Escherichioze (genul Escherichia, E. coli)

Principalul reprezentant al genului Escherichia - E. coli - a fost descoperit pentru prima dată în 1885 de T. Escherich, după care acest gen de bacterii a primit numele. Caracteristicile cheie ale acestui gen: peritrihos (sau nemotil), fermentează lactoza cu formare de acid și gaz (sau lactoză-negativ), nu cresc pe un mediu de înfometare cu citrat, reacția Voges-Proskauer este negativă, testul MR este pozitiv, nu au fenilalanin deaminază, nu cresc pe un mediu cu KCN, conținutul de G + C în ADN este de 50-51% molar.

Genul Escherichia include cel puțin 7 specii; de o importanță deosebită în medicină este specia E. coli, în special acele variante care cauzează boli umane. Acestea sunt împărțite în 2 grupe principale: cele care cauzează boli extraintestinale și cele care cauzează boli intestinale acute (AID). Reprezentanții primelor sunt împărțiți în trei grupe patologice:

1. meningeală (MENEC - meningită cu E. coli);
2. septicemia (SEPEC - septicemia E. coli) şi
3. uropatogen (UPEC - E. coli uropatogenă).

La rândul lor, variantele de E. coli care cauzează infecții respiratorii acute au fost inițial împărțite în următoarele 4 categorii: E. coli enterotoxigenă (ETEC); E. coli enteroinvazivă (EIEC); E. coli enteropatogenă (EPEC) și E. coli enterohemoragică (EHEC). Ulterior, au fost identificate încă două categorii: E. coli enteroagregativă (EAEC) și E. coli difuz agregativă (DAEC).

În plus, E. coli este utilizată în standardele internaționale ca indicator al gradului de contaminare fecală a apei, în special a apei potabile și a produselor alimentare.

Tulpina standard de E. coli (E. coli K-12) este utilizată pe scară largă în laboratoarele din multe țări din întreaga lume pentru a studia genetica bacteriilor.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfologie

E. coli este o specie anaerobă facultativă, crește bine pe medii nutritive convenționale - coloniile pe agar sunt rotunde, convexe, translucide. Creșterea pe bulion se face sub formă de turbiditate difuză. Temperatura optimă pentru creștere este de 37 °C, crește în intervalul 10-45 °C, pH-ul optim este 7,2-7,5. Pe toate mediile de diagnostic diferențial, coloniile de E. coli care descompun lactoza sunt colorate în culoarea indicatorului (pe mediul Endo - purpuriu închis cu un luciu metalic).

Proprietăți biochimice

În majoritatea cazurilor, E. coli este capabilă să fermenteze următorii carbohidrați pentru a forma acid și gaz: glucoză, lactoză, manitol, arabinoză, galactoză, uneori zaharoză și alți carbohidrați; formează indol; de obicei nu formează H2S _; reduce nitrații la nitriți, nu lichefiază gelatina, nu crește pe un mediu de înfometare cu citrat, dă o reacție pozitivă cu MR și o reacție negativă cu Voges-Proskauer. Prin aceste semne, poate fi ușor distinsă de agenții patogeni ai unui număr de boli (dizenterie, febră tifoidă, salmoneloză etc.). Cu toate acestea, E. coli patogene foarte des nu diferă de cele nepatogene nici prin proprietăți culturale, nici prin proprietăți biochimice.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Factorii de patogenitate ai E. coli

Capacitatea E. coli de a provoca diverse boli se datorează prezenței următorilor factori de patogenitate:

Factori de adeziune și colonizare. Aceștia sunt necesari pentru atașarea la celulele țesutului și colonizarea acestora. Au fost descoperite trei variante ale factorului de colonizare: a) CFA/I-CFA/VI (factor de colonizare) - au o structură fimbrială; b) EAF (factor de aderență enteropatogen E. coli) - intimină - o proteină a membranei externe, codificată de gena eaeA. Găsită în 4 și EHEC, este detectată prin capacitatea bacteriilor de a se atașa la celulele Hep-2; c) Adeziune Henle-407 - structuri fimbriale, detectate prin capacitatea bacteriilor de a se atașa la celulele Henle-407. Toate sunt codificate de gene plasmidice. Pe lângă acestea, au fost descriși și alți factori de colonizare, care pot include și lipopolisaharide bacteriene.

Factori de invazie. Cu ajutorul lor, EIEC și EHEC, de exemplu, pătrund în celulele epiteliale intestinale, se înmulțesc în acestea și provoacă distrugerea lor. Rolul factorilor de invazie este îndeplinit de proteinele membranei externe.

Exotoxine. S-a constatat că E. coli patogenă conține exotoxine care deteriorează membranele (hemolizină), inhibă sinteza proteinelor (toxină Shiga) și activează mesageri secundari (comunicare mesager) - toxinele CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolizinele sunt produse de diverși agenți patogeni, inclusiv E. coli. Hemolizina este o toxină formatoare de pori. Mai întâi se leagă de membrana celulară țintă și apoi formează un por în aceasta, prin care intră și ies molecule mici și ioni, ducând la moartea celulară și liza eritrocitelor.

Toxina Shiga (STX) a fost descoperită pentru prima dată la Shigella dysenteriae, iar apoi o toxină similară (toxină de tip Shiga) a fost găsită în EHEC. Toxina (N-glicozidaza) blochează sinteza proteinelor prin interacțiunea cu ARNr 28S, rezultând moartea celulară (citotoxină). Există două tipuri de toxină de tip Shiga: STX-1 și STX-2. STX-1 este aproape identică cu toxina Shiga în ceea ce privește proprietățile sale antigenice, în timp ce STX-2 diferă de toxina Shiga în ceea ce privește proprietățile sale antigenice și, spre deosebire de STX-1, nu este neutralizată de antiserul anti-acesta. Sinteza citotoxinelor STX-1 și STX-2 este controlată la E. coli de genele prophagelor cu conversie moderată 9331 (STX-1) și 933W (STX-2).

• Toxina L (toxină termolabilă) este o ADP-riboziltransferază; prin legarea la o proteină G, provoacă diaree.
• Toxina ST (toxină termostabilă), interacționând cu receptorul guanilat ciclază, stimulează activitatea acestuia și provoacă diaree.
• CNF (factorul necrotic citotoxic) este o proteină deamidazică ce deteriorează așa-numitele proteine RhoG. Această toxină se găsește în UPEC, care provoacă infecții ale tractului urinar.
• Toxina CLTD este o toxină citoletală dezintegrantă. Mecanismul de acțiune este puțin înțeles.
• Toxina EAST este o toxină termostabilă a E. coli enteroagregativă (EAEC), probabil similară cu toxina termostabilă (ST).

Endotoxinele sunt lipopolisaharide. Acestea determină specificitatea antigenică a bacteriilor (care este determinată de catena laterală repetitivă a zaharurilor) și forma coloniilor (pierderea lanțurilor laterale duce la transformarea coloniilor S în colonii R).

Astfel, factorii de patogenitate ai E. coli sunt controlați nu numai de genele cromozomiale ale celulei gazdă, ci și de genele introduse de plasmide sau fagi de conversie temperată. Toate acestea indică posibilitatea apariției unor variante patogene de E. coli ca urmare a răspândirii plasmidelor și fagilor de conversie temperată printre acestea. Mai jos este o scurtă descriere a 4 categorii de E. coli care cauzează infecții respiratorii acute; informații despre categoriile recent identificate DAEC și EAEC nu au fost găsite în sursele disponibile.

ETEC include 17 serogrupuri. Factorii de adeziune și colonizare ai structurii fimbriale de tip CFA și enterotoxinele (LT sau ST, sau ambele) sunt codificați de aceeași(e) plasmidă(e). Aceștia colonizează vilozitățile fără a le deteriora. Enterotoxinele provoacă o încălcare a metabolismului apă-sare. Localizarea procesului este intestinul subțire. Doza infecțioasă este de 108-1010 celule. Boala se manifestă sub formă de diaree asemănătoare holerei. Tipul epidemiei este cel de transmitere prin apă, mai rar prin transmitere prin alimente. Sunt afectați copiii cu vârsta cuprinsă între 1 și 3 ani și adulții.

EIEC include 9 serogrupuri, patogenitatea fiind asociată cu capacitatea de a pătrunde în celulele epiteliale ale mucoasei intestinale și de a se multiplica în interiorul acestora, provocând distrugerea lor. Aceste proprietăți sunt codificate, pe lângă genele cromozomiale, și de genele plasmidice (140 MD). Plasmida codifică sinteza proteinelor membranei externe, care determină invazia. Atât plasmida în sine, cât și proteinele pe care le codifică sunt înrudite cu cele ale agenților patogeni dizenterici, ceea ce explică asemănarea EIEC cu Shigella. Doza infecțioasă este de 10s celule. Localizarea procesului este ileonul inferior și intestinul gros. Boala evoluează sub formă de dizenterie: inițial diaree apoasă, apoi sindrom colic. Se îmbolnăvesc copiii de 1,5-2 ani, adolescenții și adulții. Tipul focarelor - alimente, apă.

Epidemiologie

E. coli este un reprezentant al microflorei normale a tractului intestinal al tuturor mamiferelor, păsărilor, reptilelor și peștilor. Prin urmare, pentru a clarifica întrebarea despre ce variante de E. coli și de ce cauzează escherichioza, a fost necesar să se studieze structura antigenului, să se dezvolte o clasificare serologică necesară pentru identificarea serovariantelor patogene și să se afle ce factori de patogenitate posedă, adică de ce sunt capabile să provoace diverse forme de escherichioză.

E. coli are 171 de variante de antigen O (01-0171), 57 de variante de antigen H (H1-H57) și 90 de variante de antigen K de suprafață (capsulare). Cu toate acestea, în realitate există 164 de grupuri de antigeni O și 55 de serovariante de antigeni H, deoarece unele dintre serogrupurile 0:H anterioare au fost excluse din specia E. coli, dar numerele ordinale ale antigenelor O și H au rămas neschimbate. Caracteristicile antigenice ale E. coli diareogene includ numerele de antigeni O și H, de exemplu, 055:116; 0157:H7; antigenul O indică apartenența la un anumit serogrup, iar antigenul H este serovarianta sa. În plus, un studiu mai aprofundat al antigenelor O și H a relevat așa-numitele antigene factor O și H, adică subvariantele lor antigenice, cum ar fi H2a, H2b, H2c sau O20, O20a, O20ab etc. În total, lista E. coli diareogenă include 43 de serogrupuri O și 57 de serovariante OH. Această listă este suplimentată constant cu noi serovariante.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Simptome

Grupul include 9 serogrupuri de clasa 1 și patru serogrupuri de clasa 2. Serogrupurile de clasa 1 au o plasmidă (60 MDa) care controlează sinteza factorului de adeziune și colonizare de tip EAF. Aceasta este reprezentată de o proteină localizată în membrana externă și este detectată prin capacitatea bacteriilor de a se atașa la celulele HEp-2. Proteina are o greutate moleculară de 94 kDa. Serogrupurile de clasa 2 nu au această plasmidă; patogenitatea lor se datorează altor factori. Unele tulpini din ambele clase s-au dovedit a fi capabile să sintetizeze STX.4 colonizează membrana plasmatică a enterocitelor, provocând deteriorarea suprafeței epiteliale cu formarea de eroziuni și inflamație moderată. Doza infecțioasă este de 105-10 ¹² celule. Procesul este localizat în intestinul subțire. Boala se caracterizează prin diaree apoasă și deshidratare severă. În mare parte, se îmbolnăvesc copiii din primul an de viață. Metoda de infectare este contact-gospodărească, mai rar prin transmitere alimentară.

Serogrupurile EIEC și 4 sunt cele mai frecvente cauze ale focarelor nosocomiale.

EHEC produc citotoxinele STX-1 și STX-2. Acestea provoacă colită hemoragică la om, cu complicații severe, cum ar fi uremia hemolitică și purpura trombotică trombocitopenică. Toxinele distrug celulele endoteliale ale vaselor mici de sânge. Formarea cheagurilor de sânge și depunerea de fibrină duc la afectarea fluxului sanguin, sângerări, ischemie și necroză în peretele celular. Sindromul hemolitic uremic poate fi fatal. EHEC sunt reprezentate de multe serotipuri (-150), dar principalul rol epidemiologic este jucat de E. coli 0157-H7 și mutantul său flagelat E. coli 0157:NM, deoarece numai acestea produc STX. Aceste tulpini de bacterii pot secreta doar una dintre citotoxine sau ambele simultan. Se crede că rezervorul natural al serotipurilor EHEC, inclusiv E. coli 0157:H7, sunt bovinele și ovine. Cea mai frecventă cale de infecție este alimentele (carne, în special carne tocată; lapte). E. coli 0157:H7 este neobișnuit de rezistentă la factorii nefavorabili. Acest lucru contribuie la supraviețuirea și reproducerea sa în diverse produse. Infecția este posibilă prin contactul cu obiecte de uz casnic. Debutul bolii este acut: apar spasme intestinale, apoi diaree, inițial apoasă, apoi sanguinolentă. Copiii și adulții se îmbolnăvesc. O persoană bolnavă este contagioasă.

Diagnosticare de laborator

Se bazează pe izolarea unei culturi pure a agentului patogen și identificarea acestuia, precum și pe testarea toxinelor prin PCR. Agentul cauzal al escherichiozei este identificat folosind un set de seruri OK polivalente și un set de seruri adsorbite care conțin anticorpi doar împotriva anumitor antigene. Un test keratoconjunctival poate fi utilizat pentru a identifica EIEC. Unii reprezentanți ai EIEC sunt imobili și nu fermentează lactoza și salicina. Identificarea E. coli 0157:H7 este facilitată de incapacitatea sa de a fermenta sorbitolul (se folosește mediu Endo cu sorbitol în loc de lactoză). Dar este cel mai bine să se utilizeze sisteme de testare PCR pentru identificarea și diferențierea agenților patogeni OKZ (toate categoriile). Dacă este necesar, se determină sensibilitatea agenților patogeni izolați la antibiotice.

Tratamentul E. coli

Se utilizează diverse antibiotice. Soluțiile saline orale sunt utilizate pentru a restabili metabolismul apă-sare perturbat. Acestea sunt produse în pungi de celofan sub formă de pulberi care conțin NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g și glucoză - 20,0 g și se dizolvă în 1 litru de apă.