Escherichioser (slægten Escherichia, E. coli)

Hovedrepræsentanten for slægten Escherichia - E. coli - blev først opdaget i 1885 af T. Escherich, efter hvem denne bakterieslægt fik sit navn. Nøgletræk ved denne slægt: peritrich (eller ikke-bevægelig), fermenterer laktose med dannelse af syre og gas (eller laktose-negativ), vokser ikke på et sultemedium med citrat, Voges-Proskauer-reaktionen er negativ, MR-testen er positiv, har ikke phenylalanin-deaminase, vokser ikke på et medium med KCN, indholdet af G + C i DNA er 50-51 mol%.

Slægten Escherichia omfatter mindst 7 arter; af særlig betydning inden for medicin er arten E. coli, især de varianter, der forårsager menneskelige sygdomme. De er opdelt i 2 hovedgrupper: dem, der forårsager ekstraintestinale sygdomme, og dem, der forårsager akutte tarmsygdomme (AID). Repræsentanter for den første er opdelt i tre patologiske grupper:

1. meningeal (MENEC - meningitis E. coli);
2. septikæmi (SEPEC - septikæmi E. coli) og
3. uropatogen (UPEC - uropatogen E. coli).

E. coli-varianterne, der forårsager akutte luftvejsinfektioner, blev oprindeligt opdelt i følgende 4 kategorier: enterotoksigen E. coli (ETEC); enteroinvasiv E. coli (EIEC); enteropatogen E. coli (EPEC) og enterohæmoragisk E. coli (EHEC). Efterfølgende blev to yderligere kategorier identificeret: enteroaggregativ E. coli (EAEC) og diffust aggregeret E. coli (DAEC).

Derudover anvendes E. coli i internationale standarder som en indikator for graden af fækal kontaminering af vand, især drikkevand, og fødevarer.

Standardstammen af E. coli (E. coli K-12) bruges i vid udstrækning i laboratorier i mange lande verden over til at studere bakteriers genetik.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfologi

E. coli er en fakultativ anaerob bakterie, der vokser godt på konventionelle næringsmedier - kolonier på agar er runde, konvekse og gennemskinnelige. Væksten på bouillon sker i form af diffus turbiditet. Den optimale temperatur for vækst er 37 °C, vokser i området fra 10 til 45 °C, den optimale pH er 7,2-7,5. På alle differentialdiagnostiske medier farves kolonier af E. coli, der nedbryder laktose, i indikatorens farve (på Endo-medium - mørk karminrød med en metallisk glans).

Biokemiske egenskaber

I de fleste tilfælde er E. coli i stand til at fermentere følgende kulhydrater til dannelse af syre og gas: glukose, laktose, mannitol, arabinose, galactose, undertiden sukrose og nogle andre kulhydrater; danner indol; danner normalt ikke H2S _; reducerer nitrater til nitritter, flyder ikke gelatine, vokser ikke på et sultemedium med citrat, reagerer positivt med MR og negativt med Voges-Proskauer. Ved disse tegn kan den let skelnes fra patogener af en række sygdomme (dysenteri, tyfusfeber, salmonellose osv.). Patogene E. coli adskiller sig dog meget ofte ikke fra ikke-patogene, hverken ved kulturelle eller biokemiske egenskaber.

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

Patogenicitetsfaktorer for E. coli

E. colis evne til at forårsage forskellige sygdomme skyldes tilstedeværelsen af følgende patogenicitetsfaktorer:

Adhæsions- og koloniseringsfaktorer. De er nødvendige for binding til vævsceller og deres kolonisering. Tre varianter af koloniseringsfaktoren er blevet opdaget: a) CFA/I-CFA/VI (koloniseringsfaktor) - de har en fimbriel struktur; b) EAF (enteropatogen E. coli adhærensfaktor) - intimin - et ydre membranprotein, kodet af eaeA-genet. Fundet i 4 og EHEC, detekteres det ved bakteriers evne til at binde sig til Hep-2-celler; c) Adhæsion Henle-407 - fimbrielstrukturer, detekteres ved bakteriers evne til at binde sig til Henle-407-celler. Alle er kodet af plasmidgener. Derudover er andre koloniseringsfaktorer blevet beskrevet, som også kan omfatte bakterielle lipopolysaccharider.

Invasionsfaktorer. Med deres hjælp trænger EIEC og EHEC for eksempel ind i tarmepitelceller, formerer sig i dem og forårsager deres ødelæggelse. Invasionsfaktorernes rolle udføres af proteiner i den ydre membran.

Eksotoksiner. Det er blevet fundet, at patogene E. coli indeholder eksotoksiner, der beskadiger membraner (hæmolysin), hæmmer proteinsyntese (Shiga-toksin) og aktiverer sekundære budbringere (budbringer - kommunikation) - toksiner CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hæmolysiner produceres af forskellige patogener, herunder E. coli. Hæmolysin er et poredannende toksin. Det binder sig først til målcellemembranen og danner derefter en pore i den, hvorigennem små molekyler og ioner trænger ind og ud, hvilket fører til celledød og erytrocytlyse.

Shiga-toksin (STX) blev først opdaget i Shigella dysenteriae, og derefter blev et lignende toksin (Shiga-lignende toksin) fundet i EHEC. Toksinet (N-glycosidase) blokerer proteinsyntesen ved at interagere med 28S rRNA, hvilket resulterer i celledød (cytotoksin). Der findes to typer Shiga-lignende toksiner: STX-1 og STX-2. STX-1 er næsten identisk med Shiga-toksin i sine antigene egenskaber, mens STX-2 adskiller sig fra Shiga-toksin i sine antigene egenskaber og, i modsætning til STX-1, ikke neutraliseres af antiserum mod det. Syntesen af STX-1- og STX-2-cytotoksiner kontrolleres i E. coli af generne for de moderat konverterende profager 9331 (STX-1) og 933W (STX-2).

• Toksin L (varmelabilt toksin) er en ADP-ribosyltransferase; ved at binde sig til et G-protein forårsager det diarré.
• ST-toksin (termostabilt toksin), der interagerer med guanylatcyklasereceptoren, stimulerer dens aktivitet og forårsager diarré.
• CNF (cytotoksisk nekrotisk faktor) er et deamidaseprotein, der beskadiger såkaldte RhoG-proteiner. Dette toksin findes i UPEC, som forårsager urinvejsinfektioner.
• CLTD-toksin er et cytoletalt, disintegrerende toksin. Virkningsmekanismen er dårligt forstået.
• EAST-toksin er et varmestabilt toksin fra enteroaggregativ E. coli (EAEC), sandsynligvis ligner et varmestabilt toksin (ST).

Endotoksiner er lipopolysaccharider. De bestemmer bakteriers antigene specificitet (som bestemmes af sukkerarternes gentagne sidekæde) og koloniernes form (tab af sidekæder fører til omdannelsen af S-kolonier til R-kolonier).

Således kontrolleres E. coli's patogenicitetsfaktorer ikke kun af værtscellens kromosomale gener, men også af gener introduceret af plasmider eller tempererede konverterende fager. Alt dette indikerer muligheden for fremkomsten af patogene varianter af E. coli som følge af spredningen af plasmider og tempererede fager blandt dem. Nedenfor er en kort beskrivelse af 4 kategorier af E. coli, der forårsager akutte luftvejsinfektioner; information om de nyligt identificerede kategorier DAEC og EAEC blev ikke fundet i de kilder, vi har til rådighed.

ETEC omfatter 17 serogrupper. Adhæsions- og koloniseringsfaktorerne i fimbriumstrukturen af CFA-typen og enterotoksiner (LT eller ST, eller begge) er kodet af det/de samme plasmid(er). De koloniserer tarmtottene uden at beskadige dem. Enterotoksiner forårsager en forstyrrelse af vand-salt-metabolismen. Processen er lokaliseret i tyndtarmen. Den infektiøse dosis er 108-1010 celler. Sygdommen forløber som koleralignende diarré. Epidemiernes type er vandbåren, sjældnere fødevarebåren. Børn i alderen 1 til 3 år og voksne er berørt.

EIEC omfatter 9 serogrupper, patogenicitet er forbundet med evnen til at trænge ind i epitelcellerne i tarmslimhinden og formere sig i dem, hvilket forårsager deres ødelæggelse. Disse egenskaber er kodet, udover kromosomale gener, af plasmidgener (140 MD). Plasmidet koder for syntesen af proteiner i den ydre membran, som bestemmer invasionen. Både selve plasmidet og de proteiner, det koder for, er relateret til proteinerne fra dysenteripatogener, hvilket forklarer ligheden mellem EIEC og shigella. Den infektiøse dosis er 10s celler. Processens lokalisering er den nedre ileum og tyktarmen. Sygdommen forløber som dysenteri: først vandig diarré, derefter colitis syndrom. Børn i alderen 1,5-2 år, unge og voksne er syge. Type udbrud - mad, vand.

Epidemiologi

E. coli er en repræsentant for den normale mikroflora i tarmkanalen hos alle pattedyr, fugle, krybdyr og fisk. For at afklare spørgsmålet om, hvilke varianter af E. coli der forårsager escherichiose, og hvorfor de forårsager det, var det derfor nødvendigt at studere antigenstrukturen, udvikle en serologisk klassificering, der er nødvendig for at identificere patogene serovarianter, og finde ud af, hvilke patogenicitetsfaktorer de besidder, dvs. hvorfor de er i stand til at forårsage forskellige former for escherichiose.

E. coli har 171 O-antigenvarianter (01-0171), 57 H-antigenvarianter (H1-H57) og 90 overflade- (kapsel-) K-antigenvarianter. I virkeligheden er der dog 164 O-antigengrupper og 55 H-antigen-serovarianter, da nogle af de tidligere 0:H-serogrupper blev ekskluderet fra E. coli-arterne, men ordinalnumrene for O- og H-antigenerne forblev uændrede. De antigene egenskaber ved diarréfremkaldende E. coli omfatter O- og H-antigennumrene, for eksempel 055:116; 0157:H7; O-antigen indikerer tilhørsforhold til en bestemt serogruppe, og H-antigen er dens serovariant. Derudover afslørede en mere dybdegående undersøgelse af O- og H-antigener de såkaldte faktor O- og H-antigener, dvs. deres antigene subvarianter, såsom H2a, H2b, H2c eller O20, O20a, O20ab osv. I alt omfatter listen over diarréfremkaldende E. coli 43 O-serogrupper og 57 OH-serovarianter. Denne liste suppleres løbende med nye serovarianter.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Symptomer

Gruppen omfatter 9 klasse 1 serogrupper og fire klasse 2 serogrupper. Klasse 1 serogrupper har et plasmid (60 MDa), der kontrollerer syntesen af adhæsions- og koloniseringsfaktoren af EAF-typen. Det repræsenteres af et protein lokaliseret i den ydre membran og detekteres af bakteriers evne til at binde sig til HEp-2-celler. Proteinet har en molekulærvægt på 94 kDa. Klasse 2 serogrupper har ikke dette plasmid; deres patogenicitet skyldes nogle andre faktorer. Nogle stammer af begge klasser har vist sig at være i stand til at syntetisere STX.4 koloniserer plasmamembranen i enterocytter, hvilket forårsager skade på epiteloverfladen med dannelse af erosioner og moderat inflammation. Den infektiøse dosis er 105-1012 ^celler. Processen er lokaliseret i tyndtarmen. Sygdommen er karakteriseret ved vandig diarré og svær dehydrering. For det meste er børn i det første leveår syge. Smittemetoden er kontakt-husholdning, sjældnere fødevarebåren.

Serogrupperne EIEC og 4 er de mest almindelige årsager til nosokomielle udbrud.

EHEC'er producerer cytotoksinerne STX-1 og STX-2. De forårsager hæmoragisk colitis hos mennesker med alvorlige komplikationer såsom hæmolytisk uræmi og trombotisk trombocytopenisk purpura. Toksinerne ødelægger endotelcellerne i små blodkar. Dannelsen af blodpropper og fibrinaflejring fører til nedsat blodgennemstrømning, blødning, iskæmi og nekrose i cellevæggen. Uræmisk hæmolytisk syndrom kan være fatalt. EHEC'er er repræsenteret af mange serotyper (-150), men den vigtigste epidemiologiske rolle spilles af E. coli 0157-H7 og dens flagellatmutant E. coli 0157:NM, da kun de producerer STX. Disse bakteriestammer kan kun udskille én af cytotoksinerne eller begge samtidigt. Det menes, at det naturlige reservoir for EHEC-serovarer, inklusive E. coli 0157:H7, er kvæg og får. Den mest almindelige infektionsvej er fødevarer (kød, især hakket kød; mælk). E. coli 0157:H7 er usædvanligt resistent over for ugunstige faktorer. Dette bidrager til dens overlevelse og reproduktion i forskellige produkter. Infektion er mulig gennem kontakt med husholdningsartikler. Sygdommens begyndelse er akut: tarmkramper opstår, derefter diarré, først vandig, derefter blodig. Børn og voksne er syge. En syg person er smitsom.

Laboratoriediagnostik

Den er baseret på isolering af en renkultur af patogenet og dets identifikation, samt på test af toksiner ved hjælp af PCR. Det forårsagende agens for escherichiose identificeres ved hjælp af et sæt polyvalente OK-sera og et sæt adsorberede sera, der kun indeholder antistoffer mod bestemte antigener. En keratokonjunktivaltest kan bruges til at identificere EIEC. Nogle repræsentanter for EIEC er immobile og fermenterer ikke laktose og salicin. Identifikation af E. coli 0157:H7 lettes af dens manglende evne til at fermentere sorbitol (endomedium med sorbitol anvendes i stedet for laktose). Men det er bedst at bruge PCR-testsystemer til at identificere og differentiere OKZ-patogener (alle kategorier). Om nødvendigt bestemmes de isolerede patogeners følsomhed over for antibiotika.

Behandling af E. coli

Forskellige antibiotika anvendes. Orale saltvandsopløsninger anvendes til at genoprette den forstyrrede vand-saltmetabolisme. De produceres i cellofanposer i form af pulvere indeholdende NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g og glukose - 20,0 g og opløses i 1 liter vand.