Bakterie Escherichia coli

Bakterie Escherichia coli zostały po raz pierwszy wyizolowane w drugiej połowie XIX wieku z kału noworodka i scharakteryzowane przez austriackiego lekarza pediatrę Theodora Eschericha, wówczas pod nazwą Bacterium coli commune (bakteria jelitowa powszechna).

 

Bakterie Escherichia coli zostały po raz pierwszy wyizolowane w drugiej połowie XIX wieku z kału noworodka i scharakteryzowane przez austriackiego lekarza pediatrę Theodora Eschericha, wówczas pod nazwą Bacterium coli commune (bakteria jelitowa powszechna). Escherichia coli to krótka, prosta, gruba, nieprzetrwalnikująca, zazwyczaj urzęsiona pe­rytrychalnie pałeczka. Pałeczka okrężnicy to względny beztlenowiec. Zakres temperatur wzro­stu wynosi od +6oC do +46oC (optimum 37oC), przy pH od 4,4 do 9 (optimum 6-7). Minimalna aktywność wody, przy której obserwowany jest wzrost Escherichia coli wynosi 0,930.

 

Spośród 8 opisanych dotychczas gatun­ków (należących do rodzaju Escherichia) tyl­ko Escherichia coli występuje powszechnie i ma istotne znaczenie kliniczne. Escherichia coli zasiedla organizm człowieka już w kilka godzin po porodzie i przez całe jego życie stanowi jedną z najliczniejszych bakterii przewodu pokarmowego (szczególnie jelita zstępującego, esicy i odbytnicy). Jako tzw. pałeczka okrężnicy jest częścią autochtonicznej mikrobioty jelito­wej ludzi i zwierząt stałocieplnych (1 g treści okrężnicy człowieka zawiera około kilku – kil­kunastu bilionów komórek bakterii, z czego co najmniej 30% treści okrężnicy stanowią wła­śnie Escherichia coli). Szczepy Escherichia coli to w większości mikrobiota komensalna, a nawet symbiotyczna, która uczestniczy w rozkładzie substancji pokarmowych, stymuluje rozwój nabłonka jelitowego, ponadto bierze udział w syntezie związków egzogennych (m.in. witamin z grupy B, witaminy K), współdziała w utrzy­maniu homeostazy organizmu. Dodatkowo szczepy Escherichia coli wytwarzają metabolity (w tym przypadku bakteriocyny) hamujące wzrost bakterii chorobotwórczych. Zwykle nie myśli się o Escherichia coli jako o patogenie. Bakterie te stają się chorobotwórcze w momencie przełamania bariery żołądkowo – jelitowej, gdy dostaną się do jałowych tkanek poza przewodem pokarmowym (dysbioza), wywołując poważne infekcje i stany zapalne.

 

Escherichia coli cechują się niezwykle plastycznym genomem, oznacza to, że chętnie przyjmują geny od innych bakterii zmieniając przy tym swoje cechy, poprzez mechanizm horyzontalnego transferu genów (HGT). Efektem czego, są nowe kombinacje chorobotwórczych szczepów Escherichia coli. Patogenność Escherichia coli determinowana jest obecnością specyficznych genów kodujących różne czynniki wirulencji. Wśród szczepów Escherichia coli powodujących infekcje jelitowe wyróżniono dotychczas kilka głównych patotypów, m.in.: Shigatoksyczne (akronim STEC, Shiga-like toxin Escherichia coli) = werotoksyczne (akronim VTEC, Verotoxin-producing Escherichia coli) → Enterokrwotoczne (akronim EHEC, Enterohemorrhagic Escherichia coli). Podział wynika z różnicy we właściwo­ściach wirulentnych, odmiennej interakcji ze śluzówką jelita, odrębnych objawów klinicznych i różnic w epidemiologii. Początkowo klasyfika­cję chorobotwórczych szczepów Escherichia coli prowadzono na podstawie ich właściwości serologicznych: antygenu somatycznego O, antygenu rzęskowego H, niektóre szczepy posiadają także antygen otoczkowy K. Każdy antygen O określa grupę serologiczną, a połączenie antygenów O i H identyfikuje konkretny serotyp. Jednak nadal obserwujemy sytuację, że jeden patotyp może obejmować kilka grup serologicznych, które z kolei mogą przynależeć do różnych patotyopów na podsta­wie czynników zjadliwości. Dodatkowo czynnik wirulencji zazwyczaj znajduje się w ruchomych elementach genetycznych (takich jak plazmidy, profagi), które z kolei mogą ulec transformacji z jednego szczepu Escherichia coli do kolejnego. W związku z powyższym obecnie głównym kryterium klasyfikacji patotypów Escherichia coli jest informacja genetyczna. Identyfikację genotypowych markerów patogenności a tym samym ich genów docelowych nazywa się virotypingiem.

 

MARKERY DETERMINUJĄCE WŁAŚCIWOŚCI CHOROBOTWÓRCZE BAKTERII ESCHERICHIA COLI STEC

Chorobotwórczość szczepów Escherichia coli STEC uzależniona jest od markerów wirulencji umiejscowionych na ruchomych elementach genetycznych (wyspa patogenności, profagi, plazmidy) i przenoszonych drogą HGT.

Głównym markerem wirulencji szczepów STEC jest kodowana przez gen stx toksyna Shiga (Stx). Wyróżniamy dwie podstawowe odmiany: Stx1 i Stx2. Bakterie posiadające w swoim geno­mie tylko gen stx2 są bardziej zjadliwe od tych, które posiadają wyłącznie gen stx1. Szczepy STEC mogą wytwarzać tylko Stx1 lub Stx2, lub obie toksyny jednocześnie. Nośnikiem omawianego czynnika wirulencji jest profag. Toksyna Stx przede wszystkim hamuje syntezę białka i indukuje apop­tozę komórek. Poza toksynami Stx, wiele szczepów STEC może wytwarzać szereg innych czynników wirulencji , m.in.: intiminę (kodowaną przez gen eae) – białko odpowiedzialne za wystąpienie szeregu zmian histopatologicznych (A-E, atta­ching-effacing) podczas zakażenia. Intymina pełni funkcję adhezyny, która umożliwia ścisły kontakt komórki bakteryjnej STEC z komórką gospodarza. Aby jednak mogło dojść do ścisłego kontaktu komórki bakteryjnej VTEC z komórką gospodarza niezbędny jest produkt genu tir, kodujący receptor intyminy. Nośnikiem omawianego czynnika zja­dliwości jest wyspa patogenności (LEE, Locus of Enterocyte Effacement) na chromosomie.

 

Istotnymi czynnikami wirulencji zakodowa­nymi w plazmidowej części są także:

• fimbrie typu IV, odpowiadające za koloni­zację nabłonka jelitowego,
• enterohemolizyna (Ehly), cytotoksyna o działaniu litycznym (lizująca ludzkie erytrocyty i leukocyty),
• proteaza serynowa (EspP), degradująca pepsynę A, a także ludzki czynnik krzep­nięcia V
• enzym o podwójnej aktywności – katalazy i peroksydazy (KatP) (kodowany przez gen katP), który ogranicza stres oksydacyjny i in.

 

Główną drogą transmisji patogennych szcze­pów Escherichia coli jest:

• żywność pochodzenia zwierzęcego, roślin­nego oraz woda (zdecydowanie najczęst­sze źródła zakażeń):

– zanieczyszczenie warzyw i owoców po­przez nawożenie nawozami niekompo­stowanymi lub źle kompostowanymi; kolejny krok to nieumyte lub nieprawi­dłowo umyte kiełki, surowe warzywa, owoce i przygotowane z nich sałatki lub soki,

– zanieczyszczenie wody fekaliami nosi­cieli (wody do nawadniania i mycia),

– zanieczyszczenie mięsa fekaliami podczas uboju i obróbki, następnie spożycie surowego lub nieodpowied­nio przetworzonego termicznie mięsa (głównie mięso wołowe, incydentalnie mięso wieprzowe, kozie i owcze),

– nieprzestrzeganie warunków sanitarno – higienicznych podczas udoju; w dalszej kolejności mleko poddane niewłaściwej obróbce termicznej lub mleko, które po procesie pasteryzacji uległo wtórnemu zanieczyszczeniu, ewentualnie produkty na bazie takiego mleka. Mleko surowe oraz produkty mleczne wytworzone z mleka surowego to środki spożywcze, które stanowią częstą przyczynę zaka­żenia człowieka szczepami Escherichia coli STEC,

• kontakt bezpośredni:

 

– zwierzę – człowiek (bezpośredni kontakt ze zwierzętami nosiciela­mi). Zasadniczym źródłem szcze­pów Escherichia coli STEC są zwierzęta hodowlane, np. bydło i owce oraz w mniejszym stopniu kozy, świnie i drób. Zwierzęta te są zazwyczaj bezobjawowymi nosicielami i siewcami VTEC,

– a nawet człowiek – człowiek (bezpośred­ni kontakt z osobą zakażoną).

Zapobieganie zakażeniom Escherichia coli STEC: częste mycie rąk, higiena żywności (mycie warzyw, owoców przed spożyciem), poddawanie żywności działaniu wysokiej temperatury (gotowanie, smażenie …).

 

OBRAZ KLINICZNY ZAKAŻEŃ VTEC U CZŁOWIEKA

W przypadku werotoksycznych Escherichia coli dawka infekcyjna jest niska i MID (minimalna liczba mikroorganizmów powodująca stan chorobowy) stanowi około 100 komórek bakterii. Infekcja z udziałem STEC może nie dawać objawów klinicznych (30% przypadków).

 

Jednak w większości przypadków przybiera formę od łagodnej wodnistej, bezkrwawej biegunki (40% przypadków klinicznych) po ostrą postać krwawej biegunki, tzw. krwotoczne zapalenie okrężnicy (HC, hemorrhagic colitis), z bolesny­mi skurczami brzucha i zazwyczaj z niewielką gorączką lub bez niej (18% przypadków klinicz­nych). Ponadto w pojedynczych przypadkach, zwłaszcza u dzieci i osób starszych może nastąpić pogorszenie stanu zdrowia, a nawet zagrożenie życia wynikające z rozwinięcia się zakrzepowych mikroangiopatii (TMA, thrombotic microangio­pathy), czyli zespołu hemolityczno – mocznico­wego (HUS, hemolytic-uremic syndrome) (8% przypadków klinicznych) oraz zakrzepowej pla­micy małopłytkowej (TTP, thrombotic thrombocy­topenic purpura) (4% przypadków klinicznych). W zwalczaniu zakażeń antybiotykoterapia nie jest zalecana, ze względu na obawę, iż może przy­czyniać się do zwiększonego uwalniania toksyny Stx, co drastycznie zwiększa ryzyko wystąpienia TMA. Z kolei zastosowanie izotiocyjanianów (ITC, substancje produkowane przez rośliny z rodza­ju Brassicaceae): fenetylu (PEITC), benzylu (BITC), allilu (AITC), a także sulforafanu, jako substancji antybakteryjnych, prowadzi nie tylko do efektyw­nego działania bakteriobójczego, ale również do zahamowania ekspresji genu stx.

 

Aby zapobiec zakażeniom Escherichia coli STEC należy przestrzegać zasad higieny oraz kontroli na każdym etapie procesu „od pola do stołu”, rozpoczynając od pierwotnej produkcji rolnej w gospodarstwie, przetwarzania i wytwarzania produktów żywnościowych, aż do przygotowania posiłków w gospodarstwie domowym i placówkach żywienia zbiorowego. Z powodu realnego zagrożenia dla zdrowia a nawet życia ludzkiego oraz pojawiających się ognisk epidemicznych wywołanych przez we­rotoksyczne Escherichia coli coraz częściej wykonuje się badania żywności właśnie w tym kierunku. Ponadto w 2013 roku do rozporządzenia (WE) nr 2073/2005 w odniesieniu do kryteriów mikrobiologicznych bezpieczeństwa żywności wprowadzono dodatkowy zapis okonieczności kontroli kiełków na obecność szczepów Escherichia coli wytwarzających toksynę Shiga (Rozporządzenia Komisji (UE) nr 209/2013 z dnia 11 marca 2013 r → Załącznik I Rozdział 1 dodano pkt 1.29 przypis 22 i 23). Dokument ustanawia, że następujące grupy serologiczne STEC: O157, O26, O111, O103, O145, O104:H4 nie mogą być obecne w 25 g kiełków przez cały okres przydatności do spożycia, stanowi to kolej­ny krok w kierunku zwiększenia bezpieczeństwa potencjalnego konsumenta.

 

Zachorowania wywołane przez VTEC są obecnie czwartą najczęściej występująca zoonozą w krajach UE.

W Polsce nie notuje się epidemii wywoła­nych przez werotoksyczne Escherichia coli z kilku podstawowych powodów:

• nie prowadzi się spisu zakażeń z jednocze­sną izolacją szczepu i jego identyfikacją do poziomu serotypu
• nie obserwujemy powszechnego zwyczaju spożywania niedosmażonego mięsa, np. krwistych befsztyków
• ponadto niepasteryzowane mleko (istot­ne źródło Escherichia coli STEC) nie jest dopuszczone do masowego obrotu.

 

W odpowiedzi na potrzeby rynku Laboratorium Intertek Poland Sp. z o.o. wdrożyło i uzyskało akredytację na metody PCR oznaczania werotoksycznych pałeczek E. coli (STEC).

Zapraszamy do kontaktu z naszą obsługą klienta w celu uzyskania promocyjnej oferty!

 

Laboratorium Intertek Poland Sp. z o.o www.intertek.pl.

E-mail: laboratorium.polska@intertek.com

Telefon: +48 24 235 71 81