Jennifer Ritchie, PhD

Lecturer in Microbial PathogenesisUniversity of Surrey

j.ritchie@surrey.ac.uk

Faculty of Health and Medical Sciences (FHMS)

bacterial pathogenesis

Institute ofBiosciences

andMedicine

microbial &cellular sci.

biochemistry& physiology

nutrition & metabolism

surrey clinicalresearch ctr

virologysystems biology oncology

Pathogenesis – the cellular events and processes that occur during the development of a disease

Bacterial pathogens that are studied include:

pathogenic E. coli (enterohaemorrhagic, avian)

Salmonella

Campylobacter jejuni

Mycobacterium tuberculosis

Pseudomonas sp.

Vibrio spp.

Neisseria meningitidis

Roberto LaRagione

Graham Stewart

Simon Park

Johnjoe McFadden

zoon

otic

Pathogenic E. coli1) Enterohaemorrhagic E. coli (EHEC)

main reservoir of EHEC

E. coli O104:H4

Predominant serotypeE. coli O157:H7

ingestion of contaminatedfood / water

survive acidic milieu of upper GI tract

colonize lower GI tract 

interaction of Stx with receptor on target cells

host cell deathand kidney failure

Shiga toxin translocation across gut epithelium

EHEC shed in stool

An non‐invasive enteric pathogen….

lumen

identification of specific colonization factors

• e.g. espFu, long polar fimbriae

basic research translational studies

O157‐specifc pyocin

testing of an O157‐specific pyocin to reduce fecal shedding

identification of infection‐linked changes in the E. coli O157:H7 transcriptome

characterization of the role of quorum sensing in EHEC pathogenesis

using small molecule inhibitors to block EHEC communication

Pathogenic E. coli2) Avian E.coli (APEC)

• Extraintestinal E. coli (ExPEC) – organisms cause infections outside of normal intestinal inhabitat ie urinary tract infections, newborne meningitis

• APEC causes a complex of systemic infections, mainly respiratory disease, in poultry

• Similarity between APEC and other ExPEC of human and animal origin suggests a zoonotic link between populations

• Possibility that retail chicken may be important reservoir for E. coli causingExPEC infections in humans

Studies are underway to identify key factors that affect the ‘survival fitness’ and virulence of various APEC strains isolated from diseased chickens.  

Haiti (2010):>325,000 cases>5,000 deaths

Pathogenic Vibrio species1) Vibrio cholerae

• causes the devastating diarrhealdisease, cholera

• natural inhabitant of marine / estuarine environments

• highly motile bacterium

Adapted from Butler and Camilli

lifecycle of V. cholerae

• infection occurs following ingestion of contaminated water

• cholera toxin is largely responsible for the development of diarrhea

• studied for more than 100 years, but little is known about cholera transmission

Transmission of V. cholerae

Primary host Secondary hosts

Secondary transmission

INDIRECTvia contaminated water

Environmental reservoir

(low levels of V. choleraerecovered by standardculture techniques)

rapid rise in number of

infected individuals“explosive nature of cholera epidemics”

DIRECTPrimary

transmission ‘person‐to‐person’

• Passage through the intestine increases the virulence of V. cholerae, but the molecular mechanism(s) that explain this phenomena are poorly understood.• Using an animal model of cholera transmission, we are beginning to investigate this question.

• Leading cause of bacterial gastroenteritis associated with consumption of raw or undercooked seafood

• Infected individuals develop self‐limiting gastroenteritis, characterized by diarrhea, abdominal pain and fever

• One of largest outbreaks occurred in Chile in 2005 wheremore 10,000 individuals were affected

Pathogenic Vibrio species2) Vibrio parahaemolyticus

• Natural inhabitant of marine environment, most commonly isolated in warmerseawaters (e.g. Southeast Asia)

• Little is known about how this bacterium causes intestinal disease

• We developed an animal model to study the infection processes

• Our studies suggest that V. parahaemolyticus follows an organized series of stepsincluding attachment, remarkable elongation of microvilli and the formation ofV. parahaemolyticus‐filled cavities within the epithelial surface and culminates invillus disruption 

• Future studies aim to identify the bacterial factors and cellular processes that contribute to intestinal disease

Thank you for your attention