które Y. enterocolitica jest zdolna wykorzystywać jako źródło węgla. pH koncentratu krwinek czerwonych, równe 7,3, jest również korzystne dla wzrostu pałeczek [2]. Z KKCz zakażonych bakteriami, które po przetoczeniu u biorcy wywołały reakcję zapalną, najczęściej izolowano pałeczki Y. enterocolitica [13]. Aż 46% przypadków sepsy poprzetoczeniowej spowodowanych jest przez zakażony Y. enterocolitica składnik KKCz [2]. Inne źródło literaturowe [6] wskazuje, że Y. enterocolitica jest odpowiedzialna za aż 51% bakteryjnych posocznic. Obecność bakterii w KKP jest związana z nieprawidłowym pobieraniem krwi pełnej od dawcy. Obecność w krwi i/lub jej składnikach bakterii należących do naturalnej flory skóry sugeruje, iż bakterie te w wyniku niewystarczającego zdezynfekowania skóry dawcy dostały się z miejsca wkłucia do systemu zamkniętego, do którego pobierana jest krew pełna. Bakterie, które są najczęściej wykrywane w KKP, to: Staphylococcus epidermidis, Salmonella choleraesuis, Serratia marcescens, S. aureus, Bacillus cereus czy Streptococcus viridans [6]. Jednak dane literaturowe [1] wskazują, iż Y. enterocolitica potrafi przeżywać w płytkach krwi, nie doprowadzając do ich aktywacji. Aktywacja płytek krwi powoduje ich agregację oraz adhezję do monocytów i neutrofilów [10]. Ponadto płytki krwi jako jedne z pierwszych pojawiają się w miejscu uszkodzenia naczynia lub wniknięcia patogenu. Zatem krzepnięcie krwi nie jest jedyną funkcją płytek. Trombocyty pełnią również niehemostatyczną rolę w organizmie człowieka. Płytki krwi są pomocne w stanach zapalnych, ponieważ wydzielają chemokiny, które wskazują miejsce infekcji leukocytom, oraz wydzielają substancje bezpośrednio doprowadzające do lizy bakterii, takie jak reaktywne formy tlenu czy PBP (ang. platelet basic protein). W wyniku kontaktu płytek z komórkami bakterii dochodzi do uwalniania substancji prozapalnych, takich jak chemokiny działające chemotaktycznie na neutrofile i monocyty. Interakcja płytek krwi z bakteriami skutkuje również zmianą kształtu płytek z owalnego na ameboidalny. Gdy bakterie wchodzące w interakcję z płytkami są większych rozmiarów, płytki krwi mogą internalizować bakterie z pomocą pseudopodii. Zjawisko to przypomina fagocytozę, jednak nie dochodzi w nim do lizy bakterii. Płytki krwi potrafią również adherować do bakterii, opłaszczać je; reagują na obecność bakterii podobnie jak na uszkodzone naczynie; działanie to, pomimo iż nie wywołuje fagocytozy, może pomagać w oczyszczeniu układu krwionośnego z mikroorganizmów [11]. Interakcja pomiędzy komórkami bakterii Y. enterocolitica a płytkami krwi zachodzi za pośrednictwem adhezyny YadA i polega na ścisłym kontakcie oraz na całkowitym otoczeniu komórek bakterii przez płytki krwi. Interakcja ta nie powoduje aktywacji, a więc uwolnienia, czynników prozapalnych czy agregacji płytek krwi, nie następuje

|LABORATORIUM

5-6/2015

Short and self-limiting infection of the digestive tract, often unnoticed by the donors, may lead to bacteraemia. Y. enterocolitica bacteraemia remains asymptomatic because the number of bacteria present in the bloodstream is low (even less than 10 colonies per 1 mL of blood) [2]. The Y. enterocolitica bacilli present in the donor’s bloodstream, and thus at the temperature of 37°C, release virulent factors to the surrounding environment, such as YadA, or the Yops effector proteins with their secretion systems. It is the necessary condition of survival and avoiding being phagocytised. Along with the drop in the temperature of donated blood, the expression of the above virulent factors is inhibited, which does not cause the number of bacteria do decrease, however, because with the drop in temperature the bactericidal activity of the complement is weakened as well [1]. The risk of inflammatory reactions tied to blood transfusion is proportional to the time and temperature of the storage of blood and blood components. Still, low storage temperature of pRBC has no inhibitory effect on the proliferation of the psychotropic Y. enterocolitica. The PC stored at room temperature is a much more favourable environment for the survival and proliferation of Y. enterocolitica, since this temperature is optimal for their growth [6]. pRBC is the most often transfused blood component. It contains not only red blood cells but also various concentrations of platelets and leukocytes [6]. Moreover, pRBC also contains anti-coagulants, which Y. enterocolitica can use as the source of carbon. The pH of packed red blood cells equals 7.3, which also promotes the growth of bacilli [2]. It was Y. enterocolitica which was most often isolated from the samples of bacteria infected pRBC which caused an inflammatory reaction in recipients [13]. As many as 46% of cases of post-transfusion septicaemia are caused by the pRBC component infected with Y. enterocolitica [2]. Another literature source [6] claims that Y. enterocolitica is responsible for up to 51% bacterial septicaemias. The presence of bacteria in pRBC is associated with improper collection of whole blood from the donor. The bacteria belonging to the natural flora of the skin present in blood and/or blood components suggest that due to insufficiently disinfected donor’s skin the bacteria traversed from the point of insertion to the closed system where whole blood is collected. The following bacteria are most often detected in PC: Staphylococcus epidermidis, Salmonella choleraesuis, Serratia marcescens, S. aureus, Bacillus cereus, and Streptococcus viridans [6]. Literature data [1], however, indicate that Y. enterocolitica can survive in platelets without causing their activation. The activation of platelets leads to their aggregation and adhesion to monocytes and neutrophils [10]. What is more, platelets are among the first to appear at the site of vessel injury or pathogen entry. Therefore, blood coagulation is not the only function of platelets: thrombocytes in a human body also have a non-hemostatic role. Platelets aid in inflammations because they excrete chemokines, which point out the site of infection to the leukocytes, and produce substances directly leading to the lysis of bacteria, such as reactive forms of oxygen or platelet basic protein (PBP). The contact of platelets with bacterial cells leads to the release of pro-inflammatory substances, such as chemokines, which have a chemotactic effect on neutrophils and monocytes. The interaction between platelets and bacteria also leads to the former changing shape 35

LABORATORIUM 5-6/2015

| DIAGNOST YKA

L A B O R ATO R YJ N A

proces krzepnięcia. Otoczenie bakterii przez płytki krwi stanowi ochronę przed działaniem układu dopełniacza. Przeciwnie jest w przypadku kontaktu Y. pseudotuberculosis z trombocytami. Białko inwazyjne Inv umożliwia inwazję płytek krwi przez bakterie. Dzieje się tak, ponieważ białko Inv wiąże się do E1-integryn, receptorów licznie występujących na płytkach krwi [1]. Inwazja ta skutkuje internalizacją, a więc wchłonięciem komórek bakterii do wnętrza płytek krwi. Powyższe doniesienia są bardzo pomocne w zrozumieniu zjawiska przeżywania i namnażania Y. enterocolitica we krwi i jej składnikach [1, 11, 10]. 䓉PRZYPADKI POSOCZNICY W NASTĘPSTWIE PRZETOCZENIA ZAKAŻONEJ KRWI LUB JEJ SKŁADNIKÓW W LATACH 1975-2007

Opublikowana w 2011 roku przez Instytut Pasteura analiza 55 przypadków jersiniozy poprzetoczeniowej w latach 19752007 wskazuje, iż śmiertelność pacjentów wynosiła 54,5%. W większości przypadków jersiniozy poprzetoczeniowej (79%) objawy pojawiały się już pod koniec przetaczania zakażonej krwi. Objawy, które występowały najczęściej, to: gorączka, dreszcze, hipotensja, ból pleców i klatki piersiowej czy objawy skórne (wykwity, ropnie). Zaobserwowano [2], iż podeszły wiek ma znaczenie w przebiegu choroby, ponieważ wśród osób starszych odnotowano najwięcej śmiertelnych przypadków. Objawy pojawiające się już na początku bądź w trakcie przetaczania stanowiły podpowiedź do wstrzymania przetaczania, jednakże nie miało to wpływu na przebieg choroby. Wysoka gorączka pojawiała się wśród osób, które zdrowiały, natomiast hipotensja występowała w przypadkach śmiertelnych. Dane Instytutu Pasteura [2] wskazują również na możliwość wystąpienia jersiniozy ogólnoustrojowej w wyniku autologicznego przetoczenia krwi. Spośród wszystkich znanych przypadków odnotowanych w latach 1975-2007 sześciu pacjentom przetoczono własną krew. Taka krew nie jest postrzegana jako zagrożenie dla pacjenta. Przynajmniej czterech ze wspomnianych pacjentów miało objawy zakażenia układu pokarmowego na kilka dni przed oddaniem krwi. Na przykładzie wspomnianych pacjentów, którym przetoczono krew autologiczną, dowiedziono zdolność Y. enterocolitica do przeżycia i przetrwania w organizmie człowieka bez wywoływania żadnych objawów. 䓉ZAPOBIEGANIE ZAKAŻENIOM KRWI I JEJ SKŁADNIKÓW PRZED Y. ENTEROCOLITICA

Obecnie do krwiodawstwa wprowadzonych jest wiele metod, które mają na celu zapewnienie biorcom bezpiecznej krwi i jej składników. Sposobem, który umożliwia zmniejszenie ryzyka transmisji pałeczek Y. enterocolitica z potencjalnie zakażonej krwi, jest zastosowanie leukoredukcji, mającej na celu usunięcie leukocytów, będących prawdopodobnym miejscem przeżywania pałeczek. Jednakże skuteczność leukoredukcji w stosunku do zmniejszenia przypadków transmisji pałeczek Y. enterocolitica podczas przetaczania krwi nie została oceniona [12]. W badaniach laboratoryjnych [12] zasugerowano, iż przechowywanie w temperaturze pokojowej krwi i jej składników przez ok. 2 godziny pozwala na fagocytozę zewnątrzkomórkowych mikroorganizmów przez komórki 36

from oval to amoeboid. When the bacteria interacting with platelets are larger, platelets can use pseudopods to internalize them. This phenomenon is similar to phagocytosis but does not involve the lysis of bacteria. Platelets can also adhere to bacteria and coat them; they show a similar reaction to the presence of bacteria and injured vessels; while this activity does not cause phagocytosis, it can be helpful in cleansing the circulatory system of microorganisms [11]. The interaction between Y. enterocolitica cells and platelets occurs through the YadA cell adhesion molecule and involves close contact and complete surrounding of bacterial cells by the platelets. This interaction does not cause activation, that is, the release, of pro-inflammatory factors or platelet aggregation, and the coagulation process does not ensue. Being surrounded by platelets protects the bacteria from the complement system activity. It is the opposite to what happens in the case of contact between Y. pseudotuberculosis and bacteria. The invading protein Inv allows the bacteria to invade the platelets. It is so because the Inv protein binds to ȕ1-integrins, receptors frequently found on platelets [1]. This invasion leads to internalization, i.e. absorption of bacterial cells into platelets. The above facts greatly facilitate the understanding of how Y. enterocolitica survives and proliferates in blood and blood components [1, 11, 10]. 䓉CASES OF SEPTICAEMIA DUE TO TRANSFUSION OF INFECTED BLOOD OR BLOOD COMPONENTS IN 1975-2007

The analysis of 55 cases of post-transfusion yersiniosis in 19752007, published by the Pasteur Institute in 2011, shows that the mortality in the patients amounted to 54.5%. In the majority of cases of post-transfusion yersiniosis (79%), the symptoms began to appear by the end of the transfusion of infected blood. The most common symptoms were fever, shivering, hypotension, pains in the back and chest, and skin symptoms (lesions and abscesses). It was observed [2] that old age was relevant to the course of the disease, since the majority of mortalities were observed in elderly patients. The symptoms developing at the beginning of or during the transfusion provided a clue to stop the transfusion, yet had no effect on the course of the disease itself. High fever appeared in the patients who recovered, whereas the mortality cases exhibited hypotension. The Pasteur Institute data [2] also indicate the possibility of systemic yersiniosis resulting from autologous blood transfusion. Among all known cases reported in 1975–2007, six patients were transfused their own blood. Such blood is not considered as a threat to the patient. At least four of these patients showed symptoms of digestive tract infection several days before donating blood. The example of the above mentioned patients who were transfused autologous blood allowed to demonstrate the ability of Y. enterocolitica to survive in the human body without causing any symptoms. 䓉PREVENTION OF INFECTION OF BLOOD AND BLOOD COMPONENTS BY Y. ENTEROCOLITICA

At present, many methods were introduced to blood donation with the aim to provide safe blood and blood components to the recipients. A method to reduce the risk of transmitting

D I AG N O S T Y K A L A B O R ATO R YJ N A

|LABORATORIUM

5-6/2015

żerne. Następnie wykonana preparatyka i leukoredukcja stanowi etap zapewniający, iż składnik krwi pozbawiony został białych krwinek (leukocyty, komórki żerne) i potencjalnie znajdujących się w nim bakterii. Obecnie stosowane metody, których zadaniem jest minimalizacja zagrożenia zakażeniem krwi lub jej składników i wystąpienia TTI (Transfusion Transmitted Infections), polegają na odpowiedniej kwalifikacji dawców krwi do oddania krwi, wprowadzeniu czułych testów przeglądowych stosowanych do wykrywania czynników zakaźnych oraz metod NAT (nucleic acid test), leukoredukcji i inaktywacji.

Y. enterocolitica bacilli from potentially infected blood is leukoreduction, which involves the removal of leukocytes, which are the possible location where the bacteria survive. The efficiency of leukoreduction, however, in comparison to the decrease in the incidence of transmission of Y. enterocolitica during blood transfusion was not assessed [12]. It was suggested in laboratory studies [12] that storing blood and blood components for about 2 hours at room temperature allows the extracellular microorganisms to be ingested by phagocytes. Subsequent processing and leukoreduction combine into a stage ensuring that a blood component was freed of white blood cells (leukocytes, phagocytes) and, potentially, the bacteria within them. The methods currently used to minimize the threat of infection of blood and blood components and thus the incidence of transfusion transmitted infections (TTI) involve appropriate classification of donors for blood collection, introducing sensitive screening tests to detect infectious factors, as well as such methods as nucleic acid test (NAT), leukoreduction, and inactivation.

PODSUMOWANIE

䓉CONCLUSION

Pomimo iż liczba przypadków posocznicy następującej po przetoczeniu zakażonej przez Y. enterocolitica krwi lub jej składników nie jest duża, to jednak wysoka śmiertelność pacjentów skłania do podjęcia badań w kierunku nosicielstwa Y. enterocolitica w populacji Polski i oceny ryzyka narażenia zdrowia biorców krwi lub jej składników. Ponadto ważne jest informowanie społeczeństwa o enteropatogennej bakterii, powszechnej w środowisku oraz wśród ludzi, którą nie jest łatwo izolować, a która posiada wiele czynników wirulencji, umożliwiających jej przetrwanie w ludzkim organizmie. Naukowcy z Yersinia Research Unit Instytutu Pasteura sugerują, iż dane nie stanowią odzwierciedlenia realnej liczby przypadków jersiniozy ogólnoustrojowej. Liczba przypadków w wielu krajach może różnić się w zależności od dystrybucji geograficznej szczepów w skali globalnej. ‰

Even though the number of septicaemia cases after the transfusion of blood or blood components infected with Y. enterocolitica is not large, the high mortality among patients provides an incentive to undertake studies into the carriage of Y. enterocolitica in the population of Poland and to assess the risk to the health of the recipients of blood and its components. What is more, it is important to inform the society about the enteropatogenous bacteria, commonly found in the environment and among people, which is difficult to isolate and has numerous virulent factors allowing it to survive in a human body. The scientists from the Yersinia Research Unit of the Pasteur Institute suggest that the data do not reflect the actual number of cases of systemic yersiniosis. The number of cases in many countries may differ depending on the geographical distribution of strains on the global scale. ‰

Artykuł współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego.

Paper co-financed by the European Union under the European Social Fund.

Piśmiennictwo/Bibliography 1. Shepel M., Boyd J., Luider J., Gibb A.: Interaction of Yersinia enterocolitica and Y. pseudotuberculosis with platelets. „J. Med. Microbiol.”, 2001: 50, 1030-1038. 2. Guinet F., Carniel E., Leclercq A.: Transufusion-Transmitted Yersinia enterocolitica sepsis. „Emerging Infections”, 2011: 53, 583-591. 3. Hoelen D.W.M., Tjan D.H.T., Schouten M.A., Dujardin B.C.G., van Zanten A.R.H.: Severe Yersinia enterocolitica sepsis after blood transusion. „The Netherland Journal of Medicinie”, 2007: 65, 8, 301-303. 4. Strobel E., Heesemann J., Mayer G., Peters J., Müller-Weihrich S.: Bacterological and Serological Findings in a Further Case of TransfusionMediated Yersinia enterocolitica Sepsis. „Journal of Clinical Microbiology”, 2000: 38, 7, 2788-2790. 5. Łętowska M. (red.): Medyczne zasady pobierania krwi, oddzielania jej składników i wydawania, obowiązujące w jednostkach organizacyjnych publicznej służby krwi. Wydanie III, Instytut Hematologii i Transfuzjologii, Warszawa 2014. 6. Korsak J.: Severe Sepsis – Understanding a Serious Killer: Chapter 3 Transfusion-Associated Bacterial Sepsis, www.intechopen.com, 47-68.

7. Miętka K., Brzostek K., Bugla-Płoskońska G.: Charakterystyka patogennych gatunków z rodzaju Yersinia. „Laboratorium – Przegląd Ogólnopolski”, 2014, 11-12: 33-37. 8. Sansonetti P.J.: War and peace at mucosal surfaces. „Nature Reviews, Immunology”, 2004, 4: 953-964. 9. Zadernowska A., Chajęcka-Wierzchowska W., ŁaniewskaTrokenheim Ł.: Yersinia enterocolitica: A Dangerous, But Often Ignored, Foodborne Pathogen, „Food Reviews International”, 2014, 30: 53-70. 10. Ważna E.: Płytki krwi jako regulatory procesów odpornościowych. „Postepy Hig. Med. Dosw.”, 2006; 60: 265-277 11. Smorąg I., Baj Z.: Niehemostatyczna rola płytek krwi. „Diagn. Lab.”, 2008, 44: 241-248. 12. http://www.aabb.org/tm/eid/Documents/209s.pdf (odczyt w dniu 30.03.2015 r.). 13. Ramirez-Arcos S., Perkins H. et al.: Bacterial growth in red blood cell units exposed to uncontrolled temperatures: challenging the 30-minute rule. „Vox Sanguinis”, 2013, 105, 100-107.

P

o pobraniu krwi pełnej każda jednostka poddawana jest odpowiednim procedurom preparatyki mającej na celu uzyskanie składników krwi

37